特纳综合征中具有促炎特征的中性粒细胞水平升高

　　

特纳综合征中性粒细胞异常的基因组学研究解读：探索疾病机制与潜在诊疗方向

2025 年，来自奥胡斯大学医院分子医学系等多个单位的研究人员，以 Jesper Just、Lukas Ochsner Reynaud Ridder 等人为代表，在npj Genomic Medicine期刊上发表了题为 “Elevated levels of neutrophils with a proinflammatory profile in Turner syndrome across karyotypes” 的论文。该研究聚焦于特纳综合征（Turner syndrome，TS），通过多组学分析揭示了不同核型 TS 患者的基因组特征，以及中性粒细胞异常与疾病表型的关联，为深入理解 TS 的发病机制和潜在治疗靶点提供了重要依据，在临床诊疗和基础研究领域均具有关键意义。

一、研究背景

TS 是一种性染色体疾病，患者核型主要表现为一条 X 染色体存在，另一条性染色体完全或部分缺失，常伴有身材矮小、性腺功能减退、听力损失、心脏和肾脏疾病以及自身免疫性疾病等多种临床表现。此前研究多集中于 45,X 核型的 TS 患者，对其他核型的研究较少，且不同核型对基因组景观的影响尚不明确，核型与表型之间的关系也有待深入探究。此外，虽然 DNA 甲基化和转录组研究已揭示 45,X 核型 TS 患者的基因组特征，但 X 染色体上参与 TS 表型的基因仍不清晰，且 X 染色体物质小缺失或 TS 嵌合体对甲基组和转录组的影响尚无数据。同时，TS 患者中自身免疫性疾病、心血管并发症等发病率较高，这些疾病与基因组改变的潜在联系也亟待研究。

二、研究材料与方法

1. 研究队列：构建了多个队列，“基因组队列” 包含 TS 45,X 单体型、其他核型 TS 患者及 46,XX 对照；“扩展队列” 在基因组队列基础上纳入 46,XY 对照男性和 47,XXY 克氏综合征男性；“流式细胞术队列” 用于验证基因组队列结果，含 20 例 TS 患者和 107 例女性对照；“门诊队列” 分析 TS 和克氏综合征患者的常规生化数据；“流行病学队列” 利用丹麦国家细胞遗传学登记处数据，研究疾病发病风险。

2. 实验技术：对全血样本进行 DNA 甲基化（Infinium HumanMethylation450 芯片）和转录组（RNA 测序）分析，通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）构建基因共表达网络，利用流式细胞术测定血细胞类型和免疫细胞亚群，运用多种统计方法分析数据，探索核型、基因表达、临床特征及疾病风险之间的关系。

三、研究结果

3.1 DNA 甲基化和基因表达分析

1. 转录组特征：在 “基因组队列” 中，TS 45,X 和其他核型 TS 患者的常染色体基因表达相似，无差异表达基因，但 X 染色体基因表达不同。基于 X 染色体基因表达的主成分分析显示，其他核型 TS 患者呈现异质性，其 X 染色体基因表达介于 TS 45,X 和 46,XX 之间，主要受 XIST 表达差异驱动。TS 45,X 和其他核型 TS 患者的 PAR1 基因表达模式相似，约为 46,XX 的一半，PAR2 基因表达无差异，且各类 X 染色体基因表达模式相近。XIST 高表达组和低表达组分析表明，XIST 对常染色体基因表达无全基因组影响。

2. 甲基化特征：多维度缩放分析显示，TS 患者在常染色体和 X 染色体上有特定甲基化谱。多数其他核型 TS 患者常染色体甲基化模式与 TS 45,X 聚类，部分因 X 染色体 q 臂等结构变异呈现中间模式；X 染色体甲基化呈现 TS 45,X 到 46,XX 的连续变化。比较 TS 45,X 和其他核型 TS 患者，仅发现 4 个差异甲基化位点；对比 XIST 高、低表达的其他核型 TS 患者，发现 27 个常染色体差异甲基化位点，部分与特定基因相关，可能参与 TS 病理过程。

3.2 细胞类型比例估计

利用 “基因组队列” DNA 甲基化数据，通过 Houseman 算法和 EpiDISH 算法分析发现，TS 45,X 和其他核型 TS 患者的粒细胞数量显著高于 46,XX 对照，且主要是中性粒细胞增多。下载公开单细胞 RNA 测序数据集进一步验证，TS 患者中性粒细胞标记基因表达水平更高。

3.3 基因网络与临床特征关联

运用 WGCNA 分析 “基因组队列” 数据，发现 4 个基因模块与 TS 正相关，其中绿色 - 黄色模块基因参与血小板激活、凝血等过程，与主动脉扩张性降低、高 BMI 等代谢特征相关；蓝色模块基因富集于中性粒细胞脱颗粒等免疫相关通路，与中性粒细胞比例高度相关，且中性粒细胞增多与心率加快、主动脉扩张性降低相关；品红色模块与身高、腰臀比等少数特征相关。此外，还有 1 个浅绿色模块与 TS 负相关，受 X 染色体基因表达影响。

3.4 中性粒细胞、淋巴细胞及相关比例分析

TS 患者中性粒细胞比例和中性粒细胞 - 淋巴细胞比值（NLR）高于 46,XX 对照，雌激素替代疗法等治疗方式不影响中性粒细胞水平。“扩展队列” 中，TS 患者中性粒细胞水平高于其他核型个体，且性染色体数量与中性粒细胞水平呈负相关。“流式细胞术队列” 证实 TS 患者粒细胞增多，GLR 升高，处于中度炎症状态，粒细胞浓度与腹部脂肪百分比正相关，B 细胞和 T 细胞多数亚型与对照相似，仅一种浆母细胞亚型在 TS 患者中增多。

3.5 中性粒细胞激活和 NETosis 分析

在 “基因组队列” 中，TS 患者促炎警报素 S100A8、S100A9 基因表达增加，中性粒细胞弹性蛋白酶（ELANE）和髓过氧化物酶（MPO）等参与中性粒细胞胞外陷阱（NETs）形成的关键酶表达上调，而对照女性中这些酶表达可忽略不计，表明 TS 患者中性粒细胞激活且存在 NETosis，慢性炎症应激水平增加。

3.6 中性粒细胞增多的基因组起源

通过相关性分析发现，TS 患者中性粒细胞比例与 X 染色体 p 臂上的 TBL1X 基因表达显著相关，且 TBL1X 表达与性染色体数量呈负相关，提示 TBL1X 在调节 TS 患者中性粒细胞水平中起重要作用。

3.7 门诊患者中性粒细胞水平分析

“门诊队列” 分析显示，TS 患者中性粒细胞水平随年龄增长无显著变化，但在固定年龄差异下，成年 TS 患者中性粒细胞水平高于克氏综合征患者，儿童 TS 患者调整年龄后中性粒细胞水平也高于克氏综合征患者。TS 患者确诊自身免疫性疾病前，中性粒细胞计数上升，确诊后下降，提示中性粒细胞计数可作为 TS 患者自身免疫性疾病的潜在预测指标。“流行病学队列” 表明，TS 患者患代谢和自身免疫性疾病风险高于克氏综合征患者和 47,XXX 女性，感染风险相似，说明中性粒细胞水平差异与核型相关，而非感染因素。

四、研究结论与讨论

该研究全面分析了不同核型 TS 患者的基因组特征，发现 TS 45,X 和其他核型 TS 患者具有相似的常染色体转录组和甲基组，X 染色体 p 臂及 PAR1 区域可能是影响常染色体转录组和甲基组的主要因素，XIST 表达对常染色体影响较小。研究还揭示了 TS 患者中性粒细胞增多且激活，通过多种队列和方法证实这一特征，其与 TS 临床特征相关，如心率加快、主动脉扩张性降低、腹部脂肪增加等，且在自身免疫性疾病发生发展中可能起重要作用。此外，研究指出 TBL1X 基因可能是 TS 患者中性粒细胞增多和慢性炎症的潜在遗传基础，为理解 TS 发病机制提供新视角。

这些发现具有重要意义。在临床方面，有助于优化 TS 患者的疾病管理，通过监测中性粒细胞水平，可能早期预测自身免疫性疾病等并发症，为个性化治疗提供依据，改善患者预后。在基础研究领域，为深入探究 TS 的发病机制奠定基础，未来可进一步研究 TBL1X 等基因的功能及调控机制，以及中性粒细胞与其他细胞的相互作用，明确炎症与疾病进展的关系。不过，该研究为横断面研究，无法确定因果关系，未来需开展纵向和功能研究，深入剖析 TBL1X、中性粒细胞、炎症和不良健康结局之间的关系，为 TS 的诊疗提供更坚实的理论基础和干预靶点。