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在《Nature Human Behaviour》期刊发表的这篇文章中,复旦大学的科研团队探讨了社会隔离和孤独感与健康之间的生物学联系。研究利用了来自英国生物样本库的42,062名参与者的数据,分析了2,920种血浆蛋白的蛋白质组特征。研究发现,与社会隔离和孤独感相关的蛋白质涉及炎症、抗病毒反应和补体系统。这些蛋白质中超过一半在14年的随访中与心血管疾病、2型糖尿病、中风和死亡率相关。此外,孟德尔随机化分析表明,孤独感与五种蛋白质之间存在因果关系,其中两种蛋白质(ADM和ASGR1)得到了共定位分析的支持。这些蛋白质与其他血液生物标志物以及涉及内感、情感和社会过程的大脑区域体积广泛相关。研究表明,这些蛋白质在孤独感与心血管疾病、中风和死亡率之间的关系中起到部分中介作用。这项研究为理解社会关系如何通过外围生理途径影响发病率和死亡率提供了新的视角,并可能对公共健康产生重要影响。
这项研究探讨了社会隔离和孤独感与健康之间的生物学联系。尽管已有证据表明社会关系与疾病和死亡率之间存在关联,但其背后的生物机制仍不清楚。社会隔离和孤独感被认为是全球重要的公共健康问题,与传统风险因素如吸烟和肥胖的影响相当。实验研究表明,社会互动可以改变动物的生理状态,例如影响交感神经系统和下丘脑-垂体-肾上腺轴的活动、炎症和抗病毒反应,并直接影响疾病风险。这些生理变化可能通过不健康的生活方式进一步影响健康。因此,理解社会关系如何通过生物过程影响健康对于改善疾病预测、预防和干预具有重要意义。
在这项研究中,研究人员利用来自英国生物银行的高通量蛋白质组学数据,首次进行了全面的蛋白质组关联研究,以揭示社会隔离和孤独感的蛋白质组特征。研究发现,与社会隔离和孤独感相关的蛋白质与炎症、抗病毒反应和补体系统有关。超过一半的这些蛋白质在14年的随访中与心血管疾病、2型糖尿病、中风和死亡率有前瞻性关联。此外,孟德尔随机化分析表明,孤独感与五种蛋白质之间存在因果关系,其中两种蛋白质(ADM和ASGR1)通过共定位分析得到进一步支持。这些蛋白质与其他血液生物标志物以及参与内感知、情感和社会过程的大脑区域体积广泛相关。研究还发现,这些蛋白质部分介导了孤独感与心血管疾病、中风和死亡率之间的关系。这些发现表明,社会关系可能通过外周生理途径间接影响发病率和死亡率,对公共健康具有潜在意义。
研究发现社会隔离和孤独感与炎症、抗病毒反应和补体系统有关。超过一半的相关蛋白在14年的随访中与心血管疾病、2型糖尿病、中风和死亡率相关。此外,孟德尔随机化分析表明,孤独感与五种蛋白之间存在因果关系,其中两种蛋白(ADM和ASGR1)通过共定位分析得到进一步支持。这些蛋白与其他血液生物标志物以及与内感知、情感和社会过程相关的脑区体积有广泛关联。研究还发现,这些蛋白部分介导了孤独感与心血管疾病、中风和死亡率之间的关系。
研究通过蛋白质组关联研究(PWAS)和蛋白质共表达网络分析,识别出与社会隔离和孤独感相关的蛋白质。研究发现,社会隔离与776种蛋白质相关,而孤独感与519种蛋白质相关。进一步分析表明,社会隔离和孤独感的蛋白质组关联模式有中等程度的相关性(r=0.54)。此外,研究通过孟德尔随机化分析,发现孤独感与五种蛋白之间存在因果关系,并通过共定位分析确认了ADM和ASGR1的因果关系。这些发现揭示了社会关系通过外围生理途径影响发病率和死亡率的机制,强调了理解社会关系对健康影响的生物学过程的重要性。
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社会关系与健康的关联:研究发现社会隔离和孤独感与炎症、抗病毒反应和补体系统有关的蛋白质存在关联。这些蛋白质与心血管疾病、2型糖尿病、中风及死亡率之间存在前瞻性关联,强调了社会关系对健康的影响与吸烟和肥胖等传统风险因素相当。
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孤独感的因果关系:通过孟德尔随机化分析,研究确定了孤独感与五种蛋白质之间的因果关系,其中两种蛋白(ADM和ASGR1)得到共定位的进一步支持。这些蛋白质可能在孤独感与心血管疾病、中风和死亡率之间起到部分中介作用。
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公共健康的潜在影响:理解社会关系如何通过外周生理途径影响疾病发病率和死亡率,可以为公共健康提供新的干预目标和策略,尤其是在改善疾病预测、预防和干预方面。
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蛋白质组关联研究(PWAS):研究首先通过对2,920种血浆蛋白进行PWAS,识别出与社会隔离和孤独感相关的蛋白质。在控制年龄、性别、种族、生活方式等因素后,分别发现175种与社会隔离相关的蛋白质和26种与孤独感相关的蛋白质。
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蛋白质共表达网络分析:利用Netboost方法识别蛋白质的共表达模块,发现了13个非重叠的蛋白质模块,并进一步分析其与社会隔离和孤独感的关联。
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双向孟德尔随机化(MR)分析:以确定蛋白质与社会隔离、孤独感之间的因果关系。在反向分析中,发现孤独感与五种蛋白质之间存在显著因果关联。
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蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络和功能富集分析:通过STRING数据库和Cytoscape软件分析蛋白质间的相互作用,并进行生物过程和分子功能的功能富集分析。
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健康结果关联分析:采用Cox比例风险模型和中介分析,探讨识别出的蛋白质和蛋白质模块与心血管疾病、2型糖尿病、卒中、痴呆、抑郁和死亡率之间的前瞻性关联。
数据解读
图1: 针对社会孤立和孤独感的蛋白质广泛关联研究(PWAS)
图1分析了2,920种蛋白质与社会孤立和孤独感的关联,样本平均大小为37,704。通过逻辑回归模型调整了多种变量,包括年龄、性别、种族等。
A. 火山图展示了蛋白质丰度与社会孤立的相关性。x轴表示比值比(ORs),y轴表示-log10(P值)。虚线表示Bonferroni和FDR校正的阈值。饼图显示了识别出的蛋白质在四个不同面板中的比例。
B. 火山图展示了蛋白质丰度与孤独感的相关性。与图A类似,x轴表示比值比(ORs),y轴表示-log10(P值),并标注了校正阈值。
C. 散点图可视化了经过Bonferroni校正后显著的179种蛋白质。x轴表示社会孤立的PWAS比值比,y轴表示孤独感的PWAS比值比。维恩图显示了与社会孤立或孤独感相关的蛋白质的重叠情况。
D. 179种识别出的蛋白质的蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络。节点大小反映了通过MCC方法估计的模块化水平,线条厚度表示相互作用得分。
E. 与社会孤立和孤独感相关的蛋白质的前五个富集的GO生物过程(BP)和分子功能(MF)。x轴表示-log10(FDR q值)。标记的功能富集也与另一种构念相关的蛋白质有关。
F. 与社会孤立和孤独感相关的蛋白质的前五个富集的KEGG通路。PPAR,过氧化物酶体增殖物激活受体。
结论:研究识别出与社会孤立和孤独感显著相关的蛋白质,并揭示了这些蛋白质在生物过程和分子功能中的富集,提供了潜在的生物学机制和通路。
图2:蛋白质共表达网络与社会孤立和孤独的关联(N = 35,475)
图2主要展示了社会孤立和孤独的蛋白质共表达网络分析的结果。
a和b: 这两个森林图分别显示了社会孤立和孤独与蛋白质模块之间的关联。每个点代表着与某个蛋白质模块的关联强度(用OR表示),红色标记表示经过Bonferroni校正后依然显著。
c-f: 分别为模块4、8、12和3的功能富集分析图,图中给出了每个模块中与社会孤立和孤独最相关的前五个蛋白质,这些模块表现出在免疫途径、代谢过程、中性粒细胞颗粒化和补体系统中的显著富集。
图3:孤独与蛋白质及蛋白模块之间因果关系及共定位分析总结
图3概述了Loneliness与蛋白质及蛋白质模块之间的因果关系和共定位分析。
这幅图上展示了五个蛋白质与孤独之间的显著因果关系,这些蛋白质通过逆方差加权方法和敏感性分析确认。共定位分析显示两个蛋白(ADM和ASGR1)强共定位,这意味着它们可能受相同遗传变异影响。
图4展示了MR鉴定的蛋白与血液生物标记物和脑容量的关联。
a: 展示MR鉴定的蛋白与229种血液标记物的广泛关联,这些蛋白与生物化学、血液学和代谢标记物(例如,胱抑素C)的关系尤为突出。
b: 显示这些蛋白质与脑区体积的关联。部分蛋白质显著关联于涉及内感受、情感和社交过程的脑区,比如岛叶、尾状核和额叶皮层。
c: 具体展示了ADM蛋白水平与双侧岛叶和左尾状核灰质体积之间的显著关联。