组蛋白修饰在系统性红斑狼疮发病机制中作用的研究进展

苗 林 王清翠 陈晓华

中部战区总医院检验科，湖北武汉 430070

系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）是一种自身免疫系统介导，以免疫性炎症为突出表现的弥漫性结缔组织病。我国的总体患病率为（30～70）/10 万[1]。SLE 的发病机制复杂，目前主要认为是易感者自身免疫耐受遭到破坏，免疫系统被异常激活，B 细胞和T 细胞过度活化，产生大量不同类型的自身抗体，然而其原因目前尚不完全清楚[2]。表观遗传学在SLE 的发生及发展中起关键作用，其中组蛋白修饰是表观遗传研究的重要内容。这些修饰能够通过改变组蛋白的电荷，影响组蛋白与DNA 结合，从而引起核小体结构的变化，导致染色质重塑，实现对特定基因表达的调节。目前在SLE 的免疫细胞中发现多种组蛋白甲基化和乙酰化的改变[3-4]。深入研究组蛋白修饰在SLE 中的作用，能够进一步认识自身免疫性疾病的发病机制，探索出更多潜在的诊断标志物和治疗靶点，为SLE 的治疗提供新的科学依据。

1 SLE 与组蛋白甲基化

1.1 参与调控T 淋巴细胞的活化、迁移功能

组蛋白甲基化参与调控SLE 患者T 淋巴细胞的活化过程。在SLE CD4+T 细胞中，cAMP 反应元件调节因子（cAMP response element modulator α，CREMα）过表达，抑制白细胞介素（interleukin，IL）-2 并增加IL-17A 的表达水平。研究发现，CREMα 启动子区的组蛋白甲基转移酶SUV39H1 富集显著降低，引起H3K4me3 水平升高，H3K9me3 水平下降，最终导致CREMα 的表达水平上调，并与疾病活动性呈正相关[5]。

不同的甲基转移酶参与调控SLE 患者T 淋巴细胞介导的免疫应答。在SLE CD4+T 细胞中，组蛋白甲基转移酶SET 结构域3（SET domain containing3，SETD3）过表达并在C-X-C 趋化因子受体5 启动子区显著富集，通过介导H3K4me3 和H3K36me3 的表达水平诱导T 细胞的迁移，促进SLE 的进展[6]。赖氨酸去甲基化酶6B（lysine demethylase 6B，KDM6B）在造血祖细胞激酶1（hematopoietic progenitor kinase 1，HPK1）启动子区的富集显著减少，引起H3K27me3 水平升高，下调HPK1 mRNA 和蛋白表达水平，增强T 细胞活性[7]。组蛋白去甲基化酶EZH2 在SLE 患者外周血单个核细胞中表达升高，而在小鼠中抑制EZH2 可以减少抗dsDNA 自身抗体的产生，抑制T 细胞依赖性抗原的免疫反应，提高小鼠的存活率[8-9]。此外，CD8+CD38highT 细胞中EZH2 的表达高于CD8+CD38lowT 细胞，而使用EZH2 型抑制剂GSK126 处理CD38highT 细胞后，其效应功能和细胞杀伤活性得到恢复，证明EZH2 在CD8+T 淋巴细胞的功能失调中也发挥重要作用[10]。

1.2 参与B 淋巴细胞的分化、增殖、凋亡等过程

在SLE B 细胞中，抑癌基因p53 的表达显著下降，其通过募集KDM6B 和组蛋白乙酰转移酶P300 下调H3K27me3 和上调H3K3/K9ac 来降低miR-1246 的表达，进一步促进B 细胞的活性[11]。在SLECD19+B 细胞中，EZH2 过表达并诱导B 细胞特异性转录因子BACH2介导的浆母细胞（活化B 细胞）分化，影响疾病活动和自身抗体的产生[12]。

2 SLE 与组蛋白乙酰化

组蛋白乙酰化与去乙酰化主要发生于组蛋白N端保守的赖氨酸残基上，由组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferase，HAT）和组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）协调催化完成。在SLE 患者的CD4+T 细胞和B 细胞中，组蛋白H3 和H4 表现出全局性低乙酰化，并参与SLE 的发生及发展[4，13]。

2.1 参与T 细胞发育、分化过程

在SLE Tfh 细胞中，腺病毒E4 启动子结合蛋白4（E4 promoter-binding protein 4，E4BP4）过表达，并表现出磷酸化缺陷的特征。上调的E4BP4 与BCL-6 的启动子区域结合，募集HDAC1 和EZH2，使BCL-6 基因启动子区的组蛋白H3 乙酰化（H3ac）水平下降、H3K27me3 水平升高，进而抑制BCL-6 的表达和Tfh细胞的分化[14]。在SLE CD4+T 细胞中，组蛋白去乙酰化酶SIRT2 表达升高，其通过介导p70S6K、c-Jun 和IL-2 基因启动子相关的组蛋白去乙酰化，导致IL-17A 的上调和IL-2 的下调。通过抑制SIRT2 可改善MRL/lpr 小鼠的症状，减弱SLE CD4+T 细胞向Th17细胞分化的能力，并促进了产生IL-2 的T 细胞分化[15]。lncRNA IL-21-AS1 在SLE CD4+T 细胞中高表达，其招募乙酰转移酶CREB 结合蛋白到IL-21 的启动子区，增加组蛋白H3 乙酰化水平，激活IL-21 转录并促进Tfh 细胞分化[16]。以上均说明组蛋白乙酰化修饰参与SLE 的T 细胞的发育、分化、过程。

2.2 参与调控细胞因子和B 细胞免疫应答

SLE 患者的细胞因子水平与Th 亚群（Th1/Th2/Th17）和调节性T 细胞失衡密切相关。在SLET 细胞中，蛋白磷酸酶2A 的催化亚基（catalytic subunit of protein phosphatase 2A，PP2A）通过激活干扰素调节因子（interferon regulatory factor，IRF）4 促进IL-17 位点 的H3ac 水平，加速SLE 的发生[17]。此外，PP2A 过表达还会导致CREM 的反式激活，终止IL-2 的表达[18]。在SLE 患者CD4+CD45RA-Foxp3lo。T 细胞（Fr.Ⅲ细胞）中，转录抑制因子BACH2 位点的H27K2ac 富集显著降低BACH2 水平，引起IL-17、IFN-γ、IFN-α 水平升高，促进B 细胞免疫应答，加重炎症[19]。

3 SLE 与组蛋白磷酸化

组蛋白磷酸化是一种重要的蛋白质翻译后修饰。SLE 患者的DNA 双链断裂修复存在缺陷，无法保持基因组完整性，加速细胞凋亡。而组蛋白H2AX 的磷酸化水平可以作为衡量DNA 双链断裂的指标，同时也是SLE 环境应激和疾病活动的标志物[20]。

与乙酰化和甲基化不同，组蛋白磷酸化建立了与其他组蛋白修饰之间的相互作用，参与SLE 的疾病进程，导致下游级联事件。H3.3 的磷酸化增加SETD2 和KDM6B 的活性，介导H3K36 和H3K27 的甲基化水平调控基因的转录[21]。同时，H3.3 的特异性磷酸化还可以反式刺激反式中乙酰转移酶P300 的活性，并且在小鼠胚胎干细胞中，H3.3 的消耗可减少增强子处H3K27ac 的水平[22]。而上文提到，SLE Tfh 细胞中HPK1启动子区KDM2B 的富集降低，通过增加H3K27me3水平最终导致HPK1 的下调，促进Tfh 细胞增殖能力[7]。由此猜想，磷酸化的组蛋白H3.3 可能是通过调控SLE 中KDM6B 的表达参与SLE 的疾病进程。

4 SLE 与组蛋白泛素化

组蛋白的泛素化是由E1、E2 和E3 泛素连接酶参与反应产生的泛素与蛋白质上的赖氨酸残基共价结合。此过程多发生于组蛋白H2A、H2B、H3 及H1 的C 端赖氨酸部位，而去泛素化酶负责去除这些泛素标记。

多种泛素化修饰酶可调控CD4+T 细胞的分化和IL-17A 的表达，参与SLE 的进展。E3 连接酶UHRF1在SLE CD4+T 细胞中高表达，其通过调控H3K27me3水平上调BCL-6 表达，促进CD4+T 细胞的分化和增殖，加速SLE 的疾病进程[23]。E3 连接酶TRAF5 的mRNA 水平在SLE CD4+T 细胞中上调，其介导的泛素化可增强IL-17A 的表达[24]。相反，泛素特异性肽酶（ubiquitin specific proteinase，USP）4、USP15 和USP17介导的RORγt 的去泛素化促进Th17 细胞中的IL-17A 表达[25]。

组蛋白泛素化修饰还通过调控组蛋白去甲基化酶的稳定参与自身免疫反应过程。研究发现，USP7 在MRL/lpr 小鼠肾脏中高表达，上调了KDM6B 的水平，导致系膜细胞和系膜基质的增殖[26]。三结构域蛋白14通过招募USP14 和BRCC3 来去除KDM4D 的K63 连接的泛素化，抑制其自噬降解，并通过减少其启动子处H3K9me3 的表达，上调IL-12 和IL-23 水平，促进炎症的发生[27]。

5 针对表观遗传机制的SLE 治疗药物

SLE 目前尚不能根治，主要治疗方法是应用肾上腺皮质激素加免疫抑制剂。表观遗传修饰可以通过改变染色质结构来改变基因表达，影响药物疗效，控制SLE 的进展。

HDAC 抑制剂具有抗感染和免疫抑制作用，能够改善狼疮性肾炎的肾脏损害。例如霉酚酸可以调节SLE CD4+T 细胞中HAT 和HDAC 水平，进而控制疾病的进展，目前已被作为SLE 的诱导治疗[28]。曲古抑菌素A 能够降低IL-2、IFN-γ、IL-6、TNF-α 和IRF5等炎症细胞因子的表达水平，并抑制活化的浆细胞样树突状细胞，产生IFN-α，延缓病情的进展[29-30]。琥珀酰苯胺异羟肟酸在体外可以抑制TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-6、IL-12 的表达，并且能逆转SLE 小鼠的肾小球肾炎[31]。

DNA 低甲基化也是SLE 表观遗传学的特征。在SLE B 细胞中，DNMT1 的表达降低，提示其可能作为SLE 的治疗靶点[13]。此外，TET 家族成员是促进DNA去甲基化的关键酶，参与调控T 细胞、B 细胞、巨噬细胞的活化。TET2 mRNA 水平在SLE 中显著增加并与抗dsDNA 呈正相关，与补体水平呈负相关，提示其可能通过影响DNA 的去甲基化过程参与SLE 的疾病进程[32]。同时，TET2 和TET3 还可以通过调控CD86位点上HDAC1 和HADC2 的富集抑制自身反应性B细胞的活化[33]。说明TETs 不仅可以通过自己的去甲基化活性，还可以通过调控其他组蛋白修饰作用对SLE 产生影响。另有研究发现，通过补充富含甲基的微量营养素如叶酸、维生素B12可以降低MRL/lpr 小鼠的蛋白尿和抗dsDNA 抗体水平，延缓疾病进展[34]。

6 小结与展望

随着早期诊断方法和治疗水平的增高，组蛋白修饰的作用在近年来得到充分的重视。然而，目前对于SLE 组蛋白修饰改变的上游机制研究仍不够深入，尤其是对于组蛋白磷酸化及泛素化的研究十分片面。此外，针对组蛋白修饰靶点的药物试验主要集中于癌症和血液系统疾病，对于自身免疫性疾病的应用还不够深入。同时，目前研究已发现了许多两种组蛋白修饰之间或DNA 甲基化和组蛋白修饰之间的协同、拮抗作用，却很少有研究将两种及以上的表观修饰共同应用于同一靶点后探究对于SLE 的治疗效果。未来临床上应继续探索组蛋白修饰酶的作用机制及其作用靶点，同时应更多地聚焦于不同组蛋白修饰的联合作用及多组学共同分析，以利于临床诊断和治疗，提高SLE 患者生存率、存活率。同时，SLE 药物的相关表观遗传学研究有望填补SLE 药物疗效个体化差异这一空白。