抗反转录病毒疗法（ART）已经成功地将HIV感染者预期寿命延长至接近普通人[1]。然而，这些经过治疗预期寿命得到延长的HIV感染者的生存质量却并不好。
他们往往较容易患上心血管疾病、癌症、认知障碍和骨质疏松等常见于老年群体的疾病[2,3]。也就是说HIV感染者可能老得比普通人快（专业的说法是：他们的生物学年龄大于实际年龄），即使接受ART达到病毒学抑制还是会有这些问题，这可能是因为HIV感染引起了免疫衰老和炎症，而ART干预对它的影响还鲜有研究报道。
对于衰老的加速情况，此前缺乏可信的生物标志物进行预测。一直以来，端粒长度被认为和细胞衰老相关，而细胞衰老和个体衰老有着密切联系，但事实上用端粒长度预测个体寿命是不准确的[4]。目前被认为最可靠的预测个体衰老程度（生物学年龄）的是所谓的“表观遗传学时钟”[5]。
近日，由西班牙拉巴斯医院传染病科主任Jose R Arribas领衔的研究团队在《柳叶刀-HIV》期刊发表重要研究成果，他们利用表观遗传学时钟这一工具发现，HIV感染者的衰老速度比普通人明显更快，ART开始2年后能部分延缓HIV感染带来的衰老加速[6]。
这一结果表明ART在治疗初期阶段通过对表观遗传的影响降低了感染者患“老年病”的风险，从而延长他们的预期寿命。这是目前第一项在参与临床试验的HIV感染者中评估ART后表观遗传学衰老生物标志物的研究。
论文截图
表观遗传是不涉及DNA序列改变的遗传方式，包括DNA甲基化、染色质修饰和非编码RNA调控（也就是表观基因组）。
近年来，科学家们发现表观基因组的改变与衰老有关，表观遗传学时钟正是基于随年龄变化的CpG二核苷酸位点的DNA甲基化水平预测个体的表观遗传学年龄，以此代表生物学年龄。
表观遗传学上的衰老加速（即表观遗传学年龄大于实际年龄，EAA）与“老年病”的发病和死亡有关[7]。这也是为什么在生活习惯差不多的情况下有些人看上去比同龄人老，身体素质也不如同龄人。
言归正传，Jose R Arribas团队所做的工作是NEAT001的一项子研究，入组的HIV感染者全部来自于NEAT001。研究人员随机挑选了201例感染者，排除缺少治疗前后血液样本及不满足甲基化分析质控要求的之后，最终共有168例纳入了最终分析，同时还额外招募了44名年龄和性别匹配的未感染HIV的普通人作为对照。
接下来的甲基化分析比较常规，首先提取所有参与者全血样本中的DNA，然后用亚硫酸氢盐处理，未发生甲基化的胞嘧啶被转化成尿嘧啶，甲基化的胞嘧啶不变，接着利用甲基化芯片进行高通量检测甲基化水平。
在获得所有样本的甲基化表达谱之后，研究人员利用四种不同的基于表观遗传学时钟的工具估计了他们的表观遗传学年龄，发现其与实际年龄有很强的相关性，四种工具预测的相关性分别为0.9、0.92、0.87、0.82。
不论是接受治疗前后的HIV感染者（A）还是普通人（B），基于四种表观遗传学时钟的表观遗传学年龄均与实际年龄有很强的相关性
与未感染的普通人相比，HIV感染者在治疗前有着更高的表观遗传学年龄，四种工具预测分别高出2.5、1.4、2.8和7.3年。与治疗前相比，HIV感染者在治疗后的表观遗传学年龄有所下降，四种工具预测分别降低了1.1、1.6、0.6、3.6年。
但从两种更具有临床意义的工具（GrimAge和PhenoAge）的预测结果来看，治疗后的HIV感染者的表观遗传学年龄仍然大于普通人。因此ART可能是部分延缓了HIV感染带来的衰老加速，且与治疗方案无关。
HIV感染者治疗前后（红色和浅红色）以及与普通人（粉色）的表观遗传学年龄差异
既然HIV感染会加速衰老，那么更严重的感染是否会导致更快的衰老速度呢？
数据显示，与其他感染者相比，CD4细胞低于200个/ul或者病毒载量超过100000拷贝/ml的感染者，其衰老速度更快。但是只有CD4细胞低于200个/ul的感染者治疗后表观遗传学年龄降幅更大。
CD4细胞低于200个/ul（A红）和病毒载量超过100000拷贝/ml（B绿）的感染者的表观遗传学衰老速度显著快于其他感染者
另外，与研究人员的期望一致，在ART干预过程中，感染者的免疫系统功能得到恢复，他们体内的白细胞组成朝着低分化型T细胞以及更少的促炎型白细胞转变。
总的来说，基于DNA甲基化的表观遗传学时钟，能根据基因组上一些CpG二核苷酸位点的甲基化模式估算个体的生物学年龄，而生物学年龄与患老年病的风险息息相关，所以理论上讲，通过对比实际年龄与生物学年龄，我们能预测个体的预期寿命。
这项研究发现，与普通人相比，治疗后HIV感染者仍然存在EAA，表明在治疗生效前HIV感染带来的衰老加速可能是不可逆的，而与之相关的“老年病”风险也不可逆地升高。之前的研究就发现，患有HIV感染相关认知障碍的感染者，EAA更高[8]。
甚至还有研究发现，在年龄和CD4细胞数量匹配的情况下，同样是HIV感染者，体格较弱的在表观遗传学年龄上竟然要老10岁[9]。
在这项研究中，短期ART表现出了对EAA的部分逆转作用，未来还需要进一步评估长期影响，而且是否存在能完全逆转EAA的疗法犹未可知。同时EAA与其他症状的临床相关性也有可能成为HIV感染者预防其他并发症的依据。
参考文献：
[1] Marcus JL, Leyden WA, Alexeeff SE, et al. Comparison of Overall and Comorbidity-Free Life Expectancy Between Insured Adults With and Without HIV Infection, 2000-2016. JAMA Netw Open. 2020;3(6):e207954. Published 2020 Jun 1. doi:10.1001/jamanetworkopen.2020.7954
[2] Guaraldi G, Orlando G, Zona S, et al. Premature age-related comorbidities among HIV-infected persons compared with the general population. Clin Infect Dis. 2011;53(11):1120-1126. doi:10.1093/cid/cir627
[3] Kaplan-Lewis E, Aberg JA, Lee M. Aging with HIV in the ART era. Semin Diagn Pathol. 2017;34(4):384-397. doi:10.1053/j.semdp.2017.04.002
[4] Mather KA, Jorm AF, Parslow RA, Christensen H. Is telomere length a biomarker of aging? A review. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2011;66(2):202-213. doi:10.1093/gerona/glq180
[5] Horvath S, Raj K. DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing. Nat Rev Genet. 2018;19(6):371-384. doi:10.1038/s41576-018-0004-3
[6] Esteban-Cantos A, Rodríguez-Centeno J, Barruz P, et al. Epigenetic age acceleration changes 2 years after antiretroviral therapy initiation in adults with HIV: a substudy of the NEAT001/ANRS143 randomised trial. Lancet HIV. 2021;8(4):e197-e205. doi:10.1016/S2352-3018(21)00006-0
[7] Ryan CP. "Epigenetic clocks": Theory and applications in human biology [published online ahead of print, 2020 Aug 26]. Am J Hum Biol. 2020;e23488. doi:10.1002/ajhb.23488
[8] Levine AJ, Quach A, Moore DJ, et al. Accelerated epigenetic aging in brain is associated with pre-mortem HIV-associated neurocognitive disorders. J Neurovirol. 2016;22(3):366-375. doi:10.1007/s13365-015-0406-3
[9] Sánchez-Conde M, Rodriguez-Centeno J, Dronda F, et al. Frailty phenotype: a clinical marker of age acceleration in the older HIV-infected population. Epigenomics. 2019;11(5):501-509. doi:10.2217/epi-2018-0130
本文作者 | 刘玲玲
责任编辑 | 应雨妍