表觀遺傳修飾在哮喘中的作用①

滕方舟 魏 穎 王文倩 崔 潔 吾尼且木·吐拉克 董競(jìng)成

（復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科，上海200040）

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，哮喘是一種常見的由免疫和呼吸功能障礙引發(fā)的呼吸道疾病，多與過敏有關(guān)［1］。全球哮喘防治創(chuàng)議（global initiative for asthma，GINA）將哮喘定義為一種異質(zhì)性疾病，其異質(zhì)性特點(diǎn)由哮喘復(fù)雜的病理生理學(xué)變化所決定［2］。隨著對(duì)哮喘發(fā)病機(jī)制的理解不斷加深，醫(yī)學(xué)界逐漸形成一種新的認(rèn)識(shí)，即哮喘不再被簡(jiǎn)單地認(rèn)為是“單一”的疾病，而是一種包含多種臨床表型和病理生理學(xué)機(jī)制的綜合征［3-4］。根據(jù)哮喘不同表型和病理生理學(xué)特征確定最具針對(duì)性的治療方案，可能是今后臨床治療哮喘的趨勢(shì)。

表觀遺傳學(xué)概念最早由WADDINGTON 提出，其通常被用于描述調(diào)節(jié)基因表達(dá)的可遺傳性變化，而不涉及DNA 核苷酸序列本身改變［5-6］。隨著遺傳學(xué)和基因組學(xué)領(lǐng)域研究進(jìn)展，多種調(diào)控細(xì)胞功能的表觀遺傳修飾已得到證實(shí)，這些基因調(diào)控過程不僅維持細(xì)胞正常功能，也參與疾病發(fā)生［7］。經(jīng)典表觀遺傳修飾主要包括DNA 甲基化、組蛋白修飾和微小RNA（microRNA，miRNA）。多項(xiàng)證據(jù)表明，這些表觀遺傳修飾所介導(dǎo)的基因調(diào)控過程與哮喘復(fù)雜的病理生理學(xué)變化密切相關(guān)，可能是影響哮喘異質(zhì)性的重要機(jī)制之一［8-11］。因此，本文將詳細(xì)介紹上述表觀遺傳修飾的作用機(jī)制，并重點(diǎn)關(guān)注其在哮喘病理生理學(xué)變化中的作用與特點(diǎn)，最后討論表觀遺傳修飾的調(diào)控作用如何為哮喘治療提供新選擇。

1 表觀遺傳學(xué)作用機(jī)制

1.1 DNA 甲基化 DNA 甲基化是被研究最多的一種表觀遺傳學(xué)機(jī)制，指胞嘧啶的第5位碳原子在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶催化下共價(jià)結(jié)合1 個(gè)甲基基團(tuán)（-CH3），生成5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，5mC），從而實(shí)現(xiàn)甲基化修飾的過程［12］。這種DNA 修飾通常發(fā)生于1 個(gè)富含CpG 位點(diǎn)的區(qū)域（即CpG 島），CpG 位點(diǎn)指DNA 某個(gè)區(qū)域的堿基序列以5'-胞嘧啶（C）-磷酸二酯鍵（p）-鳥嘌呤（G）-3'形式出現(xiàn)，區(qū)別于CG（位于互補(bǔ)DNA 雙鏈上的堿基對(duì)）［13］。簡(jiǎn)言之，DNA 甲基化就是在CpG 位點(diǎn)的C 堿基中添加-CH3，從而生成5mC 的過程。5mC 是一種可靠的表觀遺傳學(xué)標(biāo)記，其出現(xiàn)代表DNA甲基化發(fā)生。

CpG 島位于或靠近基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，其CpG位點(diǎn)的甲基化水平影響基因表達(dá)調(diào)控（但不改變DNA 序列），如CpG 島高甲基化與基因轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān)，低甲基化則導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄活躍［7，14-15］。DNA 甲基化與基因表達(dá)密切相關(guān)，目前已被廣泛用于疾病機(jī)制及治療研究。

1.2 組蛋白修飾 組蛋白是真核細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)的一類堿性蛋白，其與DNA 共同組成核小體（即染色質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位）［16-17］。一般而言，核小體由 147 個(gè)堿基對(duì)纏繞1 個(gè)八聚體而成，其中八聚體包含4 類各2 分子組蛋白（H2A、H2B、H3 和 H4）［14］。多數(shù)組蛋白都具有1個(gè)球狀結(jié)構(gòu)域和游離于自身核小體外的N 端尾狀結(jié)構(gòu)，游離的N 端尾狀結(jié)構(gòu)含有多個(gè)氨基酸殘基（如賴氨酸、精氨酸、絲氨酸、蘇氨酸及酪氨酸等），在特定酶催化作用下，這些殘基分別與相應(yīng)生物化學(xué)官能團(tuán)（如乙酰、甲基、磷酸根、泛素等）共價(jià)結(jié)合，從而發(fā)生相應(yīng)的翻譯后修飾（如乙?；?、甲基化、磷酸化、泛素化等）［14，18-19］。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的組蛋白N端殘基共價(jià)修飾包括：賴氨酸乙酰化、泛素化、類泛素化、生物素化；賴氨酸、精氨酸甲基化；絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸磷酸化等［20］。

組蛋白修飾大多具有調(diào)控基因表達(dá)作用，如組蛋白乙?；山档徒M蛋白分子與DNA，或相鄰核小體間的親和力，松解染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，使染色質(zhì)易于被轉(zhuǎn)錄因子和染色質(zhì)重塑因子等接近和訪問，從而促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，因此，組蛋白乙酰化通常與基因激活相關(guān)［21］。組蛋白甲基化既可與基因抑制有關(guān)，也可與基因激活有關(guān)，取決于組蛋白N端發(fā)生甲基化的氨基酸殘基位置和共價(jià)結(jié)合的甲基數(shù)，如組蛋白H3 第4 位賴氨酸的三甲基化（H3K4me3）可激活轉(zhuǎn)錄，而組蛋白H3 第9 位賴氨酸二甲基化（H3K9me2）則限制轉(zhuǎn)錄［22-23］。

綜上，組蛋白修飾可通過改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)或招募生物化學(xué)官能團(tuán)影響基因表達(dá)。與DNA 甲基化相比，組蛋白修飾不影響DNA 序列，但組蛋白修飾更為復(fù)雜，其涉及對(duì)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)控，在基因表達(dá)中發(fā)揮重要作用，這種調(diào)控作用也可能是疾病發(fā)生的重要原因之一。

1.3 miRNA 介導(dǎo)的表觀遺傳修飾 miRNA 對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控被認(rèn)為是影響哮喘發(fā)病的另一重要表觀遺傳學(xué)機(jī)制。miRNA是由21~23個(gè)核苷酸組成的短單鏈非編碼RNA，其通常作為一類基因轉(zhuǎn)錄后（mRNA）水平的負(fù)向調(diào)節(jié)因子，可下調(diào)或抑制由靶RNA翻譯的蛋白水平［24］。

具體而言，miRNA 通過互補(bǔ)序列與靶mRNA 3′非翻譯區(qū)（3′UTR）結(jié)合抑制翻譯，并使mRNA 脫腺苷化和5′端脫帽，從而導(dǎo)致mRNA穩(wěn)定性下降或/和降解，最終抑制蛋白表達(dá)［23，25］。每個(gè) miRNA 都可直接或間接調(diào)控多個(gè)靶基因，而每個(gè)基因又可受多個(gè)不同miRNA 調(diào)控，從而形成一個(gè)復(fù)雜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)［26］。據(jù)估計(jì)，哺乳動(dòng)物中約50%蛋白編碼基因受 miRNA 調(diào)控，而人體中約為 33%［24，27］。因此，miRNA 在調(diào)節(jié)機(jī)體正常生理活動(dòng)與功能中起重要作用，同時(shí)，其表達(dá)異常與疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

2 哮喘的表觀遺傳學(xué)調(diào)控

2.1 哮喘的一般病理特征 哮喘以支氣管高反應(yīng)性、氣道炎癥及氣道重塑為主要病理特征［28-29］。哮喘炎癥反應(yīng)可引起支氣管對(duì)各種刺激反應(yīng)性增強(qiáng)，導(dǎo)致支氣管高反應(yīng)性［30］。另一方面，氣道重塑可由免疫細(xì)胞釋放的促炎細(xì)胞因子，或IgE 直接作用于平滑肌細(xì)胞，或非免疫刺激等因素誘導(dǎo)［31］。通常，哮喘最初發(fā)病特點(diǎn)為平滑肌收縮和氣道炎癥引起的可逆性氣流受限，當(dāng)疾病轉(zhuǎn)入慢性期，氣道結(jié)構(gòu)和功能會(huì)發(fā)生病理改變，如氣道重塑：平滑肌和黏膜下腺體增生和肥大，細(xì)胞外基質(zhì)沉積和血管生成等［32-33］；上皮細(xì)胞功能異常：常駐干細(xì)胞和基底細(xì)胞比例提高、杯狀細(xì)胞增生和黏液分泌過多，纖毛細(xì)胞減少等［34-35］。另外，哮喘的肺部病理改變不僅與氣道上皮細(xì)胞（airway epithelial cells，AEC）及氣道平滑肌細(xì)胞（airway smooth muscle cells，ASMC）功能失調(diào)有關(guān)，還涉及單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞及淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞間高度復(fù)雜的相互作用，以及多種生物活性物質(zhì)介導(dǎo)［8］?？梢?，氣道結(jié)構(gòu)細(xì)胞及相關(guān)免疫細(xì)胞在哮喘發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

2.2 哮喘的表觀遺傳學(xué)特征 表觀遺傳修飾的作用主要與基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)，且多種細(xì)胞發(fā)育、分化和功能均依賴于這些表觀遺傳調(diào)控機(jī)制［7，10，13，36］。不同類型細(xì)胞可表現(xiàn)出各具特征的表觀遺傳學(xué)模式。由于哮喘發(fā)生發(fā)展與多種細(xì)胞功能異常密切相關(guān)，因此，筆者將圍繞哮喘發(fā)病中起關(guān)鍵作用的若干種細(xì)胞，闡述哮喘的表觀遺傳學(xué)特征及調(diào)控機(jī)制。

2.2.1 AEC AEC屬于黏膜層，位于外界環(huán)境與黏膜下層之間，是氣道抵御吸入性有害物質(zhì)和空氣變應(yīng)原的第一道屏障［37］。最新研究證實(shí)，哮喘患者AEC 中具有大量表觀遺傳學(xué)變化，其IL-33 和嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子3（eotaxin-3）DNA 甲基化水平明顯降低［38］。IL-13 是哮喘氣道炎癥和氣道重塑的關(guān)鍵細(xì)胞因子，研究發(fā)現(xiàn)，IL-13 誘導(dǎo)的AEC 中基因組DNA 甲基化模式明顯改變，且這改變主要發(fā)生于哮喘相關(guān)基因附近區(qū)域，如中性粒細(xì)胞胞漿因子2（NCF2）、基質(zhì)金屬蛋白酶14（MMP-14）等，推測(cè)這些基因的低甲基化水平可能參與哮喘病理改變［39］。兒童哮喘患者鼻腔上皮細(xì)胞中，哮喘相關(guān)基因如花生四烯酸15-脂氧合酶（ALOX15）、鈣蛋白酶14（CAPN14）、組織蛋白酶 C（CTSC）、凝溶膠蛋白（GSN）、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)性酪氨酸激酶2 型受體（NTRK2）、血管假性血友病因子（vWF）及一些免疫和細(xì)胞外基質(zhì)基因等均出現(xiàn)大量DNA 甲基化標(biāo)記［40］；通過觀察哮喘患者與健康人群AEC 表觀遺傳差異發(fā)現(xiàn)，哮喘患者AEC 中，組蛋白H3 第18 位賴氨酸的乙?；℉3K18ac）、組蛋白H3 第9 位賴氨酸的三甲基化（H3K9me3）水平明顯增高，其中，H3K18ac 特異性改變與表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）、轉(zhuǎn)錄因子（Delt?aNp63 與STAT6）轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)相關(guān)，可導(dǎo)致哮喘AEC 中 EGFR、DeltaNp63 及 STAT6 表達(dá)增加，從而參與哮喘發(fā)?。?1］；另外，miRNA 可通過調(diào)控特定細(xì)胞因子表達(dá)參與AEC凋亡和增殖過程。B細(xì)胞淋巴因子2（Bcl-2）是一種抗凋亡蛋白，其凋亡抑制作用通常被認(rèn)為是癌癥發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵［42］。研究表明，miRNA-23a 可抑制 Bcl-2 表達(dá)，從而促進(jìn) AEC 凋亡，而AEC凋亡與哮喘氣道重塑密切相關(guān)［43］。

2.2.2 ASMC ASMC 是氣道高反應(yīng)性的主要效應(yīng)細(xì)胞，同時(shí)也被認(rèn)為與氣道重塑密切相關(guān)。多項(xiàng)證據(jù)表明，哮喘患者ASMC 中存在某些基因的特異性表觀遺傳變化，如磷酸二酯酶4D（PDE4D）是一種調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷（cAMP）水平的特異性磷酸二酯酶，控制其表達(dá)的基因已被鑒定為哮喘易感基因［44-45］。哮喘患者 ASMC 中發(fā)現(xiàn)，PDE4D 基因啟動(dòng)子CpG 位點(diǎn)表現(xiàn)出低甲基化特征，該特征可導(dǎo)致PDE4D 表達(dá)增加，進(jìn)一步將甲基化的寡核苷酸引入PDE4D啟動(dòng)子上的CpG位點(diǎn)，使該基因DNA甲基化水平提高，以此反證PDE4D 低甲基化引起的哮喘ASMC 功能異常，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PDE4D 甲基化水平提高可逆轉(zhuǎn)ASMC 異常功能，其不僅可降低哮喘ASMC中 PDE4D 表達(dá)，提高 cAMP 水平，從而抑制 Ca2+水平異常升高，還可降低Ca2+信號(hào)通路下游效應(yīng)因子磷酸化水平（如肌球蛋白輕鏈激酶），從而降低哮喘ASMC 增殖和遷移［44］。CXC 趨化因子配體（CXCL）8又名IL-8，是一種強(qiáng)效中性粒細(xì)胞趨化因子，可募集中性粒細(xì)胞進(jìn)入氣道，導(dǎo)致激素抵抗性的嗜中性粒細(xì)胞氣道炎癥［46-47］。研究發(fā)現(xiàn)，哮喘患者分離的ASMC 中，CXCL8 蛋白和 mRNA 表達(dá)顯著增高［48］。為闡明CXCL8 在哮喘患者中分泌增多的內(nèi)在機(jī)制，進(jìn)一步研究哮喘患者ASMC 中CXCL8 基因的表觀遺傳變化，發(fā)現(xiàn)CXCL8啟動(dòng)子處組蛋白H3K18乙?；罅吭黾樱cCXCL8基因相關(guān)的DNA甲基化并無明顯改變［47］。此外，研究證實(shí)miR-139-5p 可通過下調(diào)染色質(zhì)重塑因子（Brg1）基因表達(dá)，抑制哮喘患者ASMC增殖，并促進(jìn)其凋亡，提示miR-139-5p參與氣道重塑的調(diào)節(jié)過程［28］。

2.2.3 單核細(xì)胞 單核細(xì)胞是外周血白細(xì)胞，其在炎癥發(fā)生時(shí)，可通過血液循環(huán)聚集至炎癥局部，并分化成巨噬細(xì)胞或樹突狀細(xì)胞，參與宿主免疫反應(yīng)［49］。一項(xiàng)研究評(píng)估了不同炎癥表型哮喘患者外周血中單核細(xì)胞DNA 甲基化差異，通過與健康對(duì)照組比較發(fā)現(xiàn)，嗜酸粒細(xì)胞性哮喘（EA）、寡細(xì)胞性哮喘（PGA）、中性粒細(xì)胞性哮喘（NA）患者單核細(xì)胞中分別有413、495、89 個(gè)差異甲基化 CpG 位點(diǎn)，而EA、PGA 和 NA 患者單核細(xì)胞中分別有 223、237 和 72 個(gè)位點(diǎn)存在顯著高甲基化，其中，又有9個(gè)基因的高甲基化是這3種表型哮喘共有的特征［50］。這些不同表型哮喘患者的DNA 甲基化特征可能有助于理解哮喘發(fā)病機(jī)制，但其在哮喘中的確切作用尚未明確。

2.2.4 嗜酸性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞 嗜酸性粒細(xì)胞參與哮喘氣道重塑和高反應(yīng)性等病理過程［51］。中性粒細(xì)胞及其相關(guān)蛋白酶持續(xù)性增多對(duì)氣道產(chǎn)生極為不利的影響，如損傷和阻塞氣道、黏液分泌過多和氣道重塑，常與哮喘急性加重及難治性哮喘有關(guān)［52］。最新研究表明，miRNA 可通過影響特定細(xì)胞因子表達(dá)調(diào)控這些粒細(xì)胞遷移和浸潤(rùn)，如黏附分子P 選擇素（P-selectin）、eotaxin-3、胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素（TSLP）和血小板生成素受體（MPL）均在嗜酸性粒細(xì)胞遷移中起重要作用，miRNA-1 可靶向抑制這些生物活性分子基因表達(dá)，從而抑制氣道嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)［53］。也有研究發(fā)現(xiàn)，哮喘患者AEC中，miR-146a 表達(dá)明顯減少，同時(shí)趨化因子IL-8 和CXCL1 增加，推測(cè) miR-146a 下調(diào)可能減弱 IL-8 和CXCL1 基因抑制，使趨化因子表達(dá)增加，從而促進(jìn)中性粒細(xì)胞向肺組織遷移，加重哮喘炎癥反應(yīng)［54］。

2.2.5 T 淋巴細(xì)胞 初始CD4+T 細(xì)胞在抗原和所處微環(huán)境影響下，可分化為不同亞型效應(yīng)T 細(xì)胞［20，55］。T細(xì)胞分化受多種表觀遺傳學(xué)機(jī)制調(diào)控，如DNA 甲基化、組蛋白修飾等。初始CD4+T 向Th2 細(xì)胞分化與 IL-4、IL-13 DNA 甲基化相關(guān)，而 Th1 細(xì)胞分化則與T-框蛋白21、γ-干擾素（IFN-γ）DNA 去甲基化相關(guān)［56-57］。甲基化CpG結(jié)合域蛋白2（MBD2）是一種表觀遺傳調(diào)控因子，可特異性結(jié)合于靶基因啟動(dòng)子區(qū)域，通過募集其他分子介導(dǎo)組蛋白修飾，從而改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，調(diào)控靶基因表達(dá)［58-59］。干擾素調(diào)節(jié)因子4（IRF4）作為Th17 細(xì)胞分化的重要調(diào)控因子，可由IL-1β 和IL-6 誘導(dǎo)表達(dá)，參與多種免疫疾?。?0］。研究表明，MBD2 在哮喘患者外周血 CD4+T細(xì)胞及重癥哮喘小鼠肺組織中高表達(dá)，且可通過促進(jìn)IRF4 生成誘導(dǎo)Th17 細(xì)胞分化和IL-17 分泌，從而參與哮喘發(fā)?。?9］。由此可見，MBD2 通過某種組蛋白修飾間接影響Th17細(xì)胞分化，但具體通過調(diào)控哪些基因位點(diǎn)及何種組蛋白修飾起作用有待進(jìn)一步研究。

2.2.6 B 淋巴細(xì)胞 哮喘的過敏性炎癥主要由B 細(xì)胞產(chǎn)生的IgE 介導(dǎo)。此外，B 細(xì)胞還可分泌其他細(xì)胞因子如血小板反應(yīng)蛋白1（TSP-1）調(diào)節(jié)哮喘炎癥反應(yīng)［61］。TSP-1 是誘導(dǎo)外周免疫耐受和調(diào)節(jié)免疫的重要分子，有助于維持機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)［62］。TSP-1+B細(xì)胞是外周血B 細(xì)胞中表達(dá)TSP-1 的一類B 細(xì)胞亞型，對(duì)其他效應(yīng)免疫細(xì)胞具有免疫抑制作用［63］。研究顯示，哮喘患者外周血TSP-1+B 細(xì)胞明顯減少，其機(jī)制可能為miR-98 抑制B 細(xì)胞TSP1 表達(dá)，從而導(dǎo)致哮喘患者免疫功能失衡［61］。

2.3 表觀遺傳修飾對(duì)哮喘相關(guān)信號(hào)通路的調(diào)控

表觀遺傳修飾可通過調(diào)控細(xì)胞相關(guān)信號(hào)通路影響哮喘發(fā)生發(fā)展。Wnt 信號(hào)通路由一類復(fù)雜糖蛋白（Wnt 配體）家族及其受體、下游信號(hào)分子組成［64］。研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞性哮喘患者外周血單核細(xì)胞中，Wnt2 配體、低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5（LRP5）、分泌型卷曲相關(guān)蛋白1（sFRP1）等多個(gè)基因DNA 甲基化修飾出現(xiàn)異常，而其均為Wnt信號(hào)通路相關(guān)基因［50］。Wnt2配體是信號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可將細(xì)胞外信號(hào)傳遞至細(xì)胞內(nèi)［65］。LRP5是一種輔助受體，可與 Wnt2 配體結(jié)合參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［66］。sFRP1 作為細(xì)胞外Wnt配體拮抗劑，參與Wnt信號(hào)通路調(diào)控［50］。多項(xiàng)證據(jù)表明，Wnt 通路激活可抑制肺部炎癥和過敏反應(yīng)［67-68］。另外，該通路也與胚胎期肺發(fā)育、哮喘氣道重塑過程密切相關(guān)［66］。因此，上述基因DNA 甲基化修飾異常導(dǎo)致相應(yīng)蛋白表達(dá)失調(diào)，從而引起Wnt 信號(hào)通路功能紊亂，可能是哮喘氣道炎癥相關(guān)的表觀遺傳學(xué)機(jī)制之一。

最新研究表明，組蛋白H3 第27 位賴氨酸的三甲基化修飾（H3K27me3）在緩解哮喘癥狀及改善氣道平滑肌重塑等方面具有重要作用。H3K27me3 可抑制基因轉(zhuǎn)錄，相反，由相關(guān)去甲基化酶介導(dǎo)的H3K27me3 去甲基化則能激活基因轉(zhuǎn)錄［69-70］。研究發(fā)現(xiàn)，哮喘小鼠肺組織中H3K27me3陽(yáng)性細(xì)胞減少，并在血小板衍生生長(zhǎng)因子PDGF（或轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGF-β）誘導(dǎo)的人ASMC 中也發(fā)現(xiàn)H3K27me3水平下降，以及蛋白激酶Akt 和JNK（或轉(zhuǎn)錄激活因子Smad3）蛋白磷酸化水平增高，同時(shí)觀察到PDGF（或TGF-β）誘導(dǎo)的ASMC 增殖和遷移能力增強(qiáng)（或收縮蛋白表達(dá)增多）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，H3K27 去甲基化酶抑制劑可逆轉(zhuǎn)上述小鼠及ASMC 中出現(xiàn)的異常變化［70］。由此可見，去甲基化酶抑制劑之所以能發(fā)揮作用可能由于其抑制H3K27me3 去甲基化，維持H3K27me3 正常水平，從而改善哮喘小鼠氣道高反應(yīng)性、氣道炎癥及重塑；另外，H3K27me3 還可通過抑制PDGF/Akt/JNK 信號(hào)通路減弱ASMC 增殖和遷移能力，抑制 TGF-β/Smad3 信號(hào)通路下調(diào) ASMC 收縮蛋白表達(dá)，從而改善ASMC重塑。

表觀遺傳修飾還可調(diào)控免疫細(xì)胞中固有免疫相關(guān)信號(hào)通路影響哮喘疾病發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，重型哮喘患者肺泡巨噬細(xì)胞中Toll樣受體7（TLR7）表達(dá)明顯降低，而 miR-150、miR-152 和 miR-375 表達(dá)則明顯增多。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這3 種miRNA 共同抑制 TLR7 表達(dá)，并導(dǎo)致干擾素（IFN）生成減少［71］。IFN 是一類抗病毒細(xì)胞因子，外來病毒的危險(xiǎn)信號(hào)被模式識(shí)別受體TLR7 識(shí)別后，可激活TLR7 介導(dǎo)的相關(guān)信號(hào)通路，誘導(dǎo)IFN 生成，從而抵御外來病毒入侵［72］。因此，上述 miRNA 對(duì) TLR7 信號(hào)通路的抑制可導(dǎo)致固有免疫系統(tǒng)功能受損，這一機(jī)制也闡明為何重型哮喘患者病情加重常與呼吸道病毒感染有關(guān)。

3 表觀遺傳療法在哮喘中的應(yīng)用

3.1 在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 近年針對(duì)疾病的表觀遺傳學(xué)調(diào)控機(jī)制形成了一種新的治療方法，即表觀遺傳療法，其在多種疾?。ㄈ缒[瘤、心血管疾病、炎癥性疾病等）治療中展現(xiàn)出較大潛力［73-74］。目前，表觀遺傳療法應(yīng)用于哮喘治療尚處于起步階段，多項(xiàng)研究正致力于利用哮喘的表觀遺傳學(xué)特征開發(fā)成新的治療靶點(diǎn)，如以催化表觀遺傳修飾過程的關(guān)鍵酶為靶點(diǎn)，篩選出一系列組蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制劑，如HDAC6 抑制劑Tubastatin A HCl可降低IL-4、IL-5 和總炎癥細(xì)胞數(shù)，改善杯狀細(xì)胞化生和上皮下纖維化，緩解氣道炎癥；HDAC8 抑制劑PCI-34051 則可減輕哮喘小鼠嗜酸性炎癥和氣道高反應(yīng)性，改善氣道重塑［75］。此外，也有研究驗(yàn)證了miRNA 拮抗劑的抗哮喘作用，如miR-21 拮抗劑可通過調(diào)控IL-12 表達(dá)激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）、鋅指蛋白（GATA）等轉(zhuǎn)錄因子，促進(jìn)Th1/Th2 平衡，從而減輕急性哮喘小鼠過敏性氣道炎癥［76］。值得注意的是，哮喘的表觀遺傳特征除可作為治療靶點(diǎn)外，還可作為預(yù)測(cè)和診斷哮喘的生物標(biāo)志物。如哮喘患者血清miRNA-1165-3p水平較健康人群顯著升高，該指標(biāo)檢測(cè)的敏感性和特異性分別為83%和68.2%［77］。當(dāng)然，表觀遺傳變化所致表達(dá)異常的基因或蛋白也可作為一類生物標(biāo)志物。如研究發(fā)現(xiàn)，哮喘患者血液中Ⅱ型白介素1 受體（IL1R2）基因啟動(dòng)子具有高水平的甲基化特征，且這種特征與IL1R2 基因表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，因此，IL1R2可作為哮喘表型的潛在生物標(biāo)志物［78］。

3.2 在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)在調(diào)控哮喘表觀遺傳學(xué)機(jī)制研究中也取得了一定進(jìn)展。研究證實(shí)，右歸丸膠囊可抑制哮喘小鼠肺組織炎癥和嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，同時(shí)增強(qiáng)肺組織中多種HDAC（如HDAC7、HDAC9-11 等）活性，推測(cè)右歸丸對(duì)哮喘的治療作用可能涉及組蛋白去乙?；^程，但右歸丸對(duì)哮喘組蛋白去乙酰化修飾的調(diào)控具體影響哪些基因及相關(guān)信號(hào)通路尚不明確［79］。此外，多種天然草本植物提取物也被證實(shí)可通過影響表觀遺傳修飾發(fā)揮抗哮喘作用，如葶藶子乙醇提取物可減少哮喘小鼠肺部炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和IL-4 產(chǎn)生，并下調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（Vegfa）基因表達(dá)，上調(diào)原癌基因受體酪氨酸激酶（Kit）、長(zhǎng)鏈脂酰輔酶A 合成酶4（Ac?sl4）等9 個(gè)基因表達(dá)，且這些基因的DNA 甲基化變化與其各自基因表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)，提示該藥可通過調(diào)控上述基因DNA 甲基化水平發(fā)揮抗哮喘作用［80］；叉狀頭轉(zhuǎn)錄因子3（FOXP3）是調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞分化的主要轉(zhuǎn)錄因子，研究證實(shí)，白藜蘆醇可通過下調(diào)miR-34a 使該miRNA 負(fù)向調(diào)控的FOXP3 表達(dá)增加，從而減輕哮喘小鼠肺部炎癥［81］；也有研究發(fā)現(xiàn)，穿心蓮內(nèi)酯可抑制激素抵抗模型小鼠IL-27生成和氣道高反應(yīng)性，并能促進(jìn)HDAC2 表達(dá)和總HDAC 活性，降低總組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶活性，對(duì)激素抵抗型難治性哮喘治療具有一定啟示作用［82］。

4 不足與展望

表觀遺傳學(xué)作為一種通過表觀遺傳修飾調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)制，廣泛應(yīng)用于各種疾病研究。上述相關(guān)研究已證實(shí)表觀遺傳學(xué)機(jī)制參與哮喘發(fā)生發(fā)展，表觀遺傳修飾在多種細(xì)胞中的失調(diào)及其對(duì)相關(guān)信號(hào)通路的影響可能是哮喘表現(xiàn)出高度異質(zhì)性的重要原因。此外，某些表觀遺傳學(xué)特征有望成為哮喘治療靶點(diǎn)，或作為診斷哮喘特定表型的生物標(biāo)志物，對(duì)臨床具有指導(dǎo)意義，同時(shí)也有助于對(duì)哮喘發(fā)病機(jī)制理解。

盡管哮喘的表觀遺傳學(xué)領(lǐng)域近年取得了迅速發(fā)展，但仍存在不足。哮喘復(fù)雜的病理生理學(xué)變化導(dǎo)致的表型異質(zhì)性是多種因素相互作用的結(jié)果，不難推測(cè)，哮喘發(fā)病可能涉及多種表觀遺傳修飾作用，且不同修飾間也可能存在相互作用關(guān)系，如不同類型細(xì)胞中表觀遺傳修飾間的相互作用，同一類型或單個(gè)細(xì)胞中不同表觀遺傳修飾間的相互作用等，目前有關(guān)這方面的作用機(jī)制仍知之甚少。加之哮喘具有大量表觀遺傳學(xué)特征，如何將其復(fù)雜的病理改變與這些特征一一對(duì)應(yīng)，以及這些特征是否在哮喘發(fā)病中占有相同地位或存在先后主次之分等有待深入探究。

治療方面，部分研究并未闡明藥物所調(diào)控的表觀遺傳修飾具體與哪些基因位點(diǎn)相關(guān)，也未進(jìn)一步驗(yàn)證藥物治療效果是否是同時(shí)調(diào)控多個(gè)表觀遺傳修飾過程的結(jié)果，且這些靶向表觀遺傳修飾藥物療效研究大多停留于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段，缺乏高質(zhì)量臨床證據(jù)支持。另外，各種表觀遺傳學(xué)特征究竟是哮喘發(fā)病的起因還是后果仍存在較大不確定性，為表觀遺傳療法藥物開發(fā)帶來一定阻力，如藥物靶向調(diào)控這些特征能否產(chǎn)生療效，或靶向藥物顯現(xiàn)出來的療效是否真的與干預(yù)的目標(biāo)靶點(diǎn)相關(guān)等，因此，確定哪些特征與哮喘發(fā)病機(jī)制真正相關(guān)，也是未來的重要研究方向。