組蛋白乙?；揎椩谙l(fā)病機制中的研究進展

陳紹鵬，曾敏娟，賴天文*

哮喘是一種慢性呼吸系統(tǒng)疾病，包括異常的氣道炎癥、氣道重塑和氣道高反應性（AHR），近20年來其發(fā)病率從5.5%上升至約8%，給患者家庭及社會帶來極大的經濟負擔［1］。組蛋白乙?；悄壳把芯孔顬閺V泛和深入的表觀遺傳修飾之一，主要指組蛋白乙酰轉移酶（histone acetyltransferase，HAT）和組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase，HDAC）的調節(jié)作用，調節(jié)失衡會引起基因調控紊亂，導致慢性炎癥［2］、自身免疫性疾病［3］、癌癥［4］等疾病的發(fā)生。研究表明HAT、HDAC的改變與哮喘密切相關［5-6］。本文對近年來組蛋白乙酰化修飾在哮喘發(fā)病機制中的研究作一綜述，為臨床治療提供依據(jù)。

1 組蛋白乙?；攀?/h2>

組蛋白乙?；侵冈诮M蛋白氨基端尾部的賴氨酸ε位的氨基處加上乙?；?，該過程可逆。

HAT是將乙酰輔酶A（CoA）的乙?；D移至組蛋白N端尾部賴氨酸殘基上的一組酶。當HAT轉移乙酰基到組蛋白的賴氨酸殘基上時，帶負電荷的乙?；蚱圃瓉斫M蛋白的平衡，導致脫氧核糖核酸（DNA）序列結構松弛和展開，促進轉錄因子與DNA序列的接觸，使DNA序列的轉錄增強［7］。哺乳動物主要有3個HAT家族：p300/CREB結合蛋白（p300/CBP）家族、MYST家族和GNAT家族。

HDAC是去除賴氨酸殘基上乙酰基的一類蛋白酶。當HDAC去除組蛋白賴氨酸殘基中的乙酰基后，組蛋白恢復原來的正電荷，與帶負電荷的DNA緊密結合，使轉錄因子難以接近啟動子，從而抑制特定基因的轉錄。HDAC分為四類：Ⅰ類（HDAC 1-3和8）、Ⅱ類（HDAC 4-7、9和10）、Ⅲ類（SIRT1-7）和IV類（HDAC11）［8］。Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ類為鋅離子（Zn2+）依賴型HDAC，具有相似的去乙酰基結構域，表明單個化合物可以同時抑制Zn2+依賴型HDAC。而Ⅲ類HDAC在催化過程中依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）。

2 組蛋白乙?；c哮喘

2.1 HAT在哮喘發(fā)病中的作用 p300促進/加重哮喘發(fā)病，HAT與哮喘密切相關。目前關于HAT對哮喘發(fā)病機制的研究主要集中在p300。p300介導ORMDL3組蛋白乙酰化，加重哮喘氣道炎癥和氣道重塑。p300選擇性抑制劑——C646抑制哮喘小鼠p300的表達，ORMDL3的表達降低，從而緩解AHR和氣道重塑［5］。p300對核因子活化B細胞κ輕鏈增強子（NF-κB）p65的乙?；功?連環(huán)蛋白（β-catenin）促進p65的核轉位，進而促進了人氣道平滑?。ˋSM）細胞中白介素（IL）-6的表達［9］。p300依賴的組蛋白H3乙?；瘏⑴c了凝血酶誘導的人肺上皮細胞IL-8的表達［10］。細顆粒物暴露和冷應激（PMCS）聯(lián)合誘導使p300表達顯著上調，進而增加CD4+T淋巴細胞IL-4基因啟動子中的H3K9和H3K14乙?；剑又叵∈蟮难仔苑磻脱趸€原反應［3］。

p300在哮喘模型大鼠肺組織分離培養(yǎng)出的CD4+T淋巴細胞中的表達增加，Notch1啟動子組蛋白的乙?；缴?，IL-4、IL-5、IL-13以及NF-κB和AP-1水平亦顯著升高，可見p300通過Notch1啟動子組蛋白的乙酰化影響哮喘大鼠肺CD4+T淋巴細胞的分化［11］。p300催化H3K27的乙?；?，促進IL-9的強烈表達，誘導輔助T淋巴細胞9（Th9細胞）分化，并介導過敏性氣道炎癥［12］。此外，P300和CBP調節(jié)β-Catenin信號有利于黏液細胞的分化［13］。綜上所述，p300可介導Notch1、β-Catenin基因及H3K27位點的乙?；?，影響Th細胞及黏液細胞的誘導分化。

2.2 HDAC 在哮喘發(fā)病中的作用 相比于HAT，研究者將更多的目光放在HDAC與哮喘發(fā)病的研究上。各個HDAC在哮喘發(fā)病中的表達及作用并不相同，同一種HDAC也可能起著不同甚至相反的作用。

2.2.1 Zn2+依賴型HDAC

2.2.1.1 HDAC5、HDAC6、HDAC8促 進 /加 重 哮 喘 發(fā) 病

在卵清蛋白（OVA）誘導的過敏性哮喘小鼠肺組織中，HDAC5、HDAC6、HDAC8的表達水平明顯升高，支氣管肺泡灌洗液（BALF）中IL-4和IL-5水平升高［14］。HDAC8抑制劑PCI可以同步降低HDAC8和半乳糖凝集素-3（Gal-3）的表達、減少M2巨噬細胞極化，改善AHR和過敏性氣道炎癥［15］。

2.2.1.2 HDAC2、HDAC3、HDAC7、HDAC10、HDAC11抑制/減輕哮喘發(fā)病 哮喘患者外周血單個核細胞HDAC2的信使核糖核酸（mRNA）表達水平在重度哮喘患者中明顯低于非重度哮喘患者［16］。室塵螨（HDM）誘導的HDAC2+/-小鼠炎性細胞浸潤顯著增強、肺組織中T輔助因子和IL-17A表達水平升高。IL-17A缺失或抗IL-17A治療逆轉了由HDAC2損傷引起的氣道炎癥增強［17］。

蘿卜硫素通過上調核因子E2相關因子2（Nrf2）的表達和增強HDAC2的活性，恢復了類固醇的敏感性［18］。在重度哮喘患者中，HDAC2可能通過介導類固醇來關閉活化的炎癥基因，且磷酸肌醇3-激酶δ（PI3Kδ）的活化使得HDAC2的活性和表達被氧化應激降低，因此可通過PI3Kδ抑制劑增加HDAC2的表達從而逆轉類固醇耐藥［19］。

在16-HBE細胞中，香煙煙霧提取物（CSE）降低了HDAC2的活性、HDAC3的表達及活性、糖皮質激素受體（GR）的核轉位，增加了NF-κB的核表達、1/2磷酸化胞外信號調節(jié)激酶（pERK 1/2）與1/2總胞外信號調節(jié)激酶（tERK1/2）比值以及炎性因子mRNA的表達，加重了炎性反應［20］。

低表達HDAC7、HDAC9和HDAC10誘導的組蛋白高乙?；癄顟B(tài)加重嗜酸性氣道炎癥。糖皮質激素（GC）上調HDAC7、HDAC9、HDAC10、HDAC11，特別是HDAC10，是改善氣道炎癥的機制之一［21］。

2.2.1.3 HDAC1、HDAC4、HDAC9在哮喘中的作用尚未明確

在PMCS聯(lián)合暴露誘導小鼠哮喘模型研究中，CD4+T淋巴細胞HDAC1明顯降低［3］，HDAC1在哮喘模型大鼠肺組織分離培養(yǎng)出的CD4+T淋巴細胞中的表達下降［11］。相反，SU等［14］報道HDAC1的表達水平在OVA誘導的過敏性哮喘小鼠肺組織中明顯升高，哮喘小鼠氣道阻力顯著增強，BALF中IL-4和IL-5水平升高。

轉化生長因子-β1（TGF-β1）通過降低微小核糖核酸-206（miR-206）水平，上調HDAC4表達，進而上調周期蛋白D1（cyclin D1）表達，誘導氣道平滑肌細胞（ASMCs）增殖，加重氣道重塑［22］。在佛波酯（PMA/A23187）誘導人肥大細胞（HMC-1）發(fā)生過敏性炎癥中，HDAC4作為miR-20a的靶基因表達升高，促進腫瘤壞死因子（TNF）-α、IL-1β等的分泌［23］。相反，SU等［14］報道HDAC4的表達水平在OVA誘導的過敏性哮喘小鼠肺組織中顯著下降，肺組織中可見炎性細胞浸潤、黏液堆積，BALF中IL-4和IL-5水平升高。

哮喘患者中HDAC9 mRNA表達水平與疾病嚴重程度呈正相關［24］。相反，ZHANG等［21］報道低表達HDAC9誘導的組蛋白高乙酰化狀態(tài)可加重嗜酸性氣道炎癥。

2.2.2 NAD+ 依賴型HDAC

2.2.2.1 SIRT2、SIRT7促進/加重哮喘發(fā)病 哮喘患者肺組織中SIRT2表達升高，發(fā)揮促炎作用，加重哮喘癥狀［25］。SIRT2促進了三種過敏原〔塵螨、豚草、煙曲霉（DRA）〕誘導嗜酸粒細胞的招募［26］。此外，SIRT2抑制劑可減少巨噬細胞的交替激活，并顯著消除三種過敏原誘導的肺部炎癥［1］。SIRT7通過調節(jié)轉化生長因子-β受體Ⅰ（TGFβR1）的表達，參與TGF-β1誘導的ASM細胞增殖和遷移，提示SIRT7加重哮喘氣道重塑［27］。

2.2.2.2 SIRT6抑制/減輕哮喘發(fā)病 SIRT6的抗炎作用與T淋巴細胞中轉錄因子GATA3乙酰化水平降低及Th2免疫應答的減少有關［25］。過表達SIRT6可顯著減弱OVA誘導的浸潤肺組織中的炎性細胞，細支氣管黏液積聚可被有效降低至接近正常水平［28］。此外，SIRT6的過表達影響TGF-β1誘導的上皮細胞-間充質轉化（EMT）標志物變化和EMT樣細胞行為，降低了細胞的遷移和增殖速率，改善了氣道重塑［29］。

2.2.2.3 SIRT1抑制哮喘炎性反應 在人支氣管上皮細胞（16HBE細胞）及OVA誘導小鼠的哮喘模型中SIRT1的mRNA和蛋白水平均下調，且SIRT1的下調使IL-6的表達升高，而這一表達可被蛋白激酶B（Akt）抑制劑及SIRT1激活劑逆轉［6，30］。此外，SIRT1作為miR-221的靶基因，可逆轉哮喘患者HBE細胞損傷［31］。SIRT1抑制了環(huán)境顆粒物（PM）暴露后的膽固醇調節(jié)元件結合蛋白1（SREBP1），并進一步下調了鐵結合核蛋白（PIR）和Nod樣受體蛋白3（NLRP3）炎性小體，減輕人肺成纖維細胞炎癥［32］。

3 HDAC抑制劑或激活劑治療哮喘的研究進展

3.1 HDAC抑制劑治療哮喘 已有研究報道，HDAC6抑制劑——曲古霉素A（TSA）抑制HDAC，可下調適應性過敏免疫反應，減輕氣道炎癥。TSA減少了大氣道血管周圍嗜酸粒細胞數(shù)量和黏液產生，減輕了哮喘表征［33-34］。

選擇性HDAC8抑制劑PCI-34051和地塞米松可減輕哮喘模型鼠的嗜酸性炎癥、AHR及氣道重塑［34］。

丁酸通過抑制HDAC活性來抑制固有淋巴樣2型細胞（ILC2）的增殖，減少IL-13、IL-15的產生，進而改善AHR和氣道炎癥［35］。

研究者CAO等［36］合成了用于降解I類HDACs的蛋白水解靶向嵌合體（PROTACs），其中一種PROTACs HD-TAC7對HDAC3具有良好的降解效果，提示PROTACs具有治療潛力。

3.2 HDAC激活劑治療哮喘 小劑量大環(huán)內酯類藥物如阿奇霉素和紅霉素能恢復HDAC2的活性。OVA和香煙煙霧誘導的小鼠哮喘模型中HDAC2的蛋白水平降低，但是羅紅霉素可以提高HDAC2的表達水平，以降低香煙煙霧暴露的哮喘小鼠的氣道炎癥［2］。

用miR-21特異性拮抗劑（Ant-21）或pan-PI3K抑制劑LY294002治療，可以降低PI3K活性并恢復HDAC2水平，進而抑制AHR和恢復類固醇對過敏性氣道疾病的敏感性［37］。此外，PI3K抑制劑（BZE235和LY294002）可通過恢復HDAC2活性和抑制核信號轉錄因子磷酸化來改善嚴重哮喘患者的GC不敏感性［38］。

體內外實驗發(fā)現(xiàn)，低劑量茶堿增強了上皮細胞和巨噬細胞中HDAC的活性，濃度在1～10 μM之間的茶堿和恩丙茶堿增加了HDAC2的活性，而高于該濃度則抑制了HDAC2的活性，表明低劑量茶堿可通過增加HDAC2的激活而發(fā)揮抗哮喘作用［39］。

穿心蓮內酯通過恢復HDAC活性，提高HDAC2蛋白質水平，降低脂多糖/γ-干擾素（LPS/IFN-γ）誘導的IL-27水平和AHR，恢復地塞米松敏感性［40］。

骨化三醇能增強IL-13誘導的哮喘患者ASM細胞HDAC的表達及活性，減弱TNF-α對組胺反應的增強作用［41］。

4 小結

近年來組蛋白乙?；揎椩谙l(fā)病機制中的研究概述如圖1。目前，對于其在哮喘發(fā)病機制中的研究并不深入，不同研究間甚至存在矛盾之處。造成此種現(xiàn)象的原因可能與HAT和HDAC基因表達存在動態(tài)變化，或是不同的研究使用的體內外模型存在差異。另一方面，HDAC抑制劑或激活劑能調控哮喘的炎性反應，為臨床靶向治療哮喘提供了理論依據(jù)。

圖1 組蛋白乙?；揎椩谙l(fā)病機制中的研究進展概況Figure 1 Recent five-year advances in histone acetylation in the pathogenesis of asthma

作者貢獻：陳紹鵬進行檢索文獻、撰寫論文并對文章負責；曾敏娟進行排版、作圖；賴天文進行質量控制及審校。

本文無利益沖突。

本文文獻檢索策略：

使用PubMed網(wǎng)站的查詢框在“All Fields”范圍內以“（HAT） AND （asthma）”“（p300） AND （asthma）”“（HDAC）AND （asthma）”和“（SIRT） AND （asthma）”為關鍵詞檢索文獻，重點關注近5年發(fā)表的文獻。