Tupakoinnin yhteys epigeneettiseen ikääntymiseen varhaisaikuisuudessa

Abstract

Biologista ikää on pyritty kuvaamaan erilaisten biomarkkereiden ja niitä yhdistelevien matemaattisten algoritmien avulla. Uusimmat ikääntymistä mittaavat menetelmät perustuvat DNA-metylaatioon, josta on kehitetty erilaisia epigeneettisiä kelloja. Niiden avulla voidaan mitata epigeneettistä ikää vuosissa. Epigeneettisistä kelloista uusin on GrimAge, joka ennustaa mm. sairastuvuutta ja kuolemanriskiä paremmin kuin aiemmin kehitetyt epigeneettiset kellot. Elintapojen vaikutusta epigeneettiseen ikääntymiseen on tutkittu vasta vähän ja erityisesti nuoruusiän elintapojen vaikutus ikääntymiseen on epäselvä. Elintavoista tupakoinnin yhteyttä ikääntymiseen on tutkittu jonkin verran iäkkäämmillä mutta ei nuoremmilla tutkittavilla, vaikka tupakointi on yleisempää nuorissa ikäluokissa. Tämän pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli GrimAge-kellon avulla tutkia, onko tupakoinnilla yhteyttä varhaisaikuisuuden epigeneettiseen ikääntymiseen. Tutkielmassa käytettiin suomalaisen Kaksosten kehitys- ja terveys –tutkimuksen (Finntwin 12) osa-aineistoa, johon kuului 763 tutkittavaa. Tutkielmassa selvitettiin keskimäärin 22-vuotiaana mitatun epigeneettisen ikääntymisnopeuden yhteyttä nuoruusiän tupakointistatukseen ja tupakoinnin kestoon. Analyysissä käytettiin 17- ja 22-vuotiaana kyselyin selvitettyjä tupakointitietoja. Tilastoanalyysissä muuttujien normaalijakautuneisuutta tarkasteltiin Shapiro-Wilkin testillä ja sukupuolierojen testaamiseen käytettiin riippumattomien ryhmien t-testiä ja Pearsonin Chi-square -testiä. Epigeneettisen ikääntymisnopeuden keskiarvojen eroja eri tupakointiluokissa tarkasteltiin kaksisuuntaisella varianssianalyysilla, jossa luokittavina tekijöinä olivat sukupuoli ja tupakointistatus. Tupakoinnin ja sukupuolen mahdollista yhdysvaikutusta tarkasteltiin suhteessa epigeneettiseen ikääntymisnopeuteen. Tupakoivat olivat epigeneettiseltä iältään 3,3 vuotta vanhempia kuin ei-tupakoivat (p < 0.001) ja eitupakoivat 0,8 vuotta nuorempia kuin tupakoinnin lopettaneet (p = 0.004). Nuoruusiässä pitkään jatkunut tupakointi (~ 4,8 v) kiihdytti epigeneettistä ikääntymistä 3,7 vuodella ei-tupakoiviin verrattuna (p < 0.001), mutta myös lyhyemmän aikaa tupakoineet (< 4,8 v) ikääntyivät nopeammin kuin ei-tupakoivat (2,1 v, p < 0.001). Epigeneettinen ikääntymisnopeus ei riippunut sukupuolen ja tupakointistatuksen yhdysvaikutuksesta, mutta tutkimusjoukon naiset ikääntyivät keskimäärin hitaammin kuin miehet. Tupakoinnin terveyshaitoista on vahvaa tutkimusnäyttöä. Tämän pro gradu -tutkielman tulokset viittaavat siihen, että GrimAge epigeneettisen kellon avulla on mahdollista saada selvitettyä nuoruusiän elintapojen, kuten tupakoinnin, vaikutusta myös ikääntymiseen. Kansanterveystyölle on merkityksellistä, jos haitallisten elintapojen vaikutukset pystytään havaitsemaan jo ennen kuin ne aiheuttavat terveysongelmia ja ovat vielä mahdollisesti korjattavissa.

Efforts have been made to describe biological age using various biomarkers and mathematical algorithms that combine them. The latest methods for measuring biological ageing utilize DNAmethylation data. Epigenetic clocks are algorithms that are based on clockwise changes in DNA methylation sites. These clocks can be used to measure epigenetic age (DNA methylation age) in years. The most recently published epigenetic clock is GrimAge which predicts e.g. morbidity and the risk of mortality better than the earlier epigenetic clocks. Knowledge regarding associations between lifestyles and epigenetic aging is scarce, and only few studies thus far have included adolescent individuals and young adults into their analysis. For example, the association of smoking with aging has been studied somewhat in older but not in younger subjects, although smoking is more common habit among younger age groups. The purpose of this Master’s thesis was to use the GrimAge epigenetic clock to investigate whether smoking is associated with epigenetic aging in early adulthood. This dissertation used the data of the Finnish Twin Cohort (Finntwin 12), which included 763 subjects. The association between the rate of epigenetic aging measured at the mean age of 22 years and smoking status and duration of smoking at the same age was investigated. In addition the smoking status at mean age of 17 was used in analysis to estimate the effect of longer smoking exposure. In the statistical analysis, the normal distribution of the variables was examined by the Shapiro-Wilk test and gender group differences for different variables were examined using independent sample t-test and Pearson’s Chi-square test. Differences in mean rates of epigenetic aging were examined in a two-way analysis of variance with smoking status and sex group as classifying factors. The potential interaction between smoking and sex group was examined with relation to the epigenetic aging. The epigenetic aging of smokers was 3.3 years faster compared to non-smokers (p <0.001) and aging of non-smokers was 0.8 years slower compared to those who had quitted smoking (p = 0.004). Prolonged smoking in adolescence (~ 4.8 years) accelerated epigenetic aging by 3.7 years compared to nonsmokers (p <0.001), but shorter-term smokers (<4.8 years) also aged faster than non-smokers (2.1 years, p <0.001). There was no sex-smoking interaction but women were epigenetically younger compared to men. There is strong research evidence regarding health risks caused by smoking. The results of this Master’s thesis suggest that with the help of epigenetic clock GrimAge it is possible to elucidate the impact of adolescent lifestyles, such as smoking, on aging. From public health perspective it is important if it is possible to estimate the effects of harmful lifestyles before they cause health problems and might even be remedied.