组蛋白乙酰化在某些风湿免疫疾病中变化的研究进展

李晓可，邹荣鑫，黄海燕，应 颖，陈 勇*

(1.宁波大学 医学院，浙江 宁波 315211；2.宁波市第二医院 风湿免疫科，浙江 宁波 315010)

表观遗传学最初是在19世纪40年代由Conrad Waddington提出的概念，目前表观遗传学是指在不改变核苷酸序列的情况下，通过基因修饰使基因表达水平发生改变，从而产生可遗传的表型。主要包括组蛋白修饰、染色体重塑、染色体失活及RNA编辑等。组蛋白乙酰化是表观遗传学中的重要机制之一。组蛋白N端赖氨酸残基在组蛋白乙酰化酶(histone acetylases，HATs)的作用下结合乙酰基，使组蛋白所带的负电荷增加，导致其与同样带负电荷的DNA作用力减弱，DNA易于解聚，有利于基因的转录；相反地，组蛋白在去乙酰化酶(histone deacetylases，HDACs)的作用下解离乙酰基，使染色质结构紧密，从而抑制基因的转录。HDACs可根据它们的结构、功能、定位和表达分为4类(class Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)。目前研究发现，组蛋白乙酰化及相关酶在多种疾病中发挥着重要作用。组蛋白低乙酰化可引起多种肿瘤的发生；组蛋白乙酰化还可影响哮喘的发病以及慢性阻塞性肺病对糖皮质激素的反应，与糖尿病的发病有密切关系；同时，组蛋白乙酰化也参与风湿免疫疾病的发生发展[1- 3]。

1 组蛋白乙酰化与系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)是一种多系统损害的慢性自身免疫性疾病。主要病理改变为炎性反应和血管异常，可引起皮肤、关节、浆膜、心脏、肾脏、神经系统和血液系统等多系统损害。系统性红斑狼疮在青年女性中发病率较高，男女比例约为1∶9。系统性红斑狼疮的发病机制尚不明确。但目前认为多种基因和环境因素对其发病和疾病的进展相关[4]。CD4+T细胞可影响自身抗体的产生和系统性红斑狼疮的发病及疾病活动度[5]。在SLE患者的CD4+T细胞中，组蛋白H3和H4普遍为去乙酰化状态。麦考酚酸(mycophenolic acid，MPA)可通过调控SLE患者CD4+T细胞中HATs和HDACs的表达而增加组蛋白H3及H4乙酰化的水平；同时，可以作用于CD40L启动子上H4的乙酰化来抑制CD40L的表达[6]，从而抑制机体免疫功能。而在SLE患者的单核细胞中，组蛋白H4的乙酰化水平较正常人明显升高(179种基因中的组蛋白H4乙酰化水平均升高)[7]；同时，研究发现4种组蛋白H4中的赖氨酸残基K5、K8、K12以及K16均增高[8]。单核细胞中组蛋白H4乙酰化可影响IFNα、 NF-κB和MAP激酶途径[7]，组蛋白H4乙酰化又受IFNα及IRF1等细胞因子的调控[7- 8]，可能通过此途径参与SLE的炎性反应。狼疮性肾炎患者血浆中HDAC含量及活动期患者HAT低于正常人群，与IL- 6和IFN-γ呈负相关，HAT和HDAC可能影响IL- 6和IFN-γ等细胞因子水平，参与狼疮性肾炎的发病[9]。SLE患者组蛋白H4高乙酰化可以加速狼疮鼠疾病的进展，加重蛋白尿和皮肤损伤，增加肾小球免疫球蛋白的沉积，同时增加病死亡率。在高乙酰化的组蛋白的机体中，骨髓源性的树突状细胞分泌的CD40、CD86、IL- 6和TNFα增加，同时分泌IL- 2增加[10]，可能促进T细胞的生成。组蛋白H4中赖氨酸8、12和16以及组蛋白H2B中赖氨酸12乙酰化水平增加的SLE患者，疾病活动度增加；而在SLE患者中，有狼疮性肾病的患者组蛋白H4及H4赖氨酸残基8、12和16乙酰化比例较未并发肾病的SLE患者更高，乙酰化的组蛋白H4中赖氨酸8、12和16在SLE患者中具有较高的敏感度及特异性，乙酰化的组蛋白H2B中赖氨酸12与狼疮性肾病也具有相关性[11]，可对早期狼疮性肾病的发现提供一定帮助。

2 组蛋白乙酰化与类风湿性关节炎

类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是以侵蚀性、对称性多关节炎为主要临床表现的慢性自身免疫疾病。基本病理改变为滑膜炎和血管炎，可引起关节软骨和骨破坏。目前发病机制尚不明确。活跃的前炎性因子如TNF、IL- 1α和IL- 6在滑膜炎的发病机制中至关重要；同时，可引起连锁反应，在RA的发病及病程中起到重要作用。而组蛋白乙酰化可通过调控基因的转录从而调控前炎性因子的生成[12]。Sirtuin1(SIRT1)是Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶，通过调控基因的表达，参与前炎性细胞因子的调控。在RA患者的外周血单核细胞中，胞质内SIRT1活性较健康人明显下降，且SIRT1水平与血清中细胞因子IL- 23水平呈正相关，与外周血单核细胞水平呈负相关[13]，考虑SIRT1可能参与IL- 23生成及单核细胞凋亡的调控。许多研究发现，成纤维样滑膜细胞(fibroblast-like synoviocytes，FLS)在类风湿性关节炎发病机制中发挥着重要作用，近来认为是可治疗RA的一个重要靶点。研究发现，长期暴露于TNFα下，可降低FLS中组蛋白的水平，但FLS中剩余组蛋白的乙酰化水平却升高[14]，表明TNFα可能在基因水平参与RA的发病。在类风湿性关节炎滑膜成纤维细胞(rheumatoid arthritis synovial fibroblasts，RASFs)的IL- 6启动子中，IL- 6的高表达与组蛋白H3乙酰化高水平相关，组蛋白H3高乙酰化可引起RASFs中IL- 6生成增加，从而参与RA的发病[15]。同时，组蛋白乙酰化可能与RORγt的表达相关，在Th17分化细胞中，TNFα抑制剂可通过降低HATs(如p300、CBP及PCAF等)抑制H3和H4的乙酰化，进而抑制RORγt和mRNA的表达。TNFα抑制剂抑制与RORγt启动子结合的上游转录因子NF-κB，并且与辅助活化剂CBP、P300及PCAF共同影响，调控HAT/HDAC活性及RORγt组蛋白乙酰化[16]，进一步拓宽了对TNFα抑制剂在RA治疗中免疫调节作用机制的认识。

3 组蛋白乙酰化与系统性硬化症

系统性硬化症(systemic sclerosis，SSc)是一种临床上以弥漫性皮肤增厚和纤维化为特征，累及血管和广泛结缔组织的系统性自身免疫病，以30～50岁好发，女性多见。B细胞在SSc发病机制中发挥着至关重要的作用。在SSc患者B细胞中组蛋白H4整体呈高乙酰化，且与SSc的活动度呈正相关；与HDAC2的表达呈负相关[17]。SSc常有血管功能障碍，有研究发现HDAC5影响血管生成，与正常人相比，SSc患者血管内皮细胞中HDAC5升高，且发现HDAC5参与调节的基因如CYR61、PURL2和FSTL1参与血管生成和纤维化[18]。认为HDAC5在SSc患者血管内皮细胞中的高表达使上述基因去乙酰化，抑制基因转录及后续表达，从而促进血管内皮细胞的生成。又发现，HDAC3中的SIRT1水平在SSc的皮肤活检及纤维母细胞中均低于正常人，SIRT1还可调节细胞内乙酰转移酶p300的含量[19]，p300可增加组蛋白乙酰化的水平，从而认为HDAC3中的SIRT1参与组蛋白的乙酰化，影响SSc的发病和活动性。在SSc的内脏损害中，肺受累仅次于消化道受累，是SSc的主要死亡原因。研究发现，在肺纤维化的SSc患者的外周血单核细胞中，SIRT1低于无肺纤维化的SSc患者；在体外培养的肺成纤维细胞中，SIRT1的活化或过度表达可以抑制TNF-α介导的炎性反应，也抑制胶原蛋白的生成，从而抑制纤维化的发生[20]。

4 存在问题及展望

近年来，表观遗传学，尤其组蛋白修饰在国内外研究中发展迅速，组蛋白甲基化、乙酰化、泛素化和磷酸化等参与风湿免疫疾病的发病及疾病进展。目前风湿免疫疾病的发病机制尚不明确，而组蛋白乙酰化在风湿免疫疾病中的调控机制尚不够深入。在今后的研究中，可以对相关基因中组蛋白乙酰化水平变化、后续mRNA和蛋白质的表达、相关通路以及药物对组蛋白乙酰化的影响进行进一步研究，这可能对更深入地了解风湿免疫疾病的发病机制起着重要作用，也对选择制定更多的治疗方案具有一定价值。