表觀遺傳調(diào)控B細(xì)胞在自身免疫性疾病發(fā)病機(jī)制中的作用①

趙曼君 邢莉民 邵宗鴻 （天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院血液科，天津 300052）

B 細(xì)胞在以抗體介導(dǎo)的組織損傷為主的自身免疫性疾病（autoimmune disease，AD）中發(fā)揮重要作用，不僅遞呈抗原、分泌抗體，還發(fā)揮免疫調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)機(jī)體在某些刺激和影響下會發(fā)生表觀遺傳學(xué)改變，在不改變DNA 序列的情況下調(diào)控基因的表達(dá)，產(chǎn)生自身抗體，發(fā)生AD［1］。表觀遺傳修飾方式主要包括DNA 甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNAs 等，調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化、凋亡和免疫應(yīng)答等，研究發(fā)現(xiàn)DNA 甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNAs 可以調(diào)控 B 細(xì)胞分化和細(xì)胞因子的產(chǎn)生［2-3］。本文對表觀遺傳修飾調(diào)控B 細(xì)胞在AD 發(fā)病機(jī)制中的作用進(jìn)行綜述。

1 不同表觀遺傳修飾方式對B細(xì)胞的調(diào)控

1.1 DNA 甲基化水平對B 細(xì)胞的調(diào)控 DNA 甲基化是在DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase enzymes，DNMTs）催化下，在CpG島二核苷酸胞嘧啶殘基5 位碳原子上引入甲基基團(tuán)，形成5-甲基胞嘧啶。DNA 甲基化抑制基因表達(dá)，DNA 去甲基化會促進(jìn)相關(guān)基因表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子Pax5 對于B細(xì)胞的分化發(fā)育起著重要的調(diào)控作用，其表達(dá)受DNA 甲基化水平影響，DECKER 等［4］通過對分化各階段B 細(xì)胞Pax5 基因座CpG 甲基化水平分析發(fā)現(xiàn)，在淋巴樣干細(xì)胞中Pax5 增強(qiáng)子甲基化水平明顯下降；在祖B 細(xì)胞分化到成熟B 細(xì)胞的過程中，其增強(qiáng)子和啟動子基因甲基化水平均明顯下降；而在分化至漿細(xì)胞階段，Pax5 基因啟動子甲基化水平升高，Pax5表達(dá)降低。

B 細(xì)胞通過分泌細(xì)胞因子發(fā)揮免疫調(diào)控作用。接受抗原刺激后初始B 細(xì)胞分化為兩種類型效應(yīng)B細(xì)胞：Be1和Be2。Be1細(xì)胞通過產(chǎn)生Ⅰ型細(xì)胞因子如IFN-γ參與抗腫瘤及清除細(xì)胞內(nèi)病原體的免疫反應(yīng)；Be2 則通過產(chǎn)生Ⅱ型細(xì)胞因子如IL-4、IL-5 和IL-13來參與機(jī)體抗寄生蟲免疫。已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞分泌細(xì)胞因子的類型主要由細(xì)胞內(nèi)DNA甲基化和組蛋白乙酰化水平來進(jìn)行調(diào)控［5］。據(jù)此GARAUD 等［3］推測，DNA 甲基化水平也參與了B 細(xì)胞分泌細(xì)胞因子的調(diào)控過程。

根據(jù)B 細(xì)胞表面是否表達(dá)CD5 分子，B 淋巴細(xì)胞分為兩個亞群：即CD5+B 細(xì)胞（B1）和CD5-B 細(xì)胞（B2）。研究發(fā)現(xiàn)CD5+B 細(xì)胞在人體內(nèi)具有多種功能，其可以分泌大量低親和力IgM 抗體，是人體內(nèi)天然抗體的主要來源；細(xì)胞膜表面CD5 分子通過抑制BCR 信號通路的活化負(fù)向調(diào)控免疫反應(yīng)，維持機(jī)體免疫穩(wěn)態(tài)［6］；此外CD5+B 細(xì)胞還可分泌具有免疫調(diào)節(jié)功能的細(xì)胞因子如 IL-10［7］。

人類B 細(xì)胞存在兩個CD5 基因的轉(zhuǎn)錄本：一個是經(jīng)典的CD5-E1A 轉(zhuǎn)錄本，另一個是在5'端包含人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒（Human endogenous retrovirus，HERV）基因的 CD5 基因融合轉(zhuǎn)錄本 CD5-E1B［6］。CD5-E1A 即表達(dá)于B 細(xì)胞膜表面CD5 分子，而CD5-E1B分子由于其前端缺乏前導(dǎo)肽無法被轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜表面而滯留在胞漿內(nèi)。CD5-E1B 的轉(zhuǎn)錄受到DNA甲基化水平的調(diào)控，其表達(dá)水平與5'LTR U3啟動子基因甲基化的水平呈負(fù)相關(guān)，DNA 甲基化水平下降時，B細(xì)胞內(nèi)CD5-E1B分子表達(dá)水平升高，并會與CD5-E1A 結(jié)合，抑制其向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)過程，從而使CD5 分子負(fù)向調(diào)控BCR 信號通路的作用減弱，使B細(xì)胞過度活化促進(jìn)自身免疫反應(yīng)的發(fā)生［8-9］。

此外CD5+B 細(xì)胞DNA 甲基化水平的下降促進(jìn)HERVs 基因的表達(dá)。HERVs 基因占人類染色質(zhì)基因的8%，研究發(fā)現(xiàn)其表達(dá)上調(diào)與淋巴細(xì)胞的自身反應(yīng)性相關(guān)［10］。HERV 基因編碼的蛋白質(zhì)作為異種抗原，刺激B細(xì)胞產(chǎn)生抗體；抗HERV 抗體通過分子模擬機(jī)制介導(dǎo)免疫損傷。研究發(fā)現(xiàn)抗HRES-1 抗體p30gag 可以與核抗原U1-snRNP 反應(yīng)，在超過50%的SLE 病人體內(nèi)可以檢測到此種抗核抗體。此外HERV 蛋白可以作為超抗原，誘導(dǎo)自身反應(yīng)性T 細(xì)胞擴(kuò)增。HERV 蛋白還可以通過調(diào)控T 細(xì)胞的活化、細(xì)胞因子分泌以及模式識別共受體的方式激活固有免疫應(yīng)答引發(fā)機(jī)體內(nèi)免疫反應(yīng)失調(diào)。

因此，B 細(xì)胞內(nèi)DNA 甲基化水平可以調(diào)控B 細(xì)胞的分化和細(xì)胞因子分泌；DNA 甲基水平下降可以通過促進(jìn)具有自身反應(yīng)傾向的B 細(xì)胞形成、上調(diào)與淋巴細(xì)胞自身反應(yīng)性相關(guān)的基因表達(dá)來誘發(fā)自身免疫反應(yīng)的發(fā)生。

1.2 組蛋白修飾對B 細(xì)胞的調(diào)控 組蛋白修飾的方式主要包括乙?；?、甲基化、泛素化、類泛素化、磷酸化、瓜氨酸化、ADP-核糖基化和脯氨酸異構(gòu)化等；這些修飾方式的組合，類似于“組蛋白密碼”調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄過程［11］。研究發(fā)現(xiàn)組蛋白修飾常與其他表觀遺傳修飾方式一起在B細(xì)胞活化及分化過程中發(fā)揮調(diào)控作用。B 細(xì)胞活化過程中，全基因組DNA 甲基化水平降低，組蛋白乙?；缴?；協(xié)同刺激信號會誘導(dǎo)活化的胞苷脫氨酶（activationinduced cytidine deaminase，AID）基因和體細(xì)胞超突變/類別轉(zhuǎn)換DNA 重組（somatic hypermutation/class switch DNA recombination，SHM/CSR）基因啟動子區(qū)的組蛋白修飾酶H3K4me3、H3K9ac H3K14a 活化［12］。AID 主要表達(dá)于 B 細(xì)胞中，對于啟動 SHM 和CSR過程具有重要作用。這些組蛋白修飾酶的活化可以促進(jìn)相關(guān)基因區(qū)域染色質(zhì)開放和SHM 過程中DNA聚合酶的募集與結(jié)合［13］。

組蛋白修飾還參與調(diào)控B 細(xì)胞分化過程。由Prdm1 基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子Blimp-1（B lymphocyte induced maturation protein 1）通過抑制 Bcl-6 和 Pax5在誘導(dǎo)成熟B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞及分泌高親和力抗體過程中起重要作用［14］。研究發(fā)現(xiàn)其表達(dá)受組蛋白乙酰化水平的調(diào)控，體外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)用HDACs抑制劑曲古抑菌素A（trichostatin A）可以促進(jìn)B 細(xì)胞 Blimp-1 和 CD138 的表達(dá)［15］。組蛋白修飾在成熟B 細(xì)胞向記憶B 細(xì)胞的分化過程中也起到調(diào)控作用，靜息狀態(tài)下的記憶B 細(xì)胞組蛋白甲基化水平下降［16］；組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶 EZH2 可以活化 H3Kme3，研究發(fā)現(xiàn)其在生發(fā)中心B 細(xì)胞中表達(dá)水平升高；體外實(shí)驗(yàn)抑制EZH2 活性，記憶B 細(xì)胞數(shù)目明顯下降且抗原應(yīng)答能力減弱，EZH2可以通過抑制Prdm1和Irf4基因轉(zhuǎn)錄來調(diào)控記憶B細(xì)胞形成過程［17］。

1.3 非編碼RNAs 非編碼RNAs包括微小RNA和長鏈非編碼RNA 等，研究發(fā)現(xiàn)B 細(xì)胞的分化發(fā)育過程受非編碼RNAs 的調(diào)控，AD 的發(fā)生與其水平異常相關(guān)。

1.3.1 微小 RNA（micro RNAs，miRNAs）對 B 細(xì)胞的調(diào)控 miRNAs 是一類長度約為18～22 nt 的短鏈非編碼RNA，通過與信使RNA（messenger RNAs，mRNAs）3'末端非翻譯區(qū)（untranslated region，UTR）結(jié)合使其降解或抑制其翻譯過程，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)。人體中約1/3 的mRNA 翻譯過程受miRNAs 的調(diào)節(jié)，miRNAs 對于免疫細(xì)胞的發(fā)育分化及機(jī)體免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)起關(guān)鍵作用［18］。研究發(fā)現(xiàn)miR-155對于機(jī)體固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答反應(yīng)均有調(diào)節(jié)作用；在活化的B細(xì)胞中其表達(dá)水平明顯升高，并與B 細(xì)胞惡性腫瘤的發(fā)生相關(guān)［19］。RODRIGUEZ等［20］發(fā)現(xiàn)，敲除miR-155 基因的小鼠會發(fā)生適應(yīng)性免疫應(yīng)答缺陷，B 細(xì)胞和T 細(xì)胞抗原提呈功能受損，不能對體內(nèi)的鼠傷寒沙門氏菌產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)。THAI 等［21］發(fā)現(xiàn) miR-155 的表達(dá)上調(diào)可以促進(jìn)生發(fā)中心B 細(xì)胞發(fā)育及Ig 抗體類別轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)錄因子Pu.1是miR-155 的一個作用靶點(diǎn)，當(dāng)上調(diào)其表達(dá)水平時研究人員發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生高親和力IgG1 抗體的B 細(xì)胞數(shù)量明顯下降，提示miR-155 通過Pu.1 來調(diào)控生發(fā)中心B 細(xì)胞發(fā)育及抗體類別轉(zhuǎn)換過程。miR-181a 是第一個被發(fā)現(xiàn)在免疫細(xì)胞發(fā)育過程中起調(diào)節(jié)作用的miRNAs，研究發(fā)現(xiàn)造血干祖細(xì)胞中miR-181a 高表達(dá)會促進(jìn)其向B 細(xì)胞方向分化而CD8+T 細(xì)胞數(shù)目減少；在祖B 細(xì)胞發(fā)育到前B 細(xì)胞階段miR-181a 的表達(dá)水平降低［22］。miR-181b 可以參與調(diào)控 B 細(xì)胞抗體類別轉(zhuǎn)換，其水平升高會導(dǎo)致AID mRNA 及蛋白水平下降，抑制B 細(xì)胞的抗體類別轉(zhuǎn)換過程促進(jìn)自身免疫反應(yīng)的發(fā)生［23］。miR-150 也是最近研究發(fā)現(xiàn)對B 細(xì)胞分化發(fā)育過程起調(diào)控作用的miRNAs，miR-150 大量表達(dá)于人體成熟淋巴細(xì)胞中，在未成熟前體細(xì)胞中低水平表達(dá)，miR-150 水平升高會抑制祖B 細(xì)胞向前B 細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)化，抑制成熟B 細(xì)胞的生成。miR-15a 和miR-16 會通過抑制Bcl-2 來促進(jìn)成熟B細(xì)胞向記憶B細(xì)胞的分化；miR-223可以通過轉(zhuǎn)錄因子LMO2在B細(xì)胞分化中起調(diào)控作用［18］。

雖然不同miRNAs 對B 細(xì)胞發(fā)育分化調(diào)控的具體機(jī)制尚不清楚，大量研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其作為表觀遺傳修飾的方式，對B 細(xì)胞等多種免疫細(xì)胞的發(fā)育分化過程進(jìn)行調(diào)節(jié)；miRNAs 水平異常與AD 的發(fā)生相關(guān)。

1.3.2 長鏈非編碼RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）對B細(xì)胞的調(diào)控 lncRNA是一類長度大于200 nt 且不參與編碼蛋白質(zhì)的RNA 分子，其通過影響DNA 甲基化、組蛋白修飾和染色質(zhì)重塑等過程，調(diào)控包括免疫細(xì)胞在內(nèi)的多種細(xì)胞的發(fā)育、分化和凋亡等生物過程。近期研究提示，lncRNA 通過不同的作用機(jī)制在AD 發(fā)病過程中發(fā)揮重要的作用［24］。PETRI等［25］通過陣列基因表達(dá)譜分析了來自骨髓活檢和扁桃體標(biāo)本11 種不同類型B 細(xì)胞亞群中l(wèi)nc-RNA 的表達(dá)，鑒定出在B 細(xì)胞發(fā)育早期、B 細(xì)胞增殖階段、抗體親和力成熟和終末分化階段差異表達(dá)的lncRNA。雖然這些B 細(xì)胞發(fā)育分化不同階段差異表達(dá)的lncRNA 對B細(xì)胞調(diào)控的具體機(jī)制尚不清楚，但為研究lncRNA 在抗體介導(dǎo)組織損傷的AD 中的作用提供了理論基礎(chǔ)。

2 B 細(xì)胞表觀遺傳調(diào)控異常與自身免疫性疾病

2.1 系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematous，SLE） SLE 是常見的AD，B 細(xì)胞表觀遺傳調(diào)控異常在SLE 發(fā)病中起關(guān)鍵作用，B 細(xì)胞的表觀遺傳學(xué)改變可以有多種形式。

B 細(xì)胞DNA 的甲基化水平影響SLE 的進(jìn)程，GARAUD 等［26］研究發(fā)現(xiàn) SLE 患者體內(nèi) B 細(xì)胞 DNA甲基化水平降低，導(dǎo)致B細(xì)胞免疫功能異常，自身反應(yīng)性B 細(xì)胞大量擴(kuò)增。從小鼠體內(nèi)分離純化的B 細(xì)胞，體外應(yīng)用DNA 甲基化抑制劑處理后重新回輸入同系小鼠體內(nèi)，可在小鼠體內(nèi)檢測到抗核抗體的產(chǎn)生及狼瘡樣癥狀，證明B 細(xì)胞DNA 甲基化水平參與了 SLE 的發(fā)生。FALI 等［27］研究發(fā)現(xiàn)，SLE 患者 B 細(xì)胞DNA 甲基化水平的下降會促進(jìn)CD5-E1B 及HERV 基因的表達(dá)，抑制CD5 分子對BCR 信號通路的負(fù)向調(diào)控作用，促進(jìn)與淋巴細(xì)胞自身反應(yīng)性相關(guān)的基因表達(dá)誘導(dǎo)自身抗體的產(chǎn)生。此外研究發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞中長點(diǎn)綴核苷酸元素-1（long interspersed nucleotide element-1，LINE-1）基因甲基化水平下降也與SLE的發(fā)生相關(guān)［28］。

miRNAs 在 SLE 患者 B 細(xì)胞中存在差異表達(dá)，并與患者的疾病活動度相關(guān)。對狼瘡小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，小鼠模型體內(nèi)調(diào)節(jié)性B 細(xì)胞中miR-15a 的表達(dá)水平升高且抗核抗體的滴度與其水平呈正相關(guān)［29］。SLE 患者 B 細(xì)胞 miR-155 的表達(dá)水平增加，miR-155 可與 B 細(xì)胞 CD1d mRNA 3'UTR 結(jié)合 并抑制其在細(xì)胞膜表面的表達(dá)，影響B(tài)細(xì)胞對iNKT 細(xì)胞的抗原呈遞，從而破壞機(jī)體的免疫耐受［30］。SLE 病人B 細(xì)胞miR-30a 表達(dá)水平升高，miR-30a 通過抑制B 細(xì)胞活化的負(fù)向調(diào)控因子Lyn 的表達(dá)促進(jìn)自身反應(yīng)性B 細(xì)胞的產(chǎn)生［18］。SLE 患者 B 細(xì)胞中 miR-21和miR-17～92 的表達(dá)水平升高，與自身免疫反應(yīng)的發(fā)生相關(guān)［31-32］。早期B細(xì)胞因子1（early B cell factors 1，EBF1）通過AKT 信號通路誘導(dǎo)B 細(xì)胞活化增殖，研究發(fā)現(xiàn)B 細(xì)胞miR-1246 低表達(dá)導(dǎo)致EBF1 表達(dá)增加可引起 SLE 患者 B 細(xì)胞的異?；罨?3］。對于 SLE 患者B 細(xì)胞miRNA 表達(dá)譜的分析有望成為SLE 診斷的重要輔助手段。

2.2 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA） RA患者體內(nèi)B 細(xì)胞也存在表觀遺傳調(diào)控異常，研究發(fā)現(xiàn)RA 病人滑膜腔中的B 細(xì)胞miR-155 表達(dá)水平明顯升高，通過 Pu.1 影響B(tài) 細(xì)胞功能［34］。在膠原誘導(dǎo)型關(guān)節(jié)炎（collagen induced Arthritis，CIA）小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，miR-29a通過促進(jìn)B細(xì)胞增殖和自身抗體分泌來介導(dǎo)關(guān)節(jié)炎的發(fā)生，miR-29a 有望成為RA 治療的新靶點(diǎn)［35］。此外有研究發(fā)現(xiàn)，HDACs 和乙?；敢种苿┛梢酝ㄟ^抑制B細(xì)胞免疫應(yīng)答和調(diào)控炎癥反應(yīng)在RA小鼠模型中取得較好的治療效果。

2.3 自身免疫性溶血性貧血（autoimmune hemolytic anemia，AIHA） AIHA 是一類由免疫介導(dǎo)的獲得性溶血性貧血的統(tǒng)稱，B 細(xì)胞免疫功能亢進(jìn)，產(chǎn)生并分泌針對紅細(xì)胞的自身抗體，介導(dǎo)紅細(xì)胞溶解破壞，發(fā)生貧血。

miR-150 基因位于人類第19 號染色體，其在各種免疫細(xì)胞中大量富集，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞分化發(fā)育；miR-150 通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子c-Myb 對B 細(xì)胞的分化過程進(jìn)行調(diào)節(jié)；miR-150 在未成熟B 淋巴細(xì)胞中表達(dá)下降而在成熟B 細(xì)胞中大量表達(dá)；miR-150 表達(dá)上調(diào)可通過抑制c-Myb 基因的表達(dá)使B 細(xì)胞對B 細(xì)胞活化因子（B cell activation factor，BAFF）的刺激反應(yīng)下降，抑制祖B 細(xì)胞向前B 細(xì)胞轉(zhuǎn)化，影響B(tài) 細(xì)胞發(fā)育過程。研究發(fā)現(xiàn)，AIHA患者外周血CD19+B細(xì)胞miR-150的表達(dá)下降，c-Myb 表達(dá)升高，且均與AIHA嚴(yán)重程度（溶血指標(biāo)、免疫指標(biāo)）有相關(guān)性；B 細(xì)胞miR-150 的表達(dá)異?？赡茉贏IHA 發(fā)病中起促進(jìn)作用［36］。

2.4 免疫性血小板減少癥（immune thrombocytopenia，ITP） ITP 是一類常見的自身免疫性出血性疾病，研究發(fā)現(xiàn)，新診斷ITP 患者外周血B 細(xì)胞miR-155 表達(dá)水平明顯升高，且與B1 細(xì)胞的數(shù)量呈正相關(guān)，與血小板計數(shù)呈負(fù)相關(guān)［37］。miR-155 通過抑制負(fù)性調(diào)控因子含SH2 結(jié)構(gòu)的5'肌醇磷酸酶-1（SH2-containing inositolphosphatase-1，SHIP-1）的表達(dá)來促進(jìn)生發(fā)中心B 細(xì)胞活化和高親和力抗體IgG1 的產(chǎn)生［21］。miR-155 的表達(dá)升高促進(jìn)具有自身反應(yīng)傾向的B 細(xì)胞活化，免疫抑制治療后，miR-155 的表達(dá)水平下降，SHIP-1 的表達(dá)水平升高。研究結(jié)果提示，ITP患者外周血B細(xì)胞存在表觀遺傳調(diào)控異常，miR-155的表達(dá)升高可能通過抑制SHIP-1促進(jìn)病人體內(nèi)自身反應(yīng)性B細(xì)胞產(chǎn)生并參與ITP發(fā)生［37］。

3 結(jié)語

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，表觀遺傳修飾對B 細(xì)胞的分化發(fā)育、免疫應(yīng)答等起調(diào)節(jié)作用，以及B細(xì)胞表觀遺傳調(diào)控在AD 發(fā)病機(jī)制中作用的研究，有望為眾多AD的治療提供新的思路和靶點(diǎn)。