表觀遺傳調控B細胞在自身免疫性疾病發病機制中的作用①

趙曼君 邢莉民 邵宗鴻 （天津醫科大學總醫院血液科，天津 300052）

B 細胞在以抗體介導的組織損傷為主的自身免疫性疾病（autoimmune disease，AD）中發揮重要作用，不僅遞呈抗原、分泌抗體，還發揮免疫調控作用。研究發現機體在某些刺激和影響下會發生表觀遺傳學改變，在不改變DNA 序列的情況下調控基因的表達，產生自身抗體，發生AD［1］。表觀遺傳修飾方式主要包括DNA 甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNAs 等，調控細胞的增殖、分化、凋亡和免疫應答等，研究發現DNA 甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNAs 可以調控 B 細胞分化和細胞因子的產生［2-3］。本文對表觀遺傳修飾調控B 細胞在AD 發病機制中的作用進行綜述。

1 不同表觀遺傳修飾方式對B細胞的調控

1.1 DNA 甲基化水平對B 細胞的調控 DNA 甲基化是在DNA 甲基轉移酶（DNA methyltransferase enzymes，DNMTs）催化下，在CpG島二核苷酸胞嘧啶殘基5 位碳原子上引入甲基基團，形成5-甲基胞嘧啶。DNA 甲基化抑制基因表達，DNA 去甲基化會促進相關基因表達。研究發現轉錄因子Pax5 對于B細胞的分化發育起著重要的調控作用，其表達受DNA 甲基化水平影響，DECKER 等［4］通過對分化各階段B 細胞Pax5 基因座CpG 甲基化水平分析發現，在淋巴樣干細胞中Pax5 增強子甲基化水平明顯下降；在祖B 細胞分化到成熟B 細胞的過程中，其增強子和啟動子基因甲基化水平均明顯下降；而在分化至漿細胞階段，Pax5 基因啟動子甲基化水平升高，Pax5表達降低。

B 細胞通過分泌細胞因子發揮免疫調控作用。接受抗原刺激后初始B 細胞分化為兩種類型效應B細胞：Be1和Be2。Be1細胞通過產生Ⅰ型細胞因子如IFN-γ參與抗腫瘤及清除細胞內病原體的免疫反應；Be2 則通過產生Ⅱ型細胞因子如IL-4、IL-5 和IL-13來參與機體抗寄生蟲免疫。已經有研究發現T細胞分泌細胞因子的類型主要由細胞內DNA甲基化和組蛋白乙酰化水平來進行調控［5］。據此GARAUD 等［3］推測，DNA 甲基化水平也參與了B 細胞分泌細胞因子的調控過程。

根據B 細胞表面是否表達CD5 分子，B 淋巴細胞分為兩個亞群：即CD5+B 細胞（B1）和CD5-B 細胞（B2）。研究發現CD5+B 細胞在人體內具有多種功能，其可以分泌大量低親和力IgM 抗體，是人體內天然抗體的主要來源；細胞膜表面CD5 分子通過抑制BCR 信號通路的活化負向調控免疫反應，維持機體免疫穩態［6］；此外CD5+B 細胞還可分泌具有免疫調節功能的細胞因子如 IL-10［7］。

人類B 細胞存在兩個CD5 基因的轉錄本：一個是經典的CD5-E1A 轉錄本，另一個是在5'端包含人類內源性逆轉錄病毒（Human endogenous retrovirus，HERV）基因的 CD5 基因融合轉錄本 CD5-E1B［6］。CD5-E1A 即表達于B 細胞膜表面CD5 分子，而CD5-E1B分子由于其前端缺乏前導肽無法被轉運至細胞膜表面而滯留在胞漿內。CD5-E1B 的轉錄受到DNA甲基化水平的調控，其表達水平與5'LTR U3啟動子基因甲基化的水平呈負相關，DNA 甲基化水平下降時，B細胞內CD5-E1B分子表達水平升高，并會與CD5-E1A 結合，抑制其向細胞膜轉運過程，從而使CD5 分子負向調控BCR 信號通路的作用減弱，使B細胞過度活化促進自身免疫反應的發生［8-9］。

此外CD5+B 細胞DNA 甲基化水平的下降促進HERVs 基因的表達。HERVs 基因占人類染色質基因的8%，研究發現其表達上調與淋巴細胞的自身反應性相關［10］。HERV 基因編碼的蛋白質作為異種抗原，刺激B細胞產生抗體；抗HERV 抗體通過分子模擬機制介導免疫損傷。研究發現抗HRES-1 抗體p30gag 可以與核抗原U1-snRNP 反應，在超過50%的SLE 病人體內可以檢測到此種抗核抗體。此外HERV 蛋白可以作為超抗原，誘導自身反應性T 細胞擴增。HERV 蛋白還可以通過調控T 細胞的活化、細胞因子分泌以及模式識別共受體的方式激活固有免疫應答引發機體內免疫反應失調。

因此，B 細胞內DNA 甲基化水平可以調控B 細胞的分化和細胞因子分泌；DNA 甲基水平下降可以通過促進具有自身反應傾向的B 細胞形成、上調與淋巴細胞自身反應性相關的基因表達來誘發自身免疫反應的發生。

1.2 組蛋白修飾對B 細胞的調控 組蛋白修飾的方式主要包括乙酰化、甲基化、泛素化、類泛素化、磷酸化、瓜氨酸化、ADP-核糖基化和脯氨酸異構化等；這些修飾方式的組合，類似于“組蛋白密碼”調節基因的轉錄過程［11］。研究發現組蛋白修飾常與其他表觀遺傳修飾方式一起在B細胞活化及分化過程中發揮調控作用。B 細胞活化過程中，全基因組DNA 甲基化水平降低，組蛋白乙酰化水平升高；協同刺激信號會誘導活化的胞苷脫氨酶（activationinduced cytidine deaminase，AID）基因和體細胞超突變/類別轉換DNA 重組（somatic hypermutation/class switch DNA recombination，SHM/CSR）基因啟動子區的組蛋白修飾酶H3K4me3、H3K9ac H3K14a 活化［12］。AID 主要表達于 B 細胞中，對于啟動 SHM 和CSR過程具有重要作用。這些組蛋白修飾酶的活化可以促進相關基因區域染色質開放和SHM 過程中DNA聚合酶的募集與結合［13］。

組蛋白修飾還參與調控B 細胞分化過程。由Prdm1 基因編碼的轉錄因子Blimp-1（B lymphocyte induced maturation protein 1）通過抑制 Bcl-6 和 Pax5在誘導成熟B細胞分化為漿細胞及分泌高親和力抗體過程中起重要作用［14］。研究發現其表達受組蛋白乙酰化水平的調控，體外實驗研究發現用HDACs抑制劑曲古抑菌素A（trichostatin A）可以促進B 細胞 Blimp-1 和 CD138 的表達［15］。組蛋白修飾在成熟B 細胞向記憶B 細胞的分化過程中也起到調控作用，靜息狀態下的記憶B 細胞組蛋白甲基化水平下降［16］；組蛋白甲基轉移酶 EZH2 可以活化 H3Kme3，研究發現其在生發中心B 細胞中表達水平升高；體外實驗抑制EZH2 活性，記憶B 細胞數目明顯下降且抗原應答能力減弱，EZH2可以通過抑制Prdm1和Irf4基因轉錄來調控記憶B細胞形成過程［17］。

1.3 非編碼RNAs 非編碼RNAs包括微小RNA和長鏈非編碼RNA 等，研究發現B 細胞的分化發育過程受非編碼RNAs 的調控，AD 的發生與其水平異常相關。

1.3.1 微小 RNA（micro RNAs，miRNAs）對 B 細胞的調控 miRNAs 是一類長度約為18～22 nt 的短鏈非編碼RNA，通過與信使RNA（messenger RNAs，mRNAs）3'末端非翻譯區（untranslated region，UTR）結合使其降解或抑制其翻譯過程，在轉錄后水平調控基因表達。人體中約1/3 的mRNA 翻譯過程受miRNAs 的調節，miRNAs 對于免疫細胞的發育分化及機體免疫系統調節起關鍵作用［18］。研究發現miR-155對于機體固有免疫和適應性免疫應答反應均有調節作用；在活化的B細胞中其表達水平明顯升高，并與B 細胞惡性腫瘤的發生相關［19］。RODRIGUEZ等［20］發現，敲除miR-155 基因的小鼠會發生適應性免疫應答缺陷，B 細胞和T 細胞抗原提呈功能受損，不能對體內的鼠傷寒沙門氏菌產生免疫應答反應。THAI 等［21］發現 miR-155 的表達上調可以促進生發中心B 細胞發育及Ig 抗體類別轉換，轉錄因子Pu.1是miR-155 的一個作用靶點，當上調其表達水平時研究人員發現產生高親和力IgG1 抗體的B 細胞數量明顯下降，提示miR-155 通過Pu.1 來調控生發中心B 細胞發育及抗體類別轉換過程。miR-181a 是第一個被發現在免疫細胞發育過程中起調節作用的miRNAs，研究發現造血干祖細胞中miR-181a 高表達會促進其向B 細胞方向分化而CD8+T 細胞數目減少；在祖B 細胞發育到前B 細胞階段miR-181a 的表達水平降低［22］。miR-181b 可以參與調控 B 細胞抗體類別轉換，其水平升高會導致AID mRNA 及蛋白水平下降，抑制B 細胞的抗體類別轉換過程促進自身免疫反應的發生［23］。miR-150 也是最近研究發現對B 細胞分化發育過程起調控作用的miRNAs，miR-150 大量表達于人體成熟淋巴細胞中，在未成熟前體細胞中低水平表達，miR-150 水平升高會抑制祖B 細胞向前B 細胞進行轉化，抑制成熟B 細胞的生成。miR-15a 和miR-16 會通過抑制Bcl-2 來促進成熟B細胞向記憶B細胞的分化；miR-223可以通過轉錄因子LMO2在B細胞分化中起調控作用［18］。

雖然不同miRNAs 對B 細胞發育分化調控的具體機制尚不清楚，大量研究已經發現其作為表觀遺傳修飾的方式，對B 細胞等多種免疫細胞的發育分化過程進行調節；miRNAs 水平異常與AD 的發生相關。

1.3.2 長鏈非編碼RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）對B細胞的調控 lncRNA是一類長度大于200 nt 且不參與編碼蛋白質的RNA 分子，其通過影響DNA 甲基化、組蛋白修飾和染色質重塑等過程，調控包括免疫細胞在內的多種細胞的發育、分化和凋亡等生物過程。近期研究提示，lncRNA 通過不同的作用機制在AD 發病過程中發揮重要的作用［24］。PETRI等［25］通過陣列基因表達譜分析了來自骨髓活檢和扁桃體標本11 種不同類型B 細胞亞群中lnc-RNA 的表達，鑒定出在B 細胞發育早期、B 細胞增殖階段、抗體親和力成熟和終末分化階段差異表達的lncRNA。雖然這些B 細胞發育分化不同階段差異表達的lncRNA 對B細胞調控的具體機制尚不清楚，但為研究lncRNA 在抗體介導組織損傷的AD 中的作用提供了理論基礎。

2 B 細胞表觀遺傳調控異常與自身免疫性疾病

2.1 系統性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematous，SLE） SLE 是常見的AD，B 細胞表觀遺傳調控異常在SLE 發病中起關鍵作用，B 細胞的表觀遺傳學改變可以有多種形式。

B 細胞DNA 的甲基化水平影響SLE 的進程，GARAUD 等［26］研究發現 SLE 患者體內 B 細胞 DNA甲基化水平降低，導致B細胞免疫功能異常，自身反應性B 細胞大量擴增。從小鼠體內分離純化的B 細胞，體外應用DNA 甲基化抑制劑處理后重新回輸入同系小鼠體內，可在小鼠體內檢測到抗核抗體的產生及狼瘡樣癥狀，證明B 細胞DNA 甲基化水平參與了 SLE 的發生。FALI 等［27］研究發現，SLE 患者 B 細胞DNA 甲基化水平的下降會促進CD5-E1B 及HERV 基因的表達，抑制CD5 分子對BCR 信號通路的負向調控作用，促進與淋巴細胞自身反應性相關的基因表達誘導自身抗體的產生。此外研究發現B細胞中長點綴核苷酸元素-1（long interspersed nucleotide element-1，LINE-1）基因甲基化水平下降也與SLE的發生相關［28］。

miRNAs 在 SLE 患者 B 細胞中存在差異表達，并與患者的疾病活動度相關。對狼瘡小鼠模型的研究發現，小鼠模型體內調節性B 細胞中miR-15a 的表達水平升高且抗核抗體的滴度與其水平呈正相關［29］。SLE 患者 B 細胞 miR-155 的表達水平增加，miR-155 可與 B 細胞 CD1d mRNA 3'UTR 結合 并抑制其在細胞膜表面的表達，影響B細胞對iNKT 細胞的抗原呈遞，從而破壞機體的免疫耐受［30］。SLE 病人B 細胞miR-30a 表達水平升高，miR-30a 通過抑制B 細胞活化的負向調控因子Lyn 的表達促進自身反應性B 細胞的產生［18］。SLE 患者 B 細胞中 miR-21和miR-17～92 的表達水平升高，與自身免疫反應的發生相關［31-32］。早期B細胞因子1（early B cell factors 1，EBF1）通過AKT 信號通路誘導B 細胞活化增殖，研究發現B 細胞miR-1246 低表達導致EBF1 表達增加可引起 SLE 患者 B 細胞的異常活化［33］。對于 SLE 患者B 細胞miRNA 表達譜的分析有望成為SLE 診斷的重要輔助手段。

2.2 類風濕關節炎（rheumatoid arthritis，RA） RA患者體內B 細胞也存在表觀遺傳調控異常，研究發現RA 病人滑膜腔中的B 細胞miR-155 表達水平明顯升高，通過 Pu.1 影響B 細胞功能［34］。在膠原誘導型關節炎（collagen induced Arthritis，CIA）小鼠模型中發現，miR-29a通過促進B細胞增殖和自身抗體分泌來介導關節炎的發生，miR-29a 有望成為RA 治療的新靶點［35］。此外有研究發現，HDACs 和乙酰化酶抑制劑可以通過抑制B細胞免疫應答和調控炎癥反應在RA小鼠模型中取得較好的治療效果。

2.3 自身免疫性溶血性貧血（autoimmune hemolytic anemia，AIHA） AIHA 是一類由免疫介導的獲得性溶血性貧血的統稱，B 細胞免疫功能亢進，產生并分泌針對紅細胞的自身抗體，介導紅細胞溶解破壞，發生貧血。

miR-150 基因位于人類第19 號染色體，其在各種免疫細胞中大量富集，調節免疫細胞分化發育；miR-150 通過調控轉錄因子c-Myb 對B 細胞的分化過程進行調節；miR-150 在未成熟B 淋巴細胞中表達下降而在成熟B 細胞中大量表達；miR-150 表達上調可通過抑制c-Myb 基因的表達使B 細胞對B 細胞活化因子（B cell activation factor，BAFF）的刺激反應下降，抑制祖B 細胞向前B 細胞轉化，影響B 細胞發育過程。研究發現，AIHA患者外周血CD19+B細胞miR-150的表達下降，c-Myb 表達升高，且均與AIHA嚴重程度（溶血指標、免疫指標）有相關性；B 細胞miR-150 的表達異常可能在AIHA 發病中起促進作用［36］。

2.4 免疫性血小板減少癥（immune thrombocytopenia，ITP） ITP 是一類常見的自身免疫性出血性疾病，研究發現，新診斷ITP 患者外周血B 細胞miR-155 表達水平明顯升高，且與B1 細胞的數量呈正相關，與血小板計數呈負相關［37］。miR-155 通過抑制負性調控因子含SH2 結構的5'肌醇磷酸酶-1（SH2-containing inositolphosphatase-1，SHIP-1）的表達來促進生發中心B 細胞活化和高親和力抗體IgG1 的產生［21］。miR-155 的表達升高促進具有自身反應傾向的B 細胞活化，免疫抑制治療后，miR-155 的表達水平下降，SHIP-1 的表達水平升高。研究結果提示，ITP患者外周血B細胞存在表觀遺傳調控異常，miR-155的表達升高可能通過抑制SHIP-1促進病人體內自身反應性B細胞產生并參與ITP發生［37］。

3 結語

越來越多的研究發現，表觀遺傳修飾對B 細胞的分化發育、免疫應答等起調節作用，以及B細胞表觀遺傳調控在AD 發病機制中作用的研究，有望為眾多AD的治療提供新的思路和靶點。