利用表观遗传时钟研究HIV感染导致的早衰与慢性阻塞性肺疾病（COPD）之间的相互作用：一项病例对照研究方案

《Open Respiratory Archives》：Understanding the Interaction Between Premature Ageing in HIV and COPD Using Epigenetic Clocks: A Case–Control Study Protocol

HIV合并COPD患者衰老加速机制及筛查策略研究：通过表观遗传时钟和功能指标比较四组人群（健康对照、HIV、COPD、HIV+COPD）的生物学年龄及肺功能，验证协同效应假设，为优化筛查提供依据。

　　这项研究由一组来自西班牙马略卡岛桑埃斯帕斯医院的科学家们共同发起，旨在探讨人类免疫缺陷病毒（HIV）感染者与慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者之间是否存在加速衰老的现象，并进一步分析这两种疾病是否在生物年龄评估中产生协同效应。随着抗逆转录病毒治疗（ART）的广泛应用，HIV感染已经从一种快速致命的疾病转变为一种可以长期控制的慢性病。然而，HIV感染者仍然面临更高的非艾滋病相关疾病风险，例如心血管疾病、癌症、骨代谢障碍和呼吸系统疾病，这些疾病的发生年龄往往比普通人群更早，形成了所谓的“早衰”现象。

早衰现象与慢性炎症和表观遗传变化密切相关。表观遗传学研究的是基因表达调控的机制，其中DNA甲基化是关键之一。DNA甲基化能够保护基因组稳定性，并且与个体的生理年龄直接相关。表观遗传时钟是一种基于DNA甲基化模式的综合指标，可以更准确地预测生物年龄，其预测效果优于传统的生理年龄。这些甲基化模式不仅在全身范围内存在，而且在肺部组织中也有所体现，这与COPD的高发率和肺功能的恶化有关。

研究团队认为，HIV感染和COPD这两种疾病都与慢性炎症有关，而炎症可能通过共同的机制影响细胞功能和组织结构，从而加速衰老过程。因此，他们假设HIV和COPD共同存在时，衰老的加速效应可能超过两种疾病单独作用时的总和。这种协同效应可能源于炎症和氧化应激通路的重叠，导致细胞功能的非线性恶化。为了验证这一假设，研究将采用表观遗传时钟（包括Horvath时钟和PhenoAge时钟）以及功能性和生理参数（如握力、行走速度和身体成分）进行评估。

为了确保研究结果的科学性和可靠性，研究团队设计了严谨的实验方案。研究将分为四个组别，每组招募10名参与者，共计40人。第一组为HIV感染者且无COPD；第二组为COPD患者且无HIV；第三组为同时患有HIV和COPD的患者；第四组为健康对照组。所有HIV感染者需满足特定的纳入标准，包括维持病毒载量低于检测限至少12个月，并且在抗逆转录病毒治疗（ART）中表现出良好的依从性（如服用剂量超过90%）。对于COPD患者和健康对照组，也将进行严格的筛选，确保他们不患有其他可能影响衰老过程的慢性疾病，例如癌症、心血管疾病或自身免疫性疾病等。

为了排除潜在的混杂因素，研究将对参与者的基本情况进行全面记录，包括年龄、体重指数（BMI）、吸烟史、吸烟量（以“包年”计算）以及是否存在高血压、糖尿病或心血管疾病等。此外，研究还将采集血液样本，用于分析表观遗传时钟的指标，包括血清中的白蛋白、肌酐、葡萄糖、C反应蛋白、淋巴细胞、平均红细胞体积（MCV）、红细胞分布宽度（RDW）、碱性磷酸酶和白细胞计数等。同时，HIV感染状态、CD4细胞计数和CD4/CD8比值也将被纳入分析范围。

肺功能的评估将通过支气管扩张后FEV1（一秒用力呼气容积）和FEV1/FVC（一秒用力呼气容积与用力肺活量比值）的测量进行，这些指标符合最新的全球慢性阻塞性肺疾病防治倡议（GOLD）指南。为了评估身体成分，研究团队将使用InBody 770设备，这是一种基于生物电抗分析（BIA）技术的仪器，可以测量身体脂肪百分比、骨骼肌质量等指标。参与者在测试前需禁食至少12小时，并在测试前2小时内避免饮用任何液体，以确保测量结果的准确性。

在测试过程中，参与者需要完成一系列功能性评估，包括行走速度测试和握力测试。行走速度测试将在临床研究单位进行，要求参与者在正常或快速步速下行走4米距离，测试将重复三次以确保数据的可靠性。握力测试则使用Kern手握力计进行，参与者需保持手臂放松并静止，分别用左右手进行三次最大握力测量，取最高值用于分析。这些功能性测试将帮助研究团队评估衰老对身体机能的影响。

研究团队还将采用统计学方法对数据进行分析。对于连续变量，将使用描述性统计（如均值和标准差）进行总结，并采用单因素方差分析（ANOVA）或非参数检验（如曼-惠特尼-威尔科克森检验或克鲁斯卡尔-沃利斯H检验）来比较不同组别之间的差异。对于分类变量，将使用卡方检验或费舍尔精确检验。如果数据符合统计学假设，还将进行事后分析，使用图基（Tukey）HSD检验来确定特定组别之间的差异。此外，研究团队将通过相关性分析（如斯皮尔曼或皮尔逊相关系数）以及部分相关性分析，探讨表观遗传时钟指标与功能性测试结果之间的关系。

在研究设计中，研究团队特别关注了吸烟这一重要混杂因素。吸烟是COPD的主要危险因素，尤其是在发达国家，因此在招募参与者时，将详细记录吸烟史和吸烟量。为了确保研究的科学性和严谨性，所有参与者都将通过医疗访谈和病历回顾来确认其健康状况和疾病诊断。此外，所有参与者在入组时将接受HIV血清学检测，以确保准确的分组。对于HIV感染者，研究团队将采用第四代免疫分析法（ELISA）进行检测，这有助于排除急性或未被诊断的感染。

研究团队还强调了伦理方面的考量。本研究已获得巴利阿里群岛伦理研究委员会（代码：IB 5182/23 PI）和桑埃斯帕斯医院研究委员会（代码：CI-767-23）的批准。所有参与者在研究开始前都将签署知情同意书，以确保其自愿参与。研究团队承诺保护参与者的隐私，所有数据将通过唯一编号进行标识，以防止身份泄露。

在研究的时间安排上，所有参与者将在第一至第三个月期间完成招募。第四至第七个月将用于临床访谈、血液检测和功能性测试。第八个月将完成临床数据的注册，第九和第十个月用于数据分析，最终研究文章将在第十二个月完成。这一时间线确保了研究的有序进行，并为后续的扩展研究奠定了基础。

研究的局限性主要体现在样本量较小，这可能影响统计分析的效力，尤其是在检测较小效应时。此外，研究仅限于男性参与者，年龄范围集中在40至60岁之间，这可能限制研究结果的普遍适用性。未来的研究应考虑纳入女性和不同年龄段的参与者，以提高结果的代表性。同时，研究的横断面设计只能揭示变量之间的关联，而无法确定因果关系。因此，研究团队建议在后续的纵向研究中进一步探讨HIV和COPD对衰老的影响机制。

本研究的意义在于，它可能为HIV感染者和COPD患者提供新的视角，帮助理解这两种疾病如何相互作用并加速衰老过程。如果研究结果支持协同效应的假设，那么这将对现有的COPD筛查和诊断策略产生重要影响。目前，COPD的筛查方法主要依赖于问卷调查或峰值流量测量，而最成功的策略是同日进行肺功能测试。因此，研究团队认为，通过表观遗传时钟和功能性测试的结合，可以更全面地评估HIV和COPD患者的生物年龄和身体功能状况，从而为临床提供更精准的干预依据。

综上所述，这项研究通过多维度的评估方法，旨在揭示HIV和COPD对衰老的协同影响。研究团队相信，通过科学的方法和严谨的设计，他们能够为这一领域提供有价值的见解，并为未来的临床实践和研究方向奠定基础。