蔣佳文 李善高

表觀遺傳學(xué)是指基于非基因序列改變所致基因表達(dá)水平變化，如DNA 修飾、組蛋白修飾、非編碼RNA 調(diào)控等。組蛋白乙?；悄壳把芯孔顝V泛和深入的表觀遺傳修飾之一，指在組蛋白氨基端尾部ε 位處的氨基加上乙?；目赡孢^程。該過程主要由組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase，HDAC）和組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（histone acetyltransferase，HAT）進(jìn)行調(diào)控，調(diào)節(jié)失衡便會(huì)引起基因表達(dá)紊亂，導(dǎo)致炎癥性疾病、自身免疫性疾病、惡性腫瘤等發(fā)生。過去的研究致力于HDAC 與惡性腫瘤的關(guān)系[1]，目前已發(fā)現(xiàn)HDAC 在多種炎癥性疾病中發(fā)揮作用。隨著研究深入，組蛋白去乙?；敢种苿╤istone deacetylase inhibitor，HDACi）也成為抗炎藥物研究的新熱點(diǎn)[2]。本文就HDAC 在炎癥性疾病中的研究進(jìn)展及潛在治療靶點(diǎn)作一綜述。

1 HDAC 的基本結(jié)構(gòu)與功能

組蛋白是染色體的主要蛋白質(zhì)組分，多數(shù)真核細(xì)胞含有5 種組蛋白：H1、H2A、H2B、H3 和H4。組蛋白作為DNA 纏繞的線軸，和DNA 共同組成核小體結(jié)構(gòu)并形成染色質(zhì)。HDAC 是一類去除賴氨酸殘基上乙酰基的蛋白酶，當(dāng)HDAC 去除組蛋白賴氨酸中的乙酰基后，組蛋白便恢復(fù)成原來的正電荷，與帶負(fù)電荷的DNA 緊密結(jié)合，轉(zhuǎn)錄因子難以接近啟動(dòng)子，從而抑制了特定基因轉(zhuǎn)錄。炎癥細(xì)胞的激活及炎癥介質(zhì)的釋放是通過炎癥基因的調(diào)控實(shí)現(xiàn)的，因此組蛋白乙?；徒M蛋白去乙酰化是炎癥基因調(diào)控的“開關(guān)”。HDAC不僅參與轉(zhuǎn)錄翻譯修飾，還參與了多種細(xì)胞信號(hào)通路的調(diào)控，直接或間接地影響疾病的發(fā)生發(fā)展。目前哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)多種HDAC，根據(jù)進(jìn)化和序列同源性分析分為四大類：Ⅰ類HDAC（HDAC1、2、3、8），Ⅱ類HDAC（HDAC4、5、6、7、9 和10），Ⅲ類即沉默交配型信息調(diào)節(jié)因子2 同源蛋白（silent mating type information regulation 2 homolog，Sirtuin/SIRT）和Ⅳ類（HD-AC11），不同的HDAC 通過各種方式在不同的炎癥性疾病中發(fā)揮著促炎或抗炎的作用。

2 HDAC 與炎癥性疾病

2.1 呼吸系統(tǒng)炎癥

2.1.1 哮喘 哮喘是一種由多種炎性細(xì)胞和細(xì)胞組分參與的以氣道慢性炎癥為特征的疾病，這種炎癥會(huì)導(dǎo)致反復(fù)喘息氣急、咳嗽、胸悶等癥狀[3]。哮喘的病理生理基礎(chǔ)之一是產(chǎn)生2 型細(xì)胞因子即Th2 的CD4+T 細(xì)胞的異常累積、分化及活化，組蛋白H3 第27 位賴氨酸乙?；揎棧╤istone 3 lysine 18 acetylation，H3K27ac）對(duì)于祖細(xì)胞CD4+T 細(xì)胞成熟為Th2細(xì)胞至關(guān)重要[4]，證明組蛋白乙?；钦{(diào)節(jié)炎癥基因轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵因素。哮喘患者HDAC 活性的降低及HAT 活性的增加是其多種炎癥基因表達(dá)的基礎(chǔ)。研究表明與正常人相比，哮喘患者HDAC1 和HDAC2 蛋白表達(dá)降低，且HAT 活性增加，而吸入皮質(zhì)類固醇治療可逆轉(zhuǎn)這種情況[5]。HDAC1 有助于氣道上皮的修復(fù)和重塑，HDAC1 被抑制后上皮細(xì)胞停止生長(zhǎng)，研究表明輕中度哮喘患者肺泡巨噬細(xì)胞中的HDAC1 表達(dá)較正常人降低，而在重度哮喘患者中表達(dá)升高，這可能是區(qū)分重度哮喘和非重度哮喘的生物標(biāo)志物[6-7]。此外，有研究表明哮喘患者的肺泡巨噬細(xì)胞中HDAC 表達(dá)降低，而在外周血單核細(xì)胞中并未發(fā)現(xiàn)HDAC 表達(dá)的差異[8]，證明HDAC 表達(dá)異常僅發(fā)生于炎癥部位。除了表達(dá)水平的差異外，還有研究發(fā)現(xiàn)HDAC1 和HDAC2 具有單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP），HDAC1 其中一種SNP 與哮喘的嚴(yán)重程度以及對(duì)皮質(zhì)類固醇治療的敏感性呈顯著相關(guān)[9]。

2.1.2 慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD） COPD 是一種以持續(xù)氣流受限為特征的慢性支氣管炎和（或）肺氣腫。正常吸煙者存在輕微的炎癥反應(yīng)，這是呼吸道黏膜對(duì)吸入刺激物的正常防御反應(yīng)，而隨著COPD 疾病進(jìn)展，這種炎癥反應(yīng)被顯著放大。氧化應(yīng)激是一種重要的放大機(jī)制，通過損害HDAC2 的活性來增加炎癥基因表達(dá)，研究表明嚴(yán)重COPD 患者HDAC2 的表達(dá)水平不到健康人群肺組織的5%[10]。此外，COPD 患者HDAC5、HDAC8 及SIRT1的表達(dá)水平降低，HDAC1、3、4、6、7 的表達(dá)水平不變[5]。在1 項(xiàng)對(duì)25 例COPD 患者和30 名健康人群的痰液和肺組織標(biāo)本進(jìn)行的研究中，發(fā)現(xiàn)激活HDAC2 通過抑制氣道炎癥并調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞的活化來阻止氣道重塑的進(jìn)展，即HDAC2 具有保護(hù)氣道的作用[11]。Bin 等[12]研究發(fā)現(xiàn)肺組織中HDAC2 的表達(dá)水平是預(yù)測(cè)糖皮質(zhì)激素敏感性的潛在生物標(biāo)志物。低劑量茶堿可通過恢復(fù)HDAC2 活性來緩解COPD 中的激素?zé)o反應(yīng)型[13]，這為新的藥物開發(fā)靶點(diǎn)提供思路。

2.2 心血管疾病相關(guān)炎癥

2.2.1 動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS） AS 是一種由脂質(zhì)異常累積、多因子細(xì)胞炎癥、血管反應(yīng)性生長(zhǎng)和纖維包膜形成引起的動(dòng)脈慢性進(jìn)行性疾病。內(nèi)皮功能障礙可增加血管通透性、促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移及增殖，被認(rèn)為是AS 的觸發(fā)因素。SIRT1 通過抗炎、激活一氧化碳合酶（nitric oxide synthases，NOS），對(duì)抗氧化還原狀態(tài)來改善內(nèi)皮功能，而SIRT6 通過降低NF-κB轉(zhuǎn)錄活性，下調(diào)與炎癥相關(guān)基因的表達(dá)來改善內(nèi)皮炎癥[14]。因此SIRT1 和SIRT6 可作為炎癥性血管疾病的藥理學(xué)靶點(diǎn)。研究表明，經(jīng)典HDAC 可通過調(diào)節(jié)激素介導(dǎo)的信號(hào)通路和代謝核受體，調(diào)節(jié)參與生物合成和氧化代謝的相關(guān)限速酶基因的表達(dá)，從而影響血糖和血脂水平，促進(jìn)AS 的進(jìn)展[15]。此外，HDAC 還可影響單核細(xì)胞的招募和分化，影響平滑肌細(xì)胞攝取LDL 形成泡沫細(xì)胞，調(diào)節(jié)膠原合成影響斑塊穩(wěn)定性等，在AS形成的多個(gè)階段中發(fā)揮廣泛的作用。一旦血栓形成或斑塊破裂，就會(huì)發(fā)生各種主要不良心血管事件，而HDAC 可調(diào)節(jié)AS 發(fā)生過程中的大多數(shù)危險(xiǎn)因素，因此HDAC 可作為未來AS 治療的新靶點(diǎn)。

2.2.2 缺血性心肌病 在心肌梗死恢復(fù)過程中，受損組織的過度炎癥及纖維化會(huì)導(dǎo)致缺血性心肌病及各種心律失常。因此，控制心肌梗死后的局部炎癥可有效改善預(yù)后，降低并發(fā)癥的發(fā)生率。目前關(guān)于HDAC如何參與心肌梗死后炎癥的發(fā)展仍知之甚少，但有研究表明HDACi 可有效改善心肌梗死的預(yù)后，例如制作小鼠離體心臟模型并對(duì)其行HDACi 灌注預(yù)處理后可顯著改善缺血后心室功能恢復(fù)，減少梗死面積[16]。大多數(shù)HDACi 是通過抑制炎癥、新生血管形成，促進(jìn)能量代謝的方式起保護(hù)心臟的作用。

2.3 關(guān)節(jié)炎癥

2.3.1 類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA） RA是一種以滑膜關(guān)節(jié)炎癥為特征的慢性炎癥性自身免疫性疾病。與正常人群和骨關(guān)節(jié)炎患者相比，RA 患者滑膜組織中HDAC1 的表達(dá)顯著增加，且與TNF-α表達(dá)呈正相關(guān)[17]。用TNF-α 刺激滑膜細(xì)胞，HDAC 的表達(dá)及活性將明顯增加，表明滑膜HDAC 表達(dá)及活性的變化可能繼發(fā)于局部炎癥狀態(tài)[18]。敲低HDAC1 基因表達(dá)可減輕滑膜炎癥，并抑制滑膜細(xì)胞增生、促進(jìn)凋亡，這些結(jié)果支持HDAC1 可能通過調(diào)節(jié)滑膜組織的細(xì)胞周期參與RA 發(fā)病的觀點(diǎn)，為RA 治療新靶點(diǎn)提供思路[19]。此外，RA 患者SIRT1～7 的表達(dá)低于正常人，且SIRT 的活性與ESR、CRP、類風(fēng)濕因子、抗環(huán)瓜氨酸多肽抗體等臨床指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)[20]，其能否成為治療RA的新靶點(diǎn)有待進(jìn)一步探究。

2.3.2 骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA） OA 是一種以軟骨破壞、軟骨下骨改變?yōu)樘卣鞯穆酝诵行躁P(guān)節(jié)疾病，軟骨細(xì)胞外基質(zhì)代謝紊亂是導(dǎo)致其病理改變的關(guān)鍵因素[21]。研究表明，Ⅰ類HDAC（HDAC1、2、3、8）在OA 患者軟骨細(xì)胞中高表達(dá)，并可抑制膠原蛋白、皮膚橋蛋白及軟骨寡聚基質(zhì)蛋白等軟骨特異性基因表達(dá)，從而抑制軟骨形成，加速關(guān)節(jié)退變[22]。miRNA 是小的非編碼RNA，起轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用。研究表明，miRNA和HDAC 在軟骨的形成與降解中起重要作用，如miR-95-5p 抑制HDAC2 和HDAC8 表達(dá)促進(jìn)軟骨發(fā)育和軟骨基質(zhì)合成，miR-193b-3p 抑制HDAC3 表達(dá)促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞分化為軟骨[23-24]。關(guān)節(jié)軟骨中過度激活的雷帕霉素復(fù)合物通過下調(diào)HDAC4 促進(jìn)miR-483-5p 生成，以刺激軟骨細(xì)胞肥大、軟骨下血管形成、細(xì)胞外基質(zhì)降解，進(jìn)而啟動(dòng)和加速OA 發(fā)展[25]。此外，HDAC7 能抑制軟骨組織再生，HDAC10 可刺激炎癥因子釋放來加速OA 發(fā)展，SIRT 可促進(jìn)軟骨特異性基因表達(dá)、抑制關(guān)節(jié)軟骨退變[26]。由此可見OA 的發(fā)生、發(fā)展與HDAC家族關(guān)系密切，基于對(duì)HDAC 作用機(jī)制的研究，多種HDACi 在OA 治療的研發(fā)上取得了進(jìn)一步的突破。

2.4 皮膚炎癥

2.4.1 過敏性皮炎 過敏性皮炎是由于接觸過敏性抗原引起的皮膚紅腫、發(fā)癢、風(fēng)團(tuán)、蛻皮等皮膚病癥。皮膚表面的微生物群落對(duì)于皮膚炎癥的調(diào)節(jié)具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)皮脂細(xì)胞中痤瘡丙酸桿菌通過抑制HDAC 活性，耗竭HDAC8 和HDAC9 來驅(qū)動(dòng)炎癥基因表達(dá)[27]。接觸超敏反應(yīng)是一種CD8+T 細(xì)胞介導(dǎo)的對(duì)表皮致敏半抗原的反應(yīng)，HDAC6 通過活化CD8+T 細(xì)胞引起皮膚炎癥，相應(yīng)的，特異性的HDAC6 抑制劑通過損害CD8+T 細(xì)胞功能來改善過敏性皮炎的疾病進(jìn)展[28]。因此，HDAC6 可成為治療其他CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)疾病的新靶點(diǎn)，如移植物抗宿主病、白癜風(fēng)、斑禿等。

2.4.2 銀屑病 銀屑病是一種以角質(zhì)細(xì)胞過度繁殖、表皮炎癥和新生血管為特征的慢性炎癥性皮膚病。HDAC1 在銀屑病患者皮膚中過表達(dá)[29]，且炎癥刺激誘導(dǎo)HDAC3 易位到細(xì)胞核，蓽茇酰胺可通過下調(diào)皮膚組織HDAC1 表達(dá)、抑制HDAC3 核轉(zhuǎn)位有效抑制炎癥NF-κB 信號(hào)通路傳導(dǎo)，具有顯著的抗炎和抗過度增殖作用[30]。此外，絲聚蛋白（filaggrin，F(xiàn)LG）是皮膚屏障必需的結(jié)構(gòu)蛋白，在慢性炎癥環(huán)境中下調(diào)，導(dǎo)致屏障破壞。Ahn 等[31]研究發(fā)現(xiàn)炎癥因子通過促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞招募HDAC1，并形成復(fù)合物來抑制FLG 表達(dá)，未來可設(shè)計(jì)針對(duì)該復(fù)合物的藥物，以恢復(fù)慢性皮膚炎癥中受損的皮膚屏障。

2.5 慢性乙型肝炎（chronic hepatitis B，CHB） CHB是乙型肝炎病毒感染導(dǎo)致的以肝臟炎癥壞死病變?yōu)橹鞯膫魅拘约膊。共《臼悄壳爸委烠HB 的有效方法，但由于停藥后病毒復(fù)發(fā)及其他不良反應(yīng)等因素，迫切需要闡明CHB 的發(fā)病機(jī)制，探索新的治療方法。Yang 等[32]發(fā)現(xiàn)HBV 感染肝細(xì)胞后在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)化為共價(jià)閉合環(huán)狀DNA 分子（covalently closed circular DNA，cccDNA），cccDNA 與組蛋白/非組蛋白結(jié)合，成為病毒mRNA 轉(zhuǎn)錄的模板，而其結(jié)合的組蛋白乙?；癄顟B(tài)調(diào)節(jié)HBV 復(fù)制。已有研究表明，組蛋白乙?；せ罨蜣D(zhuǎn)錄，而去乙酰化抑制基因轉(zhuǎn)錄，因此組蛋白乙酰化可能通過增加炎癥基因表達(dá)水平促進(jìn)CHB 進(jìn)展[33]。Zhang 等[34]發(fā)現(xiàn)CHB 患者血清中HDAC 活性與HBV DNA 含量呈正相關(guān)，且抗病毒治療24 周后HDAC2、HDAC6 及組蛋白乙酰化表達(dá)降低，表明HDAC 通過調(diào)節(jié)組蛋白乙?；瘏⑴cHBV DNA 復(fù)制過程。此外，miRNA-548ah 可通過抑制HDAC4 基因表達(dá)影響與cccDNA 結(jié)合的組蛋白乙酰化狀態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)HBV 復(fù)制[35]。HDAC11 在體內(nèi)外均表現(xiàn)出顯著的抗HBV 效果，且在體內(nèi)應(yīng)用無明顯毒性[36]。這為HDAC的臨床應(yīng)用及藥物研發(fā)提供新的參考。

2.6 神經(jīng)炎癥 神經(jīng)炎癥是各種神經(jīng)疾病病理學(xué)的關(guān)鍵因素，如腦損傷、抑郁癥、神經(jīng)退行性疾病等。小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞是大腦炎癥的主要效應(yīng)細(xì)胞，HDAC 在這些細(xì)胞中高表達(dá)[37]。在腦損傷和神經(jīng)退行性疾病中，小膠質(zhì)細(xì)胞過表達(dá)HDAC1 和HDAC2，促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞向促炎表型極化，激活NF-κB 信號(hào)通路，釋放大量炎癥因子并引起神經(jīng)損傷[38]。HDAC5 可抑制前扣帶回皮質(zhì)肝臟X 受體β 表達(dá)，通過抑制NFκB 的核轉(zhuǎn)位、降低前扣帶回中絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）的磷酸化，來發(fā)揮抑制神經(jīng)炎癥、減少慢性炎癥疼痛的作用[39]。麥漢滔等[40]研究發(fā)現(xiàn)HDAC9 在缺血性腦卒中的小鼠大腦中高度表達(dá)并引起神經(jīng)損傷，這可能與HDAC9 促進(jìn)NF-κB 信號(hào)通路和MAPK 信號(hào)通路有關(guān)。而抑制HDAC9 表達(dá)可減輕炎癥，使小鼠缺血再灌注損傷后梗死面積減小，改善神經(jīng)功能[41]。此外，敲除小膠質(zhì)細(xì)胞HDAC3 基因可通過調(diào)節(jié)環(huán)磷酸鳥苷-腺苷酸合成酶-干擾素刺激基因信號(hào)通路，減輕缺血再灌注誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥和腦損傷[42]，這為開發(fā)缺血性卒中新的治療策略提供思路。

3 相關(guān)抗炎藥物研究進(jìn)展

抑制HDAC 活性除了產(chǎn)生抗腫瘤的作用外[1]，還可以誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞凋亡、阻滯炎癥細(xì)胞周期，具有良好的抗炎效果[2]，因此HDACi 成為目前抗炎藥物研究的新熱點(diǎn)。迄今已有大量HDACi 被開發(fā)，根據(jù)它們與鋅離子結(jié)合基團(tuán)的不同分為6 種類型，目前已證實(shí)多種HDACi 在炎癥性疾病動(dòng)物模型中發(fā)揮抗炎效果。例如，曲古柳菌素（trichostatin A，TSA）是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)有HDACi 性質(zhì)的天然活性物質(zhì)，可抑制Ⅰ、Ⅱa 類HDAC 活性，在刀豆素A 誘導(dǎo)的小鼠急性肝炎模型中，長(zhǎng)期給予TSA 可通過減少促炎因子產(chǎn)生、抑制肝臟T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)來發(fā)揮抗炎作用[43]。除了上述廣譜HDACi 外，還發(fā)現(xiàn)一些對(duì)HDAC 亞型具有高選擇性的化合物，關(guān)于這些化合物的設(shè)計(jì)研發(fā)、結(jié)構(gòu)改造及藥理活性已成為研究熱點(diǎn)。例如，羅米地辛是一種紫色色桿菌發(fā)酵產(chǎn)物分離出來具有特異性的HDAC1、HDAC2 抑制劑，在脂多糖誘導(dǎo)的急性腎損傷小鼠模型中，羅米地辛通過調(diào)節(jié)組蛋白的乙?；酱龠M(jìn)氧化損傷的修復(fù)從而保護(hù)腎臟[44]。隨著越來越多HDAC 與炎癥性疾病相關(guān)性的揭示，HDACi 在抗炎方面具有良好的研究空間和應(yīng)用前景。但該領(lǐng)域仍面臨諸多問題，如尚未明確HDACi 在人體內(nèi)的抗炎效果及工作方式、需要更多證據(jù)證明藥物的長(zhǎng)期安全性等。

此外，一些臨床常見藥物也可通過調(diào)控HDAC 活性治療炎癥性疾病。羧甲司坦作為臨床常用的祛痰藥，在大鼠COPD 模型中通過上調(diào)HDAC2 活性，改善氧化應(yīng)激引起的糖皮質(zhì)激素抵抗現(xiàn)象。丙戊酸鈉屬于廣譜HDACi，臨床上常用于治療癲癇。在自身免疫性腦脊髓炎大鼠模型中，丙戊酸鈉通過抑制NF-κB 信號(hào)通路，降低TNF-α、IL-1β、IL-17 表達(dá)水平，下調(diào)視神經(jīng)分化抗原簇分子11b 表達(dá)，從而顯著減輕視神經(jīng)炎癥[45]。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

HDAC 作為一種乙?；揎椚旧w結(jié)構(gòu)并調(diào)控基因表達(dá)的蛋白酶，通過轉(zhuǎn)錄翻譯修飾及調(diào)控多種信號(hào)通路在炎癥性疾病中扮演重要的角色。但現(xiàn)有研究主要集中在呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等，在消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)疾病中的作用有待進(jìn)一步探索。HDAC 在炎癥性疾病中作用機(jī)制的不斷深入研究，推動(dòng)了高選擇性HDACi 開發(fā)的進(jìn)程。同時(shí)，隨著HDACi 在多種炎癥性疾病動(dòng)物模型中展現(xiàn)出治療潛力，選擇性HDACi 因其特異性強(qiáng)及副作用少的優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注。本文總結(jié)了HDAC 在多種疾病中作用的分子機(jī)制及研究進(jìn)展，為研發(fā)高活性、強(qiáng)針對(duì)性和高成藥性的HDACi 提供理論指導(dǎo)和靶點(diǎn)借鑒。相信隨著藥理學(xué)、分子生物學(xué)等研究的深入，HDACi 有望步入臨床，為哮喘、關(guān)節(jié)炎、過敏性皮炎等炎癥性疾病的治療提供更多方案。