Studie zeigt DNA-Methylierungsscore, der Alkoholkonsum besser erkennt als Standardbiomarker

Wissenschaftler haben einen DNA-Methylierungs-Alkohol-Biomarker identifiziert, der die Exposition und Alterungssignale verfolgt und neue Einblicke darin bietet, wie Trinkgewohnheiten die langfristige Gesundheit beeinflussen können.

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In einer aktuellen Studie, die in der Zeitschrift Antioxidants veröffentlicht wurde, charakterisierten Forscher die Leistung eines DNA-Methylierungs-basierten epigenomischen Biomarkers für Alkoholkonsum.

Was ist ein Biomarker?

Ein Biomarker ist ein biologisches Signal, das genutzt wird, um einen bestimmten Zustand zu messen und zu bewerten. Zum Beispiel können bestimmte Substanzen im Blut anzeigen, ob jemand viel Alkohol konsumiert hat. Diese Marker sind wichtig, da sich Menschen oft nicht genau an ihren Alkoholkonsum erinnern können.

Die Beziehung zwischen Alkoholkonsum und Alterung hat großes Interesse geweckt. Genomische Instabilität, epigenetische Veränderungen, Telomerverkürzung, chronische Entzündung, zelluläre Seneszenz, mitochondriale Dysfunktion und veränderte interzelluläre Kommunikation sind Merkmale des Alterns. Alkoholkonsum wird mit all diesen Merkmalen in Verbindung gebracht, da er den oxidativen Stress erhöht und andere Mechanismen auslöst.

Warum objektive Biomarker wichtig sind

Da selbstberichteter Alkoholkonsum zu Erinnerungsfehlern neigen kann, ist es wichtig, objektive Biomarker zu haben. Herkömmliche Biomarker, wie Gamma-Glutamyl-Transferase (GGT), sind indirekte Indikatoren und haben eine begrenzte Spezifität. Das bedeutet, dass sie nicht immer verlässlich sind, um festzustellen, wie viel Alkohol jemand konsumiert hat.

Obwohl neuere Biomarker wie Phosphatidylethanol und Ethylglucuronid spezifischer sind, haben sie unterschiedliche Zeitfenster zur Nachweisbarkeit. Daher wurde vorgeschlagen, dass Methylierungs-basierte Biomarker die aktuellen Einschränkungen überwinden können.

Über die Studie

In dieser Studie charakterisierten Forscher einen DNA-Methylierungs-basierten epigenomischen Biomarker für Alkoholkonsum. Die Teilnehmer waren Erwachsene im Alter von 55 bis 75 Jahren aus Valencia, Spanien, die als Hauptkohorte bezeichnet wurden und für die PREDIMED Plus Valencia-Studie rekrutiert wurden. Eine Replikationskohorte von Erwachsenen im Alter von 55 bis 80 Jahren mit hohem kardiovaskulärem Risiko aus derselben Region wurde ebenfalls einbezogen. Alle Teilnehmer waren zu Beginn der Studie frei von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und repräsentierten überwiegend ältere Mittelmeer-Anwohner mit relativ niedrigem bis moderatem Alkoholkonsum, was die Leistung und Verallgemeinbarkeit des Biomarkers beeinflussen kann.

Blutproben wurden während des Fastens zur biochemischen Analyse entnommen. Der Alkoholkonsum wurde mithilfe eines Lebensmittel-Frequenzfragebogens selbst berichtet. Die Einhaltung der Mittelmeer-Diät wurde mit einem validierten Einhaltungsscore bewertet. Körperliche Aktivität, Bildung und Tabakkonsum wurden ebenfalls anhand von Fragebögen erfasst. Genomische DNA wurde aus dem Blut extrahiert und anschließend quantifiziert, gefolgt von einer epigenomweiten Methylierung-Profilierung.

Ein DNA-Methylierungs-basierter Score für Alkoholkonsum wurde unter Verwendung von 450 Cytosin-Phosphat-Guanin (CpG)-Standorten geschätzt. Allgemeine lineare Modelle wurden verwendet, um die Zusammenhänge zwischen dem selbstberichteten Alkoholkonsum und Biomarkern des Alkoholkonsums, einschließlich des epigenomischen Scores und herkömmlicher Biomarker, zu analysieren. Die Fähigkeit der Biomarker, hohen Alkoholkonsum vorherzusagen, wurde mithilfe von Receiver-Operating-Characteristic-Kurven bewertet, wobei die Leistung davon abhing, wie die Trinkkategorien definiert und in jeder Kohorte verteilt waren.

Die Ergebnisse der Studie

Die Hauptkohorte umfasste 414 Personen mit einem durchschnittlichen Alter von 65,08 Jahren. Der durchschnittliche Alkoholkonsum betrug 8,16 Gramm pro Tag, wobei Männer deutlich mehr Alkohol konsumierten als Frauen. Unter den Getränketypen wurde Bier häufiger konsumiert als Wein und Spirituosen. Der plasma GGT-Wert war signifikant mit dem Alkoholkonsum assoziiert. Der aus DNA-Methylierung abgeleitete epigenomische Score war ebenfalls signifikant mit dem Alkoholkonsum assoziiert und zeigte eine moderate Korrelation mit dem selbstberichteten Konsum.

Der epigenomische Biomarker erwies sich als besser in der Vorhersage von hohem Alkoholkonsum mit einer Fläche unter der Kurve von 0,76 im Vergleich zu 0,66 für GGT. Allerdings schnitt der epigenomische Score schlechter ab, wenn es darum ging, Alkohol Konsumenten von Nicht-Konsumenten zu unterscheiden, während GGT eine signifikante Vorhersageleistung behielt. Die Replikationskohorte umfasste 150 Personen mit einem durchschnittlichen Alter von 67,59 Jahren. Daten zu GGT waren für diese Kohorte nicht verfügbar.

Der Alkoholkonsum in der Replikationskohorte war leicht niedriger als in der Hauptkohorte, mit anhaltenden Geschlechterunterschieden. Der epigenomische Biomarker zeigte erneut eine signifikante Assoziation mit dem Alkoholkonsum und eine moderate Unterscheidung der Trinkkategorien mit einer Fläche unter der Kurve von etwa 0,70. In dieser Kohorte, in der starker Alkoholkonsum selten war, spiegelte die Leistung eher die Definitionskriterien der Kategorien wider als eine starke Klassifizierung von starken Trinkern. Die EWAS für selbstberichteten Alkoholkonsum identifizierte cg06690548 als die bedeutendste unterschiedlich gemethylierte Stelle, obwohl die meisten Signale eher hinweisend waren, anstatt konsequent strengen epigenomweiten Kriterien zu genügen.

Die Stelle cg06690548 war dem Gen für die Solute Carrier Family 7 Member 11 (SLC7A11) zugeordnet, das eine Rolle im Schutz gegen oxidativen Stress spielt. Der Alkoholkonsum war invers mit der Methylierung an dieser Stelle assoziiert, was mit früheren Studien übereinstimmt, die eine Hypomethylierung an cg06690548 mit erhöhtem Alkoholkonsum in Verbindung bringen. EWAS-Analysen des plasmakonzentrations von GGT und des epigenomischen Biomarkers identifizierten dieselbe Stelle als die bedeutendste, was ihre Rolle als ein Expositionsbezug unterstützt, jedoch nicht als direkten Indikator biologischen Schadens.

Ein höherer Alkoholkonsum war mit einer kürzeren Telomerlänge assoziiert, jedoch nicht mit anderen Alterungs-Biomarkern. Im Gegensatz dazu waren plasma GGT und der epigenomische Biomarker signifikant mit allen Alterungs-Biomarkern in der Hauptkohorte assoziiert. Diese Assoziationen waren positiv für GrimAge, PhenoAge und CausalityAgeYing und invers für die Telomerlänge. Eine höhere Einhaltung der Mittelmeer-Diät zeigte eine explorative Wechselwirkung mit Alkoholkonsum und Telomerlänge, diese Assoziation trat jedoch erst auf, nachdem der Alkoholkonsum in breitere Kategorien zusammengefasst wurde und war nicht konsistent in allen Modellen.

Fazit

Insgesamt charakterisierte die Studie einen DNA-Methylierungs-basierten epigenomischen Biomarker für Alkoholkonsum, der signifikant mit dem selbstberichteten Konsum assoziiert war und eine Vorhersagekraft zur Unterscheidung starker Trinker innerhalb der spezifischen Trinkmuster der Kohorten zeigte. Der Biomarker war auch mit mehreren epigenetischen Alterungsindizes assoziiert und invers mit der Telomerlänge. Diese Assoziationen spiegeln wahrscheinlich die kumulative Alkoholexposition wider, anstatt eine definitive biologische Beschleunigung des Alterns zu zeigen. Das Querschnittsdesign, die Abhängigkeit von selbstberichteten Daten, die relativ niedrige Prävalenz von starkem Trinken und die koortspezifischen Merkmale schränken die Möglichkeit einer kausalen Schlussfolgerung und die breitere Anwendbarkeit ein.

Quellen: