不确定潜能的克隆性造血与心血管疾病的相关研究进展

李彤 郭宏，2

(1.哈尔滨医科大学研究生院，黑龙江 哈尔滨 150000； 2.哈尔滨医科大学附属第一医院心内科，黑龙江 哈尔滨 150000)

不确定潜能的克隆性造血(clonal hematopoiesis of indeterminate potential，CHIP)是一种以髓系肿瘤相关基因体细胞突变为特征的疾病。既往认为CHIP与血液系统恶性肿瘤的风险增加有关，但近期发现那些从未发展成血液恶性肿瘤的CHIP患者，死亡率也会意外地显著增加。许多独立的证据表明，CHIP患者的这种死亡率差异是因过多的心血管疾病造成的。在完全调整所有的传统风险因素后，与无这些突变克隆的人相比，CHIP患者患心血管疾病的相对风险几乎增加了一倍[1]。克隆造血的突变导致衰老过程中炎症的增加，从而解释了一些心血管疾病风险的增加[2]。现就CHIP与心血管疾病相关研究的最新进展做一综述。

1 CHIP概述

Jaiswal等[3]对大量患者进行外显子组测序分析发现，体细胞突变的高发病率与年龄呈正相关。最大可能是暴露于环境致癌物(如辐射、烟草烟雾和空气污染物)的时间累积的结果[4]。当这些突变以2%或更高的变异等位基因频率(variant allele frequency，VAF)携带白血病前基因突变时，则定义为CHIP[5]。CHIP突变谱与血液肿瘤的突变谱基本重叠，其中表观遗传修饰基因DNMT3A、TET2、ASXL1和酪氨酸激酶基因JAK2最常发生突变[6]，但其缺乏血液肿瘤相关的形态学、组织病理学特征和临床证据。CHIP名词中的“不确定潜能”即表明CHIP患者进展倾向的不确定性。

CHIP的患病率随年龄的增长而增加。年龄依赖的端粒长度缩短影响所有的增殖体细胞组织，特别是高度增殖的造血系统，一个非常短的端粒长度会损害造血干细胞功能，而CHIP能推迟这一现象的发生[7]。在40岁以下的年轻个体中，CHIP发病率可忽略不计，40～60岁个体发病率呈稳步上升趋势，到70岁时有10%～20%的个体外周血中存在相当大比例的白细胞克隆[8]。很大部分CHIP患者永远不会发展成血液系统恶性肿瘤，平均每年进展的风险为0.5%～1%[9]，但CHIP与心血管疾病的风险增加相关。

2 CHIP致心血管疾病的可能机制概述

目前，CHIP致心血管疾病的发生主要通过炎症途径实现。造血系统和血管内皮有一个共同的前体，即发育中的胚胎背主动脉的造血内皮，因此，当造血系统和血管内皮在个体的生命过程中相互作用时，可把它们看作一个系统，即血细胞上皮，从而更好地了解CHIP与心血管疾病之间的联系[10]。在机体衰老过程中，健康的造血干细胞可能获得一个驱动基因的突变，该突变为造血干细胞提供了一种竞争优势，允许其与骨髓生态位内的其他造血干细胞相比以不成比例的速度扩增(克隆扩增)。由造血干细胞衍生的突变通过增殖分化进入其直接的白细胞子代，产生一个遗传上独特的成熟白细胞群体[11]。在心血管疾病中，单核细胞和巨噬细胞向损伤部位迁移，并通过炎症等多种机制参与和促进疾病的发生。在克隆造血过程中，造血干细胞来源的突变可能导致白细胞子代炎症谱的改变(即细胞因子的产生升高)，继而加剧心血管损伤过程，推动疾病进展[12]。

2.1 TET2

TET2是心血管疾病发病率和死亡率增加相关的最常见的突变基因之一[13]。它编码的蛋白质是α酮戊二酸和铁依赖酶，通过将5-甲基胞嘧啶转化为5-羟甲基胞嘧啶来催化DNA甲基化，从而促进基因的转录激活。与野生型相比，TET2缺乏的造血干/祖细胞在竞争实验中显示出更强的自我更新和繁殖能力[14]。Fuster等[15]将少量TET2缺陷的造血细胞引入动脉粥样硬化倾向的Ldlr-/-小鼠，发现移植后TET2缺陷细胞在骨髓、脾脏和血液中逐步扩增，并表现出轻微的髓系偏倚，优先向Ly6Chigh单核细胞群扩增。TET2缺陷细胞以此方式加速了动脉粥样硬化，导致斑块大小显著增加。随后Sano等[16]进一步研究了TET2克隆造血对实验性心力衰竭(心衰)的影响，他们采用了两种不同的心衰模型，即左前降支冠状动脉结扎心肌梗死模型和压力负荷诱发心肌肥大的主动脉弓缩窄模型。先通过竞争性骨髓移植使造血TET2失活，然后观察发现这些模型心功能变差，心肌肥大、心肌纤维化和炎症反应增加。研究人员[15]还发现，经脂多糖处理后的TET2缺陷巨噬细胞显示出增强的炎症基因表达谱，并产生更多的促炎细胞因子白介素(IL)-1β，推测TET2缺陷的造血细胞可能通过产生大量具有增强促炎作用的巨噬细胞而加速动脉粥样硬化。同时，TET2在多个水平上(NLRP3、P选择素和CXCR2)调节IL-1β的产生，因此TET2功能的丧失导致IL-1β信号异常，进而加速心血管疾病的发展。

2.2 DNMT3A

DNMT3A属于胞嘧啶甲基化酶家族，通过催化基因组DNA甲基化标记的添加，在表观遗传调控中发挥关键作用[17]。DNMT3A是老年人中与克隆性造血相关的最频繁突变的候选驱动基因[18]。它参与调节造血干/祖细胞的自我更新，该酶功能的丧失损害造血干/祖细胞的分化[19]。Sano等[16]用CRISPR-Cas9方法对谱系阴性造血细胞进行基因编辑使DNMT3A功能丧失，然后将少量DNMT3A突变细胞导入小鼠并输注血管紧张素Ⅱ，8周后与单纯输注血管紧张素Ⅱ的小鼠相比，基因编辑小鼠心脏中巨噬细胞积累增加，免疫细胞标志物表达增加，表现出更差的心脏功能和更大的心脏重构，这表明DNMT3A缺失导致了心肌纤维化和心肌细胞横切面面积增加。此外，DNMT3A缺陷的巨噬细胞在脂多糖刺激后，促炎分子IL-6、CXCL1、CXCL2和CCL5的表达增加。有趣的是，这种炎症谱与TET2缺陷的巨噬细胞不同，后者在脂多糖刺激后显示IL-1β、IL-6和CCL5增加，但CXCL1和CXCL2无增加，表明不同驱动基因的突变可能导致具有不同功能的克隆，最终通过不同的机制推动疾病的进展。

2.3 JAK2

在老年造血系统中另一个相对常见的突变基因是JAK2[20]，它是细胞质非受体酪氨酸激酶Janus家族的成员，在免疫信号过程中发挥重要作用。特别是参与许多细胞因子信号转导途径，如促红细胞生成素和血小板生成素[21]。与克隆性造血相关的最常见的JAK2突变类型是V617F突变，通常被称为JAK2V617F[22]。Sano 等[23]将谱系阴性的骨髓细胞与编码JAK2WT(对照)或JAK2V617F(突变体)的慢病毒转染，并移植到受致死量辐射的小鼠中，采用心肌梗死左前降支结扎模型和压力过载主动脉弓缩窄模型，发现少量JAK2V617F细胞移植的小鼠与JAK2WT细胞移植的小鼠相比，心衰指数增加，接受突变体移植的小鼠心脏中炎症介质水平升高。有文献[24]表明，在高脂肪和高胆固醇饮食后，将JAK2VF骨髓移植到Ldlr-/-动脉粥样硬化易感小鼠会导致更复杂的动脉粥样硬化病变。另外，已观察到来自人类的JAK2V617F突变细胞增加了PAD4的表达[25]，这是一种参与中性粒细胞胞外诱捕网形成的酶。中性粒细胞胞外诱捕网可促进心肌梗死[26]和压力过载[27]时的心功能障碍，同时中性粒细胞胞外诱捕网的形成还与血栓形成有关，小鼠造血细胞中存在JAK2V617F杂合子的小鼠更易发生自发性肺血栓形成，推测在JAK2V617F阳性携带者中，血栓形成的增加可能是心血管疾病发病率增加的原因。

3 CHIP与不同心血管疾病的关系概述

Jaiswal等[3]率先报道了CHIP相关突变导致全因死亡率增加40%，并指出CHIP患者心血管疾病的死亡风险(40%)高于血液肿瘤的死亡风险(4%)。CHIP和心血管疾病之间的关联并不依赖于传统的危险因素，如年龄、血压、胆固醇水平、糖尿病或吸烟状况。

3.1 动脉粥样硬化性心血管疾病与心肌梗死

为了检验CHIP导致动脉粥样硬化性心血管疾病的假说，Jaiswal等[12]于2017年发表了第二次研究的结果。他们的主要样本来自四项病例对照研究，招募了4 726例冠心病患者和3 529例对照组，均进行全外显子组测序。对Biolmage和MDC两个前瞻性队列进行改良的巢式病例对照研究，中位随访时间分别为2.6年和17.7年，在一项固定效应荟萃分析中，对两个队列的联合分析显示，CHIP携带者发生冠心病的风险是非携带者的1.9倍(95%CI1.4～2.7，P<0.001)。另外分析了ATVB和PROMIS两项回顾性病例对照研究，发现早发心肌梗死的受试者与对照组相比，CHIP显著富集。对这两个队列的联合固定效应荟萃分析显示，CHIP携带者发生心肌梗死的风险是非携带者的4.0倍(95%CI2.4～6.7，P<0.001)。

在小鼠中，CHIP加速动脉粥样硬化，增加了IL-6/IL-1β的表达，于是Bick等[28]提出CHIP载体IL-6通路拮抗可降低心血管疾病风险的假说。他们分析了英国生物库中35 416个无心血管疾病个体的外显子组序列，以确定患有CHIP的参与者，并使用IL6Rp.Asp358Ala编码突变作为IL-6抑制的遗传替代。共鉴定出1 079个个体，其中432个个体具有大克隆(VAF>10%)。在中位时间为6.9年的随访中，CHIP与心血管疾病事件发生率风险增加相关(HR=1.27，95%CI1.04～1.56，P=0.019)，并且来自大克隆的风险更大(HR=1.59，95%CI1.21～2.09，P<0.001)。IL6Rp.Asp358Ala在大克隆的受试者中降低了心血管疾病事件风险(HR=0.46，95%CI0.29～0.73，P<0.001)，但在无CHIP的受试者中未降低心血管疾病事件风险(HR=0.95，95%CI0.89～1.06，P=0.08)(Pinteraction=0.003)。在9 951例独立参与者中，IL6Rp.Asp358Ala同样改变了CHIP状态与心肌梗死的关系(Pinteraction=0.036)。总之，CHIP的大克隆与心血管事件的发生独立相关，这种风险在IL-6R中破坏性遗传变异的背景下会显著降低。

3.2 心衰

Dorsheimer等[13]的一项研究检测了CHIP和缺血性慢性心力衰竭(CHF)患者的长期预后，这项200例CHF患者的队列研究中有18.5%的患者是CHIP携带者(VAF≥2%)，其中在DNMT3A和TET2中检测到大多数突变，且CHIP携带者在心功能临床参数和疾病分期方面无差异，在中位时间为4.4年的随访中，37%(14/38)伴有CHIP的CHF患者死亡，而24%(39/162)未伴有CHIP的CHF患者死亡。Kaplan-Meier无事件生存分析显示，与无突变的CHF患者相比，CHIP携带者有更差的死亡和心衰再住院的长期临床结局，结果支持CHF患者的病情进展和预后较差与CHIP相关。

3.3 主动脉瓣疾病

Mas-Peiro等[29]评估了279例接受主动脉瓣狭窄治疗(经导管主动脉瓣植入术)的患者中CHIP对术后死亡率的影响，虽然CHIP队列(n=91)与非CHIP队列(n=178)相比，女性患者出现的频率略高，但其余基线特征、超声心动图结果和实验室值在两个队列之间无显著差异，其中CHIP组经导管主动脉瓣植入术后的前8个月死亡率显著升高(P=0.012)。多变量Cox比例回归分析显示CHIP的DNMT3A和TET2突变使死亡率增加约3倍。但该研究的样本量不够大，需使用更大的队列进行进一步的研究，以更深入地验证和检查这些相关性。

4 展望

综上所述，CHIP代表了之前未被认识的动脉粥样硬化和心血管疾病的危险因素，可帮助识别缺乏传统危险因素的心血管疾病高危患者，同时，CHIP可能有助于解释随着年龄的增长，心血管风险急剧增加。目前最相关的临床问题是如何减少与CHIP相关的心血管疾病风险，理论上未来可能会考虑直接靶向治疗消除CHIP。但CHIP的管理可能需多学科背景，个体化护理还需考虑其他特征，如共病、预期寿命和其他传统心血管危险因素。在目前缺乏循证指南的情况下，迫切需要在这一领域展开进一步的临床研究，为CHIP患者管理指南和建议提供有力的证据。