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研究背景:端粒是位于真核细胞染色体末端特殊的核糖核蛋白复合物,可以保护染色体的末端不被降解。端粒长度随细胞分裂、衰老和暴露于各种基因毒性而逐渐缩短。当端粒严重缩短时,Shelterin复合体就会受损伤,这是一种保护性的蛋白帽状结构,损伤暴露了一个端粒钝端,从而激活脱氧核糖核酸（DNA）损伤反应,导致细胞衰老、死亡以及细胞凋亡。端粒长度可以用多种方法测量,包括Southern blots,流式荧光原位杂交（Flow-FISH）或定量聚合酶链反应（qPCR）。这些检测端粒长度的方法检测的是被分析细胞的平均端粒长度。平均端粒长度越长,群体内细胞极短端粒的概率越小。因此,组织内的平均端粒长度可以代表体内其他组织端粒长短的概况。目前已被大量研究证实外周血白细胞（PBL）端粒长度（TL）与一些慢性疾病的发生相关,例如短PBL-TL与精神心理相关疾病、动脉粥样硬化性心血管疾病和特发性肺间质纤维化（IPF）、慢性过敏性肺泡炎（CHP）等疾病的不良预后相关。端粒功能障碍越来越被认为是疾病的分子驱动因素。IPF病人可遭受基础疾病急性恶化,而这种急性发作表现出来的弥漫性肺泡损伤（DAD）也是急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的病理特征。此外,动物实验中观察到端粒功能障碍小鼠的肺泡上皮细胞损伤,增加小鼠受流感感染的易感性,同时引起小鼠出现肺水肿。以小鼠肺端粒功能障碍和组织病理学研究为基础,在IPF急性加重与急性肺损伤的基础上,本项目对PBL-TL与危重症患者的病情严重程度和预后的相关性进行分析研究。研究方法:本研究是一项前瞻性观察队列研究,入选对象均为美国范德比尔特医科大学重症监护病房（ICU）的住院患者,实验的样本均来自于VALID（可证实的有急性肺损伤确诊的生物标记物）队列的2112名患者。采用琼脂糖凝胶电泳对患者DNA进行评估样本DNA是否发生降解,剔除降解样本。最终分析了来自范德比尔特大学医学中心（VUMC）937名危重症患者的DNA数据。采用定量PCR检测从患者外周血分离出的DNA样本的端粒长度。将结果通过统计学方法换算成碱基对表示端粒长度,最后运用统计学方法进行分析。研究结果在来自于加州大学旧金山分校（UCSF）的394例脓毒症危重病人中得到验证。结果:VUMC队列:VUMC队列包括937名入住ICU的危重症患者。平均年龄为53±17岁,60%（563/937）为男性。18%（172/937）为非白种人。平均体重指数（BMI）为29±8.3千克/米2。23%（212/937）既往吸烟,33%（307/937）为现在吸烟者。在入住ICU时,23%（216/937）的患者存在脓毒症,11%（105/937）的患者存在肺炎,30%（275/937）的患者存在严重创伤。平均氧合指数为219±123mmHg,急性生理和慢性健康评估（APACHE）II评分平均为25.7±8.06。在入住ICU时,63.1%（591/937）的患者存在循环衰竭,38.2%（358/937）的患者在入住ICU时就应用了血管收缩剂。VUMC队列的平均PBL-TL为6.95±0.79千碱基对（kb）,其中,较短的PBL-TL与较差的90天生存率显著相关（未调整PBL-TL每缩短1kb风险比（HR）1.6,95%可信区间（CI）1.3-1.8,p<0.0001;调整相关因素后PBL-TL每缩短1kb aHR 1.3,95%CI 1.1-1.6,p=0.004）。在亚组分析中,较短的PBL-TL与脓毒症患者90天生存率下降显著相关（PBL-TL每缩短1kb aHR 1.5,95%CI1.2-2.0,p=0.001）,但在创伤亚组中未有类似发现。端粒长度虽然与ARDS的发生无关,但在ARDS患者中,较短的PBL-TL与较严重的ARDS显著相关（PBL-TL每缩短1kb比值比（OR）1.7,95%CI 1.2-2.5,p=0.006）。UCSF脓毒症验证队列:UCSF脓毒症队列患者平均年龄66±16岁,男性占56%（221/394）,非白种人占49%（193/394）。平均BMI 28±23千克/米2。33.8%（133/394）既往吸烟,12%（47/394）为现在吸烟者。在入住ICU时,35%（123/394）的患者存在ARDS,55.8%（220/394）的患者存在脓毒症,36%（140/394）的患者存在肺炎。平均氧合指数为209±131mmHg,APACHE II评分平均为24.6±10,明显低于VUMC队列脓毒症亚组患者（p<0.001）。在入住ICU时,78.2%（308/394）的患者存在器官衰竭;61.5%（241/394）的患者存在循环衰竭,明显低于VUMC队列脓毒症亚组患者（p=0.001）。平均PBL-TL为6.19±0.62 kb,明显短于VUMC队列脓毒症亚组患者的平均端粒长度（p<0.001）。在UCSF验证实验中,较短的PBL-TL单独与较差的60天生存率相关（未调整:PBL-TL每缩短1kb HR 1.5,95%CI 1.2-2.0,p=0.001;调整相关因素后:PBL-TL每缩短1kb aHR1.6,95%CI 1.2-2.1,p=0.003）。PBL-TL与ARDS的严重程度显著相关（PBL-TL每缩短1kb OR 2.5,95%CI 1.1-6.3,p=0.044）。结论:在危重症患者尤其是脓毒症患者中,短PBL-TL与更差的生存率和更严重的ARDS显著相关。这些发现提示端粒功能障碍可能影响到危重症患者的预后。