组蛋白去乙酰化酶抑制剂与失血性休克相关性研究进展

邓高荣，李宗芳

1.南昌大学第四附属医院骨科，江西 南昌 330003;2.西安交通大学第二附属医院，陕西 西安 710004

至今，组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone Deacetylase Inhibitors，HDACIs)主要涉及肿瘤、炎症等疾病的治疗和实验研究。但近年来，HDACIs作为一种潜在的、新型抗休克药引起广泛关注［1］，出现一系列关于动物生存、组织器官保护及细胞分子调控机制领域等基础研究，各个研究结果之间存在一定联系和争论。为了更好地理解HDACIs在失血性休克治疗中的作用。本文在查阅近10年国内外相关文献基础上，对HDACIs抗休克的作用机制及相关研究进展作一综述，为HDACIs应用基础研究提供参考。

1 HDACIs的应用概况

HDACIs是抗肿瘤药物研究的热点，而肿瘤的发生与表观遗传学关系密切。表观遗传修饰组蛋白乙酰化酶(Histone Acetylase，HAT)和组蛋白去乙酰化酶(Histone Deacetylase，HDACs)之间的动态平衡，该平衡控制着染色质结构和基因表达，进而干扰肿瘤发展进程。真核生物中，核小体由八聚体的核心组蛋白，一段146个碱基对组成的DNA片段、组蛋白H1和非组蛋白共同组成。核心组蛋白有两个结合区域:C-端疏水氨基酸位于核小体的内部;N-端的赖氨酸残基延伸出核小体外。染色质修饰酶可以对这些突出的N-端进行修饰，这种包括位点特异性的磷酸化、乙酰化、甲基化和泛蛋白化等［2］。HAT乙酰化还能促进或防止与其他转录或调节相关蛋白的相互作用。组蛋白乙酰转移酶复合物参与转录激活、基因沉默、细胞周期调控、DNA复制、修复以及染色体组装等许多重要的生理过程［2，3］。而HDACs作为调控基因的关键蛋白酶，作为基因沉默过程的一部分，随即发挥作用，从而减少核小体的乙酰化，使染色质恢复转录非活性状态。因此，HAT/HDACs的动态平衡十分重要。HDACIs是一类在转录水平调控基因表达的化合物，通过诱导蛋白过乙酰化引起染色体重建、细胞周期停滞、诱导细胞分化和凋亡以及调节转录因子活化和抑制等一系列生物学效应。现研究较多的 HDACIs包括［4］:(1)短链脂肪酸类，有丁酸、苯甲酸和丙戊酸(Valproic Acid，VPA)及其盐类;(2)羟肟酸类，有曲古抑菌素(Trichostatin A，TSA)、辛二酰苯胺异羟肟酸(Suberoylanilide Hydroxamic Acid，SAHA)及其衍生物等;(3)环四肽结构，包括Apicidin、Trapoxin B、FK228;(4)酰胺类，如 MS-275、CI-994等。根据各自机制不同对Ⅰ、Ⅱ类HDACs有抑制作用有所差别。

目前HDACIs主要涉及肿瘤、炎症等疾病的治疗和实验研究。首先，HDACIs是一类具有新型的肿瘤治疗药物。Ma等［4］分析了多个HDACIs已经进行临床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ试验，包括血液系统肿瘤如骨髓增生异常综合征、慢性粒细胞白血病、急性粒细胞白血病，均取得不同的疗效;在实体瘤方面，单用或联合其他化疗药物应用后也有肯定的结果。此外，HDACIs在炎症性、免疫性、损伤性、神经性和心脏等疾病中具有潜在治疗作用。Brilli等［5］提出，HDACIs减轻肾损伤及肾纤维化，是由于HDACIs调控其炎性过程。Colussib等［6］在查阅文献时，发现HDACIs在关节炎、神经退变、神经肌肉疾病、心脏缺血、心脏肥大、心功能不全和心律失常等动物模型中有积极作用。Alam等［7］采用VPA和SAHA的治疗浓度能够抑制自然杀伤细胞对人白血病细胞的细胞毒性作用。

2 HDACIs与失血性休克的相关研究

随着对HAT/HDACs的研究深入，观察到HDACIs在失血性休克(Hemorrhagic Shock，HS)中有着积极的影响，对机体多个器官具有保护作用。有文献表明［8］:失血性休克能诱导HAT/HDACs的比例失衡，进一步影响细胞组蛋白或非组蛋白的乙酰化状态，HDACIs可以通过修正这种失衡来改善组织器官的功能，故具有各组织器官的保护作用。

2.1 HDACIs明显改善失血性休克模型的生存 Gonzales等［9］使用 VPA 和2-甲基-2-戊烯酸(2-methyl-2-pentenoic acid，2M2P)治疗失血40%大鼠休克模型，12 h后与对照组相比，VPA治疗组70%和2M2P治疗组12%大鼠存活，而对照组无一存活。最近，Hwabejire 等［10］比较不同剂量 VPA(300、400、450 mg/kg)治疗失血40%的大鼠休克模型，尽管VPA剂量越大而组织乙酰化水平越明显，但比较不同剂量VPA对生存影响并不明显。Nelson等［11］应用VPA 400 mg/kg(静脉注射)分3组治疗失血性休克猪模型。结果表明，VPA治疗组相比对照组明显延长生存，但12 h再追加VPA治疗并没有增加生存时间。Li等［12］总结以上结果，表明生存受益于神经组织保护、心脏保护、肾脏保护和抗炎作用。总之，在现有的失血性休克生存研究中，HDACIs能明显改善失血性休克模型的生存时间。

2.2 HDACIs保护组织、器官和细胞的机制 分析有关HDACIs保护组织、器官和细胞的机制的文献，有以下3种可能机制起关键作用:(1)HDACIs使得核组蛋白过度乙酰化，增强组织细胞抗凋亡作用。一方面，VPA使得核组蛋白过度乙酰化，也可以通过β-catenin途径，提高Bcl-2基因和蛋白表达来保护神经元细胞;但VPA治疗后，β-catenin本身也被乙酰化，增强抗凋亡作用［11］。Zacharias 等［13］提出了该机制涉及磷酸肌3位羟基激酶(phosphoinositol-3-kinase)及下游的苏氨酸蛋白激酶(Serine Threonine Kinase，AKT)，最后通过Bcl-2作为抗凋亡因子提高失血性休克动物的生存率。因此，HDACIs能激活AKT途径导致凋亡抑制。Butt等［14］采用VPA诱导Histone H3K9乙酰化，通过c-Jun氨基末端激酶途径，激活caspase-3抑制失血性休克大鼠肝细胞的凋亡;(2)HDACIs能够改善失血性休克的免疫。有研究表明:VPA和SAHA的治疗浓度能够抑制自然杀伤细胞。VPA(300 mg/kg)抑制髓过氧化物酶活性和 IL-6与 TNF-α的水平，大大地减轻肺损伤［15］。Sailhomer等［16］建立了“二次打击”的失血性休克大鼠模型，用SAHA和Garcinol(HAT inhibitor)处理脾脏白细胞，发现SAHA能抑制大鼠TNFa的分泌，明显提高其基因的转录水平。(3)HDACIs具有抗炎作用，HDACIs减少心脏缺血/再灌注的缺血性损伤，引起的低氧诱导因子1(Hypoxia Inducible Factor-1，HIF-1)基因的激活后者是一种转录因子，在巨噬细胞中主要促进促炎性介质基因表达［17］。此外，Liu 等［15］比较 3 种 HDACIs药物(VPA，Trichostatin A和SAHA)作为复苏药治疗失血性休克SD大鼠，药物复苏组呈过度乙酰化状态，组蛋白10个赖氨酸点中6～7个乙酰化，SAHA复苏组显示大鼠肝细胞组蛋白7个赖氨酸点乙酰化，随后cDNA生物芯片检测出57个基因表达异常，44个基因上调和13个基因下调，这些异常基因涉及细胞的生长、增殖、分化、转化和细胞信号等方面的功能，表明HDACIs药物对失血性休克大鼠模型保护作用机制非常复杂。

3 讨论

分析文献提示:(1)治疗能提高失血性休克动物模型的生存率，是抑制细胞凋亡，保护细胞的生存和功能所致，但抑制凋亡的机制有所不同;(2)HDACIs影响其组织器官细胞的机制不仅是抑制细胞的凋亡，还包括应激、调节、促进或抑制细胞因子转录与表达;(3)HDACIs治疗效果联合分析组蛋白和非组蛋白的乙酰化状态所介导的具体调控途径。但从已公开发表的文献中看，HDACIs治疗的失血性休克动物模型中未见有输血复苏的治疗方案。本文认为:输血复苏是纠正失血性休克的最重要的方法，其复苏作用具有不可替代作用。为了明确HDACIs的保护作用，深入了解HDACIs和输血之间的相互关系。因为输血治疗本身具有强大的抗凋亡作用，以避免夸大HDACIs治疗失血性休克的作用。

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