白細(xì)胞介素-6 基因甲基化與腦梗死相關(guān)性研究進(jìn)展

楊桂新，黃建敏，云艷芳

（右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 神經(jīng)內(nèi)科/右江民族醫(yī)學(xué)院臨床學(xué)院，廣西 百色）

0 引言

腦梗死（CI）又稱缺血性腦卒中、腦中風(fēng)，是導(dǎo)致其發(fā)病和死亡的主要個體原因，動脈粥樣硬化、心臟病、高血壓、血脂異常、2 型糖尿病是其主要發(fā)病的常規(guī)高危因素。盡管CI的發(fā)病機(jī)制未完全闡明，但越來越多的證據(jù)表明表觀遺傳學(xué)在CI 高危因素的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。表觀遺傳修飾可以在不改變基因序列的情況下改變基因的表達(dá)[1]。破譯CI 相關(guān)的表觀遺傳學(xué)特征有助于更好地理解其機(jī)制，并有助于確定新的治療目標(biāo)和預(yù)防策略。與許多炎癥介質(zhì)一樣，IL-6 也被認(rèn)為是通過表觀機(jī)制調(diào)控的。已有多項(xiàng)研究報道IL-6 啟動子區(qū)域不同CpG 位點(diǎn)（胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤位點(diǎn)）的甲基化與其mRNA 表達(dá)的相關(guān)性。在以下敘述中，我們將介紹IL-6 基因甲基化對腦梗死相關(guān)危險因素易感性的影響。

1 IL-6 生物學(xué)特性及基因

1.1 IL-6 生物學(xué)特性

IL-6 是一種由多種細(xì)胞類型（包括成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞）產(chǎn)生的26 kDa 的多向性炎癥細(xì)胞因子[2]。主要參與調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、調(diào)節(jié)造血系統(tǒng)、誘導(dǎo)急性期蛋白、調(diào)節(jié)腫瘤生長、調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)等。參與多種疾病進(jìn)展過程。

1.2 IL-6 基因

人的IL-6 基因位于染色體7p21-24，由4 個內(nèi)含子和5個外顯子組成，該基因有3 個轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)（ATG）和3 個TATA 序列（TATA 盒）[3]。

2 IL-6 基因甲基化

DNA 甲基化是一種表觀遺傳修飾，在控制基因組中的基因表達(dá)中起著至關(guān)重要的作用。在哺乳動物中，DNA 甲基化是基因組中甲基基團(tuán)與胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤（CpG）二核苷酸序列的5 碳共價結(jié)合，形成5-甲基胞嘧啶。在基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用，可能反映了基因、環(huán)境和相關(guān)疾病等復(fù)雜表型之間的聯(lián)系。甲基化模式的表觀遺傳變化越來越與許多人類疾病有關(guān)。IL-6 基因啟動子中的甲基化變體可能影響IL-6 的表達(dá)和分泌，隨后循環(huán)水平的改變可能導(dǎo)致相關(guān)的生物學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致各種疾病的發(fā)病，如冠心病、高血壓、2 型糖尿病、血脂異常及肥胖、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等。以下將具體介紹IL-6 基因甲基化與相關(guān)疾病的關(guān)系。

3 IL-6 基因甲基化與糖尿病

糖尿病是一種慢性炎癥性疾病，其特征是促炎細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)錄因子和表面蛋白增加，誘導(dǎo)胰島素抵抗。2 型糖尿病（T2D）患者的代謝穩(wěn)態(tài)改變與炎癥有關(guān)。急性期蛋白如C 反應(yīng)蛋白、結(jié)合球蛋白、纖維蛋白原、纖溶酶原激活因子抑制劑和細(xì)胞因子如IL-6、腫瘤壞死因子（TNF）-和單核細(xì)胞趨化蛋白-1 在T2D 中上調(diào)。這些增加的細(xì)胞因子水平協(xié)調(diào)了器官間的通訊，調(diào)節(jié)血管胰島素敏感性[4]。有研究進(jìn)行了探針的CpG 芯片分析，識別在胰島素抵抗條件IL-6 誘導(dǎo)基因表達(dá)模式改變的差異甲基化基因，發(fā)現(xiàn)整個基因組甲基化模式的顯著變化，且探針大多聚集在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，這表明這些區(qū)域的DNA 甲基化變化可能會強(qiáng)烈影響基因轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致IL-6 循環(huán)水平改變，參與2 型糖尿病血管胰島素抵抗過程。這與既往研究結(jié)果一致[6]。

4 IL-6 基因甲基化與冠心病

CAD 是一種復(fù)雜的多因素疾病，主要由血脂異常、糖尿病、高血壓、肥胖、吸煙、壓力、不健康飲食和缺乏運(yùn)動等危險因素引起。一般來說，具有這些危險因素的個體被認(rèn)為是CAD 發(fā)展的高危人群。越來越多研究表明，冠心病與炎癥有關(guān)，被認(rèn)為是一種復(fù)雜的多基因慢性病。在這些炎性細(xì)胞因子中，IL-6 是一種循環(huán)細(xì)胞因子，被稱為炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)因子，在動脈粥樣硬化和血栓形成中起著關(guān)鍵作用[7]。與許多炎癥介質(zhì)一樣，IL-6 也被認(rèn)為是通過表觀遺傳機(jī)制調(diào)節(jié)的。已有一些研究報道了IL-6 啟動子區(qū)不同CpG 位點(diǎn)甲基化與其mRNA 表達(dá)的相關(guān)性[8]。有學(xué)者[9]研究發(fā)現(xiàn)IL-6 基因啟動子區(qū)甲基化與冠心病有顯著相關(guān)性，特別是在IL-6 基因啟動子區(qū)-174G/C 位點(diǎn)，攜帶CC 基因型和C 等位基因的患者中，發(fā)現(xiàn)低甲基化可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄活性增加，隨后靶組織中IL-6 的產(chǎn)生上調(diào)，最終導(dǎo)致冠心病的易感性。這些觀察結(jié)果與其他研究的結(jié)果一致[10]，提示低甲基化狀態(tài)與炎癥性疾病發(fā)病相關(guān)基因的過度轉(zhuǎn)錄有關(guān)。

5 IL-6 基因甲基化與高血壓

輕度慢性炎癥被認(rèn)為參與了高血壓和心血管疾病的病理生理機(jī)制。慢性炎癥可觸發(fā)氧化應(yīng)激，引起內(nèi)皮功能障礙，從而促進(jìn)高血壓病的發(fā)生。IL-6 是與高血壓相關(guān)的最重要的促炎因子之一。表觀遺傳學(xué)是一個將環(huán)境和遺傳聯(lián)系起來的生物學(xué)過程，它的失調(diào)與包括原發(fā)性高血壓在內(nèi)的許多復(fù)雜疾病的病理生理學(xué)有關(guān)。Olamide HM 等[11]研究顯示IL-6 基因啟動子的低甲基化水平增加了原發(fā)性高血壓的發(fā)病風(fēng)險，且在篩選年輕人高血壓前期方面具有很大的潛力，可以作為高血壓并早期預(yù)測指標(biāo)。

6 IL-6 基因甲基化與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化（As）是一種累及中、大動脈的炎性疾病[12]。動脈粥樣硬化的特征是血管脂質(zhì)積累、免疫系統(tǒng)激活、炎癥、氧化應(yīng)激和氧化低密度脂蛋白（LDLs）、內(nèi)皮細(xì)胞（EC）激活、動脈平滑肌細(xì)胞（SMC）增殖、巨噬細(xì)胞激活和泡沫細(xì)胞形成，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙。IL-6 作為與炎癥相關(guān)的最廣泛的細(xì)胞因子，可通過一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參與動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展[13]。DNA 甲基化是影響IL-6 基因表達(dá)的重要表觀遺傳機(jī)制之一。這一機(jī)制在動脈粥樣硬化的發(fā)生和傳播過程中起著重要的作用。

7 IL-6 基因甲基化與其他疾病

DNA 甲基化是由CpG 基序胞嘧啶殘基上的DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶催化的一種穩(wěn)定的表觀遺傳改變，甲基化模式的表觀遺傳變化越來越多地與許多人類疾病有關(guān)，IL-6 啟動子區(qū)甲基化改變可促進(jìn)IL-6 的表達(dá)，從而導(dǎo)致IL-6 相關(guān)疾病發(fā)生。Wang J 等[14]在對系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）中研究發(fā)現(xiàn)，SLE 患者IL-6 啟動子的DNA 甲基化水平降低，外周血IL-6 mRNA水平明顯升高。且與腎臟損害及C3、C4 補(bǔ)體降低存在相關(guān)性。DNA 甲基化水平改變不僅肥胖有關(guān)，還與腫瘤、自身免疫性疾病白塞病有關(guān)。在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的一項(xiàng)研究中，病例組IL-6 啟動子甲基化程度比對照組低[15]。在慢性牙周炎的一項(xiàng)研究中，IL-6 基因轉(zhuǎn)錄的表達(dá)增加與IL-6 啟動子低甲基化有關(guān)。這些數(shù)據(jù)提示IL-6 啟動子區(qū)CpG 不同位點(diǎn)的甲基化模式改變可能在人類疾病的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。

8 小結(jié)與展望

腦血管疾病是全球公共衛(wèi)生疾病，致死率、致殘率高，很大程度上加重社會及家庭經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在所有腦血管疾病中，腦梗死占很大部分。腦梗死是一種導(dǎo)致神經(jīng)元死亡的復(fù)雜血管和代謝過程多因素多基因疾病，血供的喪失導(dǎo)致該區(qū)域組織死亡，引起臨床癥狀。腦梗死患者病情惡化的機(jī)制尚未完全闡明，但認(rèn)為導(dǎo)致其發(fā)病的常規(guī)高危因素包括動脈粥樣硬化、心臟病、高血壓病、2 型糖尿病、血脂異常、肥胖等[16]。

IL-6 是一種免疫調(diào)節(jié)劑。它們不僅提供免疫細(xì)胞之間的通訊，而且還在向大腦發(fā)出信號，使其產(chǎn)生神經(jīng)化學(xué)、神經(jīng)內(nèi)分泌、神經(jīng)免疫和行為改變。越來越多的證據(jù)表明，炎癥細(xì)胞因子IL-6 在卒中后腦損傷的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。既往有多項(xiàng)研究提示IL-6 基因啟動子區(qū)遺傳多態(tài)性可能影響其循環(huán)表達(dá)水平，進(jìn)而可能與腦梗死有關(guān)，在IL-572C/G，-174G/C，-634C/G，-597G/A 等位點(diǎn)多態(tài)性的研究較多。DNA 甲基化作為一種重要的遺傳修飾，調(diào)節(jié)基因的表達(dá)和關(guān)閉，是表觀遺傳學(xué)的重要內(nèi)容之一，基因啟動子的過度甲基化可抑制IL-6 基因的表達(dá)，而啟動子的低甲基化可促進(jìn)活躍的轉(zhuǎn)錄，同樣能通過影響IL-6 循環(huán)水平改變，參與腦梗死高危因子的發(fā)病過程，進(jìn)而加速腦梗死病情惡化。因此研究IL-6 基因甲基化在腦梗死的篩查和早期預(yù)測中具有很大的潛力。

在未來的研究中，還有許多問題有待解決，仍需進(jìn)一步深入研究：（1）探究CI 病因及發(fā)病機(jī)制。（2）IL-6 在CI 高危因素中的作用機(jī)制。（3）DNA 甲基化模式改變，會導(dǎo)致IL-6 相關(guān)具體疾病發(fā)生，深入探索改變IL-6 基因甲基化修飾的方法。（4）IL-6 啟動子中不同的CpG 位點(diǎn)甲基化是否對IL-6 的表達(dá)有不同的影響還需要進(jìn)一步的研究。

綜上所述，CI 是一種慢性復(fù)雜性疾病，與多種因素密切相關(guān)，CI 患者的診療需要規(guī)范化、個體化、及時評估CI 各種危險因素，爭取早期識別并干預(yù)，以降低CI 發(fā)生率，改善預(yù)后及提高生活質(zhì)量。