王文欢，王红梅，天津中医药大学，天津市中医药研究院附属医院

从遗传学角度讲，DNA 转录翻译把生物的遗传 信息转递给下一代，而生活经历却不能影响下一代， 然而现代科学已经发现，通过组蛋白的修饰、DNA 甲基化和 microRNA 调控等途径，在不改变 DNA 中 的核苷酸序列的情况下，却能影响基因的表达，这些 不通过 DNA 序列的改变却可以遗传给后代的变化 叫做表观遗传学［1］。

 1 表观遗传学概述

组蛋白修饰是表观遗传学的重要内容，与 DNA 甲基化、非编码 RNA 以及染色质重塑等构成了彼此 互动又相对独立的表观遗传学调控机制。蛋白质乙 酰化是指在乙酰基转移酶的作用下，在蛋白质赖氨 酸残基上添加乙酰基的过程，是由细胞控制基因表 达、蛋白质活性或生理过程的一种机制。在细胞核 内，组蛋白乙酰化水平是由组蛋白乙酰基转移酶 ( histone acetyltmnsferse，HATs) 和组蛋 白去乙酰基 转移酶( histone deacetylase，HDACs) 共同决定，二者 处于动态平衡，精确地调控基因的转录和表达，控制 着染色质的结构［2］。组蛋白常见的尾部修饰方式 还有甲基化、磷酸化、泛素化、多聚 ADP 糖 基化 等［3］。当组蛋白去乙酰化水平增加，乙酰化水平相 对降低，即会导致正常的细胞周期与代谢行为的改 变而诱发疾病。 DNA 甲基化是表观遗传学领域里最早发现的， 也是研究成果最多的 DNA 修饰现象。DNA 甲基化 是指在 DNA 甲基化转移酶( DNMTs) 的催化下，S-腺 苷甲硫氨酸( SAM) 为甲基供体将甲基转移至 DNA 碱基上的一种表观遗传修饰方法。在真核细胞中， DNA 甲基化一般发生在 CpG 双核苷酸部位，正常细 胞 CpG 岛常处于非甲基化或低甲基化状态，如果发 生高甲基化则会抑制基因的表达［4］。目前发现的 DNMTs 主要有 DNMT1、DNMT2、DNMT3A 和 DNMT3B 四种，DNA 甲基化异常存在于许多人类疾病 当中，其中主要表现为全基因组的低甲基化和某些抑癌基因与修复基因的高甲基化［5-6］。 对 microRNAs( miRNAs) 调节免疫细胞增殖分 化及效应功能研究，已经成为全球生命科学研究领 域的热点之一。miRNA 作为 DNA 甲基化、组蛋白 修饰的“桥梁”，是一类源于内源染色体上的非编码 单链 RNA，长度为 21 ～25 个核苷酸的短序列，能够 通过与靶细胞 mRNA 的 3'-UTR 碱基互补配对，引 起靶细胞 mRNA 降解或者抑制其翻译，从而对基因 进行转录后的表达调控［7］。在重多自身免疫性疾 病中都发现了多种 miRNA 的异常表达。最近研究 表明，miRNA 参与调节人体各种免疫过程这一特 质，可以用来作为多种疾病诊断的生物学标记物和 ( 或) 治疗靶点［8］。

2 自身免疫性皮肤疾病的表观遗传学研究进展

健康个体的正常免疫调节功能会将自身耐受和 自身免疫协调在合理水平上，当某种原因使自身免 疫应答过分强烈时，导致相应的组织器官损伤而引 起功能障碍所引起的疾病称为自身免疫病。现就表 观遗传学在自身免疫性皮肤病中的两个常见疾病:

系统性硬皮病及系统性红斑狼疮的研究进展分别 论述。

2. 1 系统性硬皮病

系统性硬皮病( systemic sclerosis，SSc) 是一种病因及发病机制不明但涉及到多 种因素的自身免疫性结缔组织疾病。SSc 病理改变 较为复杂，以皮肤及身体内部脏器进行性纤维化、硬 化萎缩、细胞免疫、体液免疫、微血管功能异常为主 要特征。具有明显的性别差异，女性患病率多于男 性。血管内皮细胞、成纤维细胞、 B 淋巴细胞、 T 淋 巴细胞、以及细胞因子/趋化因子被认为是最主要的 五个因素，贯穿在整个发病过程中，尤其是 T 淋巴 细胞在 SSc 的发生中其至关重要的作用［9］。研究发 现，SSc 患者 CD4 + T 细胞整体基因组 DNA 甲基化 水平处在低甲基化状态。DNA 的低甲基化是导致 SSc 患者 CD4 + T 细胞 CDlla( ITGAL) 、CD40L( TNFSF5) 、CD70( TNFSF7) 、perforin( PRF1) 等基因过度 表达的主要因素，这些基因导致了 T 细胞过度活化 增殖，辅助自身 B 细胞产生大量的自身抗体，杀伤 自身巨噬细胞，从而引起 SSc 疾病。相关基因启动 子区域低甲基化状态在该病的发生、发展中起至关 重要的作用［10］。 组蛋白乙酰化和 DNA 甲基化的是一个相互协 作的过程，SSc 患者 CD4 + T 细胞中存在整体基因组 组蛋白 H3 乙酰化水平降低及 HAT/HDAT 的表达 异常，可 能 与 本 病 发 生、发 展 有 密 切 关 系［11］。 CD70，又称肿瘤坏死因子配体超家族 7 因子( tumor necrosis factor receptor super family，TNFSF7) 归属于 TNF 家族的Ⅱ型跨膜蛋白，具有调控 T 细胞和 B 细 胞活化、增殖、分化的能力。近年来研究表明 CD70 不仅在控制肿瘤生长方面起作用，其还参与自身免 疫性疾病的发病过程。中南大学的王瑶瑶等［12］对 这一设想进行了深入的研究，通过染色质免疫沉淀 ( ChIP) 技术检测将组蛋白 H3 靶向结合的 DNA 片 段沉淀纯化，进行 PCR 产物扩增推知结合蛋白含量 差异，得出 SSc 患者 CD4 + T 细胞 CD70( TNFSF7) 基 因启动子区域组蛋白 H3ac 表达水平与疾病 成正 相关。 miRNAs 是 SSc 表观遗传学调控机制的重要研 究方向。T 淋巴细胞是重要的免疫细胞，在发挥作 用时受到多方面因素的精细调控，miRNAs 的差异 性表达贯穿于 T 细胞生长、发育、分化、增殖、免疫 应答的整个过程，一旦 miRNAs 对 T 细胞的调控发 生紊乱，就可以导致相应 T 细胞介导的自身免疫性 疾病发生［13］。如在 dnTGF-βRⅡ模型鼠中，根据 miR-21 在促进炎症细胞因子产生中起的作用，推测 可能是特异性自身免疫性疾病发生、发展的一个重 要因素［14］; miR-146a 可以抑制 TNF-α 信号通路中 调节蛋白 IRAK-1 和 TRAF-6 的表达［15］; miR-142-5p 的下调使 T 细胞过度活化，间接地促进 B 细胞产生 过多的抗体［16］; miR-150 作用于其靶基因 KChIP. 1 使其在记忆性 T 细 胞 形 成、发育过程中起主导作 用［17］等。这为揭示表观遗传学在 SSc 疾病的发生、 发展中起到的具体作用提供了重要的理论根据，并 为未来临床中对 SSc 疾病的诊断、治疗、预后提供了 新的思路。 有研究证明，DNMTs 抑制剂 5-aza 可以使 SSc患者成纤维细胞中处于高甲基化的 DKK1 及 SFRP1 基因启动子区表达水平恢复正常［18］。这说明 DNMTs 抑制剂对于 SSc 患者有抗纤维化的效果，且目 前 5-aza 已被批准用于骨髓增生异常综合 征 的治 疗，鉴于其有效的抗纤维化效果，5-aza 及其他 DNMTs 抑制剂有望成为 SSc 的治疗手段［19］。

2. 2 系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮( systemic lupus erythematosus，SLE) 是一种涉及许多系统和脏 器的自身免疫性疾病，由于细胞和体液免疫功能障 碍，在血清中产生多种自身抗体。累及皮肤、浆膜、 关节、肾及中枢神经系统等，并以自身免疫为特征， 临床表现复杂且多样化。患者体内存在多种自身抗 体，不仅影响体液免疫，亦影响细胞免疫，补体系统 亦有变化。发病机理主要是由于免疫复合物形成， 即 T、 B 淋巴细胞的大量活化与大量自身抗体的产 生，确切病因不明，病情呈反复发作与缓解交替过 程，不能根治。 以往的实验都在寻求 SLE 中免疫调节异常的 分子机制，虽已找到些许相关基因位点，如 BANK1、 PDCD1、MECP2、STAT4、TNFSF4、IRF5 和 BLK 等， 但这些位点并不能完全解释参与 SLE 的发病机 制［20-21］。现今，诸多实验都将目光投向表观遗传学 方向，希望并也确实发现其在 SLE 的发生发展中起 到了不可忽视的作用。对于因异常低甲基化成为该 病导火索的理论也已经被大多数人认可［22］，作为 T 细胞中与自身免疫性疾病关系最为密切的 CD40L、 CD70、CD11a 和 INF-C 等 基因的比例失调可能与 SLE 发病有关这一设想，成为研究的热点。研究发 现，SLE 患者 CD4 + T 细胞中 CD11a 及 CD70 的表达 明显升高，而其中的启动子区组蛋白 H3K9 甲基化 水平呈下降趋势，患者 CD4 + T 细胞整体组蛋白 H3/ H4 处于低乙酰化状态，整体组蛋白 H3K9 也处于低 甲基化状态，但整体组蛋白 H3K4 甲基化水平无明 显变化［23］。 目前多数实验研究认为 DNA 甲基化与组蛋白 乙酰化是可以相互影响的。不论是 DNA 甲基化抑 制剂处理过的 CD4 + T 细胞还是 SLE 患者的 CD4 + T 细胞，CD70 均存在过度表达， T 细胞 DNA 低甲基化 通过影响多种甲基化敏感基因的表达，导致 T 细胞 成为自身反应细胞，从而对 B 细胞的刺激促进免疫 球蛋白 G 大量分泌，诱发或加重 SLE 病情［24］。B 细胞中，DNA 甲基化调控 B 细胞特殊因子 Pax5 的表 达、细 胞因子的产生及 B 细 胞 受体的重排［25］。 H3K9 在活性染色质中是经过乙酰化的，但是在转 录抑制因子的作用下可以发现其去乙酰化现象， H3K9 被组蛋白赖氨酸甲基转移酶区域蛋白甲基化 后，甲基化的 H3K9 可能直接或间接的影响 DNA 甲 基转移酶，导致邻近 DNA 低甲基化。体外特定区域 人工 甲 基 化，能 明 显 抑 制 CD40L 基 因 的 活 性。 CD40L 过度表达致使 B 细胞大量产生自身抗体， DNA 甲基化和组蛋白乙酰化激活基因转录，DNA 低 甲基化通过调节基因表达参与了 SLE 的发病［26］。 对于 miRNA 调控机制在 SLE 疾病的研究中与 DNA 甲基化、组蛋白乙酰化的研究进程对比，相对 不成熟的。2013 年，De La Rica 等［27］用全基因组甲 基化队列研究发现 miRNAs 和 DNA 低甲基化在 SLE 发病机制扮演着重要的角色，揭示了特异性 miRNAs，如 miR-155、miR-101、miR-17-92 簇成员，与 自身免疫性疾病的发病机制的关系。研究表明，随 着 miR-17-92 基因表达升高，小鼠体内与淋巴细胞 增生相关的疾病，如淋巴组织增生性疾病和自身免 疫性疾病的患病率也在升高［28］。与同龄的雄性小 鼠相比，雌性小鼠 miRNA 的表达显著高于雄性小 鼠，这与 SLE 患者中女性患者高于男性患者，及男女患者中均存在着雌性激素异常代谢有着密切的 关系［29］。 研究发现，SLE 患者存在 DNA 低甲基化的同时 DNMT1 表达水平也明显下降，而 SLE 患者的总体 DNA 低甲基化状态未影响 DNMT1 启动子的表观修 饰，总体 DNA 低甲基化状态对 DNMT1 的表达无明 显负反馈调控作用［30］。在研究过程中同样实验过 程会有不同的结果，如: 有的研究表明 DNMT1 基因 SNP( 单核苷酸多态性) 在正常人和 SLE 患者中的 分布有明显差异，而有的 研究表明 DNMT1 基因 SNP 与 SLE 没有明确联系［31］。

3 展望

表观遗传调控与细胞许多生物学的病理改变有 着密切的关联，其异常表达可以改变细胞生长、增 殖、分化和凋亡的 形式，导致自身免疫性疾病 的发 生。在皮肤科临床诊疗中不乏有像系统性红斑狼 疮、系统性硬皮病等常见的自身免疫性疾病。随着 对其机制的深入研究，临床上有望通过检查这些特定治病 基因的组蛋白修饰、DNA 甲基化或 miRNA 调控表达状态，在自身免疫性疾病的诊断与治疗等 多方面发挥作用。尽管关于表观遗传学在自身免疫 性皮肤疾病方面的发病机制还有不成熟的地方，但 作为新的研究方向，目前已经有人通过相关的表观 调控抑制剂来做为临床用药，以抑制相关酶的活性， 改变细胞异常表达状态。这一飞速发展不仅从分子 水平揭示了复杂的生物细胞学现象，并且为医治疑 难性皮肤病开创了新的领域。

参考文献略。

来源：王文欢, 王红梅. 表观遗传学在系统性硬皮病和系统性红斑狼疮中的研究状况[J]. 中国皮肤性病学杂志, 2018(3).

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