組蛋白修飾在系統性紅斑狼瘡發病機制中作用的研究進展

苗 林 王清翠 陳曉華

中部戰區總醫院檢驗科，湖北武漢 430070

系統性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）是一種自身免疫系統介導，以免疫性炎癥為突出表現的彌漫性結締組織病。我國的總體患病率為（30～70）/10 萬[1]。SLE 的發病機制復雜，目前主要認為是易感者自身免疫耐受遭到破壞，免疫系統被異常激活，B 細胞和T 細胞過度活化，產生大量不同類型的自身抗體，然而其原因目前尚不完全清楚[2]。表觀遺傳學在SLE 的發生及發展中起關鍵作用，其中組蛋白修飾是表觀遺傳研究的重要內容。這些修飾能夠通過改變組蛋白的電荷，影響組蛋白與DNA 結合，從而引起核小體結構的變化，導致染色質重塑，實現對特定基因表達的調節。目前在SLE 的免疫細胞中發現多種組蛋白甲基化和乙酰化的改變[3-4]。深入研究組蛋白修飾在SLE 中的作用，能夠進一步認識自身免疫性疾病的發病機制，探索出更多潛在的診斷標志物和治療靶點，為SLE 的治療提供新的科學依據。

1 SLE 與組蛋白甲基化

1.1 參與調控T 淋巴細胞的活化、遷移功能

組蛋白甲基化參與調控SLE 患者T 淋巴細胞的活化過程。在SLE CD4+T 細胞中，cAMP 反應元件調節因子（cAMP response element modulator α，CREMα）過表達，抑制白細胞介素（interleukin，IL）-2 并增加IL-17A 的表達水平。研究發現，CREMα 啟動子區的組蛋白甲基轉移酶SUV39H1 富集顯著降低，引起H3K4me3 水平升高，H3K9me3 水平下降，最終導致CREMα 的表達水平上調，并與疾病活動性呈正相關[5]。

不同的甲基轉移酶參與調控SLE 患者T 淋巴細胞介導的免疫應答。在SLE CD4+T 細胞中，組蛋白甲基轉移酶SET 結構域3（SET domain containing3，SETD3）過表達并在C-X-C 趨化因子受體5 啟動子區顯著富集，通過介導H3K4me3 和H3K36me3 的表達水平誘導T 細胞的遷移，促進SLE 的進展[6]。賴氨酸去甲基化酶6B（lysine demethylase 6B，KDM6B）在造血祖細胞激酶1（hematopoietic progenitor kinase 1，HPK1）啟動子區的富集顯著減少，引起H3K27me3 水平升高，下調HPK1 mRNA 和蛋白表達水平，增強T 細胞活性[7]。組蛋白去甲基化酶EZH2 在SLE 患者外周血單個核細胞中表達升高，而在小鼠中抑制EZH2 可以減少抗dsDNA 自身抗體的產生，抑制T 細胞依賴性抗原的免疫反應，提高小鼠的存活率[8-9]。此外，CD8+CD38highT 細胞中EZH2 的表達高于CD8+CD38lowT 細胞，而使用EZH2 型抑制劑GSK126 處理CD38highT 細胞后，其效應功能和細胞殺傷活性得到恢復，證明EZH2 在CD8+T 淋巴細胞的功能失調中也發揮重要作用[10]。

1.2 參與B 淋巴細胞的分化、增殖、凋亡等過程

在SLE B 細胞中，抑癌基因p53 的表達顯著下降，其通過募集KDM6B 和組蛋白乙酰轉移酶P300 下調H3K27me3 和上調H3K3/K9ac 來降低miR-1246 的表達，進一步促進B 細胞的活性[11]。在SLECD19+B 細胞中，EZH2 過表達并誘導B 細胞特異性轉錄因子BACH2介導的漿母細胞（活化B 細胞）分化，影響疾病活動和自身抗體的產生[12]。

2 SLE 與組蛋白乙酰化

組蛋白乙酰化與去乙酰化主要發生于組蛋白N端保守的賴氨酸殘基上，由組蛋白乙酰轉移酶（histone acetyltransferase，HAT）和組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）協調催化完成。在SLE 患者的CD4+T 細胞和B 細胞中，組蛋白H3 和H4 表現出全局性低乙酰化，并參與SLE 的發生及發展[4，13]。

2.1 參與T 細胞發育、分化過程

在SLE Tfh 細胞中，腺病毒E4 啟動子結合蛋白4（E4 promoter-binding protein 4，E4BP4）過表達，并表現出磷酸化缺陷的特征。上調的E4BP4 與BCL-6 的啟動子區域結合，募集HDAC1 和EZH2，使BCL-6 基因啟動子區的組蛋白H3 乙酰化（H3ac）水平下降、H3K27me3 水平升高，進而抑制BCL-6 的表達和Tfh細胞的分化[14]。在SLE CD4+T 細胞中，組蛋白去乙酰化酶SIRT2 表達升高，其通過介導p70S6K、c-Jun 和IL-2 基因啟動子相關的組蛋白去乙酰化，導致IL-17A 的上調和IL-2 的下調。通過抑制SIRT2 可改善MRL/lpr 小鼠的癥狀，減弱SLE CD4+T 細胞向Th17細胞分化的能力，并促進了產生IL-2 的T 細胞分化[15]。lncRNA IL-21-AS1 在SLE CD4+T 細胞中高表達，其招募乙酰轉移酶CREB 結合蛋白到IL-21 的啟動子區，增加組蛋白H3 乙酰化水平，激活IL-21 轉錄并促進Tfh 細胞分化[16]。以上均說明組蛋白乙酰化修飾參與SLE 的T 細胞的發育、分化、過程。

2.2 參與調控細胞因子和B 細胞免疫應答

SLE 患者的細胞因子水平與Th 亞群（Th1/Th2/Th17）和調節性T 細胞失衡密切相關。在SLET 細胞中，蛋白磷酸酶2A 的催化亞基（catalytic subunit of protein phosphatase 2A，PP2A）通過激活干擾素調節因子（interferon regulatory factor，IRF）4 促進IL-17 位點 的H3ac 水平，加速SLE 的發生[17]。此外，PP2A 過表達還會導致CREM 的反式激活，終止IL-2 的表達[18]。在SLE 患者CD4+CD45RA-Foxp3lo。T 細胞（Fr.Ⅲ細胞）中，轉錄抑制因子BACH2 位點的H27K2ac 富集顯著降低BACH2 水平，引起IL-17、IFN-γ、IFN-α 水平升高，促進B 細胞免疫應答，加重炎癥[19]。

3 SLE 與組蛋白磷酸化

組蛋白磷酸化是一種重要的蛋白質翻譯后修飾。SLE 患者的DNA 雙鏈斷裂修復存在缺陷，無法保持基因組完整性，加速細胞凋亡。而組蛋白H2AX 的磷酸化水平可以作為衡量DNA 雙鏈斷裂的指標，同時也是SLE 環境應激和疾病活動的標志物[20]。

與乙酰化和甲基化不同，組蛋白磷酸化建立了與其他組蛋白修飾之間的相互作用，參與SLE 的疾病進程，導致下游級聯事件。H3.3 的磷酸化增加SETD2 和KDM6B 的活性，介導H3K36 和H3K27 的甲基化水平調控基因的轉錄[21]。同時，H3.3 的特異性磷酸化還可以反式刺激反式中乙酰轉移酶P300 的活性，并且在小鼠胚胎干細胞中，H3.3 的消耗可減少增強子處H3K27ac 的水平[22]。而上文提到，SLE Tfh 細胞中HPK1啟動子區KDM2B 的富集降低，通過增加H3K27me3水平最終導致HPK1 的下調，促進Tfh 細胞增殖能力[7]。由此猜想，磷酸化的組蛋白H3.3 可能是通過調控SLE 中KDM6B 的表達參與SLE 的疾病進程。

4 SLE 與組蛋白泛素化

組蛋白的泛素化是由E1、E2 和E3 泛素連接酶參與反應產生的泛素與蛋白質上的賴氨酸殘基共價結合。此過程多發生于組蛋白H2A、H2B、H3 及H1 的C 端賴氨酸部位，而去泛素化酶負責去除這些泛素標記。

多種泛素化修飾酶可調控CD4+T 細胞的分化和IL-17A 的表達，參與SLE 的進展。E3 連接酶UHRF1在SLE CD4+T 細胞中高表達，其通過調控H3K27me3水平上調BCL-6 表達，促進CD4+T 細胞的分化和增殖，加速SLE 的疾病進程[23]。E3 連接酶TRAF5 的mRNA 水平在SLE CD4+T 細胞中上調，其介導的泛素化可增強IL-17A 的表達[24]。相反，泛素特異性肽酶（ubiquitin specific proteinase，USP）4、USP15 和USP17介導的RORγt 的去泛素化促進Th17 細胞中的IL-17A 表達[25]。

組蛋白泛素化修飾還通過調控組蛋白去甲基化酶的穩定參與自身免疫反應過程。研究發現，USP7 在MRL/lpr 小鼠腎臟中高表達，上調了KDM6B 的水平，導致系膜細胞和系膜基質的增殖[26]。三結構域蛋白14通過招募USP14 和BRCC3 來去除KDM4D 的K63 連接的泛素化，抑制其自噬降解，并通過減少其啟動子處H3K9me3 的表達，上調IL-12 和IL-23 水平，促進炎癥的發生[27]。

5 針對表觀遺傳機制的SLE 治療藥物

SLE 目前尚不能根治，主要治療方法是應用腎上腺皮質激素加免疫抑制劑。表觀遺傳修飾可以通過改變染色質結構來改變基因表達，影響藥物療效，控制SLE 的進展。

HDAC 抑制劑具有抗感染和免疫抑制作用，能夠改善狼瘡性腎炎的腎臟損害。例如霉酚酸可以調節SLE CD4+T 細胞中HAT 和HDAC 水平，進而控制疾病的進展，目前已被作為SLE 的誘導治療[28]。曲古抑菌素A 能夠降低IL-2、IFN-γ、IL-6、TNF-α 和IRF5等炎癥細胞因子的表達水平，并抑制活化的漿細胞樣樹突狀細胞，產生IFN-α，延緩病情的進展[29-30]。琥珀酰苯胺異羥肟酸在體外可以抑制TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-6、IL-12 的表達，并且能逆轉SLE 小鼠的腎小球腎炎[31]。

DNA 低甲基化也是SLE 表觀遺傳學的特征。在SLE B 細胞中，DNMT1 的表達降低，提示其可能作為SLE 的治療靶點[13]。此外，TET 家族成員是促進DNA去甲基化的關鍵酶，參與調控T 細胞、B 細胞、巨噬細胞的活化。TET2 mRNA 水平在SLE 中顯著增加并與抗dsDNA 呈正相關，與補體水平呈負相關，提示其可能通過影響DNA 的去甲基化過程參與SLE 的疾病進程[32]。同時，TET2 和TET3 還可以通過調控CD86位點上HDAC1 和HADC2 的富集抑制自身反應性B細胞的活化[33]。說明TETs 不僅可以通過自己的去甲基化活性，還可以通過調控其他組蛋白修飾作用對SLE 產生影響。另有研究發現，通過補充富含甲基的微量營養素如葉酸、維生素B12可以降低MRL/lpr 小鼠的蛋白尿和抗dsDNA 抗體水平，延緩疾病進展[34]。

6 小結與展望

隨著早期診斷方法和治療水平的增高，組蛋白修飾的作用在近年來得到充分的重視。然而，目前對于SLE 組蛋白修飾改變的上游機制研究仍不夠深入，尤其是對于組蛋白磷酸化及泛素化的研究十分片面。此外，針對組蛋白修飾靶點的藥物試驗主要集中于癌癥和血液系統疾病，對于自身免疫性疾病的應用還不夠深入。同時，目前研究已發現了許多兩種組蛋白修飾之間或DNA 甲基化和組蛋白修飾之間的協同、拮抗作用，卻很少有研究將兩種及以上的表觀修飾共同應用于同一靶點后探究對于SLE 的治療效果。未來臨床上應繼續探索組蛋白修飾酶的作用機制及其作用靶點，同時應更多地聚焦于不同組蛋白修飾的聯合作用及多組學共同分析，以利于臨床診斷和治療，提高SLE 患者生存率、存活率。同時，SLE 藥物的相關表觀遺傳學研究有望填補SLE 藥物療效個體化差異這一空白。