线粒体DNA拷贝数与子痫前期发病风险的孟德尔随机化研究

Preeclampsia (PE) is a common and severe pregnancy-specific disorder in which oxidative stress plays a key role. Mitochondrial DNA copy number (mtCN) is a new molecular marker associated with many diseases which shows synthesis disorder and increasing degradation rate resulting in mtCN decrease when affected by oxidative stress. Considering mtCN is highly regulated by oxidative stress and the latter is implicated in the pathophysiology of preeclampsia, together with our early exploration that plancetal and peripheral blood mitochondrial DNA copy numbers in patients with PE are lower than that in the healthy subjects, we propose a hypothesis that there may be causality relationship between mitochondrial DNA copy number and early pathological changes in PE and mitochondrial DNA copy number may be a potentially valuable predictor of PE. In our previous study, we have discovered 8 genetic variations significantly associated with mtCN. We aimed to conduct Mendelian randomization design based on the pregnant women cohort that has been established to investigate the causal link between mitochondrial DNA copy number and preeclampsia and then further explore the feasibility that peripheral blood mitochondrial DNA copy number can be used as a predictor of PE, which would provide evidence for PE prevention and treatment.

子痫前期是一种常见且严重的妊娠期特发疾病，氧化应激是其发病的关键环节。线粒体DNA拷贝数是与多种疾病相关的新型分子标志，当受氧化应激影响时就会合成障碍、降解速率增加，进而线粒体DNA拷贝数减少。因此，氧化应激与线粒体DNA拷贝数变化之间存在密切调控关系，再结合氧化应激在子痫前期致病机制中的重要作用，以及我们前期探索也发现子痫前期患者胎盘和外周血线粒体DNA拷贝数低于健康者，因此我们提出线粒体DNA拷贝数改变与子痫前期的早期病理改变可能存在因果关系，线粒体DNA拷贝数可能具有预测子痫前期发病风险的潜在价值的科学假设。结合本课题组已经发现的8个与线粒体DNA拷贝数显著相关的遗传变异，本项目组拟基于已建立的孕妇队列资源，采用孟德尔随机化设计探讨线粒体DNA拷贝数与子痫前期的因果联系，然后进一步探索外周血线粒体DNA拷贝数作为子痫前期预测、预警的分子生物标志，为子痫前期的有效防治提供科学证据。

本项目坚持围绕出生队列研究资源和女性孕期暴露于不良结局和分子标志的关联开展分子流行病学研究。线粒体DNA拷贝数作为线粒体功能的生物标志物，与机体的氧化应激水平密切相关，而氧化应激则是多种子痫前期病因学说共同涉及的核心环节。因此本研究招募了子痫前期孕妇150名作为病例组，同期分娩的年龄频数配对的400名健康孕妇作为对照组，对他们的基线信息和生物样本进行收集。本研究采用病例对照设计，检测了两组母血和脐血间的线粒体DNA拷贝数，研究发现，子痫前期患者母体线粒体DNA拷贝数明显高于对照组，而脐血中的线粒体DNA拷贝数却较正常组低。有意思的是，另一氧化应激的重要标志物---端粒长度，在子痫前期患者的母血和脐血中表现一致，均高于对照组。因此我们进一步探索循环线粒体DNA拷贝数和端粒长度之间的关系，发现正常妊娠时，母血和脐血的RTL与mtDNA-CN均呈正相关，但在子痫前期病例中，这种相关关系被打破，因此两者的交互作用可能在子痫前期发病中发挥重要作用。我们同时也发现，孕产妇较长的RTL越长和较高的mtDNA-CN与子痫前期的风险增加相关。为了进一步探索子痫前期预测的分子标志物，我们采用逆向逐步logistic回归分析影响PE风险的独立因素，计算受试者工作特征(ROC)曲线和ROC曲线下面积(AUC)，显示孕妇RTL和mtDNA-CN联合在PE风险预测中具有较好的预测效能（AUC 0.755）。目前研究论文已经投稿Cellular and Molecular Life Sciences杂志，正在审稿中。此外，本课题依托出生队列的丰富的数据研究资源，我们还发现孕妇外周血血脂水平与端粒长度有关，证明血脂水平在端粒长度与妊娠糖尿病风险之间存在调控关系，文章在Scientific Reports杂志发表（Sci Rep. 2019 Jun 11;9(1):8483.）。