組蛋白去乙酰化酶3調(diào)控免疫細(xì)胞的發(fā)育和功能①

張婷 鄭全輝（華北理工大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，唐山063210）

組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases，HDACs）是一組表觀遺傳修飾蛋白，通過(guò)催化組蛋白或非組蛋白賴氨酸殘基的去乙?；{(diào)節(jié)基因表達(dá)，一般來(lái)說(shuō)，組蛋白乙?；瘜?dǎo)致染色質(zhì)呈開(kāi)放狀態(tài)，基因轉(zhuǎn)錄活躍，而組蛋白去乙?；瘜?dǎo)致染色質(zhì)呈致密狀態(tài)，抑制基因轉(zhuǎn)錄。根據(jù)蛋白結(jié)構(gòu)、細(xì)胞定位、表達(dá)方式等差異，哺乳動(dòng)物HDAC可分為四大類共18個(gè)成員［1］。HDAC3屬于第Ⅰ類HDACs，其結(jié)構(gòu)與酵母Rpd3蛋白序列高度同源，但與其他Ⅰ類HDAC成員（HDAC1、HDAC2、HDAC8）的專一細(xì)胞核定位不同，HDAC3可在胞核和胞漿中穿梭［2］。HDAC3在機(jī)體組織細(xì)胞中廣泛表達(dá)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，在免疫系統(tǒng)中、HDAC3對(duì)于多種免疫細(xì)胞的發(fā)育、分化及功能發(fā)揮均具有重要調(diào)控作用，本文對(duì)此進(jìn)行綜述。

1 HDAC3對(duì)T淋巴細(xì)胞亞群的調(diào)控作用

早在1998年，DANGOND等［3］采用mRNA差異表達(dá)分析和5'RACE方法，從人T細(xì)胞中克隆獲得HDAC3基因，并且發(fā)現(xiàn)HDAC3在受到絲裂原和抗CD3抗體刺激的T細(xì)胞中表達(dá)增加，提示HDAC3可能在T細(xì)胞的活化和增殖過(guò)程中發(fā)揮重要作用。KIERNAN等［4］在PMA活化的Jurkat T淋巴細(xì)胞系中也發(fā)現(xiàn)，HDAC3介導(dǎo)的p65去乙?；腔罨疶細(xì)胞NF-κΒ信號(hào)通路的關(guān)鍵步驟，提示HDAC3在介導(dǎo)免疫急性期反應(yīng)以及炎癥反應(yīng)的重要性。另外，在對(duì)比多發(fā)性硬化癥（MS）患者和正常對(duì)照T細(xì)胞對(duì)組蛋白去乙酰化酶抑制劑TSA凋亡敏感性的研究中，ZHANG等［5］發(fā)現(xiàn)MS患者T細(xì)胞對(duì)TSA誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡產(chǎn)生抗性，這種抗凋亡活性與MS患者T細(xì)胞中HDAC3的表達(dá)增加同時(shí)伴隨促凋亡蛋白p53及其下游信號(hào)分子的表達(dá)降低有關(guān)。

近年來(lái)采用特異基因敲除技術(shù)，研究者對(duì)HDAC3在T細(xì)胞亞群發(fā)育和功能中的作用有了更深入的了解。首先THAPA等［6］發(fā)現(xiàn)CD4/Cre酶介導(dǎo)的HDAC3敲除不影響傳統(tǒng)αβT細(xì)胞在胸腺的發(fā)育和數(shù)量，但導(dǎo)致恒定型自然殺傷細(xì)胞（invariant NKT，iNKT）的產(chǎn)生顯著降低；而采用iNKT細(xì)胞特異轉(zhuǎn)錄因子PLZF/Cre酶介導(dǎo)的HDAC3敲除小鼠，研究者發(fā)現(xiàn)iNKT細(xì)胞死亡顯著增加，但不能被抗凋亡Bcl-2和Bcl-xL基因轉(zhuǎn)染所糾正。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)HDAC3缺失的iNKT細(xì)胞中Cyto-ID和LC3A/B表達(dá)明顯增加，同時(shí)營(yíng)養(yǎng)受體GLUT1、CD71和CD98的表達(dá)明顯降低，表明自噬功能降低可能是HDAC3缺失iNKT細(xì)胞死亡的主要原因［7］。WANG等［8］采用Foxp3/Cre酶和CD4/Cre酶分別在調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cells，Treg）和傳統(tǒng)αβT細(xì)胞特異敲除HDAC3，發(fā)現(xiàn)HDAC3對(duì)于Treg的產(chǎn)生和免疫抑制功能的發(fā)揮具有重要調(diào)控作用：HDAC3缺失導(dǎo)致胸腺自然生成的Treg（nTreg）中IL-2的表達(dá)顯著增加并伴隨其免疫抑制功能的顯著降低，HDAC3敲除小鼠生長(zhǎng)到4~6周時(shí)會(huì)死于嚴(yán)重的自身免疫性疾病，而給HDAC3敲除小鼠輸注正常小鼠的FOXP3+Treg細(xì)胞可以減緩自身免疫病的發(fā)生，延長(zhǎng)小鼠壽命；同時(shí)研究者還發(fā)現(xiàn)：HDAC3缺失導(dǎo)致外周傳統(tǒng)αβT細(xì)胞在誘導(dǎo)條件下產(chǎn)生的Treg（iTreg）顯著下降，同時(shí)還產(chǎn)生大量炎癥性細(xì)胞因子如IL-2、IL-6和IL-17。另 外，HSU等［9］和WANG等［10］在CD4/Cre介 導(dǎo) 的HDAC3敲除小鼠中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，HDAC3敲除導(dǎo)致外周免疫器官中成熟CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞的數(shù)量均顯著減少，并且T細(xì)胞表面CD55分子表達(dá)降低，但同時(shí)CD69和CD44等細(xì)胞活化分子表達(dá)增加，因此認(rèn)為HDAC3敲除導(dǎo)致的外周T細(xì)胞減少與經(jīng)典補(bǔ)體途徑激活和活化誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡有關(guān)。

采用T細(xì)胞在胸腺早期發(fā)育分子Lck/Cre和CD2/Cre酶介導(dǎo)的HDAC3敲除小鼠，研究者發(fā)現(xiàn)HDAC3缺陷T細(xì)胞在胸腺CD4/CD8雙陽(yáng)性階段發(fā)育障礙，進(jìn)而導(dǎo)致胸腺CD4和CD8單陽(yáng)性T細(xì)胞產(chǎn)生減少以及脾臟成熟CD4+和CD8+T細(xì)胞數(shù)量的顯著降低，而且，CD4+T細(xì)胞的降低程度明顯高于CD8+T細(xì)胞［11］。同時(shí)，HDAC3缺陷CD4/CD8雙陽(yáng)性T細(xì)胞中Runx3和Patz的表達(dá)異常增加，導(dǎo)致胸腺CD4單陽(yáng)性T細(xì)胞生成比率進(jìn)一步降低，而CD8單陽(yáng)性T細(xì)胞比率相對(duì)增加［12］。另外，HDAC3在T細(xì)胞發(fā)育早期敲除導(dǎo)致嘌呤受體P2X7表達(dá)增加，致使CD4/CD8雙陽(yáng)性T細(xì)胞對(duì)胸腺皮質(zhì)ATP誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的敏感性增加［13］。研究發(fā)現(xiàn)，CD2/Cre酶介導(dǎo)的HDAC3敲除T細(xì)胞中RORγt表達(dá)顯著增加，造成外周殘存CD4+T細(xì)胞向Th17細(xì)胞分化，并導(dǎo)致HDAC3敲除小鼠易發(fā)炎性腸?。?4］。進(jìn)行T細(xì)胞受體αβ鏈轉(zhuǎn)基因只能糾正Lck/Cre酶介導(dǎo)的HDAC3敲除小鼠T細(xì)胞發(fā)育缺陷，但對(duì)CD2/Cre酶介導(dǎo)的HDAC3敲除小鼠T細(xì)胞的發(fā)育缺陷沒(méi)有影響。以上研究結(jié)果提示：HDAC3在胸腺T細(xì)胞的不同發(fā)育和分化階段通過(guò)不同機(jī)制發(fā)揮調(diào)控作用，而這種調(diào)控對(duì)CD4+T細(xì)胞發(fā)育和分化的影響尤為重要。

2 HDAC3對(duì)B淋巴細(xì)胞亞群的調(diào)控作用

B細(xì)胞受體重鏈基因片段重排對(duì)于B細(xì)胞在骨髓的發(fā)育和體液免疫應(yīng)答功能至關(guān)重要。STEN‐GEL等［15］等采用Mb1/Cre酶在B前體細(xì)胞中敲除HDAC3，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HDAC3敲除小鼠骨髓中B220+CD43+B前體細(xì)胞明顯增加，但在脾臟中成熟B細(xì)胞缺失。定量測(cè)序結(jié)果表明B細(xì)胞受體重鏈基因片段VDJ重排缺陷是HDAC3敲除誘發(fā)B細(xì)胞發(fā)育停滯的主要原因。進(jìn)一步采用CD19/Cre酶介導(dǎo)的HDAC3敲除小鼠，研究者發(fā)現(xiàn)HDAC3敲除小鼠在抗原刺激條件下，外周免疫器官生發(fā)中心形成缺陷同時(shí)伴隨漿母細(xì)胞產(chǎn)生的顯著降低，RNA測(cè)序結(jié)果表明CD86、CD83和CXCR5表達(dá)異常增加與HDAC3敲除小鼠生發(fā)中心B細(xì)胞增殖和漿細(xì)胞生成缺陷密切相關(guān)［16］。Blimp-1是驅(qū)動(dòng)B細(xì)胞終末分化成漿細(xì)胞的關(guān)鍵調(diào)控蛋白，Blimp-1在B細(xì)胞中低表達(dá)而在漿細(xì)胞中表達(dá)明顯增加［17］。TANAKA等［18］研究發(fā)現(xiàn)HDAC3是調(diào)節(jié)Blimp-1在B細(xì)胞終末分化過(guò)程中表達(dá)變化的主要蛋白，HDAC3缺失導(dǎo)致漿細(xì)胞生成減少，抗體產(chǎn)生水平降低［19］。

3 HDAC3對(duì)巨噬細(xì)胞的調(diào)控作用

巨噬細(xì)胞是一群具有異質(zhì)性的固有免疫細(xì)胞，按功能差異可分為非活化巨噬細(xì)胞（M0）、經(jīng)典途徑激活巨噬細(xì)胞（M1）和替代途徑激活巨噬細(xì)胞（M2）。M1型巨噬細(xì)胞通常由IFN-γ和TLR配體如細(xì)菌脂多糖（LPS）等誘導(dǎo)M0產(chǎn)生，在多種疾病中具有促進(jìn)T細(xì)胞增殖和炎癥發(fā)展的作用；而M2型巨噬細(xì)胞主要由Th2型細(xì)胞因子如IL-4和IL-13等誘導(dǎo)M0產(chǎn)生，具有抑制炎癥反應(yīng)、促進(jìn)組織纖維化和抗寄生蟲(chóng)感染的作用［19］。MULLICAN等［20］研究發(fā)現(xiàn)：HDAC3在巨噬細(xì)胞中可通過(guò)催化染色質(zhì)組蛋白賴氨酸的去乙?；种艻L-4及其下游眾多基因的表達(dá)。HDAC3缺失導(dǎo)致巨噬細(xì)胞向M2型轉(zhuǎn)化，并可減輕曼氏血吸蟲(chóng)卵感染造成的肺部炎癥反應(yīng)；SAN‐CHEZ等［21］發(fā)現(xiàn)HDAC3的特異抑制劑RGFP966可降低M1型泡沫巨噬細(xì)胞的產(chǎn)生，促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞活化，促進(jìn)脊髓損傷恢復(fù)。另外，CHEN等［22］發(fā)現(xiàn)HDAC3缺失巨噬細(xì)胞與野生型巨噬細(xì)胞相比，在受到LPS刺激時(shí)IFN-β信號(hào)不能被有效激活并導(dǎo)致其下游大量炎性基因表達(dá)缺失。HOEKSEMA等［23］發(fā)現(xiàn)HDAC3在動(dòng)脈粥樣硬化損傷部位表達(dá)增加并與M1巨噬細(xì)胞數(shù)量呈正相關(guān)，而HDAC3缺失巨噬細(xì)胞中促纖維化TGFB1基因表達(dá)增加，導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣斑塊膠原沉積增加，斑塊穩(wěn)定性增強(qiáng)，最終抑制動(dòng)脈粥樣硬化對(duì)機(jī)體造成的進(jìn)一步損傷。此外，研究發(fā)現(xiàn)HDAC3也在多種其他M2型巨噬細(xì)胞分化抑制機(jī)制中發(fā)揮作用［24-25］。

總之，近年來(lái)對(duì)于HDAC3在免疫細(xì)胞中的作用及機(jī)制研究日漸增多，研究結(jié)果表明HDAC3在多種免疫細(xì)胞的發(fā)育、分化和功能發(fā)揮的多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。而且，HDAC3不僅作用于以上特異種類的免疫細(xì)胞，在多能造血干細(xì)胞階段，HDAC3通過(guò)維持染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因組的穩(wěn)定性促進(jìn)免疫細(xì)胞的正常分化，HDAC3在此階段缺失導(dǎo)致淋巴樣祖細(xì)胞不能進(jìn)行有效DNA復(fù)制，發(fā)生細(xì)胞周期S期阻滯并最終導(dǎo)致淋巴細(xì)胞生成的顯著減少［26］。另外，HDAC3還可通過(guò)與免疫細(xì)胞相互作用的基質(zhì)細(xì)胞或靶細(xì)胞，間接調(diào)控這些免疫細(xì)胞的發(fā)育與功能，例如：GOLDFARB等［27］報(bào)道HDAC3是調(diào)控胸腺髓質(zhì)上皮細(xì)胞發(fā)育Notch信號(hào)途徑的重要組分，HDAC3表達(dá)缺失可導(dǎo)致腺髓質(zhì)上皮細(xì)胞發(fā)育受阻并伴隨T細(xì)胞陰性選擇障礙。NK細(xì)胞主要通過(guò)其表面表達(dá)的活化和抑制相關(guān)調(diào)節(jié)性受體發(fā)揮作用，F(xiàn)OLGUERAS等［28］發(fā)現(xiàn)HDAC3是NK細(xì)胞活化受體NKG2D配體（NKG2DL）分子的關(guān)鍵抑制因子，抑制HDAC3的表達(dá)可顯著增強(qiáng)NK細(xì)胞對(duì)病毒感染或腫瘤等靶細(xì)胞的識(shí)別和殺傷功能［29］。目前，多種組蛋白去乙?；敢种苿┮延糜谀[瘤、炎性疾病、感染性疾病等多種疾病的臨床治療研究，由于HDAC3在多種免疫細(xì)胞及其相關(guān)細(xì)胞中廣泛表達(dá)并且其作用機(jī)制復(fù)雜［30］，對(duì)HDAC3在不同免疫細(xì)胞發(fā)育、分化和功能調(diào)控作用的進(jìn)一步探討，既有助于深入了解表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)制對(duì)免疫系統(tǒng)的影響，同時(shí)也將對(duì)以上疾病的免疫學(xué)治療提供新的思路和線索。