呂　娟，王　紅

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端粒長(zhǎng)度對(duì)心血管疾病預(yù)測(cè)價(jià)值的研究進(jìn)展

呂娟，王紅

端粒；心血管疾??；預(yù)測(cè)；研究進(jìn)展

端粒是DNA雙螺旋末端的一段TTAGGG高度重復(fù)的堿基序列，在細(xì)胞分裂過程中具有保護(hù)線粒體末端的作用[1]。但隨著細(xì)胞分裂次數(shù)增多，端粒將發(fā)生不可逆的縮短。一旦細(xì)胞端?？s短到一定程度，細(xì)胞即停止分裂，直至衰老死亡。從堿基結(jié)構(gòu)來看，GGG三聯(lián)序列意味著端粒更容易受到超氧自由基的攻擊，因此，氧化應(yīng)激損傷會(huì)加速細(xì)胞端粒的消耗[2]。另一方面，氧化應(yīng)激是心血管疾病的主要發(fā)病機(jī)制之一，會(huì)造成血管內(nèi)皮損傷，所以在細(xì)胞生物學(xué)層面，不難看出端粒長(zhǎng)度與心血管疾病的潛在聯(lián)系。

研究者之所以關(guān)注端粒在心血管疾病領(lǐng)域的意義，源于學(xué)術(shù)界較認(rèn)可的一個(gè)觀點(diǎn)——衰老是心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)因素，而基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)證實(shí)了細(xì)胞端粒長(zhǎng)度與細(xì)胞衰老程度呈負(fù)相關(guān)[3]。既往臨床研究顯示，端粒長(zhǎng)度與心血管疾病之間的聯(lián)系，但這方面的基礎(chǔ)研究尚不多。端粒長(zhǎng)短反映了細(xì)胞增殖或衰老，而后者代表了在一定遺傳傾向下細(xì)胞對(duì)于環(huán)境壓力的適應(yīng)性[4]。臨床中或可利用端粒縮短這一指標(biāo)去鑒別哪些患者具有心血管疾病高風(fēng)險(xiǎn)，并可通過監(jiān)測(cè)端粒長(zhǎng)度評(píng)估心血管疾病治療的有效性。

1　端粒生物學(xué)

端粒通常由富含鳥嘌呤核苷酸（G）的短的串聯(lián)重復(fù)序列組成，端粒DNA是由簡(jiǎn)單的DNA高度重復(fù)序列組成的，染色體末端沿著5'到3'方向的鏈富含GT[5]。在酵母和人中，端粒序列分別為C1-3A/TG1-3和TTAGGG/CCCTAA，并有許多蛋白與端粒DNA結(jié)合。一個(gè)基因組內(nèi)的所有端粒，即一個(gè)細(xì)胞里不同染色體的端粒都由相同的重復(fù)序列組成，但不同物種的染色體端粒的重復(fù)序列是各異的[6]。哺乳動(dòng)物和其他脊椎動(dòng)物染色體端粒的重復(fù)序列中有一個(gè)TTAGGG保守序列，串聯(lián)重復(fù)序列的長(zhǎng)度在2～20 kb之間[7]。

端粒的重復(fù)序列不是在染色體DNA復(fù)制時(shí)連續(xù)合成的，而是由端粒酶（telomerase）合成后添加到染色體的末端。端粒除了含有重復(fù)DNA序列外，還包含有特殊的非核小體蛋白，即端粒結(jié)合蛋白[8]。根據(jù)該蛋白的結(jié)合特性分為兩類，一類與端粒重復(fù)序列特異性結(jié)合，在維持端粒長(zhǎng)度方面起到重要作用，并且對(duì)端粒具有保護(hù)和調(diào)節(jié)作用；另一類與3′末端的單鏈突出結(jié)合，用于合成染色體末端的帽子結(jié)構(gòu)以及調(diào)節(jié)端粒酶活性[9]。端粒除了提供非轉(zhuǎn)錄DNA的緩沖物外，它還能保護(hù)染色體末端免于融合和退化，在染色體定位、復(fù)制、保護(hù)和控制細(xì)胞生長(zhǎng)及壽命方面具有重要作用，并與細(xì)胞凋亡、轉(zhuǎn)化和永生化密切相關(guān)[10]。

2　端粒長(zhǎng)度與冠心病的關(guān)系

端粒的作用就像一個(gè)內(nèi)在生物鐘，每經(jīng)過一次細(xì)胞分裂，其長(zhǎng)度就縮短，端粒越短，細(xì)胞的衰老程度越大[11]。有研究證實(shí)，冠心病患者端粒較短。但端粒的縮短是否為心臟疾病的后果或者是否為心臟疾病的風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志物，尚不得而知[12]。Samani等選取了484名冠心病和1058名無冠心病的年齡在45～64歲之間的人員進(jìn)行分組，分別測(cè)量白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度。研究發(fā)現(xiàn)，冠心病組的端粒長(zhǎng)度要短于無冠心病組。進(jìn)一步比較他汀類藥物與安慰劑治療結(jié)果與端粒長(zhǎng)度和心臟疾病危險(xiǎn)度之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)安慰劑組中，端粒較短的患者，患心臟疾病的危險(xiǎn)度大約是端粒相對(duì)較長(zhǎng)者的兩倍。而在他汀藥物治療組中，端粒較短者患冠心病的比例顯著升高。該研究表明，白細(xì)胞DNA的端粒長(zhǎng)度與患冠心病的危險(xiǎn)度密切相關(guān)，而他汀類藥物的治療可以使這些端?？s短的人獲益[13]。還有研究顯示，吸煙患者即使戒煙后，其細(xì)胞基線端粒水平依然低于不吸煙人群[14]。近期研究指出，他汀類藥物的抗衰老作用是通過減少端粒DNA氧化損傷，進(jìn)而阻止端?？s短而發(fā)揮作用的[15]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，細(xì)胞端粒狀況會(huì)影響內(nèi)皮細(xì)胞衰老，從而影響心血管疾病的進(jìn)展[16]。雖然年齡是心血管疾病的有效預(yù)測(cè)因素之一，但目前并沒有將其納入心血管疾病的致病因素范疇。事實(shí)上，年齡反映了機(jī)體老化程度，而DNA的端粒結(jié)構(gòu)已被證實(shí)可作為生物老化的評(píng)判指標(biāo)。因此，機(jī)體組織的端粒長(zhǎng)度有望可成為心血管疾病的預(yù)測(cè)因素之一。

3　端粒長(zhǎng)度預(yù)測(cè)心血管風(fēng)險(xiǎn)的價(jià)值

基于上述推理，一些研究及臨床試驗(yàn)逐步開展。Philip Haycock博士近期組織了多個(gè)研究機(jī)構(gòu)匯總分析了該領(lǐng)域的研究成果。研究團(tuán)隊(duì)收集了截止到2014年5月Medline、Web of Science及Embase 3個(gè)數(shù)據(jù)庫發(fā)表的該領(lǐng)域文章，發(fā)表了相應(yīng)的Meta分析報(bào)告[17]。此Meta分析選取了有關(guān)白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度與心血管疾病或腦血管疾病關(guān)系的前瞻性或回顧性研究。最終入組24個(gè)研究，共計(jì)43 725例參與者以及8400例心血管疾病患者（其中2834例為腦血管疾病患者）。對(duì)比白細(xì)胞端粒最短組與最長(zhǎng)組的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，冠心病相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)率為1.54，其中前瞻性研究為1.40，回顧性研究為1.80。腦血管疾病合并相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)率為1.42，在回顧性研究及基礎(chǔ)研究中，短端粒長(zhǎng)度與腦血管疾病風(fēng)險(xiǎn)率之間的關(guān)聯(lián)性并不顯著。以上Meta分析結(jié)果顯示，白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度與心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)率呈負(fù)相關(guān)；而與腦血管疾病的相關(guān)性尚待進(jìn)一步證實(shí)。

最近，European Heart Journal雜志發(fā)表了一篇述評(píng)，指出最新的縱向研究證實(shí)了白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度與心血管風(fēng)險(xiǎn)因素相關(guān)，或可用于心血管疾病診斷及靶向治療[18]。Masi博士研究團(tuán)隊(duì)開展了有關(guān)白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度與心血管疾病情況相關(guān)性研究，在長(zhǎng)達(dá)10年的隨訪中，患者白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度與其接受的動(dòng)脈粥樣硬化亞臨床治療措施相關(guān)，而且這種相關(guān)性不受傳統(tǒng)心血管風(fēng)險(xiǎn)因素影響。除了患者實(shí)際年齡增加及傳統(tǒng)心血管風(fēng)險(xiǎn)因素，心血管疾病患者的血管老化很大程度上受到白細(xì)胞老化速率的影響，也可以說是患者的細(xì)胞生理年齡，而白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度恰好能反映這一點(diǎn)。在眾多造成基因失穩(wěn)態(tài)及細(xì)胞衰老的途徑中，白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度或白細(xì)胞端?？s短現(xiàn)象或許只是其中的一個(gè)原因。除此之外，表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)機(jī)制及DNA修復(fù)機(jī)制都會(huì)影響血管細(xì)胞活性。該研究的重要性在于，白細(xì)胞端粒情況反映了細(xì)胞增殖或衰老，而后者代表了在一定遺傳傾向下細(xì)胞對(duì)于環(huán)境壓力的適應(yīng)性情況。臨床醫(yī)生或可利用白細(xì)胞端?？s短這一指標(biāo)去鑒別診斷哪些患者具有心血管疾病高風(fēng)險(xiǎn)，而且可以通過監(jiān)測(cè)白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度評(píng)估心血管疾病治療的有效性。

Haycock博士等首次對(duì)24項(xiàng)研究端粒長(zhǎng)度與心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的研究進(jìn)行了薈萃分析，發(fā)現(xiàn)冠心病風(fēng)險(xiǎn)與白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度之間存在負(fù)相關(guān)。其中前瞻性研究分析結(jié)果顯示兩者之間關(guān)系明顯，并且與傳統(tǒng)心血管危險(xiǎn)因素?zé)o關(guān)。而端粒長(zhǎng)度并不能預(yù)測(cè)腦血管疾病風(fēng)險(xiǎn)。該研究是目前探討血細(xì)胞端粒長(zhǎng)度與心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)性的權(quán)威性研究。Masi博士長(zhǎng)達(dá)10年的隊(duì)列研究中指出，白細(xì)胞端粒長(zhǎng)度與心血管風(fēng)險(xiǎn)因素相關(guān)，或可用于心血管疾病診斷及靶向治療。短端粒是否引起冠心?。渴欠駪?yīng)該對(duì)一般人群測(cè)量端粒長(zhǎng)度從而進(jìn)行危險(xiǎn)評(píng)估？這些尚需要深入研究。

促炎介質(zhì)和活性氧可以加重組織細(xì)胞老化、損傷組織再生，并且加速年齡相關(guān)功能障礙和疾病，而端?？s短或功能障礙的衰老細(xì)胞是促炎介質(zhì)和活性氧的重要產(chǎn)生原因。Haycock博士指出，通過端粒長(zhǎng)度獲得的心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，與通過短端粒基因多態(tài)性獲得的心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果相似，意味著遺傳決定的短端粒更可能是冠心病的原因而非結(jié)果。除了縮短，端粒的其他改變也可以導(dǎo)致細(xì)胞衰老。動(dòng)物研究顯示，短端?？梢灶A(yù)防apoE基因敲除小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化[19]。流行病學(xué)研究表明，端粒長(zhǎng)度與臨床前期動(dòng)脈粥樣硬化病變之間無明確相關(guān)性。還有研究表明，短端粒患者接受他汀類藥物治療后，冠心病風(fēng)險(xiǎn)與長(zhǎng)端粒患者相同[20]。

綜上所述，盡管有較多的研究在端粒長(zhǎng)度可以作為冠心病風(fēng)險(xiǎn)獨(dú)立預(yù)測(cè)因子方面提供了強(qiáng)有力的依據(jù)，但目前仍尚無證據(jù)表明端粒長(zhǎng)度的預(yù)測(cè)能力優(yōu)于其他傳統(tǒng)危險(xiǎn)因素。因此，端粒長(zhǎng)度作為心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)記物的設(shè)想還有爭(zhēng)議。

如何提高端粒作為心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)記物的特異性和敏感性，文獻(xiàn)報(bào)道可以從以下幾個(gè)方面改進(jìn)：（1）測(cè)量方法：減少測(cè)量變異，測(cè)量變異過大是目前檢測(cè)端粒長(zhǎng)度之間具有重要差異的原因所在[21]。（2）細(xì)胞選擇：針對(duì)特異性細(xì)胞測(cè)量端粒長(zhǎng)度或許可以提供更有效的信息，一些研究表明，衰老淋巴細(xì)胞中端粒長(zhǎng)度比白細(xì)胞所能提供的信息更為有價(jià)值[22]。另外，還應(yīng)該考慮生命周期短的髓系細(xì)胞（例如造血干細(xì)胞、祖細(xì)胞）中的端粒長(zhǎng)度和在外周血中可以存活數(shù)年的淋巴細(xì)胞的端粒長(zhǎng)度?？傊?，端粒長(zhǎng)度是細(xì)胞老化的因素之一，而端粒的功能可能也是造成細(xì)胞衰老的原因。今后還需要更多的研究證實(shí)端粒長(zhǎng)度對(duì)心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)價(jià)值。

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A

1004-0188（2016）03-0327-03

10.3969/j.issn.1004-0188.2016.03.039

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81270224)

650032昆明,昆明醫(yī)科大學(xué)、成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院干部病房

王紅，E-mail:wangh43@126.com

（2016-01-01）