系統(tǒng)性紅斑狼瘡表觀遺傳學(xué)機(jī)制研究進(jìn)展

李虹艾，李幫濤，崔 蘭，海元平，黃 婷，向 偉

(1.南華大學(xué)附屬海南醫(yī)院兒內(nèi)科，海南 ?？?570000；2.海南省婦幼保健院兒內(nèi)科，海南 海口 570000；3.海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院兒內(nèi)科，海南 ?？?570000)

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)是一種多器官受累的自身免疫性疾病，臨床表現(xiàn)多種多樣，臟器受累嚴(yán)重。該病好發(fā)于女性，特別是育齡期婦女，我國(guó)SLE患病率為70/10萬(wàn)，而女性患病率高達(dá)113/10萬(wàn)[1]。目前，SLE確切的分子機(jī)制仍不清楚，但已確定遺傳與環(huán)境因素在其發(fā)病機(jī)制中起到重要作用。近年來(lái)，相關(guān)研究揭示了表觀遺傳修飾在腫瘤與自身免疫性疾病等多種疾病發(fā)病中的影響機(jī)制[2]。表觀遺傳修飾是可遺傳的、可逆的、不改變DNA本身序列的基因修飾方式，主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA等。表觀遺傳修飾通過(guò)參與調(diào)控免疫相關(guān)基因的表達(dá)，影響免疫細(xì)胞分化發(fā)育、免疫應(yīng)答相關(guān)分子活化及細(xì)胞因子分泌表達(dá)等，進(jìn)而參與免疫調(diào)控，許多受表觀基因調(diào)控的信號(hào)分子和受體在包括SLE在內(nèi)的各種自身免疫性疾病及炎癥過(guò)程中出現(xiàn)失調(diào)[3-5]。因此，越來(lái)越多的研究開(kāi)始關(guān)注自身免疫性疾病的表觀遺傳學(xué)機(jī)制，甚至發(fā)現(xiàn)“表觀遺傳干預(yù)”在這些疾病中的治療潛力，研發(fā)出一些能夠修改表觀遺傳標(biāo)志的藥物，這些都為免疫紊亂以及疾病發(fā)病機(jī)制研究提供了新的理論依據(jù)[3-4]。本文主要就SLE表觀遺傳學(xué)機(jī)制的研究進(jìn)展作一綜述，以期為SLE相關(guān)研究提供理論依據(jù)。

1 表觀遺傳修飾在SLE致病過(guò)程中的主要作用機(jī)制

1.1DNA甲基化DNA甲基化是表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域最早發(fā)現(xiàn)的、也是研究最為成熟的DNA修飾現(xiàn)象。DNA 甲基化是指在DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，由S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine，SAM)提供甲基，將胞嘧啶鳥(niǎo)嘌呤二核苷酸(cytosine-phosphate-guanosine，CpG)的胞嘧啶甲基化為5-甲基胞嘧啶的過(guò)程，是調(diào)控組織特異性基因表達(dá)而不改變DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的可逆過(guò)程。DNA甲基化的發(fā)生部位多在CpG島，它控制轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄激活物和RNA聚合酶，在真核生物中，DNA甲基化與基因表達(dá)調(diào)控、發(fā)育與衰老調(diào)節(jié)、基因組印跡及X染色體滅活等方面密切相關(guān)[6]。DNA甲基化受DNA甲基轉(zhuǎn)移酶 (DNA methyltransferase enzymes，DNMT)調(diào)控。哺乳動(dòng)物的DNA甲基化主要由DNMT1、DNMT3a 和DNMT3b 3種酶完成，其中DNMT1屬于維持甲基轉(zhuǎn)移酶，DNMT3a和DNMT3b屬于從頭合成甲基轉(zhuǎn)移酶[3，6-8]。DNMT1負(fù)責(zé)在細(xì)胞分裂過(guò)程中進(jìn)行重復(fù)甲基化，維持DNA的持續(xù)甲基化狀態(tài)[9]；DNMT3a和DNMT3b參與DNA甲基化的從頭合成，對(duì)尚未甲基化的DNA鏈進(jìn)行甲基化，使得DNA甲基化獨(dú)立于原有模式[10]。

生理性的DNA甲基化與基因表達(dá)調(diào)控、發(fā)育和衰老調(diào)節(jié)、基因組印跡及X染色體滅活等方面密切相關(guān)，而異常的DNA甲基化在多種疾病如癌癥、自身免疫性疾病、糖尿病、心血管疾病等的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用[11-14]。JAVIERRE等[15]發(fā)現(xiàn)，同時(shí)患有SLE的同卵雙生子的DNA甲基化模式表現(xiàn)不同，揭示了DNA甲基化在SLE發(fā)病機(jī)制中起著獨(dú)特作用。研究表明，SLE患者總體DNA處于低甲基化狀態(tài)[16-17]，且CD4+細(xì)胞CD70基因啟動(dòng)子區(qū)域甲基化水平與SLE活動(dòng)度呈負(fù)相關(guān)[18]。隨著表觀遺傳研究技術(shù)的發(fā)展，目前DNA甲基化的研究已從單基因甲基化發(fā)展到全基因組甲基化研究，研究樣本也由最初的外周血白細(xì)胞進(jìn)展為各種細(xì)胞亞群，如CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、單核細(xì)胞等。研究揭示了SLE患者異常的DNA甲基化，如多種白細(xì)胞介素(interleukin，IL)、Ⅰ型干擾素及干擾素調(diào)節(jié)因子(interferon regulatory factor，IRF)、腫瘤壞死因子等甲基化降低，插頭蛋白3基因調(diào)節(jié)性T細(xì)胞特異性去甲基化區(qū)甲基化升高[19]。

SLE患者淋巴細(xì)胞DNA甲基化與絲裂原活化蛋白激酶失控激活有關(guān)。蛋白激酶C-δ(protein kinase C delta，PRKCD)的活化導(dǎo)致細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinases，ERK)減少以及DNMT1活性降低，從而導(dǎo)致DNA甲基化程度降低以及一些共刺激因子表達(dá)增高，這些與疾病的活動(dòng)性直接相關(guān)。有研究表明，編碼PRKCD基因突變是導(dǎo)致兒童SLE早期表現(xiàn)的因素之一[20]。而導(dǎo)致DNMT1活性降低的另一個(gè)機(jī)制是蛋白磷酸酶2A的表達(dá)增加，它能抑制ERK信號(hào)通路以及DNMT1的活性[21]。除了DNMT1活性降低，袁敏等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)病的MRtApr狼瘡鼠的CD4+T淋巴細(xì)胞中，DNMT3b表達(dá)水平明顯降低，CD70分子表達(dá)水平明顯升高，且二者呈顯著負(fù)相關(guān)，從而提出DNMT3b的低表達(dá)使得CD70啟動(dòng)子區(qū)域CpG島不能充分甲基化，而導(dǎo)致CD70分子表達(dá)水平升高，造成T淋巴細(xì)胞功能異常而導(dǎo)致SLE的發(fā)病。

1.2組蛋白修飾除了DNA甲基化，翻譯后的組蛋白在表觀遺傳水平上也能調(diào)控基因表達(dá)。在真核生物中，組蛋白是由4種核心組蛋白(H2A、H2B、H3和H4)的2個(gè)單體組成的八聚體。組蛋白八聚體形成含有染色體組DNA的復(fù)合物(147個(gè)堿基對(duì))，這些復(fù)合物被稱(chēng)為核小體。組蛋白修飾主要包括乙?；⒓谆?、泛素化、磷酸化、瓜氨酸、ADP-核糖基化和脯氨酸異構(gòu)化等，其表觀遺傳標(biāo)志具有高度特異性，能決定細(xì)胞和組織的表型和功能[23]。異常的組蛋白標(biāo)志是導(dǎo)致包括SLE在內(nèi)的自身免疫性疾病或炎癥紊亂的重要病理機(jī)制。組蛋白乙?；c組蛋白H3賴(lài)氨酸4甲基化是決定分化方向的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。在SLE患者的CD4+T細(xì)胞中，組蛋白乙?；徒M蛋白H3賴(lài)氨酸9甲基化水平都出現(xiàn)降低[24]，也有研究發(fā)現(xiàn)組蛋白H3低乙?；脚cSLE活動(dòng)度有很大相關(guān)性[25]。

1.3微小RNA(microRNA，miRNA) miRNA是一類(lèi)源于內(nèi)源性染色體上的非蛋白編碼的單鏈RNA，長(zhǎng)度為19～25個(gè)核苷酸，能夠與靶mRNA特異性結(jié)合，使靶mRNA降解或者抑制其翻譯，從而對(duì)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)調(diào)控。成熟的miRNA能夠識(shí)別靶基因發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)[26]，目前研究表明，多種miRNA參與免疫細(xì)胞分化，調(diào)控細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)錄因子、凋亡基因等的表達(dá)，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫應(yīng)答，與疾病發(fā)生、發(fā)展相關(guān)[27]。miRNA參與多條信號(hào)傳導(dǎo)通路，其在SLE中可能的發(fā)病機(jī)制有：(1)干擾素通路持續(xù)過(guò)度活化；(2)樹(shù)突狀細(xì)胞的持續(xù)活化；(3)DNA低甲基化；(4)細(xì)胞因子異常分泌；(5)Treg細(xì)胞的異常；(6)雌激素、病毒等其他機(jī)制[28]。

miRNA可作為多種自身免疫性疾病診斷的生物學(xué)標(biāo)志物或治療靶點(diǎn)，在人類(lèi)多種自身免疫性疾病(如SLE、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種miRNA 的表達(dá)改變[29-30]。研究表明，miRNA在SLE患者中存在異常表達(dá)，且與其活動(dòng)性相關(guān)，其中 miRNA-21、miRNA-155、miRNA-148a、miRNA-126在活動(dòng)期SLE中表達(dá)明顯增加，miRNA-146a、miRNA-125a、miRNA-142-3p、miRNA-142-5p、miRNA-142s及miRNA-31表達(dá)降低[29，31-35]。而王萬(wàn)鵬等[36]研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重腎衰竭的狼瘡性腎炎(lupus nephritis，LN)患者miRNA表達(dá)下調(diào)，且miRNA-130b-3p在早期LN患者中表達(dá)增高，與LN的腎臟損害相關(guān)。TRZYBULSKA等[37]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA在體液中能夠穩(wěn)定存在，并易于檢測(cè)。這些研究都提示miRNA有可能成為SLE早期診斷的生物標(biāo)志物。

miRNA還可間接影響DNA甲基化而參與SLE的表觀遺傳發(fā)病機(jī)制。有研究表明，miRNA-21、miRNA-148a和miRNA-29b可以通過(guò)抑制DNMT1而使DNA甲基化水平降低，引起SLE等自身免疫性疾病[38]。其中，miRNA-21作用于Ras鳥(niǎo)苷釋放蛋白1而抑制DNMT1表達(dá)，與疾病活動(dòng)性相關(guān)；miRNA-148a直接抑制DNMT1表達(dá)；miRNA-29b通過(guò)作用于特異性蛋白1而對(duì)DNMT1進(jìn)行負(fù)調(diào)控[38-39]。

1.4長(zhǎng)鏈非編碼RNA(longnoncodingRNA，lncRNA) 在非編碼RNA中，除了已被證實(shí)參與SLE的發(fā)病并與疾病活動(dòng)度相關(guān)的miRNA外，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)，許多l(xiāng)ncRNA在SLE的活動(dòng)組和非活動(dòng)組之間出現(xiàn)了差異表達(dá)。彭武建等[40]運(yùn)用全基因組表達(dá)譜芯片技術(shù)篩選并得到一批SLE差異表達(dá)的lncRNA，發(fā)現(xiàn)SLE患者外周血中uc003ngn、uc003wbg、uc01010q、uc003wax、uc010jsn、HMllncRNAl 145等表達(dá)顯著上調(diào)，ue010cik、AK022005、uc010nwn、uc0109dp、HMllncRNA678、uc010imt等表達(dá)顯著下調(diào)，提示這些差異表達(dá)的lncRNA可能參與SLE疾病發(fā)生、發(fā)展的調(diào)節(jié)過(guò)程，但當(dāng)時(shí)并未分析其與SLE疾病活動(dòng)度的相關(guān)性。在此之后，lncRNA 與SLE的相關(guān)性研究開(kāi)始受到大家的關(guān)注，如陳蘭芳等[41]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA 核富集常染色體轉(zhuǎn)錄物1在SLE患者中明顯高表達(dá)，并與其疾病活動(dòng)度呈正相關(guān)。WU等[42]研究發(fā)現(xiàn)，SLE患者外周血中l(wèi)ncRNA 0949和lncRNA0597的表達(dá)明顯下調(diào)，且lncRNA0949的表達(dá)與SLE患者的疾病活動(dòng)度及器官損傷程度呈負(fù)相關(guān)。

2 表觀遺傳學(xué)機(jī)制在SLE診斷和治療中的研究進(jìn)展

2.1表觀遺傳位點(diǎn)的診斷價(jià)值研究發(fā)現(xiàn)，干擾素誘導(dǎo)蛋白44啟動(dòng)子中的2個(gè)CpG位點(diǎn)的低甲基化程度對(duì)SLE具有非常大的診斷價(jià)值，其敏感度和特異度均達(dá)90%以上[43]。除此之外，炎癥遞質(zhì)白細(xì)胞分化抗原11a、IL-6、炎癥遞質(zhì)白細(xì)胞分化抗原40L、炎癥遞質(zhì)白細(xì)胞分化抗原 70、IL-4、5-羥色胺1A受體和穿孔素等分子基因的啟動(dòng)子區(qū)域甲基化程度對(duì)SLE的診斷和鑒別診斷具有價(jià)值[44-47]。

2.2表觀基因組作為治療靶點(diǎn)治療SLE的傳統(tǒng)方法包括抗瘧疾藥物(可用氯喹和羥氯喹)、糖皮質(zhì)激素、免疫調(diào)節(jié)劑(甲氨蝶呤、霉酚酸酯、環(huán)磷酰胺)等。與惡性腫瘤治療不同的是，SLE等自身免疫性疾病機(jī)制復(fù)雜，其表觀遺傳模式尚未明確，因此，表觀遺傳治療策略的研究也十分困難。盡管如此，將表觀遺傳修飾作為治療手段仍具有較大前景。2016年，HE等[48]在《Nature Medicine》發(fā)布了IL-2調(diào)控免疫平衡治療SLE的最新成果，提出低劑量重組人IL-2能夠抑制SLE患者體內(nèi)過(guò)度活躍的免疫反應(yīng)，顯著降低SLE的病情指標(biāo)。該研究首次報(bào)道了低劑量IL-2對(duì)SLE 的治療作用，為臨床免疫性疾病的診斷和治療帶來(lái)了新的理念。

2.2.1DNA甲基化在SLE的免疫調(diào)節(jié)治療藥物中，甲氨蝶呤可在DNA甲基化過(guò)程中通過(guò)消耗SAM來(lái)降低DNMT1活性[12，49]；而環(huán)磷酰胺則通過(guò)誘導(dǎo)DNMT1的活性而增加DNA甲基化[12，50]。因此，甲氨蝶呤和環(huán)磷酰胺的表觀遺傳效應(yīng)均可以解釋其在治療SLE過(guò)程中表現(xiàn)出的效果。而抑制DNA甲基化也是藥物性狼瘡發(fā)病機(jī)制中的一種假說(shuō)，一些能夠抑制ERK信號(hào)途徑的藥物如肼苯噠嗪、普魯卡因酰胺等可誘發(fā)SLE，表明ERK途徑缺陷通過(guò)減少DNMT1表達(dá)、調(diào)節(jié)DNA甲基化而參與藥物性狼瘡的發(fā)病[51]。

2.2.2組蛋白修飾由于SLE患者T細(xì)胞中組蛋白乙酰化水平降低，提示增加組蛋白乙酰化程度可能對(duì)SLE的治療有益。早期研究表明，應(yīng)用組蛋白去乙?；敢种苿?histone deacetylase inhibitor，HDACI)可以通過(guò)改善MRL/lpr小鼠組蛋白低乙?；癄顟B(tài)而降低疾病的活動(dòng)性[52]。最近研究發(fā)現(xiàn)，抑制Ⅰ型和Ⅱ型組蛋白去乙?；傅腍DACI ITF2357可以降低MRL/lpr小鼠體內(nèi)炎性細(xì)胞因子，改善其腎臟病變[53]。但是，在癲癇患者中應(yīng)用HDACI制劑丙戊酸有時(shí)會(huì)導(dǎo)致狼瘡樣癥狀[54]。因此，現(xiàn)有的表觀遺傳治療因其可能出現(xiàn)弊大于利的不良反應(yīng)而受到了一定的限制。

2.2.3miRNA在SLE治療中，目前尚無(wú)特別類(lèi)型miRNA阻斷的相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)道。而在丙型病毒性肝炎和惡性腫瘤的治療方式中，一些可被小分子靶向作用的miRNA已經(jīng)進(jìn)入了臨床前研究階段[55-56]。對(duì)于自身免疫性疾病，miRNA作為靶向治療工具也極具前景，但是，如何解決其非特異性不良反應(yīng)仍是目前的主要挑戰(zhàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

SLE是一種侵犯多系統(tǒng)和多臟器的全身結(jié)締組織的自身免疫性疾病[57-58]，致病機(jī)制復(fù)雜，其表觀遺傳學(xué)機(jī)制中主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA等[59]，這3種因素并非單獨(dú)作用，而是存在交叉，相互影響，如miRNA可通過(guò)抑制DNMT1降低DNA甲基化水平，組蛋白H3賴(lài)氨酸18可通過(guò)HDAC1及DNMT3a導(dǎo)致高甲基化[60]。SLE患者的免疫細(xì)胞存在異常的基因表達(dá)，而表觀遺傳失調(diào)是導(dǎo)致異?；虮磉_(dá)的重要原因之一。近年來(lái)，有研究發(fā)現(xiàn)與表觀遺傳學(xué)有關(guān)的分子機(jī)制，越來(lái)越多的新生物標(biāo)志物也被揭示出其與SLE及許多自身免疫性疾病發(fā)病相關(guān)的遺傳傾向性[61]。SLE患者淋巴細(xì)胞具有高度特異性的表觀遺傳模式，因此，表觀遺傳學(xué)研究在尋求個(gè)體化治療靶點(diǎn)及作為疾病生物標(biāo)志物方面具有很大潛力。