《Ecotoxicology and Environmental Safety》:Accelerated senescence in sulfur mustard–exposed individuals: Evidence from oxidative DNA damage, telomere shortening, and dietary inflammatory index
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本研究针对硫芥暴露退伍军人面临的加速衰老问题,通过分析氧化DNA损伤(8-oxo-dG)、端粒长度(LTL)、衰老标志物p16及DNA修复酶OGG1表达,并结合膳食炎症指数(DII),系统揭示了硫芥通过氧化应激与慢性炎症途径驱动细胞衰老的分子机制,为针对性干预提供了重要依据。
在近代战争史上,化学武器留下了深刻的创伤印记。硫芥(Sulfur Mustard, SM)作为一种致命的糜烂性毒剂,不仅造成即时伤害,更在暴露者身上埋下了长期健康隐患。数十年来,伊朗退伍军人持续遭受“芥子肺”的折磨——这是一种表现为慢性支气管炎、闭塞性细支气管炎和哮喘样症状的复杂肺部疾病。然而,临床观察背后更深层的问题逐渐浮现:这些患者的衰老速度似乎远超常人,其内在生物学机制成为亟待破解的科学谜题。
传统观点将硫芥的长期效应归因于持续炎症,但慢性炎症和氧化应激如何具体驱动细胞水平的老化进程?不同肺部并发症的分子特征是否存在差异?个体的生活方式,特别是饮食模式,是否会改变疾病进程?这些都是临床实践和基础研究共同关注的焦点。
为回答这些问题,由Mohammad Reza Vaez-Mahdavi领衔的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上发表了创新性研究成果。研究团队假设硫芥暴露会通过氧化应激和慢性炎症诱导加速衰老,而这种过程会受到饮食炎症潜力的调节。
研究人员设计了一项严谨的病例对照研究,纳入了200名曾在两伊战争期间暴露于硫芥的男性退伍军人作为实验组,以及53名健康男性作为对照组。所有退伍军人都经过了严格的医学评估,并根据临床表现和肺功能测试被分为轻度-中度和重度肺损伤组,同时根据症状特征分为慢性支气管炎样、闭塞性细支气管炎样和哮喘样三个亚组。
关键技术方法概述
研究采用多种分子生物学技术:通过酶联免疫吸附测定检测白细胞中8-氧代脱氧鸟苷水平评估氧化DNA损伤;使用单色多重定量PCR测量白细胞端粒相对长度;通过实时定量PCR分析OGG1和p16基因表达;基于168项食物频率问卷计算膳食炎症指数评分,评估饮食的炎症潜力。
3.1 芥子肺组与对照组的比较
研究发现,与健康对照组相比,硫芥暴露者的端粒长度显著缩短,而8-氧代脱氧鸟苷水平显著升高。同时,DNA修复酶OGG1和细胞衰老标志物p16的表达均明显上调。此外,硫芥暴露组的膳食炎症指数评分也显著高于对照组,表明他们的饮食模式更具促炎性。这些结果一致表明硫芥暴露与加速细胞衰老存在强关联。
3.2 基于疾病严重程度的比较
按肺损伤严重程度分析发现,轻-中度和重度患者的端粒长度均显著短于对照组,但两组间无显著差异。8-氧代脱氧鸟苷水平仅在重度患者中显著升高,且明显高于轻-中度组。OGG1和p16表达在两组患者中均显著高于对照组,但严重程度组间无差异。膳食炎症指数评分随疾病严重程度增加而升高,重度组显著高于对照组和轻-中度组。
3.3 不同肺部并发症亚组的比较
在不同临床表现的亚组分析中,哮喘样和慢性支气管炎样患者的端粒长度显著短于对照组。8-氧代脱氧鸟苷水平在闭塞性细支气管炎样和慢性支气管炎样组中显著升高。OGG1和p16表达在所有三个亚组中均显著上调。膳食炎症指数评分在各亚组中均显著高于对照组,但亚组间无显著差异。
3.4 膳食炎症指数分组的比较
将暴露组按膳食炎症指数评分分为低-中组和高组后分析发现,高膳食炎症指数组中端粒缩短的比例显著更高(78%对60.2%)。同时,高膳食炎症指数组中OGG1和p16高表达的比例也显著更高,而8-氧代脱氧鸟苷水平在不同膳食炎症指数组间无显著差异。
3.5 端粒长度和p16与膳食炎症指数的相关性
相关性分析显示,在硫芥暴露组中,膳食炎症指数与端粒长度呈显著负相关,即膳食炎症指数越高,端粒越短。两组间这一相关性的差异具有统计学意义。p16与膳食炎症指数的相关性在两组中均不显著,但两组间的相关性差异显著,提示硫芥暴露改变了这些变量间的关系。
3.6 多元回归分析
多元回归分析进一步证实,在调整年龄和肺功能评估后,高膳食炎症指数与较短的端粒长度和较高的p16表达显著相关。高膳食炎症指数个体拥有长端粒的几率降低43.2%,而p16高表达的几率增加79%。
研究结论与意义
本研究系统揭示了硫芥暴露加速衰老的分子途径:硫芥诱导的活性氧导致氧化DNA损伤(如8-氧代脱氧鸟苷积累),进而激活OGG1介导的修复反应;持续氧化应激和慢性炎症共同驱动端粒缩短,最终通过p16上调引发细胞衰老。值得注意的是,促炎饮食(高膳食炎症指数)会加剧这一过程,与硫芥效应产生协同作用,进一步加速衰老。
这些发现具有重要临床意义:端粒缩短、OGG1和p16表达可作为硫芥暴露的生物标志物,而8-氧代脱氧鸟苷水平有助于评估疾病严重程度。不同肺部并发症在氧化损伤和端粒缩短模式上的差异为鉴别诊断提供了线索。更重要的是,研究结果强调了饮食干预的重要性——通过抗炎饮食调整可能减缓硫芥暴露者的衰老进程,改善长期预后。
这项工作不仅深化了对硫芥长期健康影响机制的理解,也为开发针对性的干预策略提供了分子基础,对化学武器受害者的健康管理具有重要指导价值。