表观遗传学在过敏性紫癜中的应用现状及中医药研究思考*

蔡明阳，苏杭，张博，李盼盼，任献青

1.河南中医药大学，河南 郑州 450046；2.河南中医药大学第一附属医院，河南 郑州 450000

过敏性紫癜（henoch-schonlein purpura，HSP）是一种以全身小血管炎为主要病变的系统性血管炎［1］，以皮肤对称部位出现紫癜，或可伴有腹痛、关节肿痛为特点，易反复发作，迁延难愈［2］。中医学根据临床表现，将其命名为“肌衄”“斑毒”“紫癜风”“葡萄疫”。如“皮肤出血曰肌衄”（《证治针经·吐血》），“夫小儿斑毒之病者……状如蚊蚤所啮，赤斑遍体。”（《太平圣惠方·治小儿斑疮诸方》）。近年来，本病的发病率呈逐年上升趋势［3］，目前认为该病发病率的升高与饮食结构的改变、环境污染的加重有着密不可分的关系，且有报道称HSP的反复发作可导致肾脏损伤［4］。研究表明，中医药辨证施治对于HSP临床症状的缓解、复发率的降低以及肾脏损伤概率的减少等方面有较大的优势［5-6］。

目前HSP的发病原因及发病机制尚不明确，但近年来，越来越多的研究表明，表观遗传机制参与HSP的发病。本文拟总结表观遗传学修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA调控在HSP中最新的研究进展，并分析这些表观修饰在中医药现代化研究中的应用，以期为完善HSP的表观遗传调控网络提供思路，为HSP的中医药现代化研究提供研究方向。

1 表观遗传学概述

Conrad Waddington于1939年提出表观遗传学（epigenetics），并于1942年首先将其定义为研究生物发育机制的学科［7］。随着生命科学研究的发展，基因组学所不能解释的问题日益增多。作为新兴学科，表观遗传学为生命科学研究提供了新的思路并不断推动其发展。目前普遍认为，表观遗传学是在基因组DNA序列不发生变化的条件下所发生的基因表达改变，导致可遗传的表现型变化，是不涉及DNA序列改变的影响基因表达和调控的可遗传修饰，该修饰受到遗传及外界因素的调控。表观遗传调控在生物体细胞的生长分化及凋亡中发挥着重要的作用，因其可受外界因素的调控，正常的表观遗传状态会发生改变，在某些疾病中发挥重要作用，故现被广泛应用于探究某些疾病的发生发展机制［8-13］。

2 表观调控在过敏性紫癜中的研究进展

作为最常见的系统性血管炎之一，迄今为止HSP的发病机制仍未完全阐明，可能涉及体液免疫紊乱、T细胞亚群功能失调、细胞因子分泌异常、凝血与纤溶机制紊乱等多方面［14］，其中异常糖基化IgA1介导的异常免疫是其公认的主要发病机制［15］。然而近年来越来越多的研究显示，表观遗传学参与HSP的发病机制。

2.1 DNA甲基化与HSP作为表观遗传机制中最早被发现与基因沉默相关的表观修饰方法之一［16］，DNA甲基化不仅起调节基因表达的作用，对于染色体维持稳定同样发挥了重要的作用。DNA甲基化受到DNA甲基转移酶和甲基化结合蛋白的调控，通过调节基因表达和基因组的完整性，进而影响细胞的功能［17-18］。随着对甲基化研究的增多，DNA的异常甲基化现象被发现在越来越多的疾病中起关键作用［19-21］。

大量研究显示，外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）在HSP的发病过程中发挥了十分重要的作用［22-24］。马乐［25］发现全基因组DNA的广泛高甲基化，可导致某些基因的异常表达，进而导致HSP发生。同时也发现HSP患儿PBMCs中白细胞介素（interleukin，IL）-2RG启动子区域甲基化水平显著低于对照组，相应的IL-2RG的mRNA表达量明显高于对照组，提示IL-2RG启动子区域的低甲基化可能参与疾病的发生发展。IL-2RG是IL-2受体的γ链，与IL-2受体的β链共同构成具有功能活性的IL-2R，当其与IL-2结合时，可激活多条不同信号通路发挥作用［26］，若IL-2与Teffs表面IL-2R结合，则可激活Teffs并诱导其表达，加强Teffs的杀伤作用，即免疫激活；IL-2与Tregs表面IL-2R结合，则是维持Tregs细胞存活及发挥作用的必要条件，即维持免疫耐受［27］。

另有研究发现，HSP患儿外周血中细胞因子信号转导抑制因子SOCS1和SOCS3的基因甲基化程度较健康对照组升高［28］。SOCS是由细胞因子诱导产生的信号通路中非常重要的负性调节蛋白，其中SOCS1和SOCS3对T淋巴细胞的发育、分化有着重要的调节作用［29-30］。相较于健康组儿童，HSP患儿的SOCS1和SOCS3基因处于相对的高甲基化状态，导致其表达的相对不足，进而影响IL-6/STAT3负反馈调节通路，抑制Foxp3的表达，降低Treg细胞分化，从而导致Th17/Treg细胞失衡，参与HSP的发生。

以上研究均说明DNA甲基化程度的改变，可通过影响细胞因子进而参与HSP的发生发展。

2.2 组蛋白修饰与HSP组蛋白是哺乳动物基因组中染色体核小体的重要组成部分，拥有一个含有多个残基的氨基酸尾部，其结构的稳定性有利于细胞正常的复制和转录［31］。组蛋白修饰就是在其残基上发生的翻译后修饰，常见的修饰方式有甲基化、乙酰化和磷酸化［32-34］。组蛋白修饰以乙酰化最为常见，该过程是由组蛋白乙酰基转移酶（histone acetyltransferases，HATs）和组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases，HDACs）二者共同催化完成，以调控基因的转录。修饰后的组蛋白与DNA双链的亲和性发生改变，导致染色质的疏松或凝结状态发生相应的改变，或通过影响其他转录因子与对应基因启动子的亲和性发挥调控作用。

目前基于组蛋白修饰的研究主要集中于乙酰化与甲基化，其他组蛋白修饰如泛素化、脱氨基、羰基化等在其他疾病［35-37］中均有报道，但却鲜有与HSP相关的报道。

Luo等［38］通过研究发现，在HSP患者PBMCs中，H3的乙酰化与H3K4甲基化在全基因组范围内的增加，并且与疾病的活动呈正相关。同时发现在HSP患者CD4+T细胞中，IL-4的启动子区和两个IL-4位点调控区，即DNaseⅠ超敏位点（hypersensitive site，HSS）和第二内含子的DNaseⅠ-超敏位点2（HS2），均呈现出H3的乙酰化水平和H3K4的甲基化水平显著升高。而研究表明，HSS和HS2在IL-4表达的调控中起着重要的作用，其中HS2作为一种严格受GATA-3结合控制的关键增强子，其缺乏可影响IL-4位点H3的三甲基化和H3在Lys9和Lys14的乙酰化，特异性地导致IL-4的生成受损，对其他TH2细胞因子无反应［39-40］。以上结果说明HSP患者PBMCs中的组蛋白异常修饰可导致特异性转录因子失衡，而这种失衡所引起的Th1/Th2失衡可能是HSP发生发展的原因。

2.3 miRNA调控与HSP非编码RNA（ncRNA），是不直接转录编码蛋白质的RNA，这些RNA虽然不直接编码蛋白质，却参与了蛋白质翻译过程［41］。研究表明，在已完成测序的人类基因组中，ncRNA占88.5%，仅有1.5%RNA编码蛋白质［42］。ncRNA大多在蛋白质的转录过程中及转录后发挥其调控作用。作为ncRNA的一员，miRNA近年来因其与疾病发生的密切相关性［43-45］，具有较高的分子稳定性，越来越受到人们的重视，以期用于疾病的早期诊断中。

越来越多的研究表明，miRNA在HSP的发病过程中发挥作用。曾辉等［46］利用miRNA基因芯片技术检测HSP患儿与健康儿童外周血中miRNA表达谱的差异，发现较正常儿童，HSP患儿外周血中miRNA上调16个，下调12个，其中上调倍数最大的是miR-122，下调倍数最大的为miR-149。亦有研究表明，在HSP患者受影响皮肤组织中，miR-146a-5p和miR-148b-3p的表达降低［47］。有12个miRNAs表达水平显著增加，其中表达增高的miRNAs有：let-7a，为健康对照组的15.1倍，miR-223-3p，为健康对照组的17.8倍，miR-21-3p，为健康对照组的25.1倍。miR-146a-5p、miR203-3p和miR-223-3p的相对表达水平与粒细胞浸润和纤维蛋白样坏死强度的相关性最高，其中miR-223-3p是唯一一个表达水平与粒细胞浸润和纤维蛋白样坏死血管平均数呈显著正相关的miRNA，且其表达随着组织病理学评分的增加而增加。

2.3.1 miR-223-3p与HSPmiR-223-3p在中性粒细胞中的大量表达［48］，提示其过度表达可能与中性粒细胞在受累皮肤中增加有关。另外miR-223-3p通过参与NF-κB-IL-6-STAT3途径介导血管炎症，通过PPARα以调节IL-6表达以及高度特异性调节中性粒细胞成熟和衰老等［49-52］。

2.3.2 miR-146a-5p与HSPmiR-146a-5p作为天然免疫过程的重要调节因子，主要通过阻断TLR-核因子κB（NF-κB信号通路）发挥作用，对TNF-a、IL-1b、IL-6和IL-8的表达产生抑制［53］，这些细胞因子在HSP患者血液中的表达明显高于健康人［54］。在HSP患者受累皮肤组织中，miR-146a-5p与粒细胞浸润和纤维蛋白样坏死程度呈显著负相关，提示miR-146a-5p通过影响NF-κB通路参与HSP发病的可能性。

2.3.3 miR-203与HSPmiR-203在皮肤中的表达水平高于其他器官，在皮肤愈合过程中起着重要作用［55］，并且可通过NF-κB信号通路调节IL-6的表达［56］，并且参与了银屑病和类风湿关节炎发病等自身免疫病的免疫改变［56-57］。故miR203-3p可能同样参与了HSP的免疫紊乱过程。

2.3.4 let-7a与HSPlet-7家族可调节NF-κB信号通路的激活［58］，且参与了狼疮肾［59］及IgA肾病［60］的发病，其中let-7a参与了NF-κB信号通路及血管生成信号通路，并且在细胞凋亡中起重要作用［61］。

此外，let-7b被证实为IgA1糖基化过程的调控因子，可调节N-乙酰氨基半乳糖基转移酶2的表达［60］。IgA1的O-糖基化缺陷形成的低糖基化IgA1是HSP发病的关键因素［62］，而N-乙酰氨基半乳糖基转移酶2作为关键酶调控催化IgA1的糖基化过程的第一阶段，故let-7b可通过调节N-乙酰氨基半乳糖基转移酶2的表达影响IgA1的糖基化过程，进而参与HSP的发病。

2.3.5 miR-148b与HSPmiR-148b同样通过调节β1，3-半乳糖基转移酶的表达影响IgA1的糖基化过程，被证实为IgA1糖基化过程的调控因子［60］，miR-148b-3p在HSP患者受累皮肤组织中的显著表达不足，使3-半乳糖基转移酶表达不足，进而导致IgA1的O-糖基化缺陷，促使HSP发病，同时还可能与miR-148/miR152家族成员在先天性免疫应答中负性调节作用［63］相关。

3 表观遗传学与中医药现代化研究

随着国家在世界范围内大力推广中医药，中医证候标准化研究以及中医药疗法作用机制的现代化研究变得越发重要。然而由于缺乏统一的客观标准及充足的数据支持，中医药的标准化、现代化研究进展缓慢。各个证型所归纳的内容、理论的特点及适用的范围均不完全相同，各有特点，较难单独理解和应用，无疑加大了中医证型数据挖掘的难度［64-66］，而中药的疗效已被证明不是单味药物作用的叠加，而是以组方为单位发挥作用，其中加减变化无疑加大了中医药疗法作用机制的现代化研究的难度。随着表观遗传学的出现及其研究方法的成熟，其越来越多被应用于中医药的标准化、现代化研究，并取得了初步成果。

3.1 表观遗传学与中医证型的标准化研究“证”是中医诊疗的入手点与立足点，是中国古代医家在长期实践中，对大量有序稳定联系的症状进行归纳阐释，而形成的一种不同于现代医学疾病诊断的症状群模型。随着基因组学、转录组学、蛋白质组学等新兴学科的出现，中医证型物质基础研究进入组学时代，但其研究方法仍具有局限性，所得结果较为片面、单一，无法突出中医证型的整体性、动态性以及特异性等特点。因此表观遗传学越来越多被应用于中医证型的标准化研究，并取得了初步成果。

刘亚飞等［67］通过构建大鼠模型探究风寒湿对类风湿关节炎证属风寒湿者DNA甲基化及组蛋白修饰的影响，得出风寒湿病证组PBMCs中DNA甲基化水平显著下降，而在组蛋白修饰方面，观察组PBMCs中组蛋白H3乙酰化水平较对照组有所升高的结论，提示风寒湿的外界因素可能通过影响机体的表观遗传修饰，进而诱导类风湿关节炎的发病。张绍杰［68］通过高通量测序技术发现狼疮性肾炎患者中hsa-miR-127-3p及hsa-miR-4497在脾肾阳虚证型中的表达显著增高，对其辅助诊断及辨证有一定的意义。李峻等［69］则通过实验发现，在慢性再生障碍性贫血患者中，证属肾阴虚、肾阴阳两虚者miRNA-155-5p与miRNA-1260b的表达水平较证属肾阳虚者明显升高且具有更明显的细胞免疫功能亢进，提示miRNA-155-5p与miRNA-1260b的表达对于其辨证有意义。

3.2 表观遗传学与中医药作用机制的研究除了研究中医证型标准化的物质基础，因表观遗传调控可受外界因素的影响而发生改变，亦应用于中医药作用机制的研究。许鸣等［70］发现以扶正、祛邪为治则应用中药治疗后，骨髓增生异常综合征患者BMMNCs中的HDAC1 miRNA及蛋白水平显著下调，GATA-1 miRNA及蛋白水平升高，提示以扶正、祛邪为治则应用中药治疗，可通过调控组蛋白乙酰化水平提高红系转录水平，从而改善红系增殖。陈汉裕［71］则发现慢性心功能衰竭患者经益气养阴活血利水法辨证施治后，hsa-miR-27b-3p等12个miRNA表达趋势上调，影响DNA模板化、蛋白质和ATP结合等重要生命过程。

4 总结与展望

遗传因素与环境因素在HSP的发生发展中发挥了相当重要的作用，而这正是表观遗传调控的特点，受控于遗传因素的同时还受环境因素的影响。并且由于表观遗传修饰通常为可逆性改变，这为中医药治疗HSP从干预异常表观遗传修饰以纠正病理状态，从而治疗疾病方面阐释其作用机理提供了可能性。表观遗传学在中医药现代化研究方面的应用，为中医药辨证施治的客观化提供了理论依据，有利于中医药在世界范围内的推广。

近年来，有许多学者尝试从DNA甲基化、组蛋白修饰、miRNA等方面阐明表观遗传修饰与HSP发病及其病理过程的关系，对于HSP的表观遗传调控分子机制有了一定的了解。在HSP的表观遗传调控相关研究中，miRNA的相关研究最为突出，组蛋白修饰及DNA甲基化修饰的研究相对较少。通过对明显异常表达miRNA进行分析，不难发现，大多异常表达的miRNA通过直接或间接调控NF-κB信号通路或调控细胞增殖、凋亡进而发挥作用。表观遗传修饰在HSP中的异常表达，提示其可作为HSP发病、消化道及肾脏损伤风险的潜在生物标志物。但目前，虽然表观遗传学在HSP的发病机制研究中取得了一定成果，发现表观遗传调控参与了HSP的病理生理过程，但是仍处于较初级阶段，不足以完全明确表观遗传修饰在HSP发生发展中的分子机制。并且表观遗传机制之间的交互作用机制与途径尚不明确。

目前基于组蛋白修饰及DNA甲基化修饰的HSP相关研究相对较少，通过对上述两方面进一步的研究，或许可以将组蛋白-DNA甲基化-miRNA的表观遗传调控整合在一起，将转录及转录后修饰途径联系起来，进而结合HSP表观遗传调控的下游蛋白组学、代谢组学，构建完整的表观遗传调控网络。并且以表观遗传修饰为说理工具，客观阐释中医药辨证施治在HSP治疗方面的优势。高通量测序技术的发展及新技术的出现，必将为HSP及其并发症的发病机制研究以及利用中医药治疗难治性HSP、预防肾脏损伤带来新的思路。