我想要设计关于克隆性造血促进动脉粥样硬化的机制的研究,基于现有研究已经发现的克隆性造血单向促进动脉粥...
創建於:2025年12月24日
使用 Deep Research 回答 Chat01
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我想要设计关于克隆性造血促进动脉粥样硬化的机制的研究,基于现有研究已经发现的克隆性造血单向促进动脉粥样硬化这一结论,以及现有对于相关机制的发现,我想进一步探讨其它通路是否存在促动脉粥样硬化的作用,并且在细胞动物实验中验证后,进一步在人群中验证
非常有前景的研究方向!为了更好地帮助你规划研究设计,请补充以下信息:
请补充这些信息后,我将帮你制定一个详细的研究框架和策略。
1.没有锁定,请检索近几年文献,是否已经有类似的发现?
2.没有初设靶点,请帮我设计
3.我希望从现在开始纳入合适的人群
4.不关注
5.暂时没有,希望依据研究现状设计
好的,我将检索近几年关于克隆性造血(clonal hematopoiesis, CH)促进动脉粥样硬化的研究文献,重点关注目前已发现的相关机制和通路,是否已有研究证实除TET2/DNMT3A以外的促动脉粥样硬化机制。同时我将结合当前研究进展,帮助你设计新的潜在通路和分子靶点,并提出可行的细胞/动物实验验证方案,以及适合纳入的前瞻性人群研究设计。 我完成后会向你汇报详细结果与建议。
克隆性造血(clonal hematopoiesis, CH)是指血液干细胞获得体细胞突变后发生的克隆性扩增现象。特别是当突变发生在白血病相关基因且突变克隆频率≥2%、无血液病时,被定义为不定性克隆性造血(CHIP) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。CHIP在>70岁人群中发生率可达10–20% (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。尽管CHIP最初被视为血液肿瘤的前兆,但大量人群研究显示,其主要危害来自心血管疾病(CVD)等非肿瘤疾病 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。尤其是动脉粥样硬化性心血管疾病与CHIP密切相关:携带CH突变的人群发生冠心病、心肌梗死等事件的风险显著增加 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。动物实验也提示CH可加速动脉粥样硬化进程 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。CH被认为是连接衰老与动脉粥样硬化的重要桥梁之一,其机制研究和干预潜力正成为心血管领域的热点 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。
本文在回顾近5年研究进展的基础上,重点讨论:(1) 除了经典的TET2、DNMT3A突变之外,是否存在其它CH相关突变或信号途径能够促进动脉粥样硬化;(2) CH促进动粥的已知作用机制(如炎症、免疫、代谢、内皮功能等)及其验证程度;(3) 尚未被深入研究的潜在机制及未来研究假设。最后,我们将提出细胞/动物实验方案和前瞻性人群研究设计,用于验证新的潜在致粥通路和靶点。
大量群体研究和测序分析表明,CH的存在是动脉粥样硬化及其临床事件的独立危险因素 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。2017年Jaiswal等的大规模分析首先发现,相较无CH者,有CH突变的人群冠心病发生风险增加约1.9倍,心肌梗死风险增加约4倍 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。随后多个队列研究(如TOPMed、UK Biobank等)重复了这一关联,并确认某些基因的CH突变风险更高 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。总体而言,DNMT3A、TET2、ASXL1、JAK2是CH中最常见的驱动基因(占>75%) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。其中DNMT3A和TET2突变频率最高,但不同基因的心血管风险影响存在显著异质性 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。具体研究发现:
TET2:TET2突变不仅常见,而且与动脉粥样硬化事件高度相关 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。携带TET2突变的CH患者发生冠状动脉疾病的风险增高明显 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。小鼠模型中,TET2缺失的骨髓移植可导致动脉斑块明显增大 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。机制上TET2缺失的克隆细胞往往具有促炎表型(详见下文)。
DNMT3A:DNMT3A突变更为常见,但其心血管风险关联相对弱且结果不一致 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。部分研究观察到DNMT3A-CH与亚临床动脉粥样硬化有关 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) ,但另一些前瞻分析报告DNMT3A突变与动脉事件的关联减弱甚至缺失 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。可能原因是DNMT3A突变介导的效应机制不同于TET2等(例如在炎症途径上差异),需进一步研究 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。动物实验提示只有双等位DNMT3A缺失时才明显加速粥样硬化(异于TET2半数缺失即可影响) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。在人群中DNMT3A-CH虽总体关联较弱,但在某些研究中仍与冠心病发病有轻度风险提升 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。
JAK2:JAK2^V617F突变虽然在CH中频率低(约占CH的5-10% (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) ),但其危害最为突出。携带JAK2^V617F突变的个体心血管事件风险可能提高至十倍以上 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。JAK2驱动的CH往往在较年轻时出现,伴随骨髓增殖倾向(如红细胞和血小板增多) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。临床上,JAK2^V617F阳性的CH显著增加血栓形成和冠状动脉事件发生 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。机制研究证实,JAK2突变克隆通过多重途径促发动脉病变:(1)促凝与血栓:JAK2^V617F使中性粒细胞更易形成中性粒细胞胞外捕网(NETs),并导致血小板过度激活和血液黏稠度升高,引发动脉血栓形成 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。这些变化可导致动脉粥样硬化斑块表面的内皮损伤(表浅糜烂),增加急性冠脉综合征风险 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。JAK2抑制剂(如鲁索利替尼)在小鼠中可减少NET形成和血栓并发症 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。(2)炎症:JAK2-CH也会激活先天免疫炎性途径(详见后文),近期研究发现其主要触发AIM2炎症小体而非NLRP3 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。
ASXL1:ASXL1是CH的第三常见驱动基因 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。人口研究提示ASXL1-CH与动脉硬化事件风险增加相关 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。其作用机制近年来有所揭示:不同于TET2/DNMT3A,ASXL1突变克隆倾向于激活AIM2炎症小体通路,而不明显激活NLRP3 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。一项UK Biobank分析显示,仅当存在ASXL1或JAK2突变时,AIM2基因高表达的遗传预测才与心血管风险相关,提示AIM2可能是这些突变特有的致病轴 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。小鼠研究也支持ASXL1缺陷造血细胞在炎症刺激下偏向AIM2途径激活 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。然而,目前ASXL1-CH加速动脉粥样硬化尚未在动物上得到明确证明,可能因观察时间不够长 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。
TP53 和 PPM1D:TP53和PPM1D是DNA损伤反应(DDR)相关基因,在接受化疗人群的CH中常见。尽管发生率较低,这些克隆也显著提高冠状动脉和外周动脉粥样硬化风险 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。其作用方式不同于上述表观遗传突变:TP53/PPM1D突变细胞并不分泌过量炎症因子,而是利用生长优势在斑块内大量增殖,导致巨噬细胞负荷增加和斑块加速生长 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。小鼠接受Trp53<sup>-/-</sup>骨髓后,主动脉斑块面积较对照增大约40%,斑块内巨噬细胞显著聚积,但全身IL-1β和IL-6水平无显著变化,NLRP3炎症小体也未被激活 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。这提示抗凋亡和增殖优势是TP53/PPM1D-CH促斑块发展的主要机制。
剪接体基因(SRSF2、SF3B1等):随年龄增长,一些RNA剪接基因突变的CH在高龄人群增多 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。队列分析显示携带剪接基因突变(如SRSF2、SF3B1)的个体同样有更高的动脉硬化事件风险 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。然而,目前关于这类突变影响粥样硬化的具体机制研究很少,属于亟待探索的领域。推测这类突变可能通过改变免疫细胞的RNA剪接与基因表达,从而影响炎症和细胞功能,但具体作用途径尚不明确。
总的来说,除DNMT3A、TET2外,多种CH相关突变(JAK2、ASXL1、TP53、PPM1D、SF3B1、SRSF2等)均可能促发或加重动脉粥样硬化, 只是各自机制有所不同 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。DNMT3A虽然最常见,但其促动脉粥样硬化效应相对温和且存在争议 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) ;相反,TET2、JAK2等突变的效应更为显著,值得重点关注 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。
CH促进动脉粥样硬化的机制主要围绕免疫炎症反应的失调,但不同基因可能涉及不同通路(图1)。下文总结几个已知的关键机制及其研究验证情况:
慢性无菌性炎症被认为是CH促动脉硬化的核心机制之一。CH克隆往往驱动髓系造血,产生大量表型异常的单核-巨噬细胞,它们具有促炎倾向,在血中和动脉壁内分泌过量的炎症介质 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。研究发现最常见的CH突变(TET2、DNMT3A)均通过炎症小体-白介素通路加剧动脉病变:
NLRP3炎症小体-IL-1β/IL-6轴:TET2或DNMT3A丧失会增强巨噬细胞的NLRP3炎症小体活化,导致过量的IL-1β和IL-6产生 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。Fuster等的经典小鼠实验已证实,Tet2缺陷骨髓移植的小鼠,其动脉粥样硬化斑块显著增大,伴随巨噬细胞内NLRP3炎症小体和IL-1β高表达 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。给予NLRP3抑制剂可部分逆转斑块增大 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。后续研究进一步证明Tet2缺陷导致细胞内信号转导改变(表观遗传失调),持续激活NLRP3-IL-1β-IL-6途径 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。在人群中也观察到TET2突变携带者血浆IL-1β和IL-6水平显著升高 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。更有力的是,带有功能降低性IL6R变异(IL-6受体Asp358Ala)的个体,其TET2-CH所致冠心病风险被部分抵消 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) ;而在CANTOS临床试验中,IL-1β抑制剂卡那奴单抗对携带TET2-CH患者的心血管获益高于非CH人群 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。这些证据系统验证了**“NLRP3炎症小体 → IL-1β/IL-6 → 促动脉硬化”**这一通路在TET2驱动CH中的致病作用 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。
AIM2炎症小体途径:AIM2是另一种细胞内DNA感应炎症小体。近年发现JAK2和ASXL1突变的CH细胞更倾向于激活AIM2通路而非NLRP3 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。一项遗传学分析表明,当存在JAK2^V617F或ASXL1突变时,AIM2通路活化与心血管风险增高密切相关,而无这些突变则相关性不显著 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。在ApoE^-/-^小鼠中,移植携带Jak2^V617F突变的骨髓可导致斑块负担增加,并检测到斑块组织中AIM2和下游因子上调 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。机制研究显示,JAK2^V617F巨噬细胞代谢重编程(糖酵解增加)导致DNA复制压力,从而释放核酸碎片激活AIM2 (The AIM2 inflammasome exacerbates atherosclerosis in clonal ...) 。AIM2炎症小体的激活会触发巨噬细胞产生IL-1β/IL-18并发生程序性细胞死亡(炎症性细胞焦亡),可能造成斑块内坏死核心扩大。这一途径在JAK2/ASXL1-CH中的作用刚被提出,尚需更多研究验证其在斑块形成中的具体贡献。
其他炎症介质:CH诱导的炎症不仅限于IL-1/6。研究发现TET2-CH个体血中IL-8等趋化因子水平也升高 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。巨噬细胞中NLRP3激活还可释放IL-18,促进更多炎症细胞募集。此外,CH相关无菌炎症还伴随C-反应蛋白(CRP)等全身性炎症标志物升高,这些都是动脉硬化的促发因素。总的来说,CH塑造了一个慢性低度炎症状态(又称“炎症性衰老”,inflammaging) (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。这种环境不仅直接作用于动脉壁,也通过正反馈促进CH克隆自身扩增(例如IL-1β可进一步提高TET2突变干细胞的存活和自我更新) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。
巨噬细胞是动脉粥样硬化斑块的主要效应细胞,CH造成的巨噬细胞数量和功能异常是致病关键。与正常巨噬细胞相比,CH克隆衍生的单核-巨噬细胞表现出多方面的异常:
过度增殖和浸润:CH赋予突变造血细胞竞争优势,使更多单核细胞释放入血并迁入动脉壁 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。例如TP53或JAK2突变使巨噬细胞对应激和凋亡信号不敏感,在斑块内存活并增殖更多 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。TET2突变则驱动骨髓偏向髓系分化,使血液中单核细胞比例增加,进入动脉内的巨噬细胞总数上升 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。这些数量效应本身就会加重斑块炎症和体积。
极化失衡,促炎M1表型:CH巨噬细胞常表现为M1型促炎性状态,分泌高水平的IL-1β、肿瘤坏死因子等,而抗炎的M2型功能受损。这使斑块内炎症难以平息,平滑肌细胞增殖和胶原沉积(形成纤维帽的过程)也受抑制,斑块更易进展为不稳定状态 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。
吞噬清除能力降低(凋亡细胞尸检障碍):健康巨噬细胞通过吞噬凋亡细胞(efferocytosis)来清理斑块内碎片,防止坏死核心扩大。而CH相关炎症会损伤巨噬细胞表面的吞噬受体,削弱其清除能力 (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) 。最新研究显示,在JAK2^V617F-CH小鼠中,由于突变巨噬细胞分泌的IL-1信号,邻近的野生型巨噬细胞表面MERTK和TREM2受体被过度剪切,导致吞噬凋亡细胞能力下降,斑块坏死区显著扩大,纤维帽变薄 (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) 。当以IL-1受体缺陷的骨髓混合移植,或用突变无法剪切的MerTK替代,亦或给予促TREM2信号的抗体时,可部分恢复巨噬细胞吞噬功能,使坏死核心缩小、纤维帽增厚,斑块稳定性提高 (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) 。这一发现揭示了炎症串扰导致的吞噬受体缺失是CH-炎症推动斑块不稳定的重要机制之一 (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) 。目前此机制主要在JAK2-CH背景下研究,尚需验证是否普遍存在于其他CH(如TET2、DNMT3A)导致的炎症环境中。
泡沫细胞形成:CH巨噬细胞在高脂环境中更容易转化为泡沫细胞。TET2或DNMT3A缺陷可能影响胆固醇外排基因的表观调控,使巨噬细胞积蓄更多胆固醇酯并加速成为泡沫细胞(虽然具体机制仍在研究)。另外,CH相关炎症(如IL-1β)也会促进巨噬细胞表达更多清道夫受体摄取氧化LDL,抑制ABCA1介导的胆固醇输出,进一步加剧泡沫化 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。大量泡沫细胞坏死后形成的脂质/坏死核心是斑块进展和不稳定的推手 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。
自噬功能受损:TET2缺陷还与自噬功能紊乱有关。正常情况下,自噬有助于巨噬细胞处理氧化脂质和损伤器官elles,维护细胞稳定。而研究表明,在TET2低表达的情况下,巨噬细胞自噬水平下降 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。在ApoE^-/-^模型中,骨髓过表达TET2可以改善高脂饮食引发的内皮功能障碍和自噬抑制,减少动脉斑块 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。反之,TET2功能缺失则出现自噬受损及内皮炎症等改变,斑块负担加重 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。由此推测,CH巨噬细胞可能难以有效清理胞内积聚的有害产物,长期导致细胞功能衰竭和坏死。
除了对免疫细胞的直接作用,CH还能通过全身代谢环境的改变来影响动脉粥样硬化进程。这方面的研究刚起步,但已有一些有趣发现:
AMPK通路与胰岛素抵抗:TET2突变不仅影响炎症,还会扰乱细胞能量感应通路。有研究指出,TET2功能缺失会干扰AMPK(腺苷单磷酸激活的蛋白激酶)的活性 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。AMPK是细胞能量平衡的中央调节器,其功能降低可导致代谢紊乱。在TET2-CH小鼠中观察到胰岛素抵抗和葡萄糖代谢异常,这可能解释了带CH突变者2型糖尿病发病率升高的现象 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。胰岛素抵抗和高血糖本身会加速动脉硬化,因此CH通过促进糖脂代谢异常,间接地加剧了粥样硬化风险。
CH与血脂协同:CH对动脉硬化的影响与血脂水平存在相互作用。有队列研究发现,在LDL胆固醇水平较高的人群中,CH阳性者动脉硬化的风险相对于CH阴性者显著升高;而在正常血脂者中,这种风险差异不明显 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。换言之,CH可能与高胆固醇协同,放大粥样硬化效应。这一发现也得到影像学支持:对有CH且高LDL的人进行连续冠脉CT造影,发现其动脉出现了更早期的粥样硬化斑块改变 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。机制上,一方面CH巨噬细胞本身更易摄取和蓄积胆固醇(上文提及),另一方面高脂环境下产生的氧化应激又可能促进CH克隆扩增,形成恶性循环 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。这提示在CH携带者中强化降脂等传统措施或许尤为重要。
氧化应激与铁代谢:CH造血环境常伴有氧化应激增强 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。尤其在JAK2^V617F突变情况下,由于红细胞和粒细胞异常增生,体内过氧化物水平升高 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。一项研究报道,JAK2^V617F小鼠的红细胞抗氧化能力下降,膜上脂质过氧化物增多,红细胞更容易被巨噬细胞吞噬(吞噬红细胞现象),导致巨噬细胞内铁过载并触发铁死亡(ferroptosis) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。巨噬细胞铁死亡会释放细胞内容物,加重局部炎症和坏死,对斑块极为不利 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。这是近年发现的又一独特机制,揭示了CH(尤其JAK2型)如何通过影响红细胞/铁代谢和氧化应激来促进粥样硬化。该通路目前主要在动物中观察到,对人群的意义尚待明确。
内皮功能:尽管CH主要作用于血细胞,但其产生的炎症介质也可影响血管内皮细胞。例如IL-1β和IL-6可下调内皮一氧化氮(NO)生成、诱导黏附分子表达,从而造成内皮功能障碍和炎症细胞聚集,这在TET2-CH小鼠模型中有所体现 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。此外,NETs的形成以及血小板激活(见JAK2机制)也会直接损伤内皮完整性,导致斑块更易形成在受损内皮处。总体而言,CH所致的全身炎性和高凝环境对内皮造成慢性损伤,加速了动脉硬化的起始和进展。
CH不仅促进斑块形成,还会增加斑块的不稳定性,从而升高临床事件风险。原因包括:
纤维帽变薄:前述吞噬受体受损、泡沫细胞坏死等因素可导致斑块纤维帽胶原含量减少、结构薄弱 (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) 。例如在CH背景下缺乏TREM2信号的情况下,巨噬细胞不能有效促使成纤维细胞稳定斑块帽,该帽容易破裂或糜烂 (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) 。给予TREM2激动抗体的小鼠,其斑块纤维帽明显增厚,提示靶向此途径有望增强斑块稳定性 (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) 。
坏死核心增大:CH巨噬细胞清除凋亡细胞受损,且更多巨噬细胞自身发生焦亡或铁死亡,导致斑块中央坏死物质积累 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。坏死核心大且纤维帽薄是斑块易损的典型特征,容易引发斑块破裂和血栓。
凝血激活:JAK2-CH等造成的高血小板和NETs状态,使斑块一旦破裂/糜烂就更易形成附壁血栓 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。这加剧了急性心梗或卒中的发生概率。
综上,CH通过炎症驱动-免疫失调-代谢紊乱等多重通路,促使粥样硬化更快发生、更严重发展,并使斑块更不稳定,最终导致更多心血管不良事件。以上关键机制大多已在动物模型和部分临床指标中得到验证,尤其是炎症途径的证据最为充分(如TET2-CH → IL-1β/IL-6 → 冠心病的因果链) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) 。一些新机制(如AIM2、吞噬受体、铁死亡等)是近年才提出的,有待进一步系统研究来确认其相对贡献和可操作性。
尽管已有相当多研究聚焦CH促动脉粥样硬化的炎症机制,但仍存在若干潜在途径尚未被充分探索,值得作为下一步研究假设:
剪接体突变的作用机制:如前述,SRSF2、SF3B1等剪接因子突变与动脉硬化风险相关,但目前缺乏对其功能影响的认识。这类突变可能导致免疫细胞关键基因的剪接异常。例如,可能影响巨噬细胞受体或趋化因子的mRNA剪接,进而改变这些细胞对脂质或凋亡细胞的处理能力。这一假说需要通过细胞和动物模型验证,例如观察剪接突变是否造成巨噬细胞产生异常炎症因子变体或受体截短,从而影响斑块发展。
DNA损伤修复突变的其他效应:TP53/PPM1D等DDR基因突变已知赋予克隆增殖优势,但其在斑块微环境中的特殊行为值得深究。例如,这些突变巨噬细胞是否对氧化应激和营养匮乏表现出异常耐受,从而在斑块内累积?是否影响巨噬细胞与平滑肌细胞、成纤维细胞的相互作用?深入解析这些方面有助于找到抑制克隆细胞在斑块中扩张的策略(如靶向p53-EZH2通路 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) )。
适应性免疫的参与:CH主要影响髓系细胞,但突变也存在于来源于同一HSC的淋巴细胞中。一些CH突变可能改变T细胞或B细胞功能。例如TET2对调节性T细胞分化有调控作用,其突变可能削弱外周耐受,促进自身免疫样炎症反应,这在粥样硬化中是否发生尚未有研究。未来可检测CH人群的T细胞表型和抗原反应,看是否存在克隆性免疫失衡(如自身反应性T细胞增多)对斑块的影响。
干细胞微环境与动脉粥样硬化的双向关系:虽然有模型提示动脉粥样硬化的炎症环境可加速CH克隆扩增 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) ,但另一些研究未能证实这一点 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。需要进一步的动物实验(例如高脂饮食、慢性炎症条件下CH克隆动力学观察)来明确斑块本身对骨髓克隆演进的反作用。如果确有“恶性循环”,打断这种循环(如抗炎治疗既抑制斑块又抑制CH扩增)将成为理想策略。
其他信号和靶点:基因组和表观遗传研究可能发现新的途径。例如近期GWAS提示端粒长度相关基因(TERT)与CH和粥样硬化均有关联,暗示端粒生物学可能参与其中 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。又如发现TCL1A基因的多态性可影响CH克隆扩增速率 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。这些提示我们可探索干预克隆增殖本身作为减少粥样硬化风险的新思路。此外,一些炎症介质(如IL-18、MMPs等)在CH背景下的作用尚未充分验证,可能作为下游靶点。对细胞死亡形式(焦亡、铁死亡)的抑制是否能改善CH相关斑块,也值得研究。
综上,多条潜在通路尚未被深入研究。结合已有线索,下一步研究可针对上述假设机制进行验证,从而挖掘新的干预分子靶点(如AIM2、TREM2/MERTK、EZH2、端粒/DDR通路等),为CH相关动脉硬化的精准治疗提供依据。
针对上述潜在机制,我们提出以下细胞与动物实验设计,用于验证一个新假设通路的致粥作用及干预可行性。假设:ASXL1驱动的CH通过激活AIM2炎症小体促进动脉粥样硬化,我们计划在小鼠模型中验证该通路,并测试靶向AIM2的干预效果。
实验设计概述:
模型构建:采用骨髓移植方式建立含有少量Asxl1突变克隆的动脉粥样硬化鼠模型。【方法】利用Asxl1基因敲除(或携带功能缺失突变)的供体小鼠骨髓细胞,与野生型骨髓细胞按一定比例(如30%突变+70%野生)混合后,移植入放疗后的ApoE^-/-^受体小鼠。【预期】形成Asxl1-CH的嵌合造血系统,以模拟人类CH(突变克隆VAF约30%)。对照组移植等比例的野生型骨髓。
促粥处理:所有小鼠于骨髓重建后给予高脂饲料喂养,例如持续20周,以促发动脉粥样硬化斑块。实验组和对照组均保证在相同环境和饮食条件下饲养。
监测与评估:定期监测小鼠外周血Asxl1突变克隆比例,确认CH克隆的稳定存在。实验结束时,评估动脉粥样硬化程度和相关指标:
机制验证:为验证AIM2通路在Asxl1-CH促病变中的作用,可设计两组干预实验:
体外实验(辅助):分离骨髓来源巨噬细胞(BMDM)进行平行的机制探究。在野生型和Asxl1突变小鼠中获取BMDM,给予LPS + 干扰DNA刺激(AIM2激动模型),检测两者炎症因子(IL-1β、IL-18)产生差异,以及细胞焦亡(PI染色、Gasdermin D裂解)程度。如果Asxl1突变巨噬细胞在刺激下表现出更高的AIM2激活和细胞死亡,则支持体内发现。
预期结果:若假设成立,携带Asxl1突变的CH小鼠将出现更大的动脉斑块及更不稳定的斑块特征,并伴随斑块组织中AIM2炎症小体显著激活,而对照组没有此变化。AIM2基因敲除或药物阻断将减弱这种促粥效应,表现为斑块面积减少、炎症标志下降。这将证明ASXL1-CH通过AIM2途径促进动脉粥样硬化,并且AIM2/IL-1β可作为潜在干预靶点。
创新性:目前尚无文献直接证明ASXL1突变可加速粥样硬化,有报道提示其激活AIM2通路但未观察到斑块增加 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。本实验通过延长饲养时间和引入干预,将系统评估ASXL1-CH的促粥作用及其与AIM2的因果关系,填补机制空白。如果成功,将拓展我们对非TET2/DNMT3A类CH促病机制的认识,并为AIM2炎症小体作为动脉粥样硬化治疗靶点提供依据。
(可选补充实验):除上述方案外,还可针对“吞噬受体缺失致斑块不稳定”机制设计实验。例如,在TET2-CH模型的ApoE^-/-^小鼠中,使用不能剪切的Mertk突变等手段评估斑块稳定性的改善 (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) 。由于近期JAK2-CH模型已显示MERTK/TREM2轴的重要性 (JCI -Inflammatory crosstalk impairs phagocytic receptors and aggravates atherosclerosis in clonal hematopoiesis in mice) ,在TET2或DNMT3A-CH背景下进行类似验证将确认此机制的普适性,并探索促进凋亡清除是否能成为改善CH相关粥样硬化的一般策略。
为了将上述机制验证于真实世界,我们建议开展一个前瞻性队列研究,在一般人群中考察CH与动脉粥样硬化进展及相关生物标志的关系。该研究旨在验证CH促动脉硬化的因果关联及中介机制,为临床干预奠定基础。设计要点如下:
研究人群与入组标准:招募中老年成年人(例如60岁及以上)共约3000人,男女不限。考虑到CH在老年更常见,选择无明显严重合并症的社区人群或门诊体检人群为基础。排除已诊断血液肿瘤或明显血细胞异常者(以免包含潜在MDS/MPN病例),但可以包括有心血管危险因素(高血压、糖尿病等)或亚临床动脉硬化的个体。进一步可分层考虑吸烟史等因素,确保CH组与对照组基线特征可比 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。
基线筛查与分组:所有入组者抽取外周血进行克隆性造血突变筛查。采用高深度的NGS靶向测序Panel(涵盖常见CH相关基因:如DNMT3A, TET2, ASXL1, JAK2, TP53, PPM1D, SRSF2等) (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。测序灵敏度建议检测VAF低至1%或更低,以捕获小克隆 (JCI -Clonal hematopoiesis and atherosclerosis) 。根据结果将人群分为CH阳性组(检测到至少一处驱动基因突变,VAF≥2%作为主要分析阈值)和CH阴性组。如有较多CH携带者,可按突变类型进一步分层(例如TET2/DNMT3A组、JAK2组、其他组)进行亚组分析。
基线评估:记录所有参与者的心血管危险因素和用药情况。尤其测量炎症和代谢标志物水平,包括高敏CRP、IL-6、IL-1β、脂质谱、血糖等,用于机制关联分析。【理由】前期研究显示CH携带者炎症因子水平升高 (Clonal haematopoiesis in cardiovascular disease: prognostic role and novel therapeutic target - PMC) ,本研究将检验在人群中这一现象的普遍性,并评估其与粥样硬化的关系。
动脉粥样硬化表型测定:在基线时对所有受试者进行亚临床粥样硬化评价,例如:
随访设计:预计随访5–10年。每隔1–2年复查上述炎症标志物;在随访末期重复无创影像学检查以评估动脉硬化进展(如CAC年增长率、IMT变化等)。同时,通过年度随访问卷或电话监测临床心血管事件发生情况,包括冠心病事件(心绞痛、不稳定斑块介入、心肌梗死)、缺血性卒中、周围动脉疾病事件等。所有临床终点由独立专家委员会判定。
样本量与效能:以主要终点设定为随访期间冠状动脉粥样硬化进展或心血管事件的发生。根据文献,CH阴性者5年冠心病事件风险约5%,CH阳性者风险增加约一倍 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) 。估计在3000人中CH阳性约15%(≈450人)。按双侧α=0.05、80%效能检测风险比~1.8,需要事件总数约200左右。考虑5-10年随访及综合终点,本研究样本量应足够。此外,对于连续变量(如CAC进展),预计CH组年增速较对照增加至少20-30%,样本量亦有望检测显著差异。
研究终点与分析:
预期意义:该前瞻性研究将提供高水平证据支持CH对动脉粥样硬化的因果作用。如果结果显示CH携带者的斑块进展显著加快且伴有炎症高企,将强化“CH促炎-促粥”假说在一般人群中的适用性。同时,不同突变的风险量化可帮助风险分层(例如JAK2突变虽少见但风险最高 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) )。更重要的是,通过生物标志物分析可验证哪些机制在人体中发挥作用:例如IL-6是否为主要中介,或有无其他因子(如NETs指标、铁代谢指标)异常。这将为将来干预试验打基础——例如考虑对CH携带者进行针对性抗炎治疗(如IL-1β或IL-6阻断、他汀以外的抗氧化干预等),以及指导个体化预防策略(如发现CH+高LDL者风险最高 (Clonal hematopoiesis at the crossroads of Inflammaging and cardiovascular disease: Mechanistic insights and translational horizons | Published in Clinical Hematology International) ,则这类人应更加积极控脂和抗炎)。
通过以上设计的细胞/动物和人群研究,将能全面验证新提出的CH促动脉粥样硬化通路及其临床相关性,推动从机制研究走向转化应用,为日后制定针对CH人群的防治策略提供科学依据。