摘 要 潜能未定克隆性造血(CHIP)是一种与年龄相关、致病潜能不确定的造血干细胞扩增。流行病学研究表明,CHIP与血液系统疾病风险增加相关,且与肾脏功能下降、急性肾损伤、慢性肾脏病(包括糖尿病肾病)等肾脏病密切相关。CHIP相关基因突变(如TET2、JAK2、ASXL1等)可激活炎症相关信号通路[如NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)炎症小体、黑色素瘤缺失因子2(AIM2)等],诱发局部炎症反应,促进肾脏纤维化。本文拟从CHIP的流行病学、检测方法、管理策略及未来展望等方面展开论述,着重探讨 CHIP与肾脏病的关系及研究进展,为肾脏病的预防与治疗、抗炎药物的开发与应用提供理论依据。

关键词 潜能未定克隆性造血 肾脏病 炎症 急性肾损伤 慢性肾脏病

Clonal hematopoiesis of indeterminate potential in kidney disease

WU Mengyuan, CHEN Xiaohe, XIA Wenyong, GE Xuhua

Children’s Hospital of Nanjing Medical University, Nanjing210017, China

ABSTRACTClonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP) is a condition characterized by the expansion of hematopoietic stem cells with uncertain pathogenic potential, which is associated with aging. Epidemiological studies have indicated that CHIP is linked to an increased risk of hematological disorders and is closely related to kidney diseases, including a decline in kidney function, acute kidney injury (AKI), chronic kidney disease (CKD), and diabetic nephropathy. CHIP-related mutations, such as TET2, JAK2, ASXL1, etc., can activate inflammation-associated signaling pathways [such as the NOD-like recepror pyrin domain-containing 3 (NLRP3) inflammasomes, absent in melanoma 2 (AIM2), etc.], induce local inflammatory responses, and promote kidney fibrosis. This article aims to discuss various aspects of CHIP including its epidemiology, the relationship with kidney diseases, detection methods, management strategies, and future prospects, with a focus on exploring the relationship and research progress of CHIP with kidney diseases. The objective is to provide a theoretical basis for the prevention and treatment of kidney diseases and the development and application of anti-inflammatory drugs.

Keywords  clonal hematopoiesis of indeterminate potential kidney disease inflammation acute kidney injury chronic kidney disease

随着基因测序技术的发展,研究者观察到造血干细胞发生体细胞基因突变的频率随年龄增长而逐步上升[1],造血干细胞或其早期后代细胞中发生基因突变,导致这些细胞及其后代细胞在体内形成了一个克隆群体则称之为克隆性造血[2]。可通过血液检测发现克隆性造血,例如分析外周血中的特定基因突变或染色体异常。在此基础上,潜能未定克隆性造血(CHIP)中的“潜能未定”是指对干细胞克隆群体走向的不确定性,即不确定这些干细胞克隆群体是否会转化为肿瘤[3]。CHIP最初是在血液学领域提出的,即可进展为血液系统恶性肿瘤的克隆性造血异常,但CHIP不同于血液学肿瘤,缺乏血液学肿瘤的明确形态学证据,且外周血中变异等位基因频率(VAF)≥2%,VAF是指在一个基因样本中,变异等位基因(突变或异常的基因)占总等位基因(包括正常和变异的基因)的比例。在CHIP的研究中,VAF常用来衡量克隆的大小,即异常细胞在总细胞中所占的比例。CHIP 携带者通常存在表观遗传调节因子、DNA 修复基因或调节性酪氨酸激酶的体细胞克隆突变,通常为特定基因的克隆突变,如DNMT3A、TET2、ASXL1、JAK2等,这些突变基因与血液系统肿瘤的发生风险密切相关[3-4],但在CHIP中,它们的存在并不一定立即导致的临床症状。简言之,CHIP是指在无明显血液疾病证据的情况下,骨髓或外周血细胞中存在涉及血液肿瘤基因突变的克隆扩增现象。

衰老是CHIP最强的危险因素,在40岁以下人群中很少检测到体细胞突变,但随着年龄的增长检出频率会上升。流行病学研究显示,CHIP携带者发展为血液系统疾病风险更高[5],如髓系白血病、骨髓增生异常综合征或其他髓系肿瘤。在一项研究中,4%的CHIP携带者在随后8年中发展为血液肿瘤[2-3]。另一项研究指出,每年仅不到0.5%的CHIP患者进展为血液肿瘤,而CHIP携带者的总体死亡风险比未携带者高40%[6],主要是由于携带者更多合并造血系统以外的疾病,包括心血管系统[4]、肺[7]、肝脏[8]、内分泌系统[9]和其他炎症性疾病。大量流行病学研究显示,CHIP与肾脏疾病亦具有较高的相关性,包括肾功能下降[10-11]、急性肾损伤(AKI)[12-13]、慢性肾脏病(CKD)[14-16]和糖尿病肾病(DN)[17],已成为近年来肾脏病研究领域关注的热点。本文就CHIP与肾脏疾病的研究进展进行综述。

新近的临床研究显示,CHIP可能影响肾脏健康,在一般人群中,CHIP与和肾功能下降及CKD进展有关[10]。基础研究则显示,CHIP可通过激活 NLRP3炎症小体信号通路诱发慢性炎症,促进肾脏纤维化[12,15],而炎症和纤维化是肾脏损伤和疾病进展的重要病理特征(图1)。

图1   CHIP突变引发肾脏病的机制图[13,18]

CHIP:潜能未定克隆性造血;AKI:急性肾损伤;CKD:慢性肾脏病;IL:白细胞介素;TNF-α:肿瘤坏死因子α;图中展示了从造血干细胞发生CHIP突变开始,通过巨噬细胞克隆性扩张,加速炎症细胞因子的异常产生和释放,激活炎症信号通路,进而影响肾脏组织结构(如发生AKI时肾脏纤维化、细胞外基质沉积以及CKD时慢性炎症、肾小球硬化和肾脏纤维化)与功能,最终导致肾脏病

AKI是一种常见的临床疾病,影响全球超过1/5的住院患者,并伴随着医疗费用和患者死亡率增加[19]。在一项整合来自英国生物样本库(UKB)、社区动脉粥样硬化风险研究(ARIC)和心血管健康研究(CHS)三个大型人群的人类流行病学数据的研究中,研究人员发现CHIP与AKI风险增加相关,并通过孟德尔随机化分析验证因果关系。其中,DNMT3A是CHIP中最常见的突变基因,且与心血管疾病风险增加的关联强度最大[4],有趣的是,非DNMT3A-CHIP(如TET2和JAK2突变)与AKI的风险增加的强度更为显著[12-13]。此外,在ASSESS-AKI和BioVU临床队列中发现,在携带CHIP的人群中,发现非DNMT3A-CHIP和大型CHIP克隆(VAF≥10%)的患者,AKI的严重程度更高,恢复更差[13],这些结果表明,非DNMT3A-CHIP可能通过影响肾脏损伤后的修复和再生过程,导致AKI恢复受损。

为了深入了解CHIP导致AKI的机制,Vlasschaert等[13]使用了Tet2-CHIP和Jak2V617F-CHIP小鼠模型,分别模拟了TET2和JAK2突变导致的CHIP。该研究发现,在缺血再灌注损伤(IRI)和单侧输尿管梗阻(UUO)两种AKI模型中,Tet2-/-和Jak2V617F-/-小鼠表现出更严重的肾脏损伤,包括血尿素氮(BUN)和血清肌酐(SCr)水平更高、肾损伤标志物水平更高,包括肾损伤分子1(KIM-1)和中性粒细胞明胶酸相关脂质运载蛋白(NGAL),肾脏组织学损伤更严重。这些结果表明,Tet2-CHIP和Jak2V617F-CHIP可能通过促进肾脏炎症反应和损伤,导致AKI恢复受损。随后的单细胞RNA测序分析显示,Tet2-/-肾脏巨噬细胞炎症和趋化通路广泛上调,与近端肾小管上皮细胞(缺血性肾损伤的主要细胞靶点)之间的炎症和纤维化信号通路增强。细胞通信分析表明,Tet2-/-肾脏巨噬细胞与近端肾小管上皮细胞之间的细胞因子和趋化因子信号通路增强。qPCR分析显示,Tet2-/-和Jak2V617F-/-小鼠肾脏中纤维化相关基因(如Tgfb1、Ccn2、Acta2、Col1a1、Col3a1、Col4a1、Fn和Vim)的mRNA水平升高。免疫荧光和免疫组化分析显示,Tet2-/-和Jak2V617F-/-小鼠肾脏中纤维化相关蛋白[如α平滑肌动蛋白(α-SMA)]的表达水平升高,肾脏间质纤维化程度加重。这些结果表明,CHIP相关的肾脏巨噬细胞炎症反应异常在AKI的发生和进展中发挥着重要作用,未来的研究需要进一步探索CHIP在不同类型AKI中的作用及其具体机制。

CKD是全球范围内主要的死亡原因之一[20]。多项临床研究证实CHIP与CKD进展相关[21]。在晚期CKD的患者中,25%的个体存在CHIP,并且这些患者在未来5年内发生肾衰竭的风险是无CHIP患者的2.2倍[22]。此外,CHIP与CKD患者的不良预后相关,例如死亡、心肌梗死、中风和贫血等[16]。Vlasschaert等[14]前瞻性探讨了CHIP与CKD进展事件之间的关联,非DNMT3ACHIP与CKD进展的相对风险升高59%相关(HR=1.59, 95%CI 1.02～2.47)。这种关联在糖尿病患者(HR=1.29, 95%CI 1.03～1.62)和基线估算的肾小球滤过率(eGFR)≥30 mL/(min·1.73m2)的患者(HR=1.80, 95%CI 1.11～2.90)中更为明显。且与非携带者相比,CHIP携带者(非DNMT3A)的eGFR下降斜率明显更陡峭[β=-0.61±0.31 mL/(min·1.73m2),P=0.04]。孟德尔随机化分析表明,CHIP在糖尿病患者的eGFR下降可能具有因果关系[23]。此外,在腺嘌呤饮食诱导的CKD小鼠模型中,Tet2-CHIP与较低的eGFR以及更严重的肾脏炎症、肾小管损伤和肾间质纤维化相关。

CHIP相关的肾脏损伤机制尚不完全清楚,但研究表明,CHIP可能导致肾脏炎症和纤维化。突变巨噬细胞分泌的炎症因子可能损伤肾脏细胞,导致肾小球硬化和肾功能下降。CHIP导致巨噬细胞的克隆性扩张,突变巨噬细胞分泌的炎症因子[如白细胞介素(IL)-1β、IL-6和肿瘤坏死因子α(TNFα))可能损伤肾小管上皮细胞或激活肌成纤维细胞,从而导致肾纤维化和CKD。CHIP相关突变导致慢性炎症,而炎症会下调肾脏和巨噬细胞中抗衰老因子Klotho的表达,Klotho蛋白是一种肾脏保护蛋白,参与肾脏衰老过程[18]。CHIP相关的炎症会导致肾脏和巨噬细胞中Klotho蛋白表达下调,进而加剧炎症和肾脏损伤。CHIP与淋巴系恶性肿瘤相关,例如多发性骨髓瘤和淋巴瘤。这些肿瘤产生的异常单克隆免疫球蛋白可能损伤肾脏,导致单克隆免疫球蛋白相关肾损害(MGRS)[24]。一项研究表明,约21%的系统性轻链型淀粉样变性患者存在CHIP突变[25],提示CHIP可能与MGRS相关。所以,CHIP是CKD的危险因素,其致病机制可能与巨噬细胞的克隆性扩张、炎症和MGRS相关。

DN是CKD的一种特定类型,25%～40%的2型糖尿病患者人会发展为DN[26],Vlasschaert等[17]为了分析 CHIP 是否会影响 DN 的发病或进展,开展了一项前瞻性队列研究[17]。研究选取了包括来自 5个欧洲国家的4 000例2型糖尿病患者,对其中1 419例符合条件的患者进行了嵌套病例对照研究,在294例个体的嵌套病例对照(NCC)样本中发现CHIP的估计患病率为28.91%(95%CI 22.91%～34.91%)。与已知的其他风险因素(白蛋白尿、糖化血红蛋白、心力衰竭和吸烟)和升高的微炎症相比(如IL-8),CHIP与DN的发生或进展没有关联,但这并不意味着CHIP不影响肾脏健康,由于样本量相对较小、随访时间较短以及研究设计的局限性,需要在更大规模、多中心的队列研究中进一步验证两者的关系,并延长随访时间以观察长期影响。未来的研究方向应包括利用单细胞测序技术探索肾组织特异性突变,探索CHIP可能影响肾脏健康的其他途径机制,以全面理解CHIP在DN发生和进展中的作用。

此外,尽管大量证据表明CHIP与CKD发病风险呈正相关,但部分队列研究却意外发现CHIP可能与其他临床获益存在关联。例如,对1 362例阿尔茨海默病患者和4 368例非患者的血液DNA测序数据进行分析,发现CHIP个体的阿尔茨海默病痴呆风险较低(OR=0.64,P<0.001),这表明CHIP与降低阿尔茨海默病痴呆风险有关[27]。Xiao等[28]的研究也表明,CKD队列中CHIP携带者在注意力和执行功能受损的风险方面明显降低。综合上述研究,CHIP可能通过改善大脑血流或清除有害蛋白质等机制,保护认知功能。

CHIP的诊断与监测主要依赖于高通量测序技术来检测体细胞突变,液体活检通过分析血液循环中的游离DNA来发现克隆性突变,同时,外周血涂片检查和细胞遗传学分析等传统方法也用于初步筛查和检测染色体异常。此外,检测血液中的生物标志物、利用单细胞测序技术精确识别克隆性细胞群体、流式细胞术分析血细胞表面标记,以及监测特定分子标志物,都是CHIP诊断与监测的重要手段。随着技术的不断发展,这些方法正在不断优化,以提高诊断的敏感度和特异度。

目前尚无针对CHIP的既定治疗方法和确定的标准。需要进一步地研究来填补关于CHIP的认知,并制定筛查、诊断和治疗的管理策略。针对CHIP合并肾脏损伤者,首先,要注重并发症的管理,包括肾性高血压、肾性贫血、心力衰竭以及高钾血症等并发症的防治,对于延缓疾病进展、提高患者生活质量、改善预后具有重要意义。其次,生活方式的管理也是肾损伤治疗的重要组成部分,包括合理的饮食控制、体重管理、戒烟和适度运动。再者,通过药物治疗可控制CHIP合并肾脏损伤的进展,最近的研究已经支持开发有效的CHIP疗法,大体思路为阻断异常造血干细胞的扩增和抑制慢性炎症,例如,靶向突变基因功能的治疗方法(如维生素C)以及针对炎症细胞因子(如抗炎药物卡纳单抗和秋水仙碱等)的疗法[29-30]。最后,对于合并肾脏损伤的CHIP患者,定期监测和随访是非常必要的,且考虑到CHIP患者可能有更高的心血管疾病风险,这可能会间接影响肾脏功能,因此这类患者需要进行综合管理。

小结:CHIP现象是衰老相关的体细胞突变增加,与炎症和多种疾病相关,与肾脏的关联是新兴研究领域,需进一步明确其在肾脏疾病防治中的作用,旨在提高对CHIP与肾脏疾病关联的认识,减少疾病风险,改善患者预后,实现预防治疗突破。目前关于CHIP的流行病学特征,尤其是与肾功能下降的种族差异方面的研究数据有限,且主要来源于欧美队列。未来需要更多针对CHIP在亚洲人群中流行病学特征的研究,以深入理解其在亚洲人群中的趋势。

来源：《肾脏病与透析肾移植杂志》