組蛋白去乙酰化酶在哮喘發(fā)病機制中的研究進展

宋華華 蔡欣 賴天文 孫杰

哮喘是一種復雜的疾病，其特征包括氣道炎癥，氣道不可逆性重塑，氣道可逆性阻塞和氣道高反應性，發(fā)病機制涉及遺傳及環(huán)境因素相互作用[1]。哮喘給患者家庭及社會帶來極大的經(jīng)濟負擔[2]。

組蛋白去乙?；?HDAC)是表觀遺傳學研究較為深入的蛋白之一。HDAC酶分為四類：Ⅰ類Rpd3樣蛋白(HDAC1，HDAC2，HDAC3和HDAC8)；Ⅱ類Hda1樣蛋白(HDAC4，HDAC5，HDAC6，HDAC7，HDAC9和HDAC10)；Ⅲ類Sir2樣蛋白(SIRT1，SIRT2，SIRT3，SIRT4，SIRT5，SIRT6和SIRT7);和Ⅳ類蛋白(HDAC11)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ類為Zn2+依賴型的 “經(jīng)典型 ”HDAC，Ⅲ類 HDAC是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD ) 依賴型的蛋白酶。HDAC對組蛋白和非組蛋白的去乙?；饔脮淖?nèi)旧|(zhì)構(gòu)象或改變轉(zhuǎn)錄因子的活性，從而導致基因表達的改變[3-5]。本文對近年來HDAC在哮喘發(fā)病機制中的研究進展進行綜述，為臨床治療提供依據(jù)。

Ⅰ類HDAC(HDAC 1、2、3和8)與哮喘

組蛋白脫乙酰酶2(HDAC2)是類固醇反應的關鍵調(diào)節(jié)因子，糖皮質(zhì)激素(GC)在嚴重哮喘的抗炎作用不理想是由于嚴重哮喘患者外周血單個核細胞(PBMC)中HDAC2活性降低導致GC不敏感及促炎基因表達升高。吸煙患者更易出現(xiàn)GC不敏感，原因是香煙煙霧暴露通過增強 PI3K-δ/ Akt 信號通路中 Akt 的磷酸化而降低了 HDAC2 蛋白的表達，影響促炎和抗炎基因轉(zhuǎn)錄之間的平衡，最終降低皮質(zhì)類固醇敏感性。茶堿和PI3K抑制劑通過增加 HDAC2 表達從而改善嚴重哮喘GC敏感性[8-12]。Lai等[13]在屋塵螨HDM誘導的過敏性哮喘小鼠模型和人上皮細胞中的實驗中證明HDAC2通過抑制IL-17A的產(chǎn)生在氣道炎癥中具有保護功能，另有研究報道[14]IL-17A可通過減少 HDAC2 來誘導氣道上皮細胞(AEC)中的皮質(zhì)類固醇不敏感，表明HDAC2的激活和/或抑制IL-17A產(chǎn)生可以預防過敏性氣道炎癥的發(fā)展。

研究表明[15]香煙暴露降低了人類巨噬細胞中HDAC3的活性。Ferraro等[16]進一步研究發(fā)現(xiàn)類固醇依賴性哮喘(SDA)患者PBMc(外周血單核細胞)HDAC3表達相比于正常受試者顯著降低。香煙煙霧提取物(CSE)降低了PBMc中HDAC3的表達，且氟替卡松丙酸酯(FP)單獨或與福莫特羅(FO)聯(lián)合使用可增加HDAC3的活性，但不能完全抵消這種CSE介導的作用。

Li等通過在OVA處理的小鼠肺和IL-4處理的巨噬細胞中發(fā)現(xiàn)HDAC8與Gal-3表達同步增加，用BUD(布地奈德)和PCI-34051(PCI，HDAC8抑制劑)處理導致觀察到的樣品中HDAC8與Gal-3表達平行降低。在OVA暴露的肺和經(jīng)IL-4處理的巨噬細胞中，Arg1蛋白和mRNA水平均升高，表明M2巨噬細胞激活增加，PCI治療可抑制Arg1的表達。以上證明了HDAC8抑制劑通過抑制HDAC8-Gal-3相互作用并減少M2巨噬細胞極化，減輕了過敏性哮喘動物模型中的AHR和氣道炎癥[17-19]。

Ⅱ、Ⅳ類HDAC(HDAC 4、5、6、7、9、10和HDAC 11)與哮喘

Pan等[20]研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生長因子β1 (TGF-β1)通過激活Smad2 / 3降低了microRNA-206(miR-206)的水平，進而上調(diào)了組蛋白脫乙酰基酶4(HDAC4)，從而增加了細胞周期蛋白D1蛋白，導致氣道平滑肌細胞(ASMC)增殖。另有研究報道[21]，在經(jīng)過 PMA / A23187 處理的 HMC-1 細 胞中，IL-10 基因座中的組蛋白乙?；浇档?，敲低 miR-20a 還會導致 IL-10 基因座中的組蛋白乙?；档汀Ｌ崾緈iR-20a 對 IL-10 基因座中的組蛋白乙?；骄哂斜Ｗo作用，其機制可能通過抑制 HDAC4 表達直接 激活了 IL-10 表達，進而間接地調(diào)節(jié)炎癥性細胞因子TNF-α 的表達。

Su等[22]發(fā)現(xiàn)：與用鹽水處理的小鼠相比，暴露于 OVA 的小鼠肺中 HDAC5的活性及表達水平顯著增加。提示靶向HDAC5治療，應該是提高現(xiàn)有藥物治療效果并開發(fā)治療哮喘的新藥的好策略。

研究發(fā)現(xiàn)[23]，HDAC6與成纖維細胞增殖分化以及平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)換密切相關。蘇新明等實驗證明HDAC6抑制劑Tubastatin A Hcl治療能夠有效抑制急性期哮喘小鼠氣道高反應性，減少BALF中細胞總數(shù)和嗜酸性粒細胞數(shù)，抑制BALF中炎癥因子IL-4和IL-5分泌，緩解肺組織炎癥細胞浸潤和氣管上皮杯狀細胞化生，減少哮喘病程中的黏液高分泌，并且能夠有效抑制急性期哮喘小鼠肺組織中上皮下膠原蛋白沉積，進而減輕氣道重塑。

侯小霞等研究發(fā)現(xiàn)哮喘患者外周血單個核細胞中HDAC9 mRNA表達水平與健康對照相比明顯升高，并且隨著病情嚴重程度的增加。在中重度哮喘患者中，HDAC9 mRNA水平與肺功能FEV1占預計值%呈負相關。Tregs數(shù)量和功能缺失的與哮喘發(fā)展密切相關， 在HDAC9-/-小鼠中，CD4 + Treg 細胞的數(shù)量增加了 50%?？梢奌DAC9是調(diào)控Tregs數(shù)量和功能的重要分子靶點[24-25]。

Zhang等[26]通過研究發(fā)現(xiàn)優(yōu)桂丸(YGW)通過分別增加HDAC7/10，HDAC11和HDAC9-11的活性來減少炎性細胞因子IL-4，IL-5和IL-13，促進了記憶T淋巴細胞(Tm)的組蛋白脫乙?；?，從而導致了針對嗜酸性粒細胞浸潤和肺部炎癥的保護作用。另有研究報道[27]GC 同樣可以通過增加HDAC 7、9、10、11，尤其是增加HDAC-10 的表達來下調(diào)IL-4、5和13，改善小鼠Tm細胞觸發(fā)的嗜酸性氣道炎癥。

Ⅲ類(sirtuin家族：sirt1-sirt7)與哮喘

研究報道[28]OVA小鼠肺組織中SIRT1表達的降低，用SIRT1激活劑治療OVA小鼠可減少炎癥細胞肺浸潤以及BAL液中IL-5和IL-13的水平。Wang等[29]研究發(fā)現(xiàn)抑制SIRT1增加IL-6 mRNA和蛋白表達水平，伴隨著16HBE細胞中Akt途徑激活的增加。另有研究表明[30]SIRT1 活性降低導致重度哮喘患者 IL-4 表 達增加。SIRT1成為重度哮喘治療的新靶標。

Chung等[31]報道sirtuin2(Sirt2)是過敏反應的重要調(diào)節(jié)劑，通過調(diào)節(jié)巨噬細胞活化促進炎癥發(fā)生。在研究 miR-451 表達與在IL-4誘導活化的巨噬細胞中的 Sirt2 蛋白水平的實驗中發(fā)現(xiàn)， miR-451缺陷(miR-451 KO)小鼠較野生型(WT)小鼠肺巨噬細胞Sirt2蛋白表達增加。miR-451 KO巨噬細胞表達增加了 Sirt2以響應 IL-4 刺激，表明miR-451 通過抑制Sirt2 蛋白的產(chǎn)生抑制巨噬細胞活化。給予三重過敏原(DRA，塵螨提取物+豚草+熏蒸曲霉)致敏的 WT 和 miR-451 KO 小鼠 高度選擇性 Sirt2 抑制劑 AGK2治療可減輕WT和 miR-451 K O小鼠中的嗜酸性粒細胞炎癥。

Liu等[32]在氣道重塑的哮喘模型中發(fā)現(xiàn)， 支氣管上皮細胞中的 SIRT6 增加。經(jīng)TGF-β1 處理的 16HBE 細胞中，SIRT6 表達上調(diào)。而且，SIRT6 的過表達，可以緩解 各種經(jīng)TGF-β1 誘導的細胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化 EMT 指標，并通過抑制 TGF-β1/ Smad3 信號通路和抑制 c-Jun 啟動子活性來抑制 TGF-β1 誘導的細胞遷移和增殖。 該研究表明 SIRT6 可能是控制哮喘氣道重塑的有效治療靶標。

結(jié)語與展望

綜上所述，HDACs在維持糖皮質(zhì)激素(GC)敏感性、調(diào)節(jié)氣道炎癥反應、氣道重塑及氣道高反應性等方面具有重要作用，為哮喘的靶向治療提供了理論依據(jù)。未來，HDACs的激活劑或抑制劑靶向治療哮喘需要進一步研究，以評估其治療哮喘的有效性和安全性。此外，HDACs家族的一些成員，如HDAC7、10，目前尚未有治療哮喘的相關研究，仍需要進一步探討研究。