克隆造血DNMT3A基因突变、Tet2基因缺失对慢性阻塞性肺疾病炎症反应调控作用的研究进展

严锐，朱梓良，招轩娜，黎东明

1 广东医科大学附属医院呼吸与危重症医学科，广东湛江 524000；2 广东医科大学第一临床医学院

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种常见的慢性气道疾病，其特征是慢性呼吸系统症状（如呼吸困难、咳嗽、咳痰等），表现为持续性、进行性加重的气流阻塞［1］。世界卫生组织2020年公布的报告显示，COPD已成为继脑卒中和缺血性心脏病之后的世界第三大死亡原因［2］。随着老龄化的加重，我国COPD发病率也呈逐年上升趋势［3-4］。最近研究显示，除已知的吸烟等传统危险因素外，克隆造血或许是COPD发生发展的一个非传统的独立危险因素［5］。克隆造血是指造血系统体细胞基因突变的非恶性增殖性现象，可导致突变白细胞比例升高，其遗传模式包括白血病驱动基因突变、常染色体镶嵌染色体交替和性染色体缺失等［6-7］。研究表明，基因突变的白细胞克隆行为可能会增强血管壁的炎症反应，这提示克隆造血可能是诱导炎症反应、导致肺功能下降的一种新机制，但其具体病理生理通路尚不明确［8］。目前研究多聚焦于血液系统肿瘤、肿瘤及炎症所致的心血管疾病（CVD）与克隆造血之间的关系，关于COPD与克隆造血的研究较少，但学者已经逐渐注意到了体细胞基因突变，尤其是甲基化DNA转移酶3a（DNMT3A）基因突变和Tet2基因缺失在COPD发生发展中的作用。因此，本研究对通过促炎反应参与COPD发生发展的克隆造血相关体细胞DNMT3A基因突变、Tet2基因缺失情况进行总结，为深入了解克隆造血与COPD的关系提供依据。

1 DNMT3A基因突变对COPD炎症反应的调控作用

克隆造血可以简单地认为是携带一个或多个体细胞基因突变的造血干细胞/祖细胞（HSPCs）克隆的数量增加，而不考虑突变细胞比例的变化［9］。不确定的潜在克隆造血（CHIP）是指由具有白细胞易感性且变异等位基因频率（VAF）＞2%的基因突变引起的克隆造血，是一种常见的与年龄相关的现象。研究显示，CHIP会使患者的全因死亡风险升高40%～50%［10-11］。CHIP与COPD的发病率均随着年龄的增长而增长，且二者均与炎症反应密切相关［12］。因此，近年来学者们通过临床研究及基础实验去验证体细胞突变与COPD之间的关系。MILLER等［13］的研究共纳入了48 835例吸烟患者，并对其进行了全基因组及全外显子组测序，结果显示携带CHIP的患者发生中重度、重度或极重度COPD的风险分别是非CHIP患者的1.6倍和2.2倍，证实CHIP与COPD的发生风险相关。DNMT3A是目前已知的CHIP中常见的基因突变类型，参与了DNA的去甲基化，并可通过诱导炎症因子的产生促进COPD的发生发展［14-15］。DNMT3A基因突变除了利于造血细胞的自我更新外，也会产生过度表达的炎症因子。研究表明，随着年龄的增长，由于细胞中体细胞基因突变的逐渐积累，特别是在生物体中负责组织稳态的干细胞增长，可表现出较高水平的气道反应及全身炎症反应［16］。有研究在DNMT3A基因突变的心力衰竭患者中观察到白细胞介素（IL）-1β、IL-5、IL-8和NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）等炎症因子表达升高，DNMT3A基因突变还可诱导单核细胞和CD58等T淋巴细胞刺激基因表达，从而促进炎症发生以及血管壁损伤［17-19］。此外，在接受经导管主动脉瓣置换术的主动脉瓣狭窄患者中也发现了类似现象，即携带DNMT3A基因突变的患者也表现出促炎性T淋巴细胞特征［20-21］。上述研究表明，DNMT3A基因突变产生的泛炎症现象与心血管疾病的发生发展有关。这也为我们提供了一个思路，DNMT3A基因突变引起的炎症反应或许也与其他慢性炎症性疾病有关，比如COPD。

为了研究DNMT3A基因突变引起的炎症反应在COPD发生发展中的作用，KUHNERT等［22］对125例COPD患者的突变基因进行深度测序。结果发现，CHIP的突变发生率约为20%，且DNMT3A基因突变占显著优势，这些基因突变会导致甲基转移酶活性降低甚至丧失，出现明显的低甲基化现象；在进行二次分析时发现，由DNMT3A-CHIP介导的磷脂酶D家族成员5（PLD5）低甲基化与COPD患者二氧化碳分压（PaCO2）水平及炎症因子表达均呈正相关关系，参与促进肺功能的降低。SINGH等［23］研究发现，携带DNMT3A基因突变的小鼠肺巨噬细胞炎症反应增强，同时促炎症状态增强了DNMT3A的克隆性造血扩增，由此形成一个恶性反馈通路，这提示DNMT3A基因突变可通过诱导炎症反应及氧化应激参与COPD的发生发展。但是，目前尚缺乏关于DNMT3A-COPD的大规模临床及基础实验，其与炎症反应及COPD的关系仍需更多的研究进行验证。

2 Tet2基因缺失对COPD炎症反应的调控作用

Tet2是第二常见的CHIP突变类型，其作为细胞分化和炎症反应的表观遗传学调节因子，在髓系细胞功能的发挥中具有关键作用［24-25］。为了验证Tet2基因丢失是否通过促进炎症反应而加速COPD的进展，MILLER等［13］建立了Tet2基因敲除的小鼠模型模拟CHIP，随后将Tet2野生型和Tet2敲除型小鼠暴露于烟草烟雾环境下，并对小鼠肺巨噬细胞分泌的44种炎症因子和趋化因子进行检测及分析。结果发现，Tet2敲除型小鼠肺巨噬细胞和单核细胞可以分泌更多的IL-6（Tet2是IL6的转录调控的介质）和IL-1β，从而加剧炎症反应。FERRONE等［25］在敲除Tet2基因的小鼠模型中发现其巨噬细胞数量增多，而且可以观察到与DNMT3A基因突变类似的现象，Tet2基因缺失会导致炎症反应加重，并通过对炎症环境的对抗而促进Tet2的突变克隆，形成恶性循环。因此，造血细胞Tet2基因缺失可通过促进巨噬细胞分泌炎症因子，从而加重肺部炎症反应。

除了巨噬细胞之外，造血干细胞Tet2基因缺失还会对中性粒细胞的发育产生影响［26-27］。研究表明，中性粒细胞抗菌功能缺陷与Tet2基因突变有关，如脱颗粒、吞噬作用，特别是中性粒细胞胞外诱捕器（NETs）的释放。HUERGA等［14］对Tet2野生型小鼠和Tet2突变型小鼠骨髓和外周组织中21个不同的免疫细胞亚群进行比较，结果发现共有7个差异表达的细胞亚群，其中4个细胞亚群与粒细胞增多有关；为进一步了解粒细胞的异质性，该团队对这4个细胞亚群进行分析，结果发现CD11b、CD16和S100A8-9（成熟中性粒细胞标志物）的表达降低；这提示Tet2基因突变会增加中性粒细胞祖细胞的再增殖能力，并产生低颗粒中性粒细胞，从而促进炎症因子表达。后续也有研究在人肺组织及骨髓组织中发现了类似的现象［28］。

既往研究多认为，Tet2基因缺失与心血管疾病、肝病、痛风及肾脏疾病等的发生发展有关［26］。FUSTER等［8］研究显示，小鼠巨噬细胞中Tet2基因缺失可促进NLRP3炎症小体依赖性产生炎症因子IL-1β，而IL-1β增多会导致主动脉上单核细胞内皮黏附标志物的表达升高，增加动脉硬化的风险。MILLER等［13］通过小鼠实验及大规模队列研究证明，Tet2基因缺失还会对COPD等慢性炎症疾病产生重要影响。FERRONE等［25］研究显示，Tet2基因缺失或许可促进小鼠自发性发展的肺动脉高压及肺部炎症反应。因此，Tet2基因缺失可通过影响巨噬细胞及中性粒细胞的功能，加速COPD进展，最终导致肺功能的恶化［29-30］。这也为COPD的治疗提供了一个新的思路，或许可以利用下一代测序技术针对靶点基因进行深入研究，进一步观察突变的造血细胞影响肺部炎症反应和肺气肿发展的时间和机制，为寻找COPD的新疗法提供依据。

综上所述，DNMT3A基因突变及Tet2基因缺失是体细胞突变最常见的两种类型，可诱导炎症反应的发生，引起肺功能下降，从而参与COPD的发生发展。CHIP是影响COPD发生的一种非传统危险因素，可帮助识别缺乏传统危险因素的COPD高危患者，也是COPD发病风险随着年龄增长而急剧增长的原因之一。未来需进一步了解灭活DNMT3A基因突变和Tet2基因缺失对髓系细胞的影响，这对于阐明CHIP、炎症反应和COPD之间的关系至关重要。CHIP可能是导致COPD发生发展的一种新机制，未来或许可考虑针对体细胞基因突变患者的巨噬细胞炎症抑制剂及基因靶向药物研发，从而减少CHIP对COPD的影响，也为存在CHIP的COPD患者的治疗提供了新思路。