銀屑病的甲基化相關(guān)研究進(jìn)展

李 思，岳育陽，程 毅，胡彩霞，張國強(qiáng)，高順強(qiáng)

近年來關(guān)于銀屑病的病因?qū)W及其發(fā)病機(jī)制的研究取得了一些進(jìn)展，認(rèn)為銀屑病是遺傳因素與環(huán)境因素等多種因素相互作用而導(dǎo)致的一種多基因遺傳病。銀屑病皮損可局部出現(xiàn)，也可泛發(fā)至全身，同時(shí)可伴有全身多系統(tǒng)損害。白色鱗屑、發(fā)亮薄膜和點(diǎn)狀出血是本病的臨床特征，表皮過度增生、角化不全、真皮慢性炎癥是本病的組織病理特征[1]。由于銀屑病發(fā)病率高，且以侵犯青壯年為主，對患者的身體健康和心理影響較大。因此，銀屑病是當(dāng)前皮膚科領(lǐng)域重點(diǎn)研究的疾病之一。

表觀遺傳學(xué)是在基因表達(dá)水平發(fā)生的可遺傳的、不涉及任何潛在DNA序列改變的學(xué)科，其主要機(jī)制包括DNA甲基化、組蛋白修飾以及非編碼RNA調(diào)控。表觀遺傳特征隨年齡而變化，受環(huán)境影響，為環(huán)境因素、衰老與疾病發(fā)病之間的聯(lián)系提供了合理的解釋[2]。近年來許多證據(jù)證明，表觀遺傳學(xué)與銀屑病的發(fā)病有一定相關(guān)性。本文對DNA甲基化、組蛋白甲基化與銀屑病發(fā)病的相關(guān)基因的表觀遺傳修飾異常的研究進(jìn)展作一綜述。

1 DNA甲基化

DNA甲基化是表觀遺傳學(xué)中的一種重要調(diào)控機(jī)制，在基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞增殖、分化、發(fā)育及基因組印記和X染色體失活中均起重要作用。DNA甲基化是由多種酶參與，并由DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)，發(fā)生在胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤（cytosine phosphate guanine，CPG）島區(qū)域，將S-腺苷甲硫氨酸的甲基轉(zhuǎn)移至胞嘧啶環(huán)的第5位碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶的過程。DNA甲基化與基因表達(dá)成負(fù)性關(guān)系，DNA甲基化可以使基因表達(dá)失活或下調(diào)，而去甲基化則能夠使基因表達(dá)增強(qiáng)或上調(diào)。國內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)大量腫瘤抑制基因的失活與該基因啟動子區(qū)域的過度甲基化有密切的聯(lián)系[3-5]。Zhang等[6]使用甲基化DNA免疫沉淀測序（methylated DNA immunoprecipitation sequencing，MeDIP-Seq）研究來自銀屑病患者的患處皮損和非患處皮膚的全基因組DNA甲基化模式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)差異甲基化區(qū)域（differentially methylated regions，DMR）涵蓋幾乎全部基因組，其中金屬蛋白酶2組織抑制劑（tissue inhibitor of metalloproteases 2，TIMP2）基因和細(xì)胞程序性死亡調(diào)控基因（programmed cell death 5，PDCD5）呈高甲基化，且甲基化水平與銀屑病面積與嚴(yán)重度指數(shù)評分（psoriasis area and severity index，PASI）評分呈正相關(guān)，其相應(yīng)的mRNA表達(dá)降低。Gu等[7]對中波紫外線（ultraviolet radiation B，UVB）治療前后12例銀屑病患者病變皮膚樣本進(jìn)行表皮細(xì)胞的基因組DNA甲基化譜分析，發(fā)現(xiàn)總共3 665個(gè)甲基化可變位置（methylation variable positions，MVP）在銀屑病患者樣本呈整體低甲基化。經(jīng)2～3個(gè)月治療后，DNA甲基化模式發(fā)生逆轉(zhuǎn)，銀屑病樣本中發(fā)生去甲基化，患者病情好轉(zhuǎn)，說明DNA甲基化在銀屑病患者中呈現(xiàn)一個(gè)動態(tài)過程，且可逆轉(zhuǎn)。

分泌型卷曲相關(guān)蛋白4（secreted frizzled-related protein 4，SFRP4）是一種Wnt信號通路的負(fù)調(diào)節(jié)因子，SFRP4直接抑制促炎性細(xì)胞因子誘導(dǎo)的角質(zhì)形成細(xì)胞的過度增殖，在銀屑病的發(fā)病機(jī)制中，CPG島甲基化下調(diào)SFRP4是導(dǎo)致表皮增生的一種可能機(jī)制。有研究表明，Wnt通路基因在銀屑病皮損中有差異表達(dá)，可能參與了疾病的病理生理過程。Bai等[8]研究也發(fā)現(xiàn)SFRP4基因在銀屑病皮損中呈高甲基化狀態(tài)，其mRNA表達(dá)和蛋白質(zhì)水平顯著下調(diào)，從而導(dǎo)致表皮角質(zhì)形成細(xì)胞增殖，發(fā)生銀屑病。

CD4+T淋巴細(xì)胞在銀屑病的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。Han等[9]使用MeDIP-Seq檢測銀屑病患者初始CD4+T淋巴細(xì)胞全基因組CpG甲基化水平，發(fā)現(xiàn)銀屑病患者基因組的26個(gè)區(qū)域具有獨(dú)特低甲基化表現(xiàn)，考慮初始CD4+T淋巴細(xì)胞的甲基化改變可能影響銀屑病患者病理過程中的CD4+T淋巴細(xì)胞極化。Park等[10]對銀屑病患者和健康對照者的總CD4+T淋巴細(xì)胞中DNA甲基化進(jìn)行了全基因組分析，發(fā)現(xiàn)銀屑病患者的CD4+T淋巴細(xì)胞中磷脂酸磷酸酶2型結(jié)構(gòu)域3（phosphatidic acid phosphatase type 2 domain containing 3， PPAPDC3）、 腫 瘤 相 關(guān)蛋白（tumor protein ，TP73）、纖連蛋白3型和錨蛋白重復(fù)結(jié)構(gòu)域1（fibronectin type 3 and ankyrin repeat domains 1，F(xiàn)ANK1）、陽離子通道精子相關(guān)蛋白（cation channel sperm associated proteins，CATSPERS2）4 個(gè)基因的啟動子甲基化水平高于正常對照，結(jié)果表明PPAPDC3，TP73，CATSPER2和 FANK1可能與銀屑病的發(fā)病機(jī)制相關(guān)，DNA甲基化機(jī)制或許參與銀屑病患者CD4+T淋巴細(xì)胞的基因調(diào)控。

p14基因位于染色體9p的激酶抑制劑2A（cyclindependent kinase inhibitor-2A，CDKN2A）位點(diǎn)，參與細(xì)胞增殖的環(huán)節(jié)，其啟動子區(qū)發(fā)生甲基化可導(dǎo)致基因失活，使p14蛋白表達(dá)受到抑制，從而對細(xì)胞周期進(jìn)行負(fù)性調(diào)節(jié)，加速細(xì)胞過度增殖。研究者利用甲基化特異性PCR技術(shù)檢測銀屑病患者及正常人角質(zhì)形成細(xì)胞p14基因啟動子區(qū)甲基化狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)銀屑病患者甲基化陽性率顯著高于健康對照組，提示p14基因啟動子區(qū)甲基化與銀屑病患者角質(zhì)形成細(xì)胞的過度增殖有關(guān)[11]。

p16基因編碼一個(gè)16KD的蛋白質(zhì)，此蛋白質(zhì)是一種細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4（cyclin dependent kinase 4，CDK4）的抑制因子。研究發(fā)現(xiàn)尋常性銀屑病皮損中p16基因表達(dá)顯著低于正常對照組，且病變組在棘細(xì)胞淺層的表達(dá)均高于深層，提示p16參與銀屑病的發(fā)病，棘細(xì)胞淺層有可能參與銀屑病的表觀遺傳調(diào)節(jié)。提示在銀屑病的發(fā)病中p16基因啟動子區(qū)甲基化起一定的作用[12]。

p21基因是細(xì)胞周期中重要調(diào)控因子之一，在正常皮膚中低水平表達(dá)，主要分布于基底層以上具有分化狀態(tài)的角質(zhì)形成細(xì)胞中。研究發(fā)現(xiàn)在銀屑病患者受累的皮損全層中，p21基因表達(dá)增強(qiáng)，說明p21基因表達(dá)的增強(qiáng)在細(xì)胞增殖前發(fā)生[11]。銀屑病患者的骨髓高增殖潛能的集落形成細(xì)胞（high proliferative potential colony-forming cells，HPP-CFC）p21基因啟動子呈低甲基化狀態(tài)，提示銀屑病患者骨髓HPP-CFC集落能力降低與其p21基因低甲基化有相關(guān)性，p21基因甲基化在銀屑病發(fā)病機(jī)制中可能起一定作用[13]。

人類白細(xì)胞抗原（human leucocyte antigen，HLA）基因區(qū)域是人類免疫疾病中相關(guān)免疫反應(yīng)的主要遺傳位點(diǎn)。多項(xiàng)研究證實(shí)HLA區(qū)域與銀屑病緊密相關(guān)，銀屑病患者HLA-C啟動子區(qū)甲基化率高于健康對照組，并且非皮損區(qū)高于皮損區(qū)。為了研究HLA-C高甲基化是否通過影響HLA-C的表達(dá)從而在銀屑病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用，研究者在銀屑病病變區(qū)和銀屑病非病變區(qū)以及健康對照中檢測所有表皮中的HLA-C mRNA表達(dá)，發(fā)現(xiàn)與健康對照相比，銀屑病表皮HLA-C mRNA表達(dá)增加，且HLA-C mRNA表達(dá)的平均值與HLA-C的啟動子甲基化無關(guān)。在有限的表皮樣本中，未檢測到HLA-C蛋白，這表明HLA-C高甲基化可能通過遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)之間的相互作用而參與銀屑病的發(fā)病機(jī)制，而不影響HLA-C表達(dá)水平[14]。

B細(xì)胞受體相關(guān)蛋白（B-cell receptor-associated protein，BCAP）31參與角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖和凋亡。Ruchusatsawat等[15]研究發(fā)現(xiàn)銀屑病患者表皮中BCAP31蛋白表達(dá)增加，與健康對照組相比，銀屑病患者BCAP31啟動子的甲基化水平顯著降低。BCAP31啟動子去甲基化可能是銀屑病患者角質(zhì)形成細(xì)胞BCAP31蛋白表達(dá)增加的基本機(jī)制，BCAP31可能參與銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖和異常凋亡的關(guān)鍵分子發(fā)病機(jī)制。Zong等[16]研究發(fā)現(xiàn)銀屑病病變中的HLA-DRB1甲基化水平低于非病變區(qū)，且甲基化水平與PASI評分呈負(fù)相關(guān)，但銀屑病非病變區(qū)和健康對照組之間的HLA-DRB1甲基化無顯著差異。同時(shí)，與銀屑病非病變區(qū)相比，銀屑病病變中HLADRB1 mRNA表達(dá)顯顯著增加。且HLA-DRB1 mRNA表達(dá)與銀屑病病變中的HLA-DRB1甲基化呈負(fù)相關(guān)。結(jié)果顯示HLA-DRB1的低甲基化與HLA-DRB1 mRNA表達(dá)和疾病嚴(yán)重程度相關(guān)，提示HLA-DRB1的低甲基化可能在銀屑病的發(fā)病中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

2 組蛋白甲基化

組蛋白是細(xì)胞核中的蛋白質(zhì)，與DNA雙鏈組成核小體，進(jìn)而形成染色質(zhì)與染色體。組蛋白包含H1、H2A、H2B、H3、H4等5種成分，除H1外，其余4種組蛋白均分別以二聚體相結(jié)合形成核小體核心，DNA纏繞在核小體的核心上，而H1則與核小體間的DNA相結(jié)合。組蛋白的結(jié)構(gòu)可以影響染色質(zhì)狀態(tài)，進(jìn)而影響基因表達(dá)。當(dāng)攜帶遺傳密碼的染色質(zhì)緊密時(shí)，基因處于失活狀態(tài)，而當(dāng)染色質(zhì)從高度螺旋狀態(tài)變?yōu)橄鄬κ杷蔂顟B(tài)時(shí)，有利于各種轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合及其他蛋白質(zhì)因子的相互作用，從而使基因的表達(dá)被活化。組蛋白轉(zhuǎn)錄結(jié)束后，其氨基N末端可發(fā)生多種共價(jià)修飾，包括乙?；?、甲基化、磷酸化、泛素化及二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）核糖基化等[17]。其中組蛋白乙?；土姿峄揎検强赡娴模覍蜣D(zhuǎn)錄的作用可以相互拮抗。組蛋白甲基化是由組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶（histone methyltransferase，HMTs）催化作用下，組蛋白H3和H4的N末端賴氨酸或者精氨酸殘基發(fā)生甲基化修飾。與DNA甲基化所導(dǎo)致的基因表達(dá)沉默不同，組蛋白甲基化對基因表達(dá)可產(chǎn)生激活或抑制的作用。研究者通過對尋常性銀屑病外周血單個(gè)核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中組蛋白甲基化分析發(fā)現(xiàn)，和對照組相比，銀屑病患者H3中4號賴氨酸位點(diǎn)與27號賴氨酸位點(diǎn)的甲基化并沒有顯著差異[18]。關(guān)于組蛋白甲基化是否在銀屑病的發(fā)病機(jī)制中起作用還需進(jìn)一步的研究。

3 結(jié)語

隨著研究不斷深入，表觀遺傳學(xué)已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一，表觀遺傳機(jī)制作為銀屑病發(fā)病機(jī)制的研究越來越受到關(guān)注，但對表觀遺傳學(xué)與銀屑病發(fā)病機(jī)制關(guān)系的認(rèn)識還不夠深入。其中對于DNA甲基化機(jī)制的研究起步較早，也較為成熟。近年來，關(guān)于組蛋白的甲基化修飾研究也越來越受到重視，甲基化作為表觀遺傳調(diào)控的研究為銀屑病治療新靶點(diǎn)的產(chǎn)生及疾病發(fā)展的預(yù)測提供了廣泛的臨床應(yīng)用前景。但是仍有許多問題亟待解決，因此，關(guān)于銀屑病的表觀遺傳的機(jī)制研究仍然任重而道遠(yuǎn)。