DNA甲基化與IgA腎病的研究進(jìn)展

王　欣,管文瑜,譚　虹,杜玉君

(吉林大學(xué)白求恩第一醫(yī)院，腎病科，吉林 長春130021)

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DNA甲基化與IgA腎病的研究進(jìn)展

王欣,管文瑜,譚虹,杜玉君*

(吉林大學(xué)白求恩第一醫(yī)院，腎病科，吉林 長春130021)

眾所周知，IgA腎病又稱為Berger病，是我國腎小球源性血尿最常見的病因，也是亞太地區(qū)最常見的原發(fā)性腎小球性腎炎，它以反復(fù)發(fā)作性肉眼血尿或鏡下血尿?yàn)樘攸c(diǎn)，有時(shí)可有蛋白尿的出現(xiàn)，病理上以腎小球系膜區(qū)IgA免疫球蛋白沉積為特征。

近幾年，IgA腎病的發(fā)病率逐年升高，也逐漸趨年輕化。治病重在治本，目前IgA腎病的發(fā)病機(jī)理并未完全闡明，免疫調(diào)節(jié)異常成為目前研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。但隨著表觀遺傳學(xué)的提出，我們不難發(fā)現(xiàn)表觀遺傳學(xué)特別是DNA甲基化在IgA腎病發(fā)病機(jī)制的重要作用。本文主要對(duì)DNA甲基化與腎病特別是IgA腎病的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1DNA甲基化的概述與研究方法

1.1DNA甲基化的概述

DNA甲基化是機(jī)體細(xì)胞中普遍存在的基本生命現(xiàn)象之一[1]，它會(huì)影響基因的表達(dá)，繼而影響相關(guān)表觀遺傳學(xué)。在此要提到最近幾年比較熱門的話題：表觀遺傳(epigenetic)，是康德拉.哈爾.沃爾頓在1942年首次提出，霍利迪作了系統(tǒng)定義，是指DNA 序列沒有改變的前提下，基因的表達(dá)的改變產(chǎn)生了可遺傳的表型。

DNA甲基化是一種DNA 甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferase，DNMT)介導(dǎo)的在DNA的5’-CpG-3’胞嘧啶中的第5位碳原子上增加一個(gè)由S腺苷甲硫氨酸(Sadenosyl methionine,SAM)提供甲基的化學(xué)修飾過程[2]。對(duì)于哺乳動(dòng)物，甲基化發(fā)生主要在DNA的CpG 島上。CpG島是基因組中一些富含CpG的DNA序列，上述提到DNA 甲基化轉(zhuǎn)移酶(DNMT)包括：DNMT1，DNMT2，DNMT3a/DNMT3b，它們分別在DNA甲基化這一過程起著不同的作用。DNMT1是維持DNA甲基化水平的重要影響因素；DNMT2參與DNA特異位點(diǎn)結(jié)合；DNMT3對(duì)DNA從頭甲基化發(fā)揮一定作用[3]。DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶催化的DNA甲基化使基因的表達(dá)活性發(fā)生改變，進(jìn)而對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變、基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生重要影響。

1.2DNA甲基化的作用機(jī)制

DNA甲基化影響基因表達(dá)的方式主要有兩個(gè)方面：一方面基因CpG島中的5mc通過阻礙轉(zhuǎn)錄復(fù)合物與DNA的結(jié)合，或者識(shí)別CpG島的特異性轉(zhuǎn)錄抑制因子與DNA結(jié)合，阻止轉(zhuǎn)錄進(jìn)程；另一方面：甲基化CpG與甲基化CpG結(jié)合蛋白的特異性結(jié)合后再與組蛋白去已?；附Y(jié)合，引起組蛋白乙?；?，導(dǎo)致染色體的改變，抑制轉(zhuǎn)錄[4]。

1.3DNA甲基化的研究方法

DNA甲基化的研究方法很多：1)在亞硝酸氫鹽修飾DNA為基礎(chǔ)發(fā)展的各種CpG島甲基化檢測方法，如BSP測序，PCR、芯片技術(shù)。2)限制性內(nèi)切酶處理敏感的甲基。3)其他方法，如質(zhì)譜或色譜等精密檢測手段。其中亞硝酸氫鹽修飾DNA甲基化最為基礎(chǔ)且應(yīng)用最為廣泛[5,6]。

2DNA甲基化與腎病的相關(guān)研究

在一些臨床腎病中，一些特定基因的啟動(dòng)子區(qū)的甲基化水平異?？捎绊懺摶虻谋磉_(dá)與失活，參與疾病的發(fā)生與發(fā)展。近幾年，DNA甲基化的研究涉及多種腎臟疾病。

2.1甲基化與糖尿病腎病

DNA甲基化參與糖尿病發(fā)病機(jī)制的研究[7]，因?yàn)镻CG-1α與葡萄糖結(jié)合刺激胰島素的分泌呈正相關(guān)，故在高糖狀態(tài)下，轉(zhuǎn)錄輔助轉(zhuǎn)化因子1α表達(dá)下降，也就是說DNA甲基化可以通過抑制PCG-1α表達(dá)導(dǎo)致糖尿病小鼠胰島素分泌減少[8]。同時(shí)在一些研究中，細(xì)胞內(nèi)DNA甲基化在糖尿病狀態(tài)下會(huì)有明顯不同，而在血管內(nèi)皮細(xì)胞中炎性反應(yīng)基因啟動(dòng)子區(qū)的DNA甲基化呈現(xiàn)長期持久的變化[9,10]。

作為糖尿病的常見并發(fā)癥之一，糖尿病腎病也是如今的研究熱點(diǎn)，有研究表明組蛋白賴氨酸甲基化可以影響糖尿病腎病和遺傳記憶的病理生理學(xué)，同時(shí)另一些研究數(shù)據(jù)也表明異常DNA甲基化對(duì)研究糖尿病腎病的發(fā)展和下一步治療也起到一些指導(dǎo)作用。倪青[11]等報(bào)道，化學(xué)藥物鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的大鼠糖尿病和糖尿病腎病的腎組織中，CpG二核甘酸的C堿基處基因的DNA甲基化表達(dá)增加，進(jìn)而論證DNA甲基化在糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制中占據(jù)一定的作用。

易斌[12]等研究證實(shí)高糖和去甲基化藥物5-脫氧雜氮胞苷不僅能使人腎小球系膜細(xì)胞CTGF基因細(xì)胞去甲基化，促使表達(dá)增加，在此基礎(chǔ)上MSPCR技術(shù)測出CTGF蛋白水平明顯高于糖尿病組和健康組，進(jìn)而大膽推測GTGF基因啟動(dòng)子的低甲基化與糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。

2.2甲基化與慢性腎衰竭

慢性腎衰竭(chronic kidney disease,CKD)的發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，當(dāng)前有研究表明基因的表達(dá)異常(如DNA的異常甲基化)可能在CKD的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。CKD患者血漿S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)往往明顯升高，與患者心血管并發(fā)癥緊密聯(lián)系，且SAH是DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)的有效抑制劑，可啟動(dòng)異常的DNA甲基化[13]。有研究證實(shí)klotho基因啟動(dòng)子超甲基化影響klotho基因的表達(dá)異常，多名研究者此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)CKD患者腎組織和PBMCklotho基因啟動(dòng)子甲基化水平升高，甲基化水平的升高與腎小球?yàn)V過率及腎間質(zhì)纖維化有一定的關(guān)系[14-16]。

2.3甲基化與腎炎性腎病

正如我們所知，炎癥影響甲基化，有研究表明炎癥有腎功能的改變和尿蛋白的發(fā)生有關(guān)，具體機(jī)制不明[17]。而Yasuko Kobayashi研究：DNA甲基化在微小病變型腎病的緩解期和復(fù)發(fā)的作用是不同，DNA甲基化能降低復(fù)發(fā)的發(fā)生幾率但對(duì)緩解期無明顯作用[18]。

3甲基化與IgA腎病

IgA腎病患者外周血Cosmc基因啟動(dòng)子CpG島在不同腎臟病理學(xué)分級(jí)組中呈部分甲基化,而Cosmc啟動(dòng)子區(qū)甲基化可能是IgA腎病淋巴細(xì)胞Cosmc mRNA表達(dá)減少與異常糖基化IgA1的相應(yīng)增加的關(guān)鍵機(jī)制[19,20]。Sun等[21]發(fā)現(xiàn)在一定條件下小鼠系膜細(xì)胞某些基因可受TGF-β1的誘導(dǎo)發(fā)生表觀表達(dá)改，如TGF-β1能增加腎臟細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)相關(guān)基因如膠原α1和纖溶酶激活抑制物1的表達(dá)，這一過程中相關(guān)染色質(zhì)的活化基因啟動(dòng)子區(qū)域(H3K4)甲基化水平升高，抑制基因(H3K9)甲基化水平下調(diào)。受此啟發(fā)，Suwen,Qi[22]等通過對(duì)15名IgA腎病患者和15名健康者外周血單核細(xì)胞(PBMC)的H3K4me3變化進(jìn)行染色質(zhì)免疫沉淀分析發(fā)現(xiàn)IgA腎病患者H3K4me3與健康對(duì)照組有顯著差異，H3K4甲基化可激活基因轉(zhuǎn)錄。

4結(jié)語

相對(duì)DNA甲基化對(duì)糖尿病腎病、慢性腎病的研究，目前在IgA腎病方面，DNA甲基化的研究還不夠成熟。隨著表觀遺傳學(xué)的深入研究，不僅可以更好的探討DNA甲基化與IgA腎病的相關(guān)關(guān)系及作用機(jī)制，也可以更好為臨床實(shí)踐提供進(jìn)一步的指導(dǎo)。

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*通訊作者

文章編號(hào)：1007-4287(2016)07-1209-03

(收稿日期：2015-08-15)