乙酰轉(zhuǎn)移酶p300調(diào)節(jié)細(xì)胞因子在急性肺損傷中的研究進(jìn)展

曾祥麗綜述，張 紅審校

0 引 言

急性肺損傷(acute lung injury，ALI)是急危重癥常見的一種器官損傷，部分患者會(huì)進(jìn)展成為急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)，大大增加患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)[1]。細(xì)胞因子是體內(nèi)介導(dǎo)炎癥的重要成分，在ALI的發(fā)生、發(fā)展中扮演重要角色。其中炎性細(xì)胞因子能夠引發(fā)有效的炎癥過程,加重局部肺水腫和肺組織損傷[2]。p300是重要的乙酰轉(zhuǎn)移酶，能夠通過乙?；饔谜{(diào)節(jié)下游基因表達(dá)或蛋白功能，有研究證明，p300能夠與CtBP2、NF-κB形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，作用于巨噬細(xì)胞基因表達(dá)，表達(dá)與釋放IL-1β、IL-6、IL-15、IL-18以及TNF-α等炎性細(xì)胞因子，形成細(xì)胞因子 “瀑布”，導(dǎo)致肺損傷[3]；說明乙酰轉(zhuǎn)移酶p300參與了炎癥細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)。本文就p300調(diào)節(jié)細(xì)胞因子與ALI的關(guān)系作一綜述，為研究ALI的發(fā)生機(jī)制及治療提供新的思路。

1 p300與ALI

乙酰轉(zhuǎn)移酶p300是一種能與腺病毒癌蛋白相互作用的蛋白質(zhì),在轉(zhuǎn)錄調(diào)控及蛋白修飾過程中起著重要的作用，參與細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡等多種生理過程，與人類多種疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[4]。p300主要包括TAZ1、KIX、BRD、CH2、ZZ、TAZ2、NCBD以及HAT 8個(gè)主要的結(jié)構(gòu)域，這些結(jié)構(gòu)域在一定條件下可相互作用，保證組蛋白乙?；窰AT活性[5]。p300通常被招募到染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子附近，并通過乙?；揎椪{(diào)節(jié)基因表達(dá)[6]。目前已知p300/CBP能與400多個(gè)蛋白結(jié)合并相互作用[7]，能通過乙?；M蛋白和非組蛋白的方式參與基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。同時(shí)，能在轉(zhuǎn)錄因子和基本轉(zhuǎn)錄復(fù)合物之間起到橋梁作用，而且也能為整合多種轉(zhuǎn)錄輔因子提供支架。研究發(fā)現(xiàn)p300的3種主要生物學(xué)功能包括：①p300通過乙?；M蛋白N端起到帽子作用，這種修飾導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)開放，并促進(jìn)轉(zhuǎn)錄；②p300乙?；甘且环N乙酰化非組蛋白轉(zhuǎn)錄因子，從而增強(qiáng)了其活性；③p300起轉(zhuǎn)錄激活作用，將轉(zhuǎn)錄因子引入目標(biāo)基因的啟動(dòng)子區(qū)域，從而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄[8]。

有研究證明，ARDS患者急性期，血清中p300水平明顯增高，并且在雄性C57BL / 6小鼠脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)誘導(dǎo)的ALI模型中，肺組織p300水平也是明顯高于對照組，用p300特異性抑制劑C646處理后，肺組織的炎癥可得到改善[9]。在加入LPS誘導(dǎo)人肺泡上皮細(xì)胞A549損傷后，p300 mRNA及蛋白表達(dá)水平均增加，Si-RNA轉(zhuǎn)染敲低p300后，損傷細(xì)胞的活性得到恢復(fù)、細(xì)胞壞死減少，并且升高的IL-1β, IL-6, TNF-α等細(xì)胞因子蛋白水平降低，肺部炎癥得到改善[10]。說明p300的表達(dá)與肺損傷的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。

2 p300調(diào)節(jié)不同細(xì)胞因子在ALI中的作用

2.1 p300與IL-8IL-8主要由單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌，可募集和活化中性粒細(xì)胞，參與炎癥反應(yīng)和細(xì)胞的殺傷作用。研究證明，p300可在IL-8啟動(dòng)子區(qū)域參與介導(dǎo)RelA/p65蛋白的乙?；?，這是IL-8激活的生理學(xué)基礎(chǔ)之一[11]。蛋白酶激活受體激動(dòng)劑可招募p300到達(dá)細(xì)胞核IL-8基因啟動(dòng)子區(qū)域的NF-κB p50亞基，正向調(diào)節(jié)IL-8的轉(zhuǎn)錄后修飾，促進(jìn)IL-8的表達(dá)[12]。

研究發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNA(lncRNA)轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1(MALAT1)參與肺的缺血再灌注損傷并調(diào)節(jié)炎癥[13]。沉默MALAT1進(jìn)而通過乙酰轉(zhuǎn)移酶p300介導(dǎo)的H3K27ac(Acetylation of K27 on histone H3)富集在IL-8啟動(dòng)子區(qū)域中，從而抑制嗜中性粒細(xì)胞的趨化性，可減輕肺移植后的炎癥損傷。氣道平滑肌細(xì)胞在哮喘發(fā)生后，可招募過多的乙酰轉(zhuǎn)移酶p300，組蛋白H3賴氨酸殘基18乙酰化水平增高[14]，同時(shí)調(diào)節(jié)此區(qū)域內(nèi)CPG島的去甲基化[15]，可促進(jìn)IL-8的表達(dá)，導(dǎo)致炎癥損傷。IL-8基因啟動(dòng)子附近組蛋白H3乙?；彩躊GE2、C/EBP-a和p300三元復(fù)合物的調(diào)節(jié)，可參與IL-8的表達(dá)，介導(dǎo)下游的炎癥反應(yīng)[16]。

p300亦能與各種蛋白形成復(fù)合物，共同調(diào)節(jié)IL-8的轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn)，在人肺泡上皮細(xì)胞A549中，凝血酶可調(diào)節(jié)p300 的1834 絲氨酸殘基位點(diǎn)磷酸化激活，進(jìn)而激活p300依賴的組蛋白H3乙?；?，p300、C/EBPβ、p65形成復(fù)合物，被誘導(dǎo)向IL8/CXCL8啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合，促進(jìn)IL-8的表達(dá)與釋放[17]。在另一項(xiàng)人肺泡上皮細(xì)胞A549研究中也發(fā)現(xiàn)，凝血酶誘導(dǎo)p300、p65與C/EBPβ結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，促進(jìn)p70S6K、p300和p65向IL8/CXCL8啟動(dòng)子區(qū)的κB結(jié)合位點(diǎn)募集，IL-8的表達(dá)與釋放增加[18]。有研究證明，p300能夠乙酰化特異蛋白SP-1，并和SP-1形成二元復(fù)合物，結(jié)合至IL-8啟動(dòng)子區(qū)域促進(jìn)IL-8的表達(dá)[19]。p300可促進(jìn)細(xì)胞因子IL-8的表達(dá)參與ALI的發(fā)生發(fā)展。

2.2p300與IL-6IL-6是一種多功能細(xì)胞因子，是由纖維母細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞等多種細(xì)胞所產(chǎn)生。能夠引起肺組織炎癥及氧化應(yīng)激[20]。在ARDS急性期，患者外周血p300 mRNA表達(dá)升高，進(jìn)一步通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，外周血p300的量與IL-6相關(guān)[21]。LPS誘導(dǎo)小鼠肺損傷后，經(jīng)過肺損傷單核細(xì)胞與p300抑制劑A-485共培養(yǎng)后，可觀察到A-485可減少LPS刺激的促炎細(xì)胞因子IL-6分泌[22]。另外用siRNA敲低p300后，促炎細(xì)胞因子IL-6的表達(dá)也明顯受到抑制，肺損傷得到緩解。

p300可誘導(dǎo)C/EBPβ 39, 216和217賴氨酸殘基乙?；鳦/EBPβ可結(jié)合在IL-6基因啟動(dòng)子區(qū)域，激活其活性[23]。此外，p300/CBP相關(guān)因子(p300/CBP-associated factor,PCAF)表達(dá)水平升高能增加H3K9ac (Acetylation of K9 on histone H3)的乙?；?，進(jìn)而刺激IL-6轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)炎癥反應(yīng)[24]。

LPS刺激后，H3K9ac,H3K14ac以及H3K4me3在IL-6基因附近富集增加，促進(jìn)IL-6的表達(dá)。不論是用siRNA抑制p300轉(zhuǎn)錄組水平，或是用p300抑制劑C646抑制蛋白表達(dá)，IL-6的表達(dá)均明顯受到抑制[25]。這說明組蛋白的乙?；趐300調(diào)節(jié)IL-6表達(dá)在肺損傷中可能起重要作用。

研究表明，p300可促進(jìn)NF-κB的p65磷酸化[26]，參與IL-6的表達(dá)。活性氧(reactive oxygen species, ROS)可促進(jìn)NF-κB p65賴氨酸殘基與p300形成共刺激復(fù)合物，并在RNA聚合酶Ⅱ的參與下，使得巨噬細(xì)胞基因組乙?；⑾騇1型極化，促進(jìn)IL-6的分泌[27]，導(dǎo)致肺部炎癥反應(yīng)。

2.3p300與TNF-αTNF-α是一種多向性的促炎性細(xì)胞因子，由多種細(xì)胞分泌，包括活化的單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞等，可成為急性肺損傷分子機(jī)制的重要環(huán)節(jié)之一[28]。LPS誘導(dǎo)后，p300與TNF-α均顯著高表達(dá)。加入p300抑制劑A-485后[22]，LPS刺激的促炎細(xì)胞因子TNF-α分泌減少。另外用siRNA敲低p300后，TNF-α的表達(dá)也明顯受到抑制。使用質(zhì)粒過表達(dá)p300后[23]，TNF-α的表達(dá)顯著升高。

p300可促進(jìn)NF -κB的p65磷酸化，參與TNF-α的表達(dá)[26]。有研究發(fā)現(xiàn)，活性氧ROS可誘導(dǎo)NF-κB p65賴氨酸殘基與乙?；D(zhuǎn)移酶p300形成共刺激復(fù)合物，并與RNA聚合酶II一起，乙?；奘杉?xì)胞基因組，促進(jìn)TNF-α的分泌[27]，抑制p300后，隨著組蛋白H3上K9賴氨酸殘基的乙酰化水平的下降，TNF-α的表達(dá)也受到抑制[24]。由此可見，p300可通過乙酰化作用調(diào)節(jié)TNF-α的表達(dá)。

不僅如此，在不同情況下，TNF-α也能扮演p300上游刺激物的角色，一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，TNF-α刺激后，p300/CBP相關(guān)因子PCAF和H3K9ac蛋白的量較正常組織明顯增多[29]。提示TNF-α可刺激 P300/CBP相關(guān)因子PCAF的表達(dá)。此外，TNF-α還可促進(jìn)人THP-1單核細(xì)胞NF-κB的表達(dá)，通過招募p300及 P300/CBP相關(guān)因子 PCAF[30]，促進(jìn)CCL2基因啟動(dòng)子附近H3、H4組蛋白的乙酰化，進(jìn)而促進(jìn)下游炎癥反應(yīng)。TNF-α的高表達(dá)可誘導(dǎo)PCAF的過表達(dá)，而PCAF可顯著增強(qiáng)MKL1基因的乙酰化水平[31]，MKL1可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞向肺部浸潤，參與肺損傷[32]。

可見，TNF-α也可作為p300的上游激動(dòng)劑，參與肺損傷的炎癥反應(yīng)。p300與TNF-α在不同環(huán)境下能夠相互作用，調(diào)節(jié)下游基因表達(dá)，參與肺損傷。

2.4p300與NF-κBNF-κB是炎癥反應(yīng)中的重要角色，其可調(diào)節(jié)編碼炎性細(xì)胞因子的基因,如IL-6等，在ALI中起重要作用。p300可介導(dǎo)Stat3乙?；?，誘導(dǎo)NF-κB轉(zhuǎn)錄活性，調(diào)控基因表達(dá)，并誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄模式的改變，導(dǎo)致促炎癥或凋亡基因的下調(diào)[33]。 p300乙?；疦F-κB p65蛋白后，與磷酸化STAT3一同募集到IL-6、TNF-α、環(huán)氧酶-2(Cyclooxygenase-2, COX-2)基因啟動(dòng)子附近，激活他們的活性，激活細(xì)胞的炎癥信號(hào)通路[34]。研究發(fā)現(xiàn)，LPS可誘導(dǎo)小鼠肺的炎癥反應(yīng)，加入p300抑制劑A-485后，磷酸化p65蛋白的量明顯減少，NF-κB抑制蛋白IκB的量明顯增加，巨噬細(xì)胞中NF-κB信號(hào)通路受到明顯抑制[22]。

在人肺纖維母細(xì)胞中，凝血酶誘導(dǎo)p300結(jié)合到CCL2的啟動(dòng)子，乙?；疕3、H4組蛋白，而且p300能夠調(diào)節(jié)磷酸化NF -κB p65蛋白核轉(zhuǎn)位，使其與CCL2啟動(dòng)子結(jié)合，促進(jìn)CCL2的轉(zhuǎn)錄及翻譯，從而促進(jìn)肺的炎癥反應(yīng)[35]。而且，磷酸化p65 NF -κB蛋白升高可參與肺的缺血再灌注損傷[36]。

研究表明，高糖可刺激NF-κB p65進(jìn)入細(xì)胞核，免疫共沉淀顯示p300和NF-κB共定位到細(xì)胞核，并且兩者共同結(jié)合乙酰化H3K9，富集于iNOS基因啟動(dòng)子，促進(jìn)其表達(dá)，導(dǎo)致下游炎癥反應(yīng)[37-38]。此外，p300可乙酰化NF-κB p50蛋白，乙?；痯50更易結(jié)合到COX-2啟動(dòng)子，促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄[39]。研究表明，COX-2與可溶性環(huán)氧化物水解酶可參與LPS誘導(dǎo)的肺組織損傷[40]。

綜上所述，p300可乙?；疦F-κB相關(guān)蛋白，如p65，直接參與肺的炎癥反應(yīng)?；蛘咭阴；疦F-κB后，激活炎癥相關(guān)基因或細(xì)胞因子的表達(dá)，如iNOS、COX-2，間接參與肺的炎癥損害；此外，p300還可通過乙酰化NF-κB上游基因，如Stat3，使得NF-κB間接激活，參與肺損傷的發(fā)生及進(jìn)展。

2.5p300與Th17/IL-17IL-17主要由Th17細(xì)胞分泌，它在上皮細(xì)胞表面表達(dá)，其激活可招募中性粒細(xì)胞到炎癥部位以清除感染。然而，IL-17是重要的促炎因子，能夠誘導(dǎo)炎癥因子并促進(jìn)炎癥反應(yīng)[41]，

如誘導(dǎo)上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等合成分泌IL-6、IL-8等細(xì)胞因子，參與肺組織炎癥；持續(xù)的免疫反應(yīng)可能導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的加重，引起進(jìn)一步的組織損傷[42]。在小鼠模型中，抗IL-17治療能夠緩解脂多糖誘導(dǎo)的ALI[43]。

Chen等[9]從臨床和脂多糖誘導(dǎo)的ALI 小鼠模型兩方面研究證明了組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶p300 可調(diào)節(jié)維甲酸相關(guān)核孤兒受體γt (retinoic acid receptor-related orphan receptor gamma t, RORγt)的轉(zhuǎn)錄，其激活有助于Th17細(xì)胞的分化，參與ARDS急性期的炎癥反應(yīng)，并且，IL-17的表達(dá)與p300密切相關(guān)[21]。p300可使RORγt K81殘基乙?；?，促進(jìn)IL-17的轉(zhuǎn)錄[44]。Wang等[45]研究發(fā)現(xiàn)，JQ1是溴結(jié)構(gòu)域和末端外蛋白家族的小分子抑制劑，能與溴結(jié)構(gòu)域相互作用，抑制p300介導(dǎo)的RORγt乙酰化，從而在下調(diào)多個(gè)Th17細(xì)胞特異蛋白的表達(dá)，包括IL17、IL21和GM-CSF，緩解了日本血吸蟲感染小鼠模型的肝纖維化程度。綜上所述，p300可能通過調(diào)節(jié)IL-17的表達(dá)參與肺損傷。

3 結(jié) 語

ALI是臨床上常見的嚴(yán)重肺部急癥之一，多由嚴(yán)重感染、創(chuàng)傷、體外循環(huán)等導(dǎo)致，重要的病理改變是肺泡上皮細(xì)胞的損傷及肺間質(zhì)的水腫；而多種細(xì)胞因子參與其中，共同形成肺組織的炎性環(huán)境，其形成的炎性“風(fēng)暴”可導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)綜合征，成為肺損傷的始動(dòng)因素之一。乙酰轉(zhuǎn)移酶p300能夠通過直接乙?；疘L-8、IL-6、TNF-α、NK-κB、IL-17等細(xì)胞因子啟動(dòng)子區(qū)域調(diào)控其轉(zhuǎn)錄，或通過與上游、下游多種蛋白共同調(diào)節(jié)各種細(xì)胞因子的表達(dá)，參與肺損傷的發(fā)生及發(fā)展過程，開發(fā)p300及各細(xì)胞因子的聯(lián)合抑制劑，有望成為預(yù)防及減輕ALI的方法。