外周血白細胞端粒長度與心腦血管疾病風險的研究進展

李靜，張梅，張偉麗

我國第三次死因抽樣調查結果表明，心腦血管疾病已經成為我國國民第一位死亡原因[1]，因此，開展心腦血管病的防控研究是當前醫(yī)療衛(wèi)生工作的重要任務之一。近年國內外研究發(fā)現心腦血管病等年齡相關性疾病患者的外周血白細胞端粒長度明顯縮短[2-3]。本文就外周血白細胞端粒和端粒酶與心腦血管疾病關系研究的進展進行綜述。

1 端粒與端粒酶

1.1 端粒 端粒是真核細胞線性染色體末端的一段特殊的DNA蛋白質復合物，端粒DNA不具備編碼蛋白質的功能，是富含鳥嘌呤（G）的高度保守序列，人類端粒DNA是由3'-TTAGGG-5'串聯重復序列組成，端粒像帽子一樣保護著染色體末端的結構，以維持染色體末端的穩(wěn)定性和完整性。端粒隨著細胞分裂次數的增多而逐漸縮短，當縮短到一定程度時，細胞就停止分裂而進入衰老或死亡的過程[4]。因此，端粒長度可視為細胞年齡的生物學標志物。

1.2 端粒酶 端粒酶是一種自身攜帶RNA組分作為復制模板的反轉錄酶，又是一種以RNA為模板復制DNA的核糖核蛋白DNA聚合酶。端粒酶主要由端粒酶RNA（telomerase RNA，TR）、端粒酶相關蛋白（telomerase protein，TP）和端粒酶反轉錄酶（tolomerase reverse transeriptase，TERT）組成。其主要功能是合成染色體末端的端粒，維持端粒長度的穩(wěn)定性，保證基因組的完整性[5]。人類絕大多數體細胞不表達端粒酶活性，所以隨著細胞分裂次數的增多，端粒長度就會逐漸縮短，當縮短到臨界長度時，細胞停止分裂，這就是所謂的“末端復制問題”。

1.3 端粒長度 端粒長度很大程度上取決于父母端粒的長度及出生時父親的年齡[6]，同一年齡的不同個體之間端粒的長度有很大的差別[7]，不同種族之間的端粒長度也有所不同[8]，而且，成人女性的端粒長度要比男性長[9]。端粒長度不僅與遺傳因素有關，非遺傳因素如吸煙、飲酒、飲食、運動、精神壓力等都會對端粒長度產生影響。Dellara F Terry等[10]對健康的百歲老人（19例）和患有高血壓、糖尿病等基礎疾病的百歲老人（19例）的端粒長度進行研究，結果健康組老人的端粒長度顯著長于不健康組。有研究表明氧化應激及炎癥反應可以明顯縮短端粒長度[11-12]，氧化應激可加速細胞的衰老[13]。Abbijit Sen等[14]對健康老年人進行橫斷面研究，結果表明健康老年人血漿微量元素的濃度越高，其端粒長度越長，認為這些微量元素對維持端粒長度有保護作用。Yen等[15]研究發(fā)現，在65～74歲的老年人中，收入高并且婚姻幸福美滿的個體端粒長度較長。

2 端粒長度與動脈粥樣硬化

在動脈粥樣硬化形成的過程中，血管內皮細胞損傷是主要的機制。內皮細胞通過保護血管壁防止血液中的脂肪浸潤、血小板聚集，合成內源性血管舒張因子——一氧化氮，以及對抗氧化應激等作用來發(fā)揮血管內皮的保護效應。高血壓、高血糖、高血脂、氧化應激及炎癥反應因子等能通過損傷血管內皮細胞，加速細胞老化，啟動動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展。

目前有研究認為端粒長度與動脈粥樣硬化相關。巴勒斯坦的一項調查結果顯示[16]，匹配年齡和性別之后，冠狀動脈鈣化、冠狀動脈粥樣硬化患者的端粒長度較血管正常者縮短。一項前瞻性研究對2819例無明顯血管疾病人群進行調查，從2003年開始，平均隨訪5.5年，結果發(fā)現最短端粒組動脈粥樣硬化多于最長端粒組，端?？s短與動脈粥樣硬化的發(fā)生有顯著相關性[17]。

血管內皮細胞損傷是動脈粥樣硬化的重要機制，在動脈粥樣硬化發(fā)展過程中，氧化型低密度脂蛋白、同型半胱氨酸、C反應蛋白等可破壞內皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPC）的抗氧化能力，抑制端粒酶活性，促使EPC凋亡，阻礙受損血管內皮再生。在血管平滑肌細胞端粒的研究中，也顯示平滑肌細胞端粒長度和端粒酶活性可能與動脈粥樣硬化進展有關。Matthew等[18]檢測了動脈粥樣斑塊處血管平滑肌和自身正常血管平滑肌的端粒長度，發(fā)現前者顯著縮短，而且端?？s短的程度與動脈粥樣硬化的程度正相關。體外研究顯示[19]，血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cells，VSMC）內的端粒酶活性與細胞增殖活性相關，抑制端粒酶活性可減少VSMC生長。如誘導VSMC內端粒酶反轉錄酶的磷酸化，激活端粒酶活性，則可促使VSMC生長[20]。動脈粥樣硬化是一個典型的年齡相關性退化的病理過程，會增加線粒體內DNA的損傷，導致外周血端粒長度縮短和線粒體功能障礙[21]。

3 白細胞端粒與心腦血管疾病關系

白細胞具有容易獲取、端粒長度檢測簡單的優(yōu)點，因此在端粒與心腦血管疾病的研究中，外周血白細胞端粒長度（leukocyte telomere length，LTL）常被作為檢測的指標。目前的研究證據顯示外周血白細胞端粒長度可能作為預警動脈粥樣硬化性血管病風險的生物學標志物[22]。

3.1 外周血白細胞端粒長度與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的關系 Samani等對冠狀動脈粥樣硬化性心臟病組（10例）和無冠狀動脈病變的對照組（20例）進行了外周血白細胞端粒長度檢測，2組人群均進行了動脈造影確診，結果顯示，病例組端粒長度較對照組顯著縮短[23]。Shaffer等[24]一項前瞻性研究中收集了1917例正常人群的靜脈血標本并檢測端粒長度，隨后平均隨訪8.7年，結果有164例發(fā)生冠狀動脈粥樣硬化性心臟病，且中短端粒組冠狀動脈粥樣硬化性心臟病發(fā)病率較長端粒組顯著增高。2014年進行的一項薈萃分析，對24項研究，共43 725例被調查者，包括5566例冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者和2834例腦血管病患者的資料進行匯總，結果顯示最短端粒組較最長端粒組發(fā)生冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的風險增加，危險比1.54（95%CI1.30～1.83）[25]。

3.2 外周血白細胞端粒長度與腦血管疾病的關系 Ding等[26]通過病例對照研究調查腦血管病患者和健康對照人群各1309例，結果顯示病例組外周血白細胞端粒長度比對照組顯著縮短，研究者對其中858例腦血管病患者隨訪5年，發(fā)現端粒長度縮短患者的卒中后死亡風險增加144%。Annette等[27]對年齡＞65歲的老年人群進行了10年隨訪，結果顯示年齡低于73歲的人群中，端粒每縮短l kb，心肌梗死的危險性增加3.08倍，同時，腦血管病的危險性增加3.22倍。另有實驗對150例腦血管病患者、150例患者的兄弟姐妹中無卒中者及150例健康對照者進行了外周血白細胞端粒長度測定，腦血管病患者的外周血白細胞端粒長度較另外2組顯著縮短[28]。2006年，Martin-Ruiz等[29]對195例腦血管病患者進行前瞻性研究，在卒中后3個月和卒中后2年分別檢測患者的外周血中單核細胞端粒長度，發(fā)現端粒較長組對應較低的死亡和認知下降的風險，而較短端粒的患者，死亡、癡呆和認知下降的風險較高，患者端粒長度每減少一個堿基對，其死亡風險提高將近1倍。國內一項病例對照研究[30]納入了1756例腦血管病患者（動脈粥樣硬化性腦梗死767例，腔隙性腦梗死503例，腦出血486例）和1801例對照組，平均隨訪4.5年。結果338例復發(fā)卒中，312例死亡，其中181例死于心腦血管疾病。動脈粥樣硬化性腦梗死患者，端粒較短者發(fā)生全因死亡的風險增加69%，心腦血管死亡風險是長端粒組的2.57倍。

目前關于腦血管病與外周血白細胞端粒關系的研究結果并不一致，也有研究顯示外周血白細胞端粒長度與腦血管病關系并不確定。哈佛醫(yī)學院進行的巢式病例對照研究，結果發(fā)現腦血管病患者與健康對照組比較，端粒長度差異無顯著性[31-32]。來自歐洲的一項研究表明端粒長度與腦血管病之間無顯著性聯系[33]。另有一項研究[34]，納入從2004年1月到9月在卒中單元住院治療的215例腦血管病患者，結果未發(fā)現腦血管病與外周血端粒長度的關系，而且也未顯示卒中亞型與端粒長度有關。另外，在2014年的包括24項研究的薈萃分析中，通過對其中全部2834例腦血管病患者的資料分析結果也顯示，最短外周血白細胞端粒組腦血管病的危險比為1.42（95%CI1.11～1.81），但未達統(tǒng)計學意義（P=0.08）[25]。

綜上所述，目前的研究顯示端粒的長度與人類的衰老、疾病密切相關。外周血白細胞端粒的長度與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的風險相關，但在腦血管病領域，外周血端粒的長度是否提示腦血管病發(fā)生的風險尚有爭議。因為外周血白細胞端粒的監(jiān)測相對簡便，取材時創(chuàng)傷小，因此作為生物學標志物有方法學的優(yōu)勢，因此可能成為心腦血管疾病防治研究的熱點和重點方向。

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