《Aging Cell》：Epigenetic Aging of Critical Illness Survivors Assessed by the Muscle-Specific “Clock” and Its Relationship With Reduced Long-Term Muscle Strength
编辑推荐：
需要治疗在重症监护室（ICU）的危重病患者会出现持续数年的肌肉无力。与健康受试者相比，在ICU出院五年后接受活检的患者骨骼肌显示出异常的转录组，部分与肌肉力量减弱相关。研究人员假设，长期ICU幸存者的骨骼肌存在“表观遗传衰老”，由肌肉特异性表观遗传时钟确定，并
需要治疗在重症监护室（ICU）的危重病患者会出现持续数年的肌肉无力。与健康受试者相比，在ICU出院五年后接受活检的患者骨骼肌显示出异常的转录组，部分与肌肉力量减弱相关。研究人员假设，长期ICU幸存者的骨骼肌存在“表观遗传衰老”，由肌肉特异性表观遗传时钟确定，并且这种加速的表观遗传衰老导致其长期肌肉无力。通过MEATv2表观遗传时钟分析了来自5年随访的前ICU患者（N=118）和健康对照者（N=160），年龄18-89岁的肌肉DNA甲基化数据。首先，在倾向评分匹配年龄和性别的97名前患者和97名对照者之间比较了表观遗传年龄（DNAmAge）、表观遗传减去实际年龄（AADiff）和表观遗传年龄加速度（AAResid）。接下来，通过多变量模型研究了ICU幸存者任何肌肉特异性表观遗传衰老的影响，作为改变转录组和肌肉力量减弱的潜在因素。前ICU患者显示出显著高于匹配对照者的肌肉DNAmAge、AADiff和AAResid。在调整后的模型中，较高的肌肉DNAmAge、AADiff或AAResid并未显著导致前患者与对照者相比差异表达的肌肉RNA，并且与长期肌肉力量减弱无关。总之，在ICU出院五年后，前患者在骨骼肌中显示出加速的表观遗传衰老。然而，肌肉特异性表观遗传时钟并未捕捉到与长期肌肉无力相关的分子变化，这突显了需要开发其他与年龄相关身体损伤的肌肉特异性生物预测因子。试验注册：ClinicalTrials.gov: NCT00512122
危重病幸存者（如重症监护室（ICU）患者）在出院后常面临持续性肌肉无力，严重影响生活质量。此前研究发现，ICU出院五年后，患者骨骼肌中转录组异常，部分与DNA甲基化（DNA methylation, DNAm）改变相关。然而，长期肌肉无力的分子机制，特别是表观遗传衰老的作用尚不明确。表观遗传衰老是衰老的标志，但具有组织特异性。因此，研究人员假设：ICU幸存者的骨骼肌存在加速的表观遗传衰老，且可能解释长期肌肉力量减弱。这项研究旨在通过肌肉特异性表观遗传时钟（MEATv2）评估表观遗传衰老，并分析其与转录组改变和肌肉力量的关系。论文发表在《Aging Cell》。
研究人员从多中心EPaNIC临床试验（ClinicalTrials.gov: NCT00512122）的5年随访中，获取118名前ICU患者的肌肉DNA甲基化数据，另从30名从未入ICU的对照及公共数据库（GSE114763, GSE49908, GSE50498, GSE38291）的130名健康对照中，共获得160名对照者数据。通过倾向评分匹配（年龄、性别）得到97对研究对象。主要技术方法为：使用MEATv2时钟（基于156个CpG位点）计算表观遗传年龄（DNAmAge）、表观遗传与实际年龄差（AADiff）和表观遗传年龄加速度（AAResid）；通过多变量线性回归模型分析表观遗传衰老与差异表达RNA（此前鉴定的163个与力量相关的RNA）及多个肌群力量（手、肘、髋、踝、肩、腕、膝）的关联；此外，测试了其他表观遗传指标（PhenoAge、PC PhenoAge、epiTOC2、Shannon熵）以验证结果。
3.1 参与者特征（Participant Characteristics）：倾向评分匹配后，前ICU患者与对照者在年龄、性别上可比，年龄范围24-89岁，84.5%为男性。
3.2 表观遗传年龄估计实际年龄（Epigenetic Age Estimating Chronological Age）：MEATv2时钟预测的DNAmAge与实际年龄高度相关，患者组相关系数R=0.95，对照组R=0.84（均p<2.2×10
-16）。
3.3 前ICU患者与对照者的表观遗传衰老比较（Epigenetic Aging of Former ICU Patients as Compared With Controls）：前ICU患者的DNAmAge、AADiff和AAResid均显著高于匹配对照者（p<2.2e-16），表明骨骼肌中存在加速的表观遗传衰老。
3.4 表观遗传衰老对长期RNA表达改变的影响（Epigenetic Aging as Contributor to Altered Long-Term RNA Expression Related to Reduced Muscle Strength After Critical Illness）：在163个与力量相关的差异表达RNA中，仅22个与表观遗传衰老指标（DNAmAge、AADiff或AAresid）独立相关。加入表观遗传衰老后，危重病对这些RNA表达的效应量改变很小（绝对变化3.2%-8.0%），表明表观遗传衰老不能解释大部分转录组异常。
3.5 表观遗传年龄加速与肌肉力量的关系（Associations Between Epigenetic Age Acceleration and Muscle Strength）：AAresid与各肌群力量（优势手、非优势手、肘、髋、踝、肩、腕、膝）的原始相关性均较弱且无统计学意义（p>0.05）。多变量调整（年龄、性别、BMI）后，仍无显著关联，说明表观遗传年龄加速与长期肌肉力量减弱无关。
3.6 对MEATv2时钟和其他指标的仔细分析（Scrutiny of the MEATv2 Clock and Performance of Other Epigenetic Metrics）：MEATv2时钟的156个CpG位点与先前发现的7379个差异甲基化位点仅重叠6个；相关基因与350个差异表达RNA仅重叠3个，其中仅1个与肌肉力量相关。其他表观遗传指标（PhenoAge AAresid、PC PhenoAge AAresid、epiTOC2有丝分裂年龄、Shannon熵）均显示前患者表观遗传衰老加速，但同样与肌肉力量无生物学相关性。
在讨论部分，研究人员指出，研究证实ICU幸存者骨骼肌存在加速的表观遗传衰老，但MEATv2时钟主要捕捉实际年龄而非功能衰老，不能解释长期转录组改变和肌肉无力。这与其他研究中肌肉表观遗传年龄与生理变化缺乏关联的发现一致。MEATv2时钟的CpG位点与病理性甲基化改变重叠极少，进一步支持其功能局限性。研究优势包括长期随访、肌肉特异性时钟的使用及多组学整合；局限性包括缺乏ICU前基线活检、无法排除已有表观遗传改变、样本量适中。结论：ICU出院多年后，前患者骨骼肌表观遗传衰老加速，但当前肌肉特异性表观遗传时钟MEATv2捕捉的是实际年龄而非功能衰老，未显著贡献于长期RNA改变或肌肉无力。未来研究应致力于开发基于结局的肌肉特异性时钟，整合多组学和临床数据，以阐明长期肌肉无力的分子机制并寻找治疗靶点。
