コンピュータ断層撮影法、二重エネルギーX線吸収法、体格測定法、および生体電気測定法による脂肪率の五分位依存性遺伝率

Quantile-dependent heritability of computed tomography, dual-energy x-ray absorptiometry, anthropometric, and bioelectrical measures of adiposity.

• Paul T Williams

抄録

背景・目的:

分位依存性の発現は、ある遺伝子の表現型の発現が、形質（例えばBMI）がその分布に対して高いか低いかに依存するときに起こる。我々は以前に、遺伝的リスクスコア（GRS）の肥満効果がBMIのクアンタイルの増加に伴って有意に増加することを示した。しかし、BMIは不正確な脂肪率の尺度であり、GRSはBMIの分散の3％未満を説明している。この論文の目的は、より包括的な遺伝的指標（狭義の遺伝率）を用いてBMIのクォンタイル依存性の表現力を検証し、その結果を他の脂肪率指標に拡張して、遺伝子環境相互作用との整合性を実証することです。

BACKGROUND/OBJECTIVES: Quantile-dependent expressivity occurs when a gene's phenotypic expression depends upon whether the trait (e.g., BMI) is high or low relative to its distribution. We have previously shown that the obesity effects of a genetic risk score (GRS) increased significantly with increasing quantiles of BMI. However, BMI is an inexact adiposity measure and GRS explains <3% of the BMI variance. The purpose of this paper is to test BMI for quantile-dependent expressivity using a more inclusive genetic measure (h, heritability in the narrow sense), extend the result to other adiposity measures, and demonstrate its consistency with purported gene-environment interactions.

サブジェクト/メソッド:

身長（ht）およびコンピュータ断層撮影（CT）、二重エネルギーX線吸収測定（DXA）、体格測定、および生体電気インピーダンス（BIA）脂肪率測定のための五分位回帰から、五分位特異的子孫-親回帰勾配（β）が得られた。Framingham Heart Studyの6227人の子供と親のペアにおける遺伝率は、2β/(1+r)で推定された（ここでrは配偶者相関）。

SUBJECTS/METHODS: Quantile-specific offspring-parent regression slopes (β) were obtained from quantile regression for height (ht) and computed tomography (CT), dual-energy x-ray absorptiometry (DXA), anthropometric, and bioelectrical impedance (BIA) adiposity measures. Heritability was estimated by 2β/(1 + r) in 6227 offspring-parent pairs from the Framingham Heart Study, where r is the spouse correlation.

結果:

10％台のhと比較して、90％台の母集団ではBMI(3.14倍、P<10)、ウエスト胴回り/ht(3.27倍、P<10)、ヒップ胴回り/ht(3.12倍、P=6.3×10)、ウエスト/ヒップ比(1.75倍、P=0.01)、矢状体径/ヒップ比(1.75倍、P=0.01)において、遺伝的遺伝性が有意に高かった。01）、矢状体径/ht（3.89倍、P=3.7×10）、DXA総脂肪/ht（3.62倍、P=0.0002）、DXA脚脂肪/ht（3.29倍、P=2．0×10）、DXA腕部脂肪/ht（4.02倍、P=0.001）、CT-大腿部脂肪/ht（3.03倍、P=0.002）、CT-皮下脂肪/ht（3.54倍、P=0.0004）であった。本現象は多数の発表された報告と整合性があることから、外部妥当性が示唆された。分位依存性の表現力は、過栄養や抗精神病薬による体重増加の精密医療マーカーや、遺伝子-BMI関係における身体活動、睡眠、食事、多嚢胞性卵巣症候群、社会経済状態、うつ病の修飾効果を説明する可能性がある。

RESULTS: Compared to h at the 10th percentile, genetic heritability was significantly greater at the 90th population percentile for BMI (3.14-fold greater, P < 10), waist girth/ht (3.27-fold, P < 10), hip girth/ht (3.12-fold, P = 6.3 × 10), waist-to-hip ratio (1.75-fold, P = 0.01), sagittal diameter/ht (3.89-fold, P = 3.7 × 10), DXA total fat/ht (3.62-fold, P = 0.0002), DXA leg fat/ht (3.29-fold, P = 2.0 × 10), DXA arm fat/ht (4.02-fold, P = 0.001), CT-visceral fat/ht (3.03-fold, P = 0.002), and CT-subcutaneous fat/ht (3.54-fold, P = 0.0004). External validity was suggested by the phenomenon's consistency with numerous published reports. Quantile-dependent expressivity potentially explains precision medicine markers for weight gain from overfeeding or antipsychotic medications, and the modifying effects of physical activity, sleep, diet, polycystic ovary syndrome, socioeconomic status, and depression on gene-BMI relationships.

結論:

体積測定、CT、および DXA 脂肪率測定の遺伝的遺伝率は、脂肪率の増加に伴って増加する。遺伝子と環境の相互作用の中には、環境刺激が転写およびエピジェネティックなプロセスに及ぼす影響ではなく、脂肪率の高低を区別する特徴によって被験者を分析することから生じるものもある。

CONCLUSIONS: Genetic heritabilities of anthropometric, CT, and DXA adiposity measures increase with increasing adiposity. Some gene-environment interactions may arise from analyzing subjects by characteristics that distinguish high vs. low adiposity rather than the effects of environmental stimuli on transcriptional and epigenetic processes.