馬苗，柴克霞

(青海大學(xué)附屬醫(yī)院，西寧810001)

特發(fā)性炎癥性肌病(IIM)是一組病因未明的，以四肢近端肌無力為主的骨骼肌非化膿性炎癥性疾病。基于IIM的臨床特征和組織病理學(xué)表現(xiàn)，可分為多發(fā)性肌炎、皮肌炎、包涵體肌炎、壞死性自身免疫性肌病等亞型，以多發(fā)性肌炎和皮肌炎最為常見[1]。有報(bào)道顯示，IIM的發(fā)病率為5/100萬～8.4/100萬，其發(fā)病年齡有兩個高峰，即10～15歲和45～60歲。迄今為止，IIM的病因尚不完全清楚，可能與病毒感染、遺傳因素、免疫功能異常等有關(guān)。表觀遺傳學(xué)是指在基因的DNA序列不發(fā)生改變情況下，基因表達(dá)水平與功能發(fā)生改變，并產(chǎn)生可遺傳的表型[2]。在某些情況下全基因組分析無法解釋自身免疫性疾病復(fù)雜的生物學(xué)過程，而表觀遺傳修飾在免疫應(yīng)答中保留了額外的調(diào)節(jié)因子，通過參與調(diào)控免疫相關(guān)基因表達(dá)，影響免疫細(xì)胞分化發(fā)育、免疫應(yīng)答相關(guān)分子活化及細(xì)胞因子分泌表達(dá)等，進(jìn)而參與免疫調(diào)控，故許多受表觀基因調(diào)控的信號分子和受體在自身免疫性疾病或炎癥反應(yīng)過程中出現(xiàn)失調(diào)[3，4]。目前，表觀遺傳學(xué)方面的研究主要集中于DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA。DNA甲基化和組蛋白修飾主要通過影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)而調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄功能。非編碼RNA表達(dá)變化能夠影響mRNA翻譯成蛋白質(zhì)的能力，而mRNA翻譯成蛋白質(zhì)的能力變化又能影響DNA甲基化、組蛋白修飾及非編碼RNA形成過程，最終引起生物體表型變化。它們之間相互影響、相互關(guān)聯(lián)，任何一方面發(fā)生異常都將影響基因的表達(dá)及生物體的性狀。因此，越來越多的研究開始關(guān)注自身免疫性疾病的表觀遺傳學(xué)機(jī)制，并認(rèn)為表觀遺傳學(xué)干預(yù)對這些疾病治療具有很大的潛力。本文結(jié)合文獻(xiàn)就表觀遺傳學(xué)在IIM作用機(jī)制中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 非編碼RNA在IIM致病中的作用

非編碼RNA是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA。這些RNA的共同特點(diǎn)是能從基因組上轉(zhuǎn)錄而來，但不翻譯成蛋白，在RNA水平上行使各自的生物學(xué)功能。根據(jù)核酸的長度，可將非編碼RNA分為短鏈非編碼RNA(如miRNA)和長鏈非編碼RNA(lncRNA)。近年研究表明，非編碼RNA在表觀遺傳修飾中具有重要作用，能夠通過調(diào)節(jié)基因表達(dá)和染色體水平而控制細(xì)胞分化。

1.1 miRNA miRNA是一類內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA，長度為19～25個核苷酸，能夠與靶mRNA特異性結(jié)合，使靶mRNA降解或抑制其翻譯，從而對基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)調(diào)控[5]。在免疫系統(tǒng)中，miRNA異常表達(dá)可導(dǎo)致炎癥性疾病、自身免疫性疾病[6]。miRNA在血液中穩(wěn)定存在，有作為疾病生物標(biāo)志物的潛力[7]。目前，miRNA在IIM患者血清或外周血單核細(xì)胞中的表達(dá)和功能被廣泛研究[7～9]。Misunova等[10]報(bào)道，皮肌炎患者血清miR-3907表達(dá)上調(diào)，其表達(dá)上調(diào)與疾病活動有關(guān)。有研究還發(fā)現(xiàn)，皮肌炎患者血清miR-206表達(dá)降低、miR-21表達(dá)升高，二者表達(dá)變化能夠使機(jī)體炎癥負(fù)荷升高[11]。Zhou等[12]在血清中發(fā)現(xiàn)了許多表達(dá)失調(diào)的miRNA，如miR-223、miR-7、miR-31，在皮肌炎和多發(fā)性肌炎患者血清中miR-223、miR-7表達(dá)下調(diào)，miR-31表達(dá)上調(diào)。Gao等[13]研究發(fā)現(xiàn)了對皮肌炎和多發(fā)性肌炎有特異性或共同性的miRNA，如miR-196a-5p在多發(fā)性肌炎患者血清中表達(dá)下調(diào)，miR-193b-3p、miR-30d-5p、miR-30a-5p、miR-101-3p在皮肌炎和多發(fā)性肌炎患者血清中表達(dá)均下調(diào)。以往研究發(fā)現(xiàn)，在皮肌炎和多發(fā)性肌炎患者血清中miR-193b-3p表達(dá)下調(diào)，與Gao等[13]研究結(jié)論一致。但Georgantas等[14]研究發(fā)現(xiàn)，miR-101、miR-30a-5p在皮肌炎和多發(fā)性肌炎患者血清中表達(dá)均下調(diào)，miR-30d-5p在皮肌炎患者血清中表達(dá)明顯下調(diào)，而miR-196a-5p表達(dá)沒有明顯變化，這與Gao等[13]研究結(jié)論并不完全一致。造成這種差異的原因可能與患者種族、疾病活動程度或病程不同有關(guān)，也可能與取樣部位不同或取樣部位的炎癥程度不同有關(guān)。Ye等[15]研究發(fā)現(xiàn)，皮肌炎患者血清miR-23b-3p、miR-146a-5p、miR-150-5p表達(dá)明顯下調(diào)，具有抗MDA5和抗NXP2自身抗體患者血清miR-150-5p表達(dá)顯著下調(diào)，皮肌炎合并腫瘤患者血清miR-146b-5p表達(dá)顯著高于未合并腫瘤患者，但該研究并未發(fā)現(xiàn)血清miR-23b-3p、miR-146b-5p、miR-150-5p表達(dá)與皮肌炎合并間質(zhì)性肺病有明確的相關(guān)性。以上研究表明，miRNA有可能成為IIM潛在的治療靶點(diǎn)，其治療機(jī)制可能是通過傳遞修飾的寡核苷酸模擬物或抑制特異性miRNA序列，從而減少或增加靶基因的表達(dá)有關(guān)。目前，許多研究者已經(jīng)開始關(guān)注改進(jìn)miRNA模擬物的傳遞技術(shù)或體內(nèi)的miRNA抑制劑。隨著對miRNA在自身免疫性疾病致病機(jī)制中認(rèn)識的不斷加深及miRNA相關(guān)技術(shù)的不斷改進(jìn)，針對miRNA的靶向藥物有可能成為治療人類免疫系統(tǒng)疾病的新方法。

1.2 lncRNA 眾所周知，部分非蛋白編碼RNA分子在調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動過程中發(fā)揮重要作用。如核糖體RNA是翻譯機(jī)制的基本組成部分，而小的核RNA是剪接新生RNA轉(zhuǎn)錄物所必需的。各種類型的小非蛋白編碼RNA(由20～30個核苷酸組成)，如miRNA、siRNA、piRNA，是基因沉默的關(guān)鍵分子。隨著大規(guī)模并行基因組測序技術(shù)的出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)大約70%基因組能夠在不同環(huán)境和細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄，而這些RNA轉(zhuǎn)錄物中，很大一部分在結(jié)構(gòu)上與蛋白編碼和加工的mRNA無法區(qū)分，但它們在細(xì)胞中的表達(dá)很低，幾乎沒有蛋白編碼的能力。其中，長度≥200個核苷酸的非蛋白編碼轉(zhuǎn)錄子被稱為lncRNA。與miRNA相比，lncRNA的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、功能更多樣。研究表明，lncRNA能夠參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡等生物學(xué)過程[16]，與惡性腫瘤及心血管、神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。越來越多證據(jù)表明，lncRNA還可參與免疫應(yīng)答過程，能夠參與自身免疫性疾病的發(fā)生、發(fā)展[17～19]。眾所周知，皮肌炎或多發(fā)性肌炎患者具有抗信號識別粒子(SRP)的自身抗體，而SRP是由7SL RNA和6種蛋白質(zhì)組成的，即lncRNA 7SL是SRP的RNA組分。有研究在皮肌炎或多發(fā)性肌炎患者中鑒定出了針對7SL RNA的新型自身抗體，這些抗體的存在與種族背景、臨床特征和疾病發(fā)作季節(jié)有關(guān)[20]，表明針對7SL RNA的自身抗體有可能是部分皮肌炎或多發(fā)性肌炎患者的血清學(xué)標(biāo)志物。Peng等[21]通過微陣列分析發(fā)現(xiàn)，與健康對照者肌肉組織比較，皮肌炎患者肌肉組織中有1 198個差異表達(dá)的lncRNA，其中表達(dá)上調(diào)的lncRNA有322個、表達(dá)下調(diào)的lncRNA有876個，在這些差異表達(dá)的lncRNA中選擇了5種lncRNA(ENST00000541196.1、uc011ihb.2、linc-DGCR6-1、ENST00000551761.1、ENST00000583156.1)進(jìn)行RT-qPCR檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微陣列檢測結(jié)果與RT-qPCR檢測結(jié)果具有較好的一致性。生物信息學(xué)預(yù)測顯示，linc-DGCR6-1能夠調(diào)節(jié)USP18基因，而USP18基因是1型干擾素誘導(dǎo)基因。此外，免疫組化染色顯示，皮肌炎患者束周萎縮的肌纖維中USP18蛋白表達(dá)上調(diào)。這些結(jié)果表明，lncRNA能夠通過調(diào)節(jié)1型干擾素誘導(dǎo)分子表達(dá)來促進(jìn)皮肌炎的發(fā)生、發(fā)展[22]。越來越多研究表明，lncRNA可能是免疫調(diào)節(jié)因子的候選者，也可能是自身免疫性疾病發(fā)生、發(fā)展的主要參與者。因此，深入研究lncRNA在IIM乃至自身免疫性疾病致病機(jī)制中的作用具有重要意義。

2 DNA甲基化在IIM致病中的作用

DNA甲基化是指在DNA序列的胞嘧啶核苷酸的特定位置共價加減甲基基團(tuán)的一種變化，即通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的催化作用從S-腺苷-1-甲硫氨酸轉(zhuǎn)移甲基，將甲基基團(tuán)轉(zhuǎn)移至胞嘧啶殘基C5位置上[23，24]。DNA甲基化既受遺傳DNA序列的影響，又受環(huán)境暴露的影響[25]，被認(rèn)為是調(diào)控基因表達(dá)的關(guān)鍵表觀遺傳因子。肌肉基因組整體DNA甲基化圖譜顯示，同源框基因、WT1基因等27個基因存在明顯的甲基化差異，這表明DNA甲基化在IIM的致病機(jī)制中可能具有重要作用。在皮肌炎和多發(fā)性肌炎基因組DNA甲基化的研究中發(fā)現(xiàn)了不同的甲基化CpG位點(diǎn)，而且他們之間存在共同且特異的甲基化CpG位點(diǎn)改變。結(jié)合基因表達(dá)譜，Gao等[7]認(rèn)為DNA甲基化修飾可能對約20%的差異表達(dá)基因具有調(diào)控作用。青少年皮肌炎是一種嚴(yán)重的慢性自身免疫性疾病，表現(xiàn)為受慢性肌肉損傷引起的肌無力[26]。Wang等[27]通過甲基化陣列Illumina Infinium 27K DNA甲基化BeadChIP對全基因組DNA甲基化進(jìn)行分析，在正常青少年和皮肌炎青少年肌肉組織中共發(fā)現(xiàn)了27個具有顯著甲基化差異的基因。雖然以往的基因表達(dá)研究表明，參與免疫反應(yīng)、血管重塑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的基因表達(dá)發(fā)生了改變，但在青少年皮肌炎中并未發(fā)現(xiàn)這些基因的甲基化改變。而在這27個甲基化差異基因中發(fā)現(xiàn)，HOX基因(如HOXC11、HOXD3、HOXD4)和發(fā)育轉(zhuǎn)錄因子WT1在青少年皮肌炎肌肉組織及存在肌無力的其他類型IIM中低甲基化。在IIM中發(fā)現(xiàn)WT1和同源框基因的類甲基化改變，表明這些青少年的受損肌肉具有自我更新能力，能刺激肌肉干細(xì)胞池進(jìn)行肌肉修復(fù)，并且關(guān)鍵基因在表觀遺傳上發(fā)生了改變，以應(yīng)對疾病過程中的肌肉損傷。這些結(jié)果表明，同源框基因和WT1基因在表觀遺傳上被標(biāo)記，以促進(jìn)肌肉修復(fù)過程，這為IIM治療提供了新的方法。目前，學(xué)者們逐漸認(rèn)識到DNA甲基化是正常肌肉生理或病理生理改變的重要參與者?？梢灶A(yù)見在不久的將來，表觀遺傳療法將被用于治療與肌肉相關(guān)的疾病。

3 組蛋白修飾在IIM致病中的作用

組蛋白修飾是指組蛋白在相關(guān)酶的作用下發(fā)生乙?；?、甲基化、泛素化、磷酸化、瓜氨酸、ADP-核糖基化和脯氨酸異構(gòu)化等修飾過程，其表觀遺傳學(xué)標(biāo)志具有高度特異性，能決定細(xì)胞和組織的表型與功能[28]。有研究報(bào)道，表觀遺傳調(diào)節(jié)劑——組蛋白脫乙?；傅谋磉_(dá)和功能改變在惡性腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和自身免疫性疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中具有重要作用[29]。已有研究報(bào)道，通過組蛋白修飾，組蛋白變異沉積和核小體穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)增強(qiáng)子活性[25]。在P19細(xì)胞的神經(jīng)元分化和3T3-L1細(xì)胞的脂肪分化過程中，DNA羥甲基化是增強(qiáng)子活化的早期事件?；谌旧|(zhì)特征和MyoD招募，發(fā)現(xiàn)了一個驅(qū)動肌肉分化的調(diào)控元件。因此，有必要分析在肌原性特異性遠(yuǎn)端調(diào)控區(qū)獲得5hmC能否激活增強(qiáng)子，導(dǎo)致肌肉分化基因的表達(dá)。有證據(jù)表明，翻譯后修飾與不同細(xì)胞系的發(fā)育、調(diào)節(jié)及免疫耐受和自身免疫紊亂的調(diào)節(jié)有關(guān)[30]。當(dāng)人們一旦明確疾病發(fā)生的機(jī)制后，就可運(yùn)用修改組蛋白密碼技術(shù)來設(shè)計(jì)藥物和提出措施，繼而改變或調(diào)整基因表達(dá)的狀態(tài)和活性，從而治愈相應(yīng)的疾病。但目前關(guān)于組蛋白修飾能否參與多發(fā)性肌炎或皮肌炎的發(fā)病過程，尚不完全清楚，仍需要進(jìn)一步研究。

綜上所述，DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA等表觀遺傳學(xué)在IIM的致病機(jī)制中具有重要作用。它們之間相互影響、相互關(guān)聯(lián)，任何一方面發(fā)生異常都將影響基因的表達(dá)及生物體的性狀。因此，深入了解表觀遺傳學(xué)在IIM中的作用，有可能為IIM的診斷和治療提供新的方向。