DNA甲基化在病理性瘢痕中的作用研究

張益勛 胡逸萍 鐘穗航 謝有富

摘 要：病理性瘢痕是指燒傷、創傷和手術等后創面過度修復引起，以膠原等大量細胞外基質產生與沉積失衡為特征的皮膚纖維增生性疾病，包括增生性瘢痕與瘢痕疙瘩等。隨著對增生性瘢痕研究的不斷深入，人們發現DNA甲基化在瘢痕形成的發生和發展過程中起著重要的作用。本文就DNA甲基化在病理性瘢痕中作用的研究進展進行綜述。

關鍵詞：病理性瘢痕；增生性瘢痕；瘢痕疙瘩；DNA甲基化

中圖分類號：R363 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.09.015

文章編號：1006-1959（2018）09-0046-04

Abstract：Pathological scars are caused by excessive repair of wounds after burn，trauma，and surgery，which are caused by a large amount of extracellular matrix produced by collagen and other extracellular matrix，including hyperplastic scar and keloid.With the development of hypertrophic scar，DNA methylation plays an important role in the occurrence and development of scar formation.This article reviews the research progress of the role of DNA methylation in pathological scars.

Key words：Pathological scars；Hypertrophic scar；Keloid；DNA methylation

病理性瘢痕是指燒傷、創傷和手術等后創面過度修復引起，以膠原等大量細胞外基質產生與沉積失衡為特征的皮膚纖維增生性疾病，包括增生性瘢痕與瘢痕疙瘩等。病理性瘢痕不僅影響患者的外觀，還會導致機體功能障礙，給患者心理及生理帶來嚴重的影響。病理性瘢痕的發病機制復雜，是各種信號通路和多種細胞之間相互作用的結果[1]。DNA甲基化是成纖維化細胞持續活化形成的機制之一[2]。近年來，隨著對增生性瘢痕研究的不斷深入，人們發現DNA甲基化在瘢痕形成的發生和發展過程中起著重要的作用[3]。相關研究表明DNA甲基化影響瘢痕的形成[4]。本文就DNA甲基化在病理性瘢痕中作用的研究進展進行綜述。

1 DNA甲基化概述

表觀遺傳學是指在不涉及基因突變或DNA堿基改變情況下對基因表達進行調控且能穩定遺傳的學科[5]。表觀遺傳學主要包括DNA甲基化、基因組印跡、組蛋白修飾和RNA編輯等，與傳統的遺傳學不同，它主要特點是可逆性、突變頻率高等。DNA甲基化任何一個環節的異常都將影響DNA的表達，從而導致疾病的發生[6]。DNA甲基化是指在DNA甲基轉移酶（DNA methyltransferase，DNMT）的催化下，以S-腺苷-L-甲硫氨酸為供體將甲基轉移到CPG二核苷酸胞苷嘧啶的第5號碳原子上，使其轉變成甲基化的CPG。甲基化是維持正常細胞染色體結構和功能所必需的[7]。已知的調控DNA 甲基化的轉移酶主要有3 種，包括DNMT1、DNMT3a和DNMT3b[8]。DNA異常甲基化總是伴隨著DNA甲基化酶的異常表達[9]。越來越來證據表明DNA甲基化的變化是許多復雜性狀與疾病的基礎[10]。目前，DNA甲基化水平和特定基因甲基化程度可以作為某些疾病的診斷指標[11]。

2 增生性瘢痕與DNA甲基化

2.1創面愈合與DNA甲基化 創面愈合是影響瘢痕增生的一個重要因素，對創面早期進行干預能預防和減少瘢痕增生。創面愈合[12，13]與DNA甲基化密切相關。Marcus[14]等研究表明全基因組DNA甲基化是傷口愈合中是一個重要的過程，并在動物實驗中發現使用波長為604 nm、能量為1.6 J/cm2的LED照射可引起創面DNMT3a基因表達增加，進而促進上皮愈合。有關研究結果顯示DNA低甲基化可以通過上調TGF-β1受體誘導Tenon's囊成纖維細胞分化和纖維化，從而導致青光眼濾過術后結膜瘢痕的形成，這表明DNA甲基化狀態在結膜的傷口愈合中有著重要的作用[15]。

2.2成纖維細胞轉化與DNA甲基化 成纖維細胞轉化為肌成纖維細胞是瘢痕形成過程中重要的病理變化[16]。1972年Gabbiani描述，在創傷后傷口愈合和纖維化過程中，成纖維細胞被激活轉化為α-SMA標記并具有平滑肌特征的肌成纖維細胞[17]。α-SMA的表達情況能顯示成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化的程度。DNA甲基化在成纖維細胞轉化過程中起著重要作用[18]，Biao Hu等人研究表明DNA甲基化可誘導a-SMA基因的表達，從而促進成纖維細胞向肌成纖維細胞分化[2]。楊娥[19]等人研究發現燒傷創面后不同時期的瘢痕組織中成纖維細胞的DNMT1的表達存在差異，在瘢痕增生期中，DNMT1的表達達高峰，隨著瘢痕組織的消退和成熟，DNMT1的表達也逐漸降低，說明DNMT1的表達與瘢痕組織增生密切相關，并由此推測DNA甲基化可能影響瘢痕增生與發展的全過程。瘢痕形成的發病機制相當復雜，其生成可能與某些基因的甲基化有關[20]。p16基因的表達產物可使細胞周期阻滯，并且與細胞增殖及分化發育等有重要關系[21]。姚慶君[22]等人通過實驗發現p16基因在深Ⅱ度燒傷早期的高甲基化可促進創面愈合，在創面愈合后4 個月中低甲基化可能對快速瘢痕增生有抑制作用，8 個月后逐漸增高的甲基化水平可能是瘢痕繼續增生的重要原因。

細胞因子及細胞通路在瘢痕的形成中扮演著重要的角色。大量研究證實TGF-β1是誘導成纖維細胞分化的關鍵細胞因子，TGF-β1信號通過Smads蛋白家族進行傳遞及調控，TGF-β1/Smads信號轉導轉導途徑已被證實與瘢痕的形成密切相關[23，24]。CPG島的甲基化可通過TGF-β/Smads通路影響疾病的發生[25]。Yang E[26]等人發現DNMT1在瘢痕成纖維細胞的細胞核內高表達，并在增生性瘢痕和正常皮膚間存在顯著的差異，瘢痕成纖維細胞中DNMT1、TGF-β1較正常皮膚組升高，且Smad7降低，因此推測DNA甲基化可能通過TGF-β/Smads通路導致瘢痕形成。

3 瘢痕疙瘩與DNA甲基化

瘢痕疙瘩臨床表現為高出周圍正常皮膚，超出原損傷部位持續性生長的腫塊，是一種良性纖維增生性腫瘤。瘢痕疙瘩的發病機制非常復雜，是多種細胞因子、細胞通路間共同作用所致。DNA甲基化在瘢痕疙瘩中起著舉足輕重的作用[27]。季紅等人[28]研究表明p16基因甲基化及其低表達可能參與瘢痕疙瘩中細胞周期、增殖的異常。亦有作者[29]報道瘢痕疙瘩成纖維細胞中存在某些基因的高甲基化，利用甲基化抑制劑5-氮雜-2-脫氧胞苷對某些基因的去甲基化作用并恢復表達，通過抑制TGF-β/Smad信號通路，而導致瘢痕疙瘩組織成纖維細胞發生凋亡。

RUNX家族成員包括RUNXl、RUNX2和RUNX3，RUNX3基因是一種抑癌基因，參與多種腫瘤的發生[30，31]。陳貴宗等[32]體外培養的瘢痕疙瘩成纖維細胞中RUNX3抑癌基因啟動子區存在甲基化，因此推測抑癌基因啟動子區的甲基化參與瘢痕疙瘩的形成。

CDC2L1基因主要參與細胞分裂周期調控[33]。有關研究表明CDC2L1基因在瘢痕疙瘩的形成中扮演重要角色[34]，研究者[35]發現瘢痕疙瘩成纖維細胞中，CDC2Ll基因啟動子區CpG島的高甲基化狀態可導致其功能失活，CDC2Ll基因表達蛋白CDKllP58減少，下調細胞凋亡，進而導致瘢痕疙瘩的形成。

Garcia-Rodriguez[36]等人研究發現瘢痕疙瘩與正常皮膚間存在不同的甲基化基因，研究分析并證實這些基因中N-羥基-N'-3-吡啶基辛二酰胺、丁三酸甘油酯、環磷酸鳥苷依賴性蛋白激酶Ⅱ、前腦啡肽原4種主要調節分子參與了細胞增殖、凋亡和腫瘤抑制等過程，對瘢痕疙瘩的形成發揮著重要的作用。有學者[37]發現瘢痕疙瘩成纖維細胞中存在啟動子區甲基化的調控。在瘢痕疙瘩組織和瘢痕疙瘩成纖維細胞中，共同差異性高表達的基因有STEAP1、SLC38A5、CRISPLD2和IL32，其啟動子區間存在差異低甲基化，而共同差異性低表達的基因ALX1的啟動子區存在差異高甲基化。在瘢痕疙瘩組織和瘢痕疙瘩成纖維細胞中STEAP1、SLC38A5和CRISPLD2的基因表達升高。

4 總結

綜上所述，病理性瘢痕是一個多因素參與、多階段的過程。DNA甲基化從影響蛋白表達等方面促進成纖維細胞轉化、抑制細胞增殖進而影響瘢痕增生。但各因素間相互聯系及相關調節機制目前仍不清楚。隨著對DNA甲基化與病理性瘢痕發生相關性的不斷探索，相信未來會為病理性瘢痕的診治提供新途徑。

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收稿日期：2017-12-14；修回日期：2017-12-26

編輯/錢洪飛