研究背景：
肺动脉高压（PAH）的风险预测仍然是一个重大挑战。缺乏特异性的疾病特异性生物标志物，导致继续依赖主观功能评估和侵入性血流动力学测量。因此，肺动脉高压病程进展的新型非侵入性生物标志物仍然是一个未满足的需求，特别是如果这些生物标志物与肺动脉高压的发病机制有关并能反映其程度。
已经对几种血清生物标志物在肺动脉高压中进行了研究。但是，由于它们缺乏特异性并且与肺动脉高压发病机制的关联不明确，因此广泛的临床接受度有限。实际上，目前肺动脉高压风险评分中仅使用BNP（脑型利钠肽）及其前体NT-proBNP（N-末端脑型利钠肽）。虽然BNP和NT-proBNP与右心室失代偿和容量过多有关，但它们并不代表肺动脉高压病理学的特异性，包括遗传和表观遗传学的改变、内皮损伤和紊乱、代谢紊乱导致的细胞高增殖、抗凋亡表型，以及全身和局部的炎症失调。
细胞外游离DNA（cfDNA）是循环中的短DNA片段（约165碱基对），主要来自单核体，代表细胞损伤或细胞更新。在其他疾病中，如败血症、创伤和恶性肿瘤中，cfDNA浓度升高与预后较差有关。此外，cfDNA已成为无创检测固体器官移植排斥以及肿瘤学基因分型和监测的临床相关标记。高通量甲基化测序的进步还使cfDNA的细胞来源得以区分，便于检测细胞或组织特异性损伤。
鉴于肺动脉高压发病机制与癌症等细胞高增殖和更新性疾病，以及炎症介导的组织损伤如移植排斥之间的相似之处，本研究旨在确定患者的血浆cfDNA浓度是否升高，是否与肺动脉高压的严重程度相关，并预测预后。利用cfDNA甲基化分析来识别肺动脉高压中cfDNA的细胞来源，以寻找独特的、与病理学相关的损伤模式。
研究方法：
测量了2个PAH队列（A组，n = 48；B组，n = 161）和对照组（n = 48）的血浆cfDNA。收集了REVEAL 2.0（早期和长期PAH疾病管理评估注册）评分和结果决定的数据。根据REVEAL风险组将患者分为以下几组：低风险（≤6），中等风险（7-8）和高风险（≥9）。通过一元方差分析将总cfDNA浓度在对照组和PAH风险组之间进行比较。采用对数秩检验比较cfDNA三分位数和REVEAL风险组之间的生存率。从B组的样本子集（n = 96）和对照组（n = 16）进行亚硫酸盐测序，然后使用去卷积算法来绘制细胞特异性cfDNA甲基化模式，并使用t检验进行浓度比较。
研究结果：
在A组，中位数（四分位数范围）年龄为62岁（47-71），女性占75％，中位数（四分位数范围）REVEAL 2.0为6（4-9）。在B组，中位数（四分位数范围）年龄为59岁（49-71），女性占69％，中位数（四分位数范围）REVEAL 2.0为7（6-9）。在两个队列中，cfDNA浓度在不同REVEAL风险的PAH患者和对照组之间有所不同（方差分析P≤0.002），在高风险组与低风险组相比较高（P≤0.002）。在B组，最低、中等和最高cfDNA三分位数的患者中，14例、23例和35例死亡或肺移植。cfDNA水平分层和REVEAL风险组分别预测了免移植生存率。
图2. PAH患者的cfDNA浓度升高，并与2个不同的患者队列中的REVEAL 2.0风险评分相关。
图3. 在B队列中，升高的cfDNA浓度与较低的无移植生存率相关。
将cfDNA添加到REVEAL中改善了鉴别能力（接受者工作特征曲线下面积，从0.72到0.78；P=0.02）。
图4. 在B队列中，用于预测死亡或肺移植的REVEAL 2.0风险和REVEAL 2.0风险加上cfDNA的受试者工作特征分析。
与对照组相比，对PAH患者进行的cfDNA甲基化分析显示，来自红细胞祖细胞、中性粒细胞、单核细胞、脂肪细胞、自然杀伤细胞、血管内皮细胞和心肌细胞的cfDNA增加（Bonferroni校正P<0.05）。来自红细胞祖细胞、心肌细胞和血管内皮细胞的cfDNA浓度在PAH患者中高风险REVEAL评分组与低风险组相比较高（P≤0.02）。
图5. PAH患者显示出与病理学相关的独特cfDNA损伤模式。
图6. 健康对照组和低风险、中风险、高风险PAH患者的cfDNA来源代表性分布。
研究结论：
这项研究表明，与健康对照组相比，PAH患者的cfDNA水平升高。研究结果显示，cfDNA是疾病严重程度和预后不良的生物标志物，在cfDNA最高三分位数的患者中，死亡或移植的风险增加了3.8倍，而最低三分位数的患者风险较低。在初步分析（cohort A）中，cfDNA浓度与通过增加REVEAL 2.0风险评分确定的PAH疾病严重程度之间存在明显的关联。第二个独立分析（cohort B）不仅复制了cfDNA与PAH疾病严重程度之间的关系，还发现了cfDNA浓度升高与较差的移植无关生存率之间的关联。此外，cfDNA表现出与多变量REVEAL 2.0模型相似的判别能力，并且将cfDNA添加到REVEAL 2.0风险评分中可以改善判别性能。最后，确定了PAH中cfDNA增加的来源，识别了与PAH病理生理学相关的细胞类型引起的损伤，cfDNA的来源包括炎性细胞以及血管内皮细胞和心肌细胞损伤。这些细胞特异性cfDNA的子集还可以根据疾病严重程度区分PAH患者，暗示它们可能作为潜在的潜在疾病活动标志物。总之，循环cfDNA在PAH患者中升高，与疾病严重程度相关，并预测更差的生存率。在PAH患者中进行的cfDNA甲基化分析结果与疾病发病机制的主流范例一致。
临床展望：
与健康对照组相比，循环细胞外游离DNA（cfDNA）在肺动脉高压患者中升高。在2个独立的肺动脉高压患者队列中，cfDNA浓度随疾病的严重程度增加，并且在两个队列中的较大队列中预测了无移植的生存率。甲基化模式显示了cfDNA来自生物学上合理的部位，包括红细胞祖细胞和髓系炎症细胞、血管内皮细胞和心肌细胞。
有何临床意义？
cfDNA浓度可以作为肺动脉高压患者潜在疾病活动的非侵入性生物标志物。cfDNA测量可能为目前使用的肺动脉高压风险评分增加预后价值。根据组织来源对cfDNA进行分类可能为肺动脉高压发病机制提供独特的非侵入性视角。
参考文献：
Brusca SB, Elinoff JM, Zou Y, Jang MK, Kong H, Demirkale CY, Sun J, Seifuddin F, Pirooznia M, Valantine HA, Tanba C, Chaturvedi A, Graninger GM, Harper B, Chen LY, Cole J, Kanwar M, Benza RL, Preston IR, Agbor-Enoh S, Solomon MA. Plasma Cell-Free DNA Predicts Survival and Maps Specific Sources of Injury in Pulmonary Arterial Hypertension. Circulation. 2022 Oct 4;146(14):1033-1045. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.121.056719. Epub 2022 Aug 25. PMID: 36004627; PMCID: PMC9529801.
转自：“肺动脉高压研究进展”微信公众号
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