2023外周血细胞DNA甲基化作为冠心病危险因素的研究进展.docx

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1、2023外周血细胞DNA甲基化作为冠心病危险因素的研究进展冠心病是一类以动脉粥样硬化为病理基础的心血管疾病，慢性炎症是动脉粥样硬化的特征之一。外周血白细胞特别是单个核细胞，在这一过程中发挥了重要作用。最近，在一系列的全表观基因组关联研究(EWAS)中，发现了与冠心病相关的外周血白细胞多个DNA差异甲基化位点，进而提示DNA差异甲基化位点是冠心病新的危险因素。DNA甲基化作为一种常见的表观遗传核酸修饰在冠心病发生发展中的作用不断得到肯定，有成为冠心病预警标志物的潜力，也为冠心病的机制研究提供了新的思路和证据。冠状动脉性心脏病(coronaryheartdisease,CHD)是一类以动脉粥样硬化

2、(atherosc1erosis,AS)为病理基础的心血管疾病。随着全球人口老龄化、生活方式的转变和饮食习惯的改变，CHD的发病率和死亡率不断攀升口，2】。然而，CHD的发病机制复杂，至今尚未完全阐明，出现了多种机制学说，其中慢性炎症学说逐渐被学界所接受。CHD的特征病理表现是脂质和免疫细胞在血管内皮下的慢性积累，免疫细胞DNA甲基化改变介导的表观重编程参与了这一慢性炎症过程二4。近年来，人们注意到在CHD患者的外周血细胞和动脉组织甚至心肌组织中均存在DNA甲基化的改变。早在1999年，研究者就发现AS组织中平滑肌细胞雌激素受体基因的DNA甲基化增加是导致斑块中平滑肌细胞增生的原因，有致AS的

3、作用【5】。随后，在兔动脉粥样硬化组织中发现了超氧化物歧化酶基因编码区的高甲基化【6】。2003年，Castro等【7】报道了在小样本动脉粥样硬化性心血管疾病患者中，外周血白细胞甲基化水平显著降低。在随后20年的研究中，外周血细胞基因组甲基化与CHD的关联性不断得到肯定【7,&9,ojo本文主要就外周血细胞DNA甲基化的研究进行综述。一、外周血细胞DNA甲基化DNA甲基化是胞嘴咤脱氧核糖核酸碱基上的甲基化修饰，在哺乳动物中通常表现为CpG二核甘酸胞嘴咤的5碳原子与一个甲基的可逆共价结合11。外周血DNA样本易于获取、保存且检测重复性好，作为检测靶标有其自身优势。2018年和2023年临床生物化

4、学杂志上分别发表了2篇利用DNA甲基化的组织特异性，采用外周血白细胞的DNA甲基化水平来估算白细胞数量和分类的文章12J3相对流式细胞仪检测白细胞计数和分型，这种方法可使用冰冻且少量的样本。至今已经有市售的用于肿瘤诊断的DNA甲基化标志物的检测试剂，心肌梗死的DNA甲基化检测标志物也进入了临床试验。鉴于外周血细胞DNA甲基化靶标的检测优势和外周血免疫细胞表观重编程在AS进程中的重要作用，外周血细胞DNA甲基化与CHD的关系一直是研究热点。从发现外周血白细胞基因组总体DNA甲基化水平在CHD患者与对照组间差异有统计学意义开始，首先确定了外周血细胞DNA甲基化是CHD的独立危险因素,随后全表观基因

5、组研究(epigenome-wideassociationstudies,EWAS),特别是多人群、多种族的EWAS鉴定了与CHD相关的多个DNA甲基化位点，其组合可用于CHD的风险预测；而特定位点的DNA甲基化研究则阐释了位点及其所在基因介入CHD发生发展的分子机制。这些研究逐步证明了DNA甲基化在CHD发生发展中的作用，也充分提示了外周血细胞DNA差异甲基化位点在CHD预警中的潜在价值。下面将对以上不同设计层次的研究，依次进行分层递进的阐释。二、外周血细胞DNA甲基化作为冠心病风险因素的研究(-)外周血细胞基因组总体DNA甲基化与CHD的病例对照研究基因组总体甲基化是指基因组DNA甲基化的

6、总体状况，并不局限于某个基因或位点，代表甲基化修饰的DNA位点或片段在全基因组中所占的比例。最初，基因组DNA甲基化的总体状况，是用基因组上重复序列的甲基化水平来代替，比如长散在核甘酸元件-1(1onginterspersednuc1eotidee1ement1,1INE-1)和短散在元件(shortinterspersede1ements,SINE),后者又被称为A1U重复序列14,15,16,17,18,19,20。这些DNA片段为数众多,例如11NE-I序列大约占人类基因组的17%(170因此，定量检测这些重复元件的DNA甲基化水平，为基因组DNA甲基化的总体状态提供了有力的参考18。随

7、着方法学的进展，采用质谱技术、酶联免疫技术或焦磷酸测序定量检测甲基化修饰的C占基因组中所有C碱基的比例成为可能100至今，约有10个外周血细胞基因组总体DNA甲基化与CHD的病例对照研究7,8,910,14,15,16,17,18,19,样本量小且大部分是对西方人群的研究，少部分是亚洲人群特别是中国人群的研究9,10,17,20外周血细胞基因组总体DNA甲基化与CHD关联的整体趋势呈负相为7,10,15,16,17,18,19,然而也有少量报道称甲基化与CHD呈正相关8,9,19。这些研究结果不一致的主要原因是检测靶标的不统一，如检测A1U重复序列9、1INE重复序列14,15,16,17,1

8、8,19、全基因组甲基化修饰的C占所有碱基C含量的比例7,8,10,18。当然,也存在方法学差异，以及人种、白细胞、淋巴细胞和单核细胞的组织特异性和样本量等因素的影响（表1）。但这些研究都证明外周血白细胞DNA甲基化介入了CHD的发生和发展，是CHD的风险或保护因素。然而，无论是针对致病机制研究，还是筛选检测靶点的探索，必然要归结到某个或某几个特定的位点或者基因上。因此，运用高通量的DNA甲基化芯片或焦磷酸测序技术，检测全表观基因组每一个DNA差异甲基化位点，从而呈现全表观基因组与疾病关系的研究应运而生。表1外周血基因组总体DNA甲基化与CH阴病例对照研究文献主要结论DNA样本来源检测方法Ca

9、Str肉肉GM下岸与动脓粥样使化性血管疾分相关外周血白期同题女延伸融Sharma等GM升高与CHNg关，在老龄目者之更是若外周血白缩跑勒应女延倬融Kim等AUJ升高与男性CH2口卒中.里轲都您病本及其危险因索（高血压、It层胸）相关：外周血白烟艇MethyUghS法BaccareW【刈11NE-I下拄与CHD和卒中相关外周血单个吻818PCR整璇测序CaS华【均1INE-I下降与男性CVD风睑区索（高1D1-Cfi低HD1V）相关外周血湖巴妇胞PCR售济酸测字W鼎1网1INE-I下降与男性CHD相关外周血白期跑PCR售礴洌亨GUanera等.11NEn下降与男性CHD和心肌梗死相关外周血白细鸣

10、PCR修喘浏京RamoS等（闻GM下焊与通经后汨女心应甘风险埴加相关外周血白源拘E1ISADen淮【刈GM下限与CHag关外周血白迥胞/的核史胞1C-MS/MSTSUb谣191INE-I升度与CHD风险博加相关外周血片捉露PCR售睡测序注：CHD为行心房.GM方整体DNA甲基化1C-MS为液相色谙质谙联用技术,A1U力短取在元件.1INE-I为长取全核音战元件.1D1-C为低宴度脂里白隹回筹.HD1（为高空度指蛋巨殂宣朝，PcR为聚合静链反应,EUSA力螭免疫吸后试卷(二)外周血细胞全表观基因组与CHD的相关研究从2010年开始,随着DNA甲基化芯片技术的发展，陆续出现了以血管组织和外周血细胞

11、为检测样本的全表观基因组与CHD的相关研究。其中，获得普遍关注的是CHD的EWAS20,22,24。在这些相关研究中，以外周血白细胞为检测样本的占大多数，单核细胞的研究少29,而且以西方小样本人群的病例对照研究为多，亚洲人群的研究相对较少27z33oFiorito等20的EWAS发现钻胺传递蛋白H、胱硫酸-B-合成酶、转氨酶和对氧磷酶等基因的甲基化与B族维生素的摄入量负相关,并在心肌梗死患者外周血白细胞中高甲基化,与心血管疾病的发病风险相关；Sharma等21在18对病例和对照的外周血白细胞中，发现72个DNA差异甲基化区域的高甲基化与CHD相关；而Rask-Andersen等22则报道了19

12、6个基因中的211个DNA差异甲基化CpG位点与心肌梗死相关，其中的42个基因曾经被报道与心功能、心血管疾病、心脏发育与心肌缺血后恢复有关；Ek等23发现生长分化因子15(growthdifferentiationfactor15,GDF-15)在心肌梗死患者心肌细胞中高表达，外周血细胞中GDF-15的表达水平与甲基化相关,并在M1患者和对照之间存在显著差异;Nakatochi等24发现锌指同源盒蛋白上的cg07786668位点，SWI/SNF相关基质关联肌动蛋白依赖染色质调控因子亚家族a,成员4(SWI/SNF-re1ated,matrix-associated,actin-dependen

13、tregu1atorOfchromatin,subfami1yazmember4zSMARCA4)上的cg17218495位点，在校正经典CHD风险因素后仍与心肌梗死相关;Bain等25采用高通量测序技术在10对CHD心力衰竭患者和CHD无心力衰竭对照者中，发现68个与CHD心力衰竭相关的DNA差异甲基化区域，可用于区分CHD心力衰竭患者和无心力衰竭患者,并采用重亚硫酸盐测序验证了人源重组蛋白和MIR3675上的2个甲基化区域。D。等26发现硒蛋白T、RNA聚合酶I多肽K和三结构域蛋白家族39基因区的3个甲基化位点，对妇女健康研究（Women,sHea1thInitiative,WHI）人群C

14、HD的发生有预测价值，其中硒蛋白T的DNA甲基化位点编码的蛋白TACI可以激活NF-kappa-B通路S翱27利用中国慢性病前瞻性研究ChinaKadoorieBiobankzCKB）人群的血液样本，检测了外周血白细胞的DNA甲基化谱，发现多个与CHD发病相关的DNA差异甲基化位点。Zhang等28采用表达谱结合DNA甲基化谱的方式，筛选共差异基因，进而完成了候选靶基因通路分析，采用病例对照人群验证的方式，发现对CHD有一定诊断价值的纤连蛋白1,磷酸酶和RNA聚合酶III肽A的表达和/或DNA甲基化水平可作为CHD预警的独立或联合应用指标。总之,这些全表观基因组的研究发现了多个与CHD和/或心

15、肌梗死相关联的DNA差异甲基化位点，而且这些差异位点和位点所在的基因在部分研究中重复出现（表2）。表2外周血细胞全表现基因组与忒鬲的人群研究tt国*相电区候篇(M)采用的DNA用8化芯片灿2014重大利EWAS206/206HM450K(IaUmina公司)202014印厦Bvf!IR例对卿尔18/18HCGIIZK(WNO)212016徜典心机感死,车中EWAS249/729HM4$OK(DkiEinj公司)1222016*其j8v懵断面研交71”无HM450K(HUMa公司)1232017动感题t嘎化横断面用交1202HM450Kgmm讼电2912017日本JfEWAS192/192HM450K(OUfnm司)【24】2019S.BX洲力机及死吞0分折11461HM450K(IIUIMa公司)13012023震大利亚)3IO力病例加F%10/10电“北拓台X博及寓学冏2023SvW病例对弊研究8HM4SoK(IIUnm公司)2023典田苔0分析7497HM450