70万人GWAS研究表明爱看电视还是爱运动可能已经写在DNA中

撰文：Wayne

积极参加体育活动的生活方式和较少的久坐时间有利于身体健康，这一点已得到世界公认【1】。然而，长期以来的趋势表明，高收入国家的人们越来越少进行运动【2】。从双胞胎和家族研究中也可以看出，遗传因素会影响身体运动水平【3-4】，但为什么有些人比其他人更喜欢运动，其生物学基础仍不甚明了。此外，在分子水平上对身体活动的机制理解甚至可以通过药物干预来实现其有益效果。

为了提高人们对影响身体运动的机制及其在疾病预防中的作用的理解，由瑞典乌普萨拉大学Marcel den Hoed，美国西奈山伊坎医学院王哲领头，联合全世界上百家研究机构的研究人员合作在Nature Genetics上发表了题为Genome-wide association analyses of physical activity and sedentary behavior provide insights into underlying mechanisms and roles in disease prevention的研究论文。该研究将参与研究的70多万人基因数据结合起来，并通过全基因组关联分析（GWAS）鉴定出99个DNA位点与人们在闲暇时间花多少时间进行中度至剧烈强度的体育活动或观看荧幕有关，从而为身体活动机制及其在疾病预防中的作用提供了新的见解。

首先，研究人员纳入了来自51项研究的多达703,901人（94.0%为欧洲人、2.1%为非洲人、0.8%为东亚人、1.3%为南亚血统，以及1.9%为的西班牙裔）的数据，对中强度到高强度体育活动（MVPA）、屏幕娱乐时间（LST）、久坐通勤和工作久坐行为进行GWAS分析（图1）。

图1. 四种自我报告的体育活动和久坐行为特征的概述以及其与客观评估特征的相关性。

研究人员确定了99个基因位点与四个自我报告的体育活动和久坐行为特征之一相关：MVPA、LST、久坐通勤和工作久坐行为（图2）。“我们知道人们往往会高估他们花在体育活动上的时间，但我们发现的大约一半的基因位点也显示出与使用加速计测量出体育活动密切相关。这近一步增强了我们的发现的可信度。”本研究作者之一，哥本哈根大学的Ruth Loos教授如是解释。

图2. 闲暇时间花在中强度到高强度身体活动（MVPA）和屏幕娱乐时间（LST）的环形曼哈顿图和下游基因优先分析。

接下来，研究人员使用基因位点作为工具变量，并表明较少的屏幕时间会降低肥胖的风险。较少的屏幕时间和更多的中强度至高强度的体育活动也能防止糖尿病、注意力缺陷多动症、抑郁症和死亡年龄提前。“我们证实了体育活动对身体健康的益处。我们也发现这些益处主要由体育活动对体重的有益影响所驱动。”本文的第一及通讯作者，美国西奈山伊坎医学院王哲强调。

进一步的分析显示，与休闲屏幕时间有关的基因位点更经常位于靠近那些在骨骼肌中的活动因力量训练而改变的基因。这表明，这些基因可能通过影响对训练的反应来影响采取更积极运动生活方式的可能性。

研究人员对ACTN3基因进行了更深入的研究，并确定了一个位点，该位点改变了一种只存在于快速抽动的骨骼肌纤维中的蛋白质（图3）。

图3. ACTN3中的等位基因p.635Ala导致更灵活的ACT N3同源二聚体。

总而言之，研究人员总共在99个DNA区域中确定了46个基因，这些基因可能与连接遗传和身体活动相关，从而揭示了影响日常生活中身体活动和久坐行为的遗传变异和分子机制。正如对涉及动机和身体能力的复杂行为所预期的那样，这些机制发生在多个器官和器官系统中。该研究的因果推论支持重要的公共卫生信息，即体育锻炼的生活方式可以降低多种疾病的风险。此外，该论文的通讯作者Marcel den Hoed也表示：“我们目前不能声称这46个基因会导致某人在日常生活中或多或少地进行身体活动，但它们为进一步研究提供了很好的线索。也许在未来，甚至有可能在不需要进行体育锻炼的情况下触发体育锻炼的有益效果。”

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41588-022-01165-1

制版人：十一

参考文献

1. Lee, I. M. et al. Effect of physical inactivity on major non-communicable diseases worldwide: an analysis of burden of disease and life expectancy. Lancet 380, 219–229 (2012).

2. Guthold, R., Stevens, G. A., Riley, L. M. & Bull, F. C. Worldwide trends in insufficient physical activity from 2001 to 2016: a pooled analysis of 358 population-based surveys with 1.9 million participants. Lancet Glob. Health 6, e1077–e1086 (2018).

3. den Hoed, M. et al. Heritability of objectively assessed daily physical activity and sedentary behavior. Am. J. Clin. Nutr. 98, 1317–1325 (2013).

4. Stubbe, J. H. et al. Genetic influences on exercise participation in 37,051 twin pairs from seven countries. PLoS ONE 1, e22 (2006).

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