Ravitsemuksen yhteys epigeneettiseen ikääntymisnopeuteen

Abstract

Epigeneettisellä ikääntymisellä tarkoitetaan yksilö-, ympäristö- ja elintapatekijöiden vaikutusta geenien ilmentymiseen vaikuttaviin säätelymekanismeihin, joiden on osoitettu olevan merkittävässä roolissa ihmiselimistön ikääntymisessä. Tunnetuin epigeneettisistä mekanismeista on DNA-metylaatio. Epigeneettiset kellot ovat DNA-metylaatioon perustuvia algoritmeja, jotka mahdollistavat epigeneettistä ikääntymisnopeutta kuvaavien arvojen luomisen. Uudet epigeneettiset kellot mahdollistavat elintapatekijöiden ja epigeneettisen ikääntymisen välisten yhteyksien tutkimisen. Ravitsemuksen merkitys kroonisten sairauksien ennaltaehkäisyssä on suuri, mutta ravitsemuksen ja epigeneettisen ikääntymisen välisiä yhteyksiä on tutkittu vasta vähän. Tämän pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli selvittää ravitsemuksen yhteyttä epigeneettiseen ikääntymisnopeuteen nuorilla aikuisilla. Tutkielman tarkoitus on vastata seuraaviin tutkimuskysymyksiin: 1) Onko ravitsemus yhteydessä epigeneettiseen ikääntymisnopeuteen nuorilla 23-28-vuotiailla aikuisilla? 2) Selittyykö mahdollinen yhteys sukupuolella ja painoindeksillä? Aineistona käytettiin Nuorten Kaksosten Terveystutkimusta (Finntwin16) nuorten 23-28- vuotiaiden aikuisten ruuankäyttökyselyn ja terveystietojen osalta (n= 240). Tutkittavilta kerättiin kokoverinäytteet, joista eristettiin DNA. DNA-näytteestä määritettiin genomin laajuisia DNA-metylaatiotasoja mikrosirutekniikan avulla (Illumina 450 Array). Epigeneettisen iän muuttujana käytettiin uusimman ja luotettavimman epigeneettisen kellon, GrimAgen, laskenta-algoritmin mukaista DNA-metylaatioikää. Epigeneettisen ikääntymisnopeuden muuttuja muodostettiin kronologisen iän ja DNA-metylaatioiän lineaarisen regression jäännöksien avulla. Nuorten aikuisten ruuankäyttöä arvioitiin frekvenssikyselyn vastausten perusteella. Frekvenssikyselyssä kartoitettiin ruoka-aineiden ja - ryhmien käyttöä kuukausitasolla asteikkolla 1-5. Ravitsemustottumusten faktorirakennetta selvitettiin eksploratiivisen faktorianalyysin avulla. Sen perusteella muodostettiin 4 summamuuttujaa: 1) kalan ja kasvisten 2) lihan 3) suolaisten ja makeiden naposteltavien sekä 4) pikaruuan kulutus. Ravitsemusfaktoreiden ja epigeneettisen ikääntymisnopeuden yhteyttä tarkasteltiin lineaarisella regressioanalyysillä. Suurempi lihatuotteiden kulutus oli yhteydessä kiihtyneempään epigeneettiseen ikääntymisnopeuteen (p=0.010). Yhteys säilyi tilastollisesti merkitsevänä malleissa, joissa vakioivina tekijöinä käytettiin painoindeksiä (p=0.014) ja sukupuolta (p=0.037). Mallissa, jossa oli mukana molemmat vakioivat tekijät, yhteys säilyi tilastollisesti merkitsevänä (p=0.047). Muut ravitsemusmuuttujat eivät olleet tilastollisesti merkitsevästi yhteydessä epigeneettiseen ikääntymisnopeuteen. Tulokset tukevat aikaisempia havaintoja ravitsemussuositusten mukaisen ravitsemuksen terveellisyydestä. Uusia viitteitä saatiin ravitsemuksen vaikutuksista elimistön biologiseen ikääntymisprosessiin. Tulosten perusteella vaikutukset ovat havaittavissa jo melko nuorilla.

Epigenetic aging refers to the influence of individual, environmental, and lifestyle factors on the regulation of gene function and expression, which regulate the biological ageing process (Lu et al. 2019). Epigenetic clocks are models, which allow the generation of epigenetic aging rate values using algorithms based on DNA methylation. Nutrition plays a major role in the prevention of several chronic diseases. New epigenetic clocks enable studies regarding associations between epigenetic aging and nutrition. The purpose of this Master’s thesis was to investigate the role of nutrition in epigenetic aging in young adults. This thesis aims to answer the following research questions: 1) is nutrition associated with epigenetic aging rate in young adults aged 23-28? 2) Is the possible association explained by gender and body mass index? This study used data collected as part of the Finnish twin cohort. Finntwin16 subsample includes dietary and health information of young adults aged 23-28 (n=240). DNA samples were extracted from whole blood samples. Subsequent genome-wide DNA methylation was performed with Illumina 450k Array. The DNA methylation age according to the latest and most reliable epigenetic clock, the GrimAge algorithm, was produced using the online calculator. The epigenetic age acceleration variables were generated from residuals of linear regression of chronological age and DNA methylation age. The epigenetic age acceleration describes whether the individual is biologically young or old according to the epigenetic clock. The dietary intake of young adults was evaluated based on the frequency questionnaire. The factor structure of dietary habits was investigated by exploratory factor analysis. The sum variables were conducted as follows: 1) fish and vegetable, 2) meat, 3) salty and sweet snacks and 4) fast food consumption. To examine the association between nutrition intake and epigenetic aging, the data was analyzed in four sections using linear regression analysis. Higher consumption of meat products was associated with accelerated epigenetic aging rate (p=0.010). The association remained statistically significant in models using body mass index (p=0.014) and gender (p=0.037) as adjusting factors. Adjusting the model for both factors, the association remained statistically significant (p=0.047). Other nutritional variables were not statistically significantly associated with epigenetic aging rate. The results support the previous findings on the health benefits of recommended nutrition. This study indicated that nutrition may play a role the biological aging prosecess of human body. This study provides evidence that the effects of lifestyle factors on the epigenetic aging process may occur in relatively young subjects.