膳食镁摄入量与成人白细胞端粒磨损:血清肿瘤坏死因子的调节作用α

抽象

目标。在这项研究中，我们评估了饮食中镁对白细胞端粒长度(LTL)的影响。设计。目前的横断面分析基于在一个2型糖尿病项目中收集的数据。设置。饮食中镁的摄入量与外周血白细胞端粒长度(LTL)相关。然而，很少有流行病学研究评估镁在临床环境中对LTL的影响。参与者。此横截面分析包括467名（34.8％男性）。测量。测定血清血脂、糖化血红蛋白、氧化应激和促炎介质水平。详细的饮食数据是通过24小时的食品召回得到的。real-time PCR检测LTL。数据分析采用回归模型和简单调节模型。结果。膳食镁与LTL呈负相关( ）与-0.55一个极端的季度间差异。相反地​​，有膳食镁和血清肿瘤坏死因子之间（TNF）正相关α，差值为3.79 pmol/mL ( )。多元回归分析，发现该比值比（OR）为更短的LTL和较高的血清TNFα与镁的摄入量增加，且极端四分位数之间的差的OR值分别为2.60（95％置信区间（CI）：1.31-5.36; ）和1.98（95％CI：1.09-3.59; )。有饮食镁摄入量对零担直接的负面影响（ ; ）哪些可能受到TNF的间接影响α（-0.002至-0.0005）。结论。膳食摄入镁可以是细胞衰老过程的关键组成部分，其作用可被TNF部分地介导α。

1.简介

端粒是位于在真核细胞染色体的末端富含鸟嘌呤 - TTAGGG重复序列组成的核蛋白复合物和是必不可少的用于保持蜂窝染色体完整性[1]。端粒耗损是细胞衰老的标志之一[2]。此外，外周血白细胞端粒长度（LTL）最近已证明是细胞老化的有用的生物标志物。

在我们之前的研究中，发现LTL受不同食物的影响，如坚果、鱼、海藻和加糖碳酸饮料[3]。此外，最近的研究表明，饮食中微量营养素可以与TL [关联4]。镁是调节细胞和代谢反应所必需的重要元素。体内镁含量或镁分布的变化与一些与年龄有关的疾病有关，如糖尿病[五，6]。此外，镁对细胞老化的影响可能与其与端粒内稳态的相互作用有关[7]。

参与加速端粒耗损率细胞应激的最深入研究的指标是炎症和活性氧。以前的研究已经表明肿瘤坏死因子的激活α(肿瘤坏死因子α)信号与较短的LTL相连[8]。体内的镁含量与炎症程度相关。现有文献表明，高镁摄取量与循环c反应蛋白呈负相关[9]。基于这些研究，较高的镁消耗可以促进较低的长期磨损率。然而，支持这种潜在关联的数据是相互矛盾的。在美国进行的全国健康和营养检查调查(NHANES)表明，膳食中镁摄入量的增加增加了所有四分之一摄取量的LTL [10]。相反，O 'Callaghan等人2014年发表的一篇论文报道了血浆镁含量与端粒长度呈负相关关系，尤其是老年女性[11]。实验体内研究也产生了截然不同的结论。Researchers found that elderly rats that had a 2-year history of consuming a diet moderately deficient in magnesium (0.15 g magnesium/kg diet) exhibited shorter telomere lengths in their livers compared with the other groups. These findings were attributed to lower rates of oxidative stress and apoptosis [12]。然而，Kurstjens等人的研究表明，较低的膳食镁摄入量可以改善高脂肪饮食引起的小鼠肥胖[13]。因此，更多的研究是必要的，以澄清膳食摄入镁和LTL之间的关系。

因此，在这项研究中，我们分析了饮食中镁的摄入，零担和血清炎症标志物TNF之间的关系α。

2。材料和方法

2.1。主题

此横截面分析在北京[郊区使用2014年3月和2015年1月之间登记先前选自599名参与者2型糖尿病队列收集的数据3]。参加者提供了参与研究的书面知情同意书。收集关于基本人口特征信息，病史和饮食摄入。所有参加者接受了身体检查。An oral glucose tolerance test (OGTT) was carried out after an overnight fast (>10 h). Blood samples were collected at 0, 30, 60, and 120 min. The 1999 World Health Organization criteria were used to define the glucose tolerance status as follows: normal glucose tolerance (NGT) was defined as having a fasting plasma glucose (FPG) level of less than 6.1 mmol/L and a 2 h postprandial glucose (2 h PG) level of less than 7.8 mmol/L; prediabetes was defined as impaired glucose tolerance, with an FPG level of less than 6.1 mmol/L and a 2 h PG level between 7.8 and 11.1 mmol/L, and/or impaired fasting glucose, with an FPG level between 6.1 mmol/L and 7.0 mmol/L and a 2 h PG of less than 7.8 mmol/L; diabetes was defined as having an FPG level of greater than or equal to 7.0 mmol/L or a 2 h PG of greater than or equal to 11.1 mmol/L.

谁有肾功能受损的参与者，谁是服用药物或补充剂可能会影响镁的摄入量与血压水平，谁没有零担或TNFα数据不包括在研究中。因此，467人被最后列入分析，包括187个个人与NGT，146个人有糖尿病前期，和134个人有糖尿病。该研究方案经北京协和医院的伦理委员会。

2.2。人体测量数据

受试者坐着，使用标准水银血压计测量血压。体重指数是用体重(公斤)除以身高(米)的平方得到的。测量腰围至髂嵴和肋缘中间最接近0.1厘米处。中心型肥胖的定义是:男性腰围大于或等于90厘米，女性腰围大于或等于85厘米。

2.3。生化检查

血样立即分析或保存在-80℃直到进一步分析。血红蛋白(HbA1c)分析采用高效液相色谱(分析内变异系数) ，批间 )。用葡萄糖氧化酶法测定血糖。使用自动分析仪测定低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、甘油三酯(TG)和总胆固醇。TNFα使用试剂盒（云克隆公司，休斯顿，TX，USA）的水平进行了分析，根据制造商的说明。

2.4。LTL的测量

外周血LTL分析如前所述[3]。简而言之，LTL为端粒重复拷贝数与单拷贝数(T/S)的相对比值，采用Cawthon所述的新型单色多重定量PCR方法[14]。所述内板和板之间，变异系数分别为8.2-14.3％和7％。

2.5。膳食评估

Dietary information was collected using 24 h food recalls. The dietary data were reviewed by dietitians and entered into nutrition calculation software (developed by researchers based on a Microsoft Office Access 2007 database). Data regarding food ingredients were obtained using the China Food Composition Table (2004) database as a guide.

2.6。统计分析

正态分布的定量变量以均数和标准差(SDs)或标准误差(SEs)报告。首先转换非正态分布的参数，以百分比或比率表示分类数据。使用卡方检验(对于分类变量)或一般线性模型(对于连续变量)来比较具有长或短LTL的组之间的参与者特征(LTL的最低四分之一被解释为具有较短的值)。LTL数据根据年龄和性别进行了调整。每天的膳食镁摄入量根据总能量摄入量进行调整，每1000千卡能量的镁摄入量也被计算出来。

According to the quartiles of magnesium intake per 1000 kcal energy, the associations of magnesium intake with TNFα和LTL被使用GLM分析。模型1调整为性别和年龄，而模式2调整为向心性肥胖，高血压，糖化血红蛋白，过渡政府和HDL-C。

镁的摄入量在四分的形式来呈现。参照组被指定为那些在最低四分位数。无论零担和TNFα被建模为四分位数，TNF的最高四分位数被解释为具有较高的值，而LTL的最低四分位数被解释为具有较低的值。二分类的LTL水平和TNF之间的关系α跨越镁的摄入量的四分经logistic回归分析。横过四分位数的线性趋势试验通过解释模型四分位数作为连续变量进行评价。增加TNF的风险αLTL的降低与镁摄入量的变化有关。

研究TNF是否α在调节了镁和LTL之间的关系后，使用宏过程3.3版本使用普通最小二乘法生成简单的调节模型。这些模型根据性别、年龄、中心型肥胖、高血压、糖化血红蛋白、LnTG和HDL-C进行了调整。所有变量都建模为连续变量。通过偏差校正bootstrap方法对5000个样本进行调节假设检验，计算置信区间(95%)。当观察到间接影响时，显著性达到，且零不包括在置信区间内。

SPSS 25.0版本(IBM Corp.，芝加哥，IL, USA)用于执行所有统计分析。所有值为双尾，结果为小于0.05为显著性。

3.结果

3.1。参与者的一般特征

表1描绘了在这项研究中所有参与者的临床特点。In general, magnesium intake by the study population was low, with only about 19.7% of participants having a dietary magnesium intake above 310 mg/day. Participants with the shortest LTL had higher serum TNFα较高的镁摄入量(见表)1)。此外，学员在最短的LTL有较高的卡路里摄入量，虽然这个结果并不显著，并与其他参与者相比，有较高的碳水化合物和蛋白质的摄入量较少，但脂肪摄入（表1)。有两组之间的其他代谢参数之间没有显著差异（表1)。

3.2。膳食镁与LTL和TNF的关系α

LTL和膳食镁被发现有显著的反比关系（ ）调整变量，具有-0.55一个极端四分位数之间差后（表2)。相反，血清TNFα膳食摄入镁在镁消耗（Q4）也具有最高的TNF最高四分位数呈正相关，与参加者α水平（Q4）。There was an interquartile difference of 3.79 pmol/mL ( ）相当于Q1的17.6％（表2)。

为了进一步确定膳食镁与LTL和TNF的关系α，采用多变量logistic回归分析，见表3。无论零担和TNFα被建模为四分位数，TNF的最高四分位数被解释为具有较高的值，而LTL的最低四分位数被解释为具有较低的值。在调整了性别，年龄，中心性肥胖，高血压，糖化血红蛋白，过渡政府，和HDL-C，胜算比的较短（ORS）后LTL分别为膳食镁的摄入较高增加，或用于在两个极端四分位数的比较是2.60（95％CI：1.31-5.36; )。镁摄入量每增加1个SD，短LTL的OR (95% CI)为1.49 (95% CI: 1.16-1.92)。对肿瘤坏死因子α，较高的血清TNF的的ORα随着镁摄取量的增加，各极端时段间比较的OR值为1.98 (95% CI: 1.09-3.59); )。血清TNF升高的OR (95% CI)α镁摄入量每增加1个SD为1.25(95%置信区间:1.02-1.52)。

3.3。TNFα显著调控镁和LTL之间的关联

数字1描述了用于确定TNF的参与的监管模式α在促进对LTL镁的摄入的有害作用。回归A（ ; ）表明镁与高TNF呈正相关α和回归B（ ; ）表明，有更短的LTL和更高的肿瘤坏死因子的一个显著关联α。此外，镁的摄入量与LTL之间似乎存在直接联系( ; )。我们的工作假设被证实为间接效应的CIs不涉及数字0(-0.002至-0.0005)。总之,肿瘤坏死因子α出现在调解镁摄入量对零担磨损的影响中发挥作用。

3.4。不同的食物贡献镁的摄入量

在我们的人口，镁摄入量的87.8％来自水果和蔬菜（18.3％），谷类食品（63.7％），乳制品（2.7％），以及肉类和肉类产品（3.1％）的。这些值是从那些在西方人群明显不同（图2)[15]。

4.讨论

在本研究中，我们证明了膳食镁与LTL的反向关系，并表明血清炎症标志物TNF水平升高α可能是LTL减员的危险因素。途径分析表明血清TNFα高镁水平促进了饮食中较高的镁摄入量与较短的LTL之间的联系。

我们专注于饮食镁及其与端粒缩短的关系，因为饮食表示易于修改的干预目标。我们的研究结果证明，根据几个潜在的混杂因素在不同类型的调整后的分析的LTL和镁的摄入之间呈负相关。尽管一些研究已经探索矿物微量营养素（例如，铁，铜，和锌）和LTL之间的关联，只有两个横截面研究报道镁和LTL之间的关联。通过马齐迪等人的一项研究。报道NHANES研究膳食摄入的镁与LTL之间的正相关关系[10]。另一项研究表明，年龄较大的女性血清镁含量相对较高，ltl较短[11]，这在某种程度上支持了我们的结果，血清镁呈正与饮食镁的摄入量有关。

此外，简单的监管模式表明，饮食摄入镁与LTL磨损风险通过血清TNF修饰直接和间接相关α的水平。炎症可能在调节膳食镁摄入量对LTL缩短的影响中发挥作用。然而，我们的结果与先前的研究结果不一致，这些研究表明镁与炎症呈负相关关系。这些先前的研究假设镁可能对端粒的磨损和老化有保护作用[7，16]。

我们的研究结果和以前的研究之间的差异可能归因于几个原因。首先，种群固有特征不同。与LTL一样，镁稳态的改变已知与一些年龄相关疾病有关，如代谢综合征和2型糖尿病。大多数针对西方国家人群的研究表明，代谢综合征患者的血清镁水平低于对照组[17]。此外，饮食中镁的摄入量已被证明与代谢综合征的风险呈负相关[18]。然而，在亚洲人群中有几项研究表明，血镁水平增加患者的代谢综合征，肥胖，高血压，高脂血症或[19-22]。一项对代谢综合征患者的配对病例对照研究显示，血清镁中位数和上位数代谢综合征的ORs分别比下位数增高1.812和1.923 [21]。其次，亚洲和西方人群的不同结果可能与饮食差异有关。与西方人群不同的是，我们研究的参与者摄入的碳水化合物含量高，脂肪含量低，摄入的镁主要来自谷物。15]。镁可以存在取决于食物来源不同的形式，从而导致不同的吸收效率和生理功能。最后，我们的研究结果与以往的研究之间的差异可能与研究设计和研究的异质性变化。队列需要研究来证实我们的结论更严格设计。

5.长处和局限性

本研究的优势之一是，项目队列高度代表了不同血糖状态的人群。然而，本研究仍存在一些局限性。首先，这是一项横断面研究，消除了我们判断因果关系的能力。这样的研究只能确定关联性，从而为进一步的研究奠定基础。此外，尽管我们纳入了具有几种不同血糖水平的参与者，但样本量相对较小。另一个限制是无法排除召回偏差，尽管有训练有素的调查人员和基于中国食品成分量表的广泛的饮食成分调查问卷。

6.结论

总之，我们的结果表明，有膳食镁的摄入量和外周血LTL之间的负相关。通过使用一个简单的监管模式，我们发现血清的显著间接影响TNFα研究LTL和膳食镁摄入量之间的关系饮食中镁的摄入可能通过炎症促进LTL的缩短。种族、饮食和研究异质性的差异需要进一步的研究来证实我们的发现。因此，未来需要对不同种族个体的膳食镁摄入量和血清镁摄入量进行大规模的前瞻性队列研究。

数据可用性

在这项研究中产生的或分析的数据也可通过询问的通讯作者。

伦理审批

实验遵守中国，包括伦理委员会批准用于临床研究现行法律，而这项研究是经北京协和医院的医学伦理委员会。

同意

所有患者都签署了一份书面知情同意书来公布他们的临床研究数据。此外，分析前患者的记录和信息都是匿名的。

的利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

作者的贡献

JY执行正式的分析，调查和原草案的书面同意;HBL，PPL，FP和WL负责项目管理;SLH负责调查和软件;HBZ负责收购资金和项目管理;CXM，QS，传销，YWL和LL做了调查;LLX和YXL负责监督，验证，可视化和写作审查和编辑。所有作者都阅读并批准出版的手稿。

致谢

作者要感谢这项研究的所有参与者。我们要感谢AJE (https://www.aje.cn）英语语言编辑。该项目由医学科学CAMS创新基金支持（CIFMS）（CIFMS2016-I2M-4-001）。

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