端粒長度對心血管疾病預測價值的研究進展

呂　娟，王　紅

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端粒長度對心血管疾病預測價值的研究進展

呂娟，王紅

端粒；心血管疾病；預測；研究進展

端粒是DNA雙螺旋末端的一段TTAGGG高度重復的堿基序列，在細胞分裂過程中具有保護線粒體末端的作用[1]。但隨著細胞分裂次數(shù)增多，端粒將發(fā)生不可逆的縮短。一旦細胞端?？s短到一定程度，細胞即停止分裂，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)激損傷會加速細胞端粒的消耗[2]。另一方面，氧化應(yīng)激是心血管疾病的主要發(fā)病機制之一，會造成血管內(nèi)皮損傷，所以在細胞生物學層面，不難看出端粒長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，源于學術(shù)界較認可的一個觀點——衰老是心血管疾病的風險因素，而基礎(chǔ)醫(yī)學證實了細胞端粒長度與細胞衰老程度呈負相關(guān)[3]。既往臨床研究顯示，端粒長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。端粒長短反映了細胞增殖或衰老，而后者代表了在一定遺傳傾向下細胞對于環(huán)境壓力的適應(yīng)性[4]。臨床中或可利用端?？s短這一指標去鑒別哪些患者具有心血管疾病高風險，并可通過監(jiān)測端粒長度評估心血管疾病治療的有效性。

1　端粒生物學

端粒通常由富含鳥嘌呤核苷酸（G）的短的串聯(lián)重復序列組成，端粒DNA是由簡單的DNA高度重復序列組成的，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。一個基因組內(nèi)的所有端粒，即一個細胞里不同染色體的端粒都由相同的重復序列組成，但不同物種的染色體端粒的重復序列是各異的[6]。哺乳動物和其他脊椎動物染色體端粒的重復序列中有一個TTAGGG保守序列，串聯(lián)重復序列的長度在2～20 kb之間[7]。

端粒的重復序列不是在染色體DNA復制時連續(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，一類與端粒重復序列特異性結(jié)合，在維持端粒長度方面起到重要作用，并且對端粒具有保護和調(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，它還能保護染色體末端免于融合和退化，在染色體定位、復制、保護和控制細胞生長及壽命方面具有重要作用，并與細胞凋亡、轉(zhuǎn)化和永生化密切相關(guān)[10]。

2　端粒長度與冠心病的關(guān)系

端粒的作用就像一個內(nèi)在生物鐘，每經(jīng)過一次細胞分裂，其長度就縮短，端粒越短，細胞的衰老程度越大[11]。有研究證實，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險標志物，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歲之間的人員進行分組，分別測量白細胞端粒長度。研究發(fā)現(xiàn)，冠心病組的端粒長度要短于無冠心病組。進一步比較他汀類藥物與安慰劑治療結(jié)果與端粒長度和心臟疾病危險度之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)安慰劑組中，端粒較短的患者，患心臟疾病的危險度大約是端粒相對較長者的兩倍。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，白細胞DNA的端粒長度與患冠心病的危險度密切相關(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，進而阻止端粒縮短而發(fā)揮作用的[15]。動物實驗結(jié)果證實，細胞端粒狀況會影響內(nèi)皮細胞衰老，從而影響心血管疾病的進展[16]。雖然年齡是心血管疾病的有效預測因素之一，但目前并沒有將其納入心血管疾病的致病因素范疇。事實上，年齡反映了機體老化程度，而DNA的端粒結(jié)構(gòu)已被證實可作為生物老化的評判指標。因此，機體組織的端粒長度有望可成為心血管疾病的預測因素之一。

3　端粒長度預測心血管風險的價值

基于上述推理，一些研究及臨床試驗逐步開展。Philip Haycock博士近期組織了多個研究機構(gòu)匯總分析了該領(lǐng)域的研究成果。研究團隊收集了截止到2014年5月Medline、Web of Science及Embase 3個數(shù)據(jù)庫發(fā)表的該領(lǐng)域文章，發(fā)表了相應(yīng)的Meta分析報告[17]。此Meta分析選取了有關(guān)白細胞端粒長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個研究，共計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）。對比白細胞端粒最短組與最長組的統(tǒng)計結(jié)果顯示，冠心病相對風險率為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風險率為1.42，在回顧性研究及基礎(chǔ)研究中，短端粒長度與腦血管疾病風險率之間的關(guān)聯(lián)性并不顯著。以上Meta分析結(jié)果顯示，白細胞端粒長度與心血管疾病風險率呈負相關(guān)；而與腦血管疾病的相關(guān)性尚待進一步證實。

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

Haycock博士等首次對24項研究端粒長度與心血管疾病風險關(guān)系的研究進行了薈萃分析，發(fā)現(xiàn)冠心病風險與白細胞端粒長度之間存在負相關(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)心血管危險因素無關(guān)。而端粒長度并不能預測腦血管疾病風險。該研究是目前探討血細胞端粒長度與心血管疾病風險相關(guān)性的權(quán)威性研究。Masi博士長達10年的隊列研究中指出，白細胞端粒長度與心血管風險因素相關(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)該對一般人群測量端粒長度從而進行危險評估？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，通過端粒長度獲得的心血管疾病風險評估，與通過短端?；蚨鄳B(tài)性獲得的心血管疾病風險評估結(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致細胞衰老。動物研究顯示，短端?？梢灶A防apoE基因敲除小鼠的動脈粥樣硬化[19]。流行病學研究表明，端粒長度與臨床前期動脈粥樣硬化病變之間無明確相關(guān)性。還有研究表明，短端?；颊呓邮芩☆愃幬镏委熀?，冠心病風險與長端粒患者相同[20]。

綜上所述，盡管有較多的研究在端粒長度可以作為冠心病風險獨立預測因子方面提供了強有力的依據(jù)，但目前仍尚無證據(jù)表明端粒長度的預測能力優(yōu)于其他傳統(tǒng)危險因素。因此，端粒長度作為心血管疾病風險標記物的設(shè)想還有爭議。

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

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R 54

A

1004-0188（2016）03-0327-03

10.3969/j.issn.1004-0188.2016.03.039

國家自然科學基金項目(81270224)

650032昆明,昆明醫(yī)科大學、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）