《Open Forum Infectious Diseases》：Mitochondrial DNA Variation, Antiretroviral Therapy, and Incidence of Diabetes among Men with and without HIV
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本研究针对HIV感染者糖尿病高发但机制不明的临床问题，通过多中心前瞻性队列分析，发现非洲裔mtDNA单倍群L3与D-drugs（司他夫定/扎西他滨/去羟肌苷）暴露可独立增加糖尿病发病风险（HR=1.92和2.8），揭示了线粒体遗传背景与ART线粒体毒性的协同致病机制，为精准防控HIV代谢并发症提供新靶点。
随着抗逆转录病毒治疗（ART）的进步，HIV感染者的预期寿命已接近普通人群，目前超过50%的HIV感染者年龄超过50岁。然而，与HIV阴性者相比，HIV感染者中糖尿病（DM）的患病率显著升高，且导致死亡风险增加三倍，这已成为影响感染者长期生存质量的重要临床挑战。
糖尿病发病机制中的重要环节是线粒体功能障碍。线粒体在胰岛素分泌中起关键作用，而线粒体功能受到线粒体DNA（mtDNA）遗传变异的显著影响。mtDNA单倍群通过全球人类mtDNA变异系统发育树构建，能有效追溯祖先谱系和地理起源，并与多种复杂疾病（如癌症、心血管疾病、神经退行性疾病和糖尿病）相关。
除了糖尿病本身，HIV感染本身也会通过慢性炎症、改变线粒体膜电位、削弱DNA损伤修复能力等途径影响线粒体功能，即使在未接受ART的感染者中也是如此。此外，历史上使用的某些ART药物，特别是具有线粒体毒性的核苷类逆转转录酶抑制剂（NRTIs）（即D-drugs：司他夫定[d4T]、扎西他滨[ddC]和去羟肌苷[ddI]），会抑制线粒体特异性DNA聚合酶（DNA pol-γ），影响线粒体复制能力。虽然停用毒性药物后mtDNA水平可能恢复，但线粒体功能障碍可能持续多年。目前，关于mtDNA变异与D-drugs暴露史之间相互作用的研究仍然有限。
在此背景下，由Craig Cronin和Jing Sun共同领导的研究团队在《Open Forum Infectious Diseases》上发表了一项重要研究，旨在明确mtDNA单倍群与男性HIV感染者或HIV感染风险者糖尿病发病风险的关系，并探讨mtDNA单倍群与D-drugs或齐多夫定（AZT）暴露在糖尿病发病中的潜在交互作用。
研究人员利用多中心艾滋病队列研究（MACS）的数据，这是一项始于1984年的前瞻性队列，研究对象为男男性行为者（包括HIV感染者和未感染者）。本分析纳入了自报为非西班牙裔黑人或非西班牙裔白人的男性参与者，他们拥有可用的基因数据、至少两次访视的空腹血糖和糖化血红蛋白（HbA1c）测量数据，并且在基线访视时未患糖尿病。糖尿病发病定义为空腹血糖≥126 mg/dL、使用降糖药物、糖尿病诊断或HbA1c≥6.5%。mtDNA单倍群通过基因分型数据使用HaploGrep软件进行判定。研究采用多变量Cox回归模型分析mtDNA单倍群、D-drugs暴露与糖尿病发病风险之间的关联，并对种族、年龄、体重指数（BMI）、肝炎病毒感染状况、吸烟以及HIV相关因素（如CD4+细胞计数、病毒载量）等进行调整。
主要技术方法
本研究基于多中心艾滋病队列研究（MACS）的前瞻性数据，纳入2283名非西班牙裔黑人或白人男性。通过HaploGrep软件对基因分型平台（如Illumina Human Hap 550等）获得的mtDNA单核苷酸多态性（SNP）进行分析，确定常见的非洲裔（L1, L2, L3等）和欧洲裔（H, UK, JT等）单倍群。糖尿病发病率通过空腹血糖、HbA1c、药物使用和诊断记录综合判定。采用Cox比例风险模型评估单倍群和ART暴露（如D-drugs）与糖尿病风险的关联，并控制多种混杂因素。
研究结果
参与者特征
研究最终纳入2283名男性，其中667人为非西班牙裔黑人（中位随访8.54年），1616人为非西班牙裔白人（中位随访14.89年）。基线中位年龄为45岁，中位BMI为26 kg/m2。共有1145名（50%）为HIV感染者。在HIV感染者中，335人（29.3%）曾使用D-drugs，319人（27.9%）在基线访视时使用AZT。HIV感染者中脂肪萎缩的患病率（20.1%）远高于未感染者（1.8%）。非西班牙裔黑人中最常见的mtDNA单倍群是L3（37.9%）和L2（32.1%），非西班牙裔白人中则以H（44.9%）和UK（24.8%）单倍群为主。
非洲mtDNA单倍群与糖尿病发病的关联
在HIV感染者中，非洲单倍群L3与糖尿病发病风险显著升高相关。在多变量调整模型中，携带L3单倍群的HIV感染者发生糖尿病的风险比非L3单倍群携带者高出92%（风险比[HR], 1.92; 95%置信区间[CI], 1.19-3.10）。而在HIV未感染者中，未观察到不同单倍群间糖尿病发病风险的显著差异。敏感性分析进一步调整脂肪萎缩状况或排除使用过第一代蛋白酶抑制剂（已知可引起脂肪萎缩）的个体后，结果依然稳健。
欧洲mtDNA单倍群与糖尿病发病的关联
在所有非西班牙裔白人中，UK单倍群携带者比非UK单倍群携带者有更高的糖尿病发病风险（HR, 1.37; 95% CI, 1.02-1.84）。然而，当按HIV感染状态分层后，在HIV感染者或未感染者中，UK单倍群与糖尿病风险的关联均未达到统计学显著性。其他欧洲单倍群（JT, H, IWX等）与糖尿病风险无显著关联。
D-drugs和AZT暴露与糖尿病发病的关联
未发现D-drugs暴露与mtDNA单倍群在糖尿病发病风险上存在显著的统计学交互作用。然而，D-drugs暴露本身独立增加了HIV感染者的糖尿病发病风险（HR, 2.8; 95% CI, 1.5-5.3）。具体而言，在非西班牙裔黑人中，携带L3单倍群且有D-drugs暴露史的个体糖尿病发病最快（中位时间3.5年），而携带非L3单倍群且无D-drugs暴露史的个体发病最慢（中位时间7年）。AZT暴露和第一代蛋白酶抑制剂的使用与糖尿病发病风险的独立关联无统计学意义，也未发现它们与mtDNA单倍群存在交互作用。
结论与讨论
本研究首次在大型前瞻性男性队列中发现，非洲裔mtDNA单倍群L3是HIV感染者糖尿病发病的独立危险因素。同时，既往暴露于具有线粒体毒性的D-drugs也独立增加了糖尿病风险。尽管未观察到显著的交互作用，但L3单倍群与D-drugs暴露对糖尿病风险的影响呈现叠加效应，携带L3单倍群且有D-drugs暴露史的个体发病时间最短。这些结果表明，特定的mtDNA遗传背景和线粒体毒性ART可能通过影响线粒体功能，独立或共同增加HIV感染者的糖尿病易感性。
该结果与研究者之前在女性HIV感染者（女性跨机构HIV研究，WIHS）中的发现一致，即L3单倍群增加糖尿病风险，而L2单倍群可能具有保护作用。本研究在男性中未观察到L2单倍群的显著保护效应，可能与样本量较小有关。关于欧洲单倍群，UK单倍群在总人群中的风险升高得到了细胞研究结果的支持，该单倍群在应激条件下表现出较低的mtDNA水平、线粒体蛋白合成减少、电子传递链复合体减少以及线粒体膜电位降低。值得注意的是，在HIV未感染者中，未发现mtDNA单倍群与糖尿病风险显著相关，这提示HIV感染或ART暴露可能是该关联的重要效应修饰因子，其内在机制可能是HIV相关的线粒体应激放大了潜在的遗传差异。
本研究存在一些局限性，包括某些单倍群亚组样本量较小限制了检测交互作用的能力、未深入分析亚单倍群、可能存在失访偏倚、队列人群主要为城市男性限制了结果外推性，以及未测量如慢性炎症、核基因变异、他汀类药物使用和营养因素等潜在混杂因素。尽管如此，这项大规模前瞻性队列研究首次纵向评估了mtDNA单倍群对欧洲和非洲裔男性HIV感染者及未感染者糖尿病发病的影响，具有重要价值。
总之，该研究强调了在HIV感染者中，线粒体遗传因素（如L3单倍群）和历史用药（D-drugs）在糖尿病发病中的重要作用。未来的研究需要阐明D-drugs、HIV感染和mtDNA单倍群在代谢功能障碍中的独立和交互作用机制，这可能为识别新的治疗靶点和预防策略，减轻HIV感染者糖尿病及相关代谢合并症的负担提供重要线索。
