李曉可,鄒榮鑫,黃海燕,應(yīng) 穎,陳 勇*
(1.寧波大學(xué) 醫(yī)學(xué)院,浙江 寧波 315211;2.寧波市第二醫(yī)院 風(fēng)濕免疫科,浙江 寧波 315010)
表觀遺傳學(xué)最初是在19世紀(jì)40年代由Conrad Waddington提出的概念,目前表觀遺傳學(xué)是指在不改變核苷酸序列的情況下,通過(guò)基因修飾使基因表達(dá)水平發(fā)生改變,從而產(chǎn)生可遺傳的表型。主要包括組蛋白修飾、染色體重塑、染色體失活及RNA編輯等。組蛋白乙?;潜碛^遺傳學(xué)中的重要機(jī)制之一。組蛋白N端賴(lài)氨酸殘基在組蛋白乙酰化酶(histone acetylases,HATs)的作用下結(jié)合乙酰基,使組蛋白所帶的負(fù)電荷增加,導(dǎo)致其與同樣帶負(fù)電荷的DNA作用力減弱,DNA易于解聚,有利于基因的轉(zhuǎn)錄;相反地,組蛋白在去乙?;?histone deacetylases,HDACs)的作用下解離乙?;谷旧|(zhì)結(jié)構(gòu)緊密,從而抑制基因的轉(zhuǎn)錄。HDACs可根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)、功能、定位和表達(dá)分為4類(lèi)(class Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)。目前研究發(fā)現(xiàn),組蛋白乙?;跋嚓P(guān)酶在多種疾病中發(fā)揮著重要作用。組蛋白低乙酰化可引起多種腫瘤的發(fā)生;組蛋白乙?;€可影響哮喘的發(fā)病以及慢性阻塞性肺病對(duì)糖皮質(zhì)激素的反應(yīng),與糖尿病的發(fā)病有密切關(guān)系;同時(shí),組蛋白乙?;矃⑴c風(fēng)濕免疫疾病的發(fā)生發(fā)展[1- 3]。
系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)是一種多系統(tǒng)損害的慢性自身免疫性疾病。主要病理改變?yōu)檠仔苑磻?yīng)和血管異常,可引起皮膚、關(guān)節(jié)、漿膜、心臟、腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)等多系統(tǒng)損害。系統(tǒng)性紅斑狼瘡在青年女性中發(fā)病率較高,男女比例約為1∶9。系統(tǒng)性紅斑狼瘡的發(fā)病機(jī)制尚不明確。但目前認(rèn)為多種基因和環(huán)境因素對(duì)其發(fā)病和疾病的進(jìn)展相關(guān)[4]。CD4+T細(xì)胞可影響自身抗體的產(chǎn)生和系統(tǒng)性紅斑狼瘡的發(fā)病及疾病活動(dòng)度[5]。在SLE患者的CD4+T細(xì)胞中,組蛋白H3和H4普遍為去乙酰化狀態(tài)。麥考酚酸(mycophenolic acid,MPA)可通過(guò)調(diào)控SLE患者CD4+T細(xì)胞中HATs和HDACs的表達(dá)而增加組蛋白H3及H4乙?;乃剑煌瑫r(shí),可以作用于CD40L啟動(dòng)子上H4的乙?;瘉?lái)抑制CD40L的表達(dá)[6],從而抑制機(jī)體免疫功能。而在SLE患者的單核細(xì)胞中,組蛋白H4的乙?;捷^正常人明顯升高(179種基因中的組蛋白H4乙?;骄?[7];同時(shí),研究發(fā)現(xiàn)4種組蛋白H4中的賴(lài)氨酸殘基K5、K8、K12以及K16均增高[8]。單核細(xì)胞中組蛋白H4乙酰化可影響IFNα、 NF-κB和MAP激酶途徑[7],組蛋白H4乙酰化又受IFNα及IRF1等細(xì)胞因子的調(diào)控[7- 8],可能通過(guò)此途徑參與SLE的炎性反應(yīng)。狼瘡性腎炎患者血漿中HDAC含量及活動(dòng)期患者HAT低于正常人群,與IL- 6和IFN-γ呈負(fù)相關(guān),HAT和HDAC可能影響IL- 6和IFN-γ等細(xì)胞因子水平,參與狼瘡性腎炎的發(fā)病[9]。SLE患者組蛋白H4高乙?;梢约铀倮钳徥蠹膊〉倪M(jìn)展,加重蛋白尿和皮膚損傷,增加腎小球免疫球蛋白的沉積,同時(shí)增加病死亡率。在高乙?;慕M蛋白的機(jī)體中,骨髓源性的樹(shù)突狀細(xì)胞分泌的CD40、CD86、IL- 6和TNFα增加,同時(shí)分泌IL- 2增加[10],可能促進(jìn)T細(xì)胞的生成。組蛋白H4中賴(lài)氨酸8、12和16以及組蛋白H2B中賴(lài)氨酸12乙?;皆黾拥腟LE患者,疾病活動(dòng)度增加;而在SLE患者中,有狼瘡性腎病的患者組蛋白H4及H4賴(lài)氨酸殘基8、12和16乙?;壤^未并發(fā)腎病的SLE患者更高,乙酰化的組蛋白H4中賴(lài)氨酸8、12和16在SLE患者中具有較高的敏感度及特異性,乙酰化的組蛋白H2B中賴(lài)氨酸12與狼瘡性腎病也具有相關(guān)性[11],可對(duì)早期狼瘡性腎病的發(fā)現(xiàn)提供一定幫助。
類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是以侵蝕性、對(duì)稱(chēng)性多關(guān)節(jié)炎為主要臨床表現(xiàn)的慢性自身免疫疾病?;静±砀淖?yōu)榛ぱ缀脱苎祝梢痍P(guān)節(jié)軟骨和骨破壞。目前發(fā)病機(jī)制尚不明確?;钴S的前炎性因子如TNF、IL- 1α和IL- 6在滑膜炎的發(fā)病機(jī)制中至關(guān)重要;同時(shí),可引起連鎖反應(yīng),在RA的發(fā)病及病程中起到重要作用。而組蛋白乙?;赏ㄟ^(guò)調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄從而調(diào)控前炎性因子的生成[12]。Sirtuin1(SIRT1)是Ⅲ類(lèi)組蛋白去乙?;?,通過(guò)調(diào)控基因的表達(dá),參與前炎性細(xì)胞因子的調(diào)控。在RA患者的外周血單核細(xì)胞中,胞質(zhì)內(nèi)SIRT1活性較健康人明顯下降,且SIRT1水平與血清中細(xì)胞因子IL- 23水平呈正相關(guān),與外周血單核細(xì)胞水平呈負(fù)相關(guān)[13],考慮SIRT1可能參與IL- 23生成及單核細(xì)胞凋亡的調(diào)控。許多研究發(fā)現(xiàn),成纖維樣滑膜細(xì)胞(fibroblast-like synoviocytes,F(xiàn)LS)在類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用,近來(lái)認(rèn)為是可治療RA的一個(gè)重要靶點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期暴露于TNFα下,可降低FLS中組蛋白的水平,但FLS中剩余組蛋白的乙?;絽s升高[14],表明TNFα可能在基因水平參與RA的發(fā)病。在類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎滑膜成纖維細(xì)胞(rheumatoid arthritis synovial fibroblasts,RASFs)的IL- 6啟動(dòng)子中,IL- 6的高表達(dá)與組蛋白H3乙?;咚较嚓P(guān),組蛋白H3高乙酰化可引起RASFs中IL- 6生成增加,從而參與RA的發(fā)病[15]。同時(shí),組蛋白乙酰化可能與RORγt的表達(dá)相關(guān),在Th17分化細(xì)胞中,TNFα抑制劑可通過(guò)降低HATs(如p300、CBP及PCAF等)抑制H3和H4的乙?;?,進(jìn)而抑制RORγt和mRNA的表達(dá)。TNFα抑制劑抑制與RORγt啟動(dòng)子結(jié)合的上游轉(zhuǎn)錄因子NF-κB,并且與輔助活化劑CBP、P300及PCAF共同影響,調(diào)控HAT/HDAC活性及RORγt組蛋白乙?;痆16],進(jìn)一步拓寬了對(duì)TNFα抑制劑在RA治療中免疫調(diào)節(jié)作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)。
系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis,SSc)是一種臨床上以彌漫性皮膚增厚和纖維化為特征,累及血管和廣泛結(jié)締組織的系統(tǒng)性自身免疫病,以30~50歲好發(fā),女性多見(jiàn)。B細(xì)胞在SSc發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在SSc患者B細(xì)胞中組蛋白H4整體呈高乙?;遗cSSc的活動(dòng)度呈正相關(guān);與HDAC2的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)[17]。SSc常有血管功能障礙,有研究發(fā)現(xiàn)HDAC5影響血管生成,與正常人相比,SSc患者血管內(nèi)皮細(xì)胞中HDAC5升高,且發(fā)現(xiàn)HDAC5參與調(diào)節(jié)的基因如CYR61、PURL2和FSTL1參與血管生成和纖維化[18]。認(rèn)為HDAC5在SSc患者血管內(nèi)皮細(xì)胞中的高表達(dá)使上述基因去乙酰化,抑制基因轉(zhuǎn)錄及后續(xù)表達(dá),從而促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的生成。又發(fā)現(xiàn),HDAC3中的SIRT1水平在SSc的皮膚活檢及纖維母細(xì)胞中均低于正常人,SIRT1還可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)乙酰轉(zhuǎn)移酶p300的含量[19],p300可增加組蛋白乙?;乃剑瑥亩J(rèn)為HDAC3中的SIRT1參與組蛋白的乙?;?,影響SSc的發(fā)病和活動(dòng)性。在SSc的內(nèi)臟損害中,肺受累僅次于消化道受累,是SSc的主要死亡原因。研究發(fā)現(xiàn),在肺纖維化的SSc患者的外周血單核細(xì)胞中,SIRT1低于無(wú)肺纖維化的SSc患者;在體外培養(yǎng)的肺成纖維細(xì)胞中,SIRT1的活化或過(guò)度表達(dá)可以抑制TNF-α介導(dǎo)的炎性反應(yīng),也抑制膠原蛋白的生成,從而抑制纖維化的發(fā)生[20]。
近年來(lái),表觀遺傳學(xué),尤其組蛋白修飾在國(guó)內(nèi)外研究中發(fā)展迅速,組蛋白甲基化、乙酰化、泛素化和磷酸化等參與風(fēng)濕免疫疾病的發(fā)病及疾病進(jìn)展。目前風(fēng)濕免疫疾病的發(fā)病機(jī)制尚不明確,而組蛋白乙?;陲L(fēng)濕免疫疾病中的調(diào)控機(jī)制尚不夠深入。在今后的研究中,可以對(duì)相關(guān)基因中組蛋白乙酰化水平變化、后續(xù)mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)、相關(guān)通路以及藥物對(duì)組蛋白乙?;挠绊戇M(jìn)行進(jìn)一步研究,這可能對(duì)更深入地了解風(fēng)濕免疫疾病的發(fā)病機(jī)制起著重要作用,也對(duì)選擇制定更多的治療方案具有一定價(jià)值。