Sukupuolen ja elintapojen yhteys epigeneettiseen ikääntymiseen

Abstract

Naisten tiedetään elävän miehiä kauemmin. Sukupuolieron taustalla vaikuttavan perimän, ympäristön ja elintapojen kokonaisuuden syvällisessä ymmärtämisessä on kuitenkin puutteita. Epigeneettisten kellojen avulla voidaan tutkia yksilön biologisen ikääntymisen etenemistä ja siihen vaikuttavia tekijöitä DNA:n metyloitumisen perusteella. Tämän tutkielman tarkoituksena on selvittää uuden suku-polven epigeneettisen kellon (GrimAge) avulla, näkyykö sukupuolten välinen ero biologisessa ikääntymisessä eli tässä tapauksessa epigeneettisessä ikääntymisessä, onko mahdollinen sukupuoliero erilainen nuorilla ja vanhemmilla aikuisilla ja selittävätkö elintavat epigeneettisen ikääntymisnopeuden sukupuolieroa. Tutkimuksessa käytettiin suomalaisen kaksostutkimuksen osa-aineistoa. Tutkittavia oli yhteensä 1195 (60 % naisia), joista nuoria aikuisia (22˗25 v.) oli 759 ja vanhempia (55˗72 v.) 436. Tutkittavien ko-koverinäytteestä eristetyn DNA:n metylaatiotasoja analysoitiin 450k- tai EPIC-mikrosiruanalyysillä. Saatu metylaatiodata syötettiin verkossa saatavilla olevaan laskuriin, joka tuotti GrimAge-algoritmilla arviot tutkittavien epigeneettisestä iästä vuosina. Arvio tutkittavien epigeneettisestä ikääntymisno-peudesta saatiin lineaarisen regressioanalyysin avulla vertaamalla GrimAge-kellolla laskettua epigeneettistä ikää heidän syntymäajan perusteella laskettuun kronologiseen ikäänsä. Lineaarisen regressioanalyysin jäännös kuvaa tutkittavien biologisen ikääntymisen tahtia eli epigeneettistä ikääntymisnopeutta. Positiivinen jäännös kertoo epigeneettisen ikääntymisen olevan kiihtynyttä ja negatiivinen jäännös sen olevan hidastunutta kronologiseen ikään verrattuna. Alkoholinkäytön, painoindeksin sekä tupakoinnin yhteyttä tutkittavien epigeneettisessä ikääntymisnopeudessa havaittuun sukupuolieroon arvioitiin lineaarisella regressioanalyysillä. Naiset olivat epigeneettiseltä iältään keskimäärin nuorempia kuin miehet molemmissa ikäluokissa. Nuorilla sukupuolten välinen ero ikääntymisnopeudessa oli 0,77 vuotta (p = 0,001) ja vanhemmilla 3,2 vuotta (p < 0,001). Sukupuolen ja kohortin yhdysvaikutus (sukupuoli*kohortti) epigeneettiseen ikääntymisnopeuteen oli tilastollisesti merkitsevä, p < 0,001. Sukupuolten väliset erot alkoholinkäy-tön, painoindeksin ja tupakoinnin osalta olivat tilastollisesti merkitseviä molemmissa ikäluokissa. Naisten elintavat olivat keskimäärin terveellisempiä kuin miesten. Elintavoista alkoholinkäyttö selitti nuorten aikuisten sukupuolten välistä eroa epigeneettisessä ikääntymisessä, mutta painoindeksi tai tupakointi eivät kummassakaan ikäluokassa. Tupakoinnin yhteys epigeneettisen iän vaihteluun oli kuitenkin huomattava. Naiset ikääntyvät biologisesti hitaammin kuin miehet GrimAge -epigeneettisellä kellolla arvioituna sekä varhaisaikuisuudessa että myöhäisessä keski-iässä. Vanhemmilla aikuisilla sukupuoliero epigeneettisessä ikääntymisnopeudessa on suurempi kuin nuorilla. Tutkituista elintavoista vain alkoholinkäyttö selitti osittain sukupuolten välistä eroa epigeneettisessä ikääntymisessä nuorilla aikuisilla. Tarkasteltujen elintapojen vähäinen ja vain nuorilla havaittu yhteys epigeneettisen ikääntymisen sukupuolieroihin viittaa siihen, että sukupuolieroon yhteydessä olevat tekijät saattavat olla pääosin biologisia. Toisaalta työn poikkileikkausasetelma ja tarkasteltujen elintapojen rajaaminen vain kolmeen rajoittavat pitkälle vietyjen johtopäätösten tekoa.

Women across the world live longer than men, but it is not yet fully understood why. Sex differences in lifespan are suggested to be caused by a complex combination of biological and non-biological factors. Novel biological clocks, i.e. epigenetic clocks, may help to track and understand individual aging process and offer insights into sex differences in biological age and how lifestyle may counter-act aging process. The aim of this Master’s Thesis is to study the sex differences in epigenetic aging of younger and older adults using epigenetic clock GrimAge, and to assess if this sex difference can be explained by the lifestyle factors. Research data originated from the Finnish Twin Cohort. The study sample included 1195 subjects (60 % women), of whom 759 were young (22–25 years) and 436 older (55–72 years) adults. DNA was extracted from whole blood samples and analyzed by Illumina HumanMethylation 450k or EPIC array. The epigenetic age estimates were calculated from methylation data with a GrimAge algorithm using publicly available online tool. Epigenetic clocks provide an estimate of an individual’s epige-netic age in years. An estimate of the biological aging rate of the subjects was obtained by comparing the epigenetic age to chronological age using linear regression analysis. Positive residual from the linear regression analysis describes accelerated epigenetic aging and negative value indicates that aging is slower compared to the chronological age. The associations of alcohol use, body mass index (BMI), and smoking with sex differences in the epigenetic age acceleration was also assessed using linear regression analysis. The results showed that women were biologically younger than men in both age groups estimated by the epigenetic clock GrimAge. The difference between sexes in epigenetic age acceleration was 0.77 years in younger adults p = 0,001 and 3.2 years in older adults p < 0,001, and sex*cohort interaction was statistically significant p < 0,001. Sex differences in alcohol use, BMI and smoking were ob-served in both age groups. Women’s lifestyles were, on average, healthier than men’s. Alcohol use explained some of the sex differences in epigenetic aging in the younger age group, but neither the BMI nor smoking explained sex differences in either of the age groups. However, smoking explained a substantial amount of variation in epigenetic age acceleration. Women are biologically younger compared to men and the difference is larger at older age. Alcohol use may partly explain the sex difference in biological aging among younger, but not in older sub-jects. Minor associations between sex differences in biological aging and lifestyle factors may sug-gest that the factors influencing the sex gap are mainly biological. However, the cross-sectional na-ture of this study and limited number of lifestyle variables used in analysis prevent strong conclu-sions.