摘要:全血细胞计数 (CBC) 也叫血常规,是健康成人的重要疾病筛查工具,也是定期体检的常用检测方法之一。然而,CBC结果通常采用“一刀切”标准(对血常规结果的解读依赖于统一的参考区间),未根据患者个体化特征而调整。
Nature重磅!哈佛大学研究团队开创个体化血常规预测CKD风险新思路
全血细胞计数 (CBC) 也叫血常规,是健康成人的重要疾病筛查工具,也是定期体检的常用检测方法之一。然而,CBC结果通常采用“一刀切”标准(对血常规结果的解读依赖于统一的参考区间),未根据患者个体化特征而调整。
近期,哈佛大学的科研人员在《Nature》杂志上发表了一项研究,对长期血常规指标的变化进行了深入分析,发现个体血常规指标存在各自的设定点,一个健康成年人的九项血常规设定点能够与98%的其他健康成年人相区分,并且这种差异至少可以维持20年之久。看似健康的成年人血常规设定点与多种常见病风险相关,如较低的红细胞压积(HCT)设定点与CKD风险相关、较高的白细胞(WBC)设定点与2型糖尿病相关等。研究开创了一种新颖的个体化临床检测视角,有助于精准医疗的发展。
研究设计
研究纳入了12407名健康受试者,20年期间,受试者在未见明显异常的条件下至少进行了五次全血细胞计数(CBC)检测,通过分析大量健康成年人的长期血常规数据,评估个体血液学指标的稳定性及其在疾病风险预测中的作用。
研究团队采用混合高斯模型估算每例受试者的血常规设定点,并计算了红细胞(RBC)、白细胞(WBC)、血小板(PLT)、红细胞压积(HCT)、血红蛋白 (HGB)、平均红细胞体积 (MCV)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度 (MCHC)、平均血小板体积(MPV)和红细胞分布宽度 (RDW)等指标的个体变异系数(CV)。同时,通过全基因组关联研究(GWAS),探讨了设定点的遗传性。此外,研究还分析了设定点与临床结果(如全因死亡率和常见疾病的发生)之间的关联。
研究结果
健康受试者在20年间CBC指标的变化情况
如图1a所示,尽管会受到偶发的病理生理因素影响,但该健康受试者的WBC计数大致维持在一个特定的设定点(6 × 10^9/L左右),其95%置信区间 (4.5~8.1) 明显窄于医院提供的成人参考范围 (4.5~11.0) 。
如图1b所示,与短期变异性相比,长期的个体变异系数(CV)略为增加,但两者均低于群体个体间的变异性,表明个体自身长期变异性维持在较低水平。
如图1c所示,大多数CBC指标的个体CV与个体间CV的比例低于0.5,进一步证实了这些指标的个体波动远小于个体间的波动。
如图1d所示,性别或种族/族裔差异对CBC指标的长期个体和个体间CV无显著影响。
如图1e所示,通过分析500名随机患者的血小板(PLT)长期轨迹分布,揭示了健康个体间设定点的差异,进一步支持设定点可能代表一种特定的健康状态。
图1 血液学设定点在健康状态下的长期稳定性
a.一例健康受试者的 WBC 在20年内的变化稳定在6 × 10^9/L左右,偶尔出现一过性病理生理紊乱,95%置信区间 (4.5-8.1) 约为研究医院成人参考区间 (4.5-11.0) 的一半。
b.20年内(长期)CBC指标的群体个体间和个体内变异略大于数周内(短期)的变异,且均小于研究队列 A 的群体个体间变异(n = 12,407)。个体内短期 CV 来自欧洲临床化学和实验室医学联合会 (EFLM) 数据库3。
c.队列 A 中大多数指标的群体个体间和个体内 CV 比值低于0.5。
d.在队列 A 中,性别或种族/族裔差异对CBC指标的长期个体自身和群体个体间CV无显著影响。
e.500例随机受试者的长期 PLT 轨迹分布具有异质性(黑线),可强有力地区分一些健康患者,如高(黄色)患者,中(绿色)和低(蓝色)PLT设定值。b–d中的误差线反映了使用 Z 评分(个体内)和自助法(群体个体间)计算的平均值的95%置信区间。
CBC设定点具有遗传性
通过分析遗传性并进行全基因组关联研究(GWAS)来探讨设定点差异的遗传基础。首先利用电子健康记录(EHR)中提取的所有三个研究队列中的家族关系,发现一级亲属之间的设定点高度相关,而伴侣之间则没有这种相关性(图2a,b)。除MCHC外,所有CBC设定点均显示出较强的遗传性(图2c)。
图2 设定点作为一种深刻的表型特征,在遗传学分析中显示出强烈的信号
a.伴侣之间的设定点和单个 CBC 相关性(n = 440)。
b.一级亲属之间的设定点和单个 CBC 相关性(n = 439)。
c.根据设定点和单个 CBC 推导的 a 和 b 队列的遗传性估计值与现有文献值相似。
CBC设定点与全因死亡率相关
图3a显示,除了MCHC外,几乎所有设定点指标与10年全因死亡风险显著相关(P 。图3b显示,在校正年龄和性别后,设定点指标仍然与10年全因死亡风险显著相关(根据年龄和性别校正的死亡风险比≠1.0)。设定点变异性增加,死亡风险也随之升高(图3c)。跨群体验证进一步证实了这些关联。
图3 血液学设定点与全因死亡率相关
a.10年全因死亡率与MGB队列B(n=14371例患者)的五分位数相关,仅限于全人群参考区间内的设定点。
b、c. 在 MGB 队列b(n=14,371)和华盛顿大学医学中心 (UWMC) 验证队列(n=13,864例患者)中,对于大多数设定点 (b) 和设定点CV(c),年龄和性别校正的死亡风险比与1.0不同。
a-c中的误差线显示了死亡率(a)和死亡率风险比(b,c)的95%置信区间。
a 中的星号表示最高和最低五分位数死亡率之间存在显著差异(*P
CBC设定点可预测疾病发生风险
图4展示了RDK、HCT、WBC、MCHC、RBC、MCV设定点的四分位数与常见疾病,如慢性肾脏病、心血管疾病、2型糖尿病等疾病诊断之间的关联。
肾脏疾病通常与红细胞生成功能障碍相关,研究分析了首次测量eGFR处于早期肾脏疾病范围(60-90ml/min/1.73m2)的患者,并同时检测了患者CBC数据,发现较低的红细胞压积(HCT)设定点与CKD风险相关(图4e)。
糖化血红蛋白(HbA1c)是筛查糖尿病前期和糖尿病常用的检测方法之一,研究分析了首次HbA1c筛查结果处于糖尿病前期范围(5.7-6.4%)的患者,并同时检测了患者CBC数据,发现较高的WBC设定点与2型糖尿病相关(图4f)。
图4 设定点与疾病诊断相关,可提高诊断准确性
a.在队列B(n=14,371例患者)中,最高四分位数的RDW设定点与随后的房颤诊断相关,最低四分位数的HCT设定点与慢性肾脏病相关,最高四分位数的WBC设定点与2型糖尿病相关,最低四分位数的MCHC设定点与MACE相关,最低四分位数的RBC设定点与骨髓增生异常综合征相关,最高四分位数的MCV设定点与骨质疏松症相关。
b.经年龄和性别校正后,设定点增加的风险比与队列B和独立UWMC队列(n=13,864例患者)的1.0不同。
c.队列B的1年死亡风险因WBC设定值和随后的WBC结果而异。
d.使用基于设定点的参考区间(设定点±2×CV;橙色),队列B的年龄和性别校正的死亡风险比高于全人群参考区间(蓝色)。
e.从早期进展为晚期肾脏病的风险与HCT设定点相关(7,991例女性患者,6,249例男性患者)。CKD,慢性肾脏病。
f–i. 从糖尿病前期进展为糖尿病的风险与MCHC设定点相关(f;n = 4,801例患者),低FER与HGB设定点相关(g;n=13,820例门诊患者),TSH升高与MCV设定点相关(h;n=12,383例门诊患者),JAK2突变与PLT设定点相关(i;n = 495例患者)。b、d和i中的误差线显示95%置信区间。按性别分别计算所有设定点百分位数。d中的星号表示显著差异(*P
研究结论
研究发现,健康成年人的血常规(CBC)参数在设定点附近波动范围较窄,且设定点在几十年内保持稳定,但在健康成年人之间存在显著差异。并且这些设定点与死亡风险和疾病风险密切相关,可能有助于更准确地解读和利用CBC及其他诊断检测。该研究成果可能为改善个体的医疗管理提供新的思路,特别是在风险评估和检测结果解释的准确性方面。但其背后的病理生理机制仍需进一步探究。
参考文献:
Foy BH, Petherbridge R, Roth MT, et al.Haematological setpoints are a stable and patient-specific deep phenotype. Nature. 2025 Jan;637(8045):430-438.
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来源:医脉通肾内频道