基因密码揭示：吸烟与饮酒如何影响你的心跳节奏

背景

吸烟和饮酒已被公认为心脏病的风险因素，然而，它们对ECG信号的因果影响及其潜在机制仍不清楚。既往研究可能受到混杂因素或偏倚的影响，因此本研究解析了吸烟和饮酒与P波时程、PR间期及QT间期之间的遗传结构关联。

方法

本研究利用吸烟和饮酒的遗传工具变量、相关的甲基化数量性状位点（mQTL）及ECG指数的全基因组关联研究（GWAS）汇总数据，采用连锁不平衡评分回归（LD Score Regression）和MR分析评估遗传力及遗传因果关联。此外，通过共定位分析（colocalization analysis）和基于汇总数据的孟德尔随机化（SMR）进行精细定位，以识别潜在的共享遗传变异。

结果

研究发现，每周饮酒量（Drinks per week, DrnkWk）与QT间期之间存在正向因果关系[β（95%CI）：1.06（0.91, 5.05），P = 0.005]，且该因果关系在多种MR模型中均得到验证。多变量MR分析进一步确认了该关联独立于吸烟表型。在表观遗传MR分析中，两个酒精相关的CpG位点（cg03345232和cg04605617）与QT间期变化存在因果关系，其中cg04605617定位于PLA2G2C基因，显著延长QT间期。此外，mQTL rs10916683（位于cg04605617）是PLA2G2C的强eQTL。共定位分析显示，cg03345232与QT间期易感性共享一个因果变异（rs12881206）。然而，SMR分析未能在DrnkWk与QT间期之间识别出通过HEIDI检验的共享功能基因。

结论

DrnkWk与QT间期延长之间存在因果关系，针对特定DNA甲基化位点（如定位于PLA2G2C的cg04605617）可能为预防QT间期延长提供新的潜在靶点。

在TSMR分析前，我们使用Burgess等人的工具评估样本重叠带来的偏倚与I型错误率（0.05），偏倚为0.000，确保估算可靠性。

MR分析中，所有工具变量的F统计量为30.68–790.45，保证工具变量效力。IVW分析结果：

问题性饮酒与P波持续时间延长相关 [β=11.64 (8.25, 15.03), P=1.76E-11]。

开始吸烟与PR间期缩短相关 [β=-1.23 (-2.12, -0.33), P=0.007]。

酒精使用障碍、DrnkWk、开始吸烟均与QT间期延长相关。

加权中位数和径向IVW支持IVW分析结果，但问题性饮酒与P波持续时间的因果关系未通过MR-Egger假设检验。开始吸烟与PR间期间存在微弱相关性，但未获其他方法支持。

MVMR调整日吸烟量和开始吸烟后，DrnkWk仍与QT延长相关，MR-Egger截距检验及MR-RAPS分析排除定向水平多效性（P>0.05）。

敏感性分析证实MR研究稳健性：

留一法：无单一SNP显著影响，IVW未检出异质性（P=0.061）。

MR-RAPS诊断分析显示IVs与残差独立（P=0.221）。

残差图与Q-Q图支持正态性假设。

Bayes factor共定位分析表明，GoDMC数据库中的cg03345232位点甲基化水平与QT GWAS信号共享rs12881206（PPH4=99.7%），而cg04605617未发现显著共定位变异。

SMR分析结合eQTL与GWAS数据，探索DrnkWk与QT间期的功能基因：

全血eQTL：77个DrnkWk相关变异，33个QT相关变异（P<3.20E-06）。

左心室eQTL：19个QT相关显著变异（P<1.07E-05）。

NPIPB6（蛋白编码基因）与NONHSAG018995.2（长非编码RNA）可能介导DrnkWk与QT的关系，但HEIDI测试未通过（P<0.05），提示水平多效性影响。

研究设计

本研究探讨吸烟、饮酒对ECG的遗传影响，选取五种暴露表型：

饮酒：DrnkWk（每周饮酒量）、AUD（酒精使用障碍）、PAU（问题性饮酒）。

吸烟：CigDay（日吸烟量）、SmkInit（开始吸烟）。

ECG结局指标包括PWD、PR间期、QT间期，QT延长与心律失常及猝死（SCD）密切相关，QRS因统计效能未纳入分析。

遗传分析方法

LDSC 评估遗传力（h²）及遗传相关性（rg）。

MR分析

TSMR：双样本孟德尔随机化分析。

MVMR：控制吸烟与饮酒的遗传交叉影响（|rg|=0.16–0.27）。

mQTL-MR：探索DNA甲基化在QT间期调控中的作用，并结合共定位分析评估潜在机制。

基因表达路径分析通过SMR结合全血与心脏eQTL数据，HEIDI测试排除水平多效性。

GWAS数据来源

吸烟/饮酒：GSCAN（n=2,669,029）、FinnGen（AUD, n=376,477）、MVP GWAS Meta（PAU, n=435,563）。

ECG：CVDKP（PR间期, n=271,570）、UKB Meta（QT间期, n=84,630）、GCST004826（PWD, n=37,678）。

统计分析

LDSC计算SNP遗传力（h²）及跨表型遗传相关性（rg）。

MR分析

IVW：主效应分析，假设所有SNP均为有效IVs。

稳健性分析：MR-Egger、加权中位数、径向MR、MR-RAPS，径向图检测异常值。

水平多效性控制：Egger截距检验、MR-RAPS诊断。

敏感性分析：异质性评估、留一法分析。

DNA甲基化MR分析

Wald比值法（单mQTL），IVW（多mQTL）。

共定位分析：Bayes因子评估因果变异，coloc计算H4后验概率（>95%视为共定位证据）。

SMR基因表达分析 结合GWAS与eQTL数据，Bonferroni校正（P<0.05/探针数）确定显著性，HEIDI测试排除水平多效性。

本研究利用孟德尔随机化方法探讨吸烟、饮酒对心电图指标的遗传影响，结果表明问题性饮酒与P波持续时间延长相关，开始吸烟与PR间期缩短相关，酒精使用障碍、每周饮酒量、开始吸烟均可导致QT间期延长。MVMR分析确认每周饮酒量与QT间期的因果关系，并排除水平多效性影响。共定位分析显示cg03345232位点的DNA甲基化水平与QT GWAS信号共享rs12881206，SMR分析进一步揭示NPIPB6和NONHSAG018995.2可能介导每周饮酒量对QT的影响。整体而言，本研究提供了吸烟、饮酒对心电图参数影响的遗传证据，并揭示潜在的分子机制，有助于理解其心脏电生理效应。