The association between obesity and cardiovascular disease (CVD) is proven, but why some adults with obesity develop CVD while others remain disease-free is poorly understood. Here, we investigated whether mitochondrial DNA (mtDNA) methylation in platelets is altered prior to CVD development in a population of adults with overweight and obesity. We devised a nested case-control study of 200 adults with overweight or obesity who were CVD-free at baseline, of whom 84 developed CVD within 5 years, while 116 remained CVD-free. Platelet mtDNA was isolated from plasma samples at baseline, and mtDNA methylation was quantified in mitochondrially encoded cytochrome-C-oxidase I (MT-CO1; nt6797 and nt6807), II (MT-CO2; nt8113 and nt8117), and III (MT-CO3; nt9444 and nt9449); tRNA leucine 1 (MT-TL1; nt3247 and nt3254); D-loop (nt16383); tRNA phenylalanine (MT-TF; nt624); and light-strand-origin-of-replication (MT-OLR; nt5737, nt5740, and nt5743) by bisulfite-pyrosequencing. Logistic regression was used to estimate the contribution of mtDNA methylation to future CVD risk. ROC curve analysis was used to identify the optimal mtDNA methylation threshold for future CVD risk prediction. A model was generated incorporating methylation at three loci (score 0, 1, or 2 according to 0, 1, or 2–3 hypermethylated loci, respectively), adjusted for potential confounders, such as diastolic and systolic blood pressure, fasting blood glucose, and cholesterol ratio. mtDNA methylation at MT-CO1 nt6807 (OR = 1.08, 95% CI 1.02–1.16; P = 0.014), MT-CO3 nt9444 (OR = 1.22, 95% CI 1.02–1.46, P = 0.042), and MT-TL1 nt3254 (OR = 1.30, 95% CI 1.05–1.61, P = 0.008) was higher at baseline in those who developed CVD by follow-up, compared with those who remained CVD-free. Combined use of the three loci significantly enhanced risk prediction, with hazard ratios of 1.38 (95% CI 0.68–2.78) and 2.68 (95% CI 1.41–5.08) for individuals with score 1 or 2, respectively (P = 0.003). Methylation at these sites was independent of conventional CVD risk factors, including inflammation markers, fasting blood glucose concentration, and blood pressure. Methylations of MT-CO1, MT-CO3, and MT-TL1 are, together, strong predictors of future CVD incidence. Since methylation of these mtDNA domains was independent of conventional CVD risk factors, these markers may represent a novel intrinsic predictor of CVD risk in adults with overweight and obesity.

中文翻译：

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血小板线粒体 DNA 甲基化可预测超重和肥胖成人的未来心血管结局。

肥胖与心血管疾病 (CVD) 之间的关联已得到证实，但为什么一些肥胖的成年人会患上心血管疾病，而其他人却没有患上这种疾病却知之甚少。在这里，我们研究了在超重和肥胖的成年人群中，血小板中的线粒体 DNA (mtDNA) 甲基化是否在发生 CVD 之前发生了改变。我们设计了一项巢式病例对照研究，纳入 200 名基线时无 CVD 的超重或肥胖成人，其中 84 人在 5 年内发展为 CVD，而 116 人仍无 CVD。在基线时从血浆样本中分离出血小板 mtDNA，并在线粒体编码的细胞色素-C-氧化酶 I（MT-CO1；nt6797 和 nt6807）、II（MT-CO2；nt8113 和 nt8117）和 III（MT- CO3；nt9444 和 nt9449)；tRNA 亮氨酸 1（MT-TL1；nt3247 和 nt3254）；D环（nt16383）；tRNA 苯丙氨酸（MT-TF；nt624）；和轻链复制起点（MT-OLR；nt5737、nt5740 和 nt5743）通过亚硫酸氢盐焦磷酸测序。逻辑回归用于估计 mtDNA 甲基化对未来 CVD 风险的贡献。ROC 曲线分析用于确定未来 CVD 风险预测的最佳 mtDNA 甲基化阈值。生成了一个包含三个位点甲基化的模型（分别根据 0、1 或 2-3 个高甲基化位点得分 0、1 或 2），针对潜在的混杂因素进行了调整，例如舒张压和收缩压、空腹血糖、和胆固醇比。MT-CO1 nt6807 (OR = 1.08, 95% CI 1.02–1.16; P = 0.014)、MT-CO3 nt9444 (OR = 1.22, 95% CI 1.02–1.46, P = 0.042) 和 MT-TL1 nt3254 处的 mtDNA 甲基化（OR = 1.30，95% CI 1.05–1.61，P = 0。与无 CVD 的患者相比，随访发现 CVD 患者的基线值较高。三个位点的联合使用显着增强了风险预测，对于得分为 1 或 2 的个体，风险比分别为 1.38（95% CI 0.68–2.78）和 2.68（95% CI 1.41–5.08）（P = 0.003）。这些部位的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，包括炎症标志物、空腹血糖浓度和血压。MT-CO1、MT-CO3 和 MT-TL1 的甲基化是未来 CVD 发病率的强预测因子。由于这些 mtDNA 结构域的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，因此这些标志物可能代表超重和肥胖成人 CVD 风险的新内在预测因子。三个位点的联合使用显着增强了风险预测，对于得分为 1 或 2 的个体，风险比分别为 1.38（95% CI 0.68–2.78）和 2.68（95% CI 1.41–5.08）（P = 0.003）。这些部位的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，包括炎症标志物、空腹血糖浓度和血压。MT-CO1、MT-CO3 和 MT-TL1 的甲基化是未来 CVD 发病率的强预测因子。由于这些 mtDNA 结构域的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，因此这些标志物可能代表超重和肥胖成人 CVD 风险的新内在预测因子。三个位点的联合使用显着增强了风险预测，对于得分为 1 或 2 的个体，风险比分别为 1.38（95% CI 0.68–2.78）和 2.68（95% CI 1.41–5.08）（P = 0.003）。这些部位的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，包括炎症标志物、空腹血糖浓度和血压。MT-CO1、MT-CO3 和 MT-TL1 的甲基化是未来 CVD 发病率的强预测因子。由于这些 mtDNA 结构域的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，因此这些标志物可能代表超重和肥胖成人 CVD 风险的新内在预测因子。003)。这些部位的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，包括炎症标志物、空腹血糖浓度和血压。MT-CO1、MT-CO3 和 MT-TL1 的甲基化是未来 CVD 发病率的强预测因子。由于这些 mtDNA 结构域的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，因此这些标志物可能代表超重和肥胖成人 CVD 风险的新内在预测因子。003)。这些部位的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，包括炎症标志物、空腹血糖浓度和血压。MT-CO1、MT-CO3 和 MT-TL1 的甲基化是未来 CVD 发病率的强预测因子。由于这些 mtDNA 结构域的甲基化与传统的 CVD 风险因素无关，因此这些标志物可能代表超重和肥胖成人 CVD 风险的新内在预测因子。