银屑病的甲基化相关研究进展

李 思，岳育阳，程 毅，胡彩霞，张国强，高顺强

近年来关于银屑病的病因学及其发病机制的研究取得了一些进展，认为银屑病是遗传因素与环境因素等多种因素相互作用而导致的一种多基因遗传病。银屑病皮损可局部出现，也可泛发至全身，同时可伴有全身多系统损害。白色鳞屑、发亮薄膜和点状出血是本病的临床特征，表皮过度增生、角化不全、真皮慢性炎症是本病的组织病理特征[1]。由于银屑病发病率高，且以侵犯青壮年为主，对患者的身体健康和心理影响较大。因此，银屑病是当前皮肤科领域重点研究的疾病之一。

表观遗传学是在基因表达水平发生的可遗传的、不涉及任何潜在DNA序列改变的学科，其主要机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA调控。表观遗传特征随年龄而变化，受环境影响，为环境因素、衰老与疾病发病之间的联系提供了合理的解释[2]。近年来许多证据证明，表观遗传学与银屑病的发病有一定相关性。本文对DNA甲基化、组蛋白甲基化与银屑病发病的相关基因的表观遗传修饰异常的研究进展作一综述。

1 DNA甲基化

DNA甲基化是表观遗传学中的一种重要调控机制，在基因表达调控、细胞增殖、分化、发育及基因组印记和X染色体失活中均起重要作用。DNA甲基化是由多种酶参与，并由DNA甲基化转移酶介导，发生在胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤（cytosine phosphate guanine，CPG）岛区域，将S-腺苷甲硫氨酸的甲基转移至胞嘧啶环的第5位碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶的过程。DNA甲基化与基因表达成负性关系，DNA甲基化可以使基因表达失活或下调，而去甲基化则能够使基因表达增强或上调。国内外已发现大量肿瘤抑制基因的失活与该基因启动子区域的过度甲基化有密切的联系[3-5]。Zhang等[6]使用甲基化DNA免疫沉淀测序（methylated DNA immunoprecipitation sequencing，MeDIP-Seq）研究来自银屑病患者的患处皮损和非患处皮肤的全基因组DNA甲基化模式，结果发现差异甲基化区域（differentially methylated regions，DMR）涵盖几乎全部基因组，其中金属蛋白酶2组织抑制剂（tissue inhibitor of metalloproteases 2，TIMP2）基因和细胞程序性死亡调控基因（programmed cell death 5，PDCD5）呈高甲基化，且甲基化水平与银屑病面积与严重度指数评分（psoriasis area and severity index，PASI）评分呈正相关，其相应的mRNA表达降低。Gu等[7]对中波紫外线（ultraviolet radiation B，UVB）治疗前后12例银屑病患者病变皮肤样本进行表皮细胞的基因组DNA甲基化谱分析，发现总共3 665个甲基化可变位置（methylation variable positions，MVP）在银屑病患者样本呈整体低甲基化。经2～3个月治疗后，DNA甲基化模式发生逆转，银屑病样本中发生去甲基化，患者病情好转，说明DNA甲基化在银屑病患者中呈现一个动态过程，且可逆转。

分泌型卷曲相关蛋白4（secreted frizzled-related protein 4，SFRP4）是一种Wnt信号通路的负调节因子，SFRP4直接抑制促炎性细胞因子诱导的角质形成细胞的过度增殖，在银屑病的发病机制中，CPG岛甲基化下调SFRP4是导致表皮增生的一种可能机制。有研究表明，Wnt通路基因在银屑病皮损中有差异表达，可能参与了疾病的病理生理过程。Bai等[8]研究也发现SFRP4基因在银屑病皮损中呈高甲基化状态，其mRNA表达和蛋白质水平显著下调，从而导致表皮角质形成细胞增殖，发生银屑病。

CD4+T淋巴细胞在银屑病的发生发展中起着重要作用。Han等[9]使用MeDIP-Seq检测银屑病患者初始CD4+T淋巴细胞全基因组CpG甲基化水平，发现银屑病患者基因组的26个区域具有独特低甲基化表现，考虑初始CD4+T淋巴细胞的甲基化改变可能影响银屑病患者病理过程中的CD4+T淋巴细胞极化。Park等[10]对银屑病患者和健康对照者的总CD4+T淋巴细胞中DNA甲基化进行了全基因组分析，发现银屑病患者的CD4+T淋巴细胞中磷脂酸磷酸酶2型结构域3（phosphatidic acid phosphatase type 2 domain containing 3， PPAPDC3）、 肿 瘤 相 关蛋白（tumor protein ，TP73）、纤连蛋白3型和锚蛋白重复结构域1（fibronectin type 3 and ankyrin repeat domains 1，FANK1）、阳离子通道精子相关蛋白（cation channel sperm associated proteins，CATSPERS2）4 个基因的启动子甲基化水平高于正常对照，结果表明PPAPDC3，TP73，CATSPER2和 FANK1可能与银屑病的发病机制相关，DNA甲基化机制或许参与银屑病患者CD4+T淋巴细胞的基因调控。

p14基因位于染色体9p的激酶抑制剂2A（cyclindependent kinase inhibitor-2A，CDKN2A）位点，参与细胞增殖的环节，其启动子区发生甲基化可导致基因失活，使p14蛋白表达受到抑制，从而对细胞周期进行负性调节，加速细胞过度增殖。研究者利用甲基化特异性PCR技术检测银屑病患者及正常人角质形成细胞p14基因启动子区甲基化状态，发现银屑病患者甲基化阳性率显著高于健康对照组，提示p14基因启动子区甲基化与银屑病患者角质形成细胞的过度增殖有关[11]。

p16基因编码一个16KD的蛋白质，此蛋白质是一种细胞周期蛋白依赖性激酶4（cyclin dependent kinase 4，CDK4）的抑制因子。研究发现寻常性银屑病皮损中p16基因表达显著低于正常对照组，且病变组在棘细胞浅层的表达均高于深层，提示p16参与银屑病的发病，棘细胞浅层有可能参与银屑病的表观遗传调节。提示在银屑病的发病中p16基因启动子区甲基化起一定的作用[12]。

p21基因是细胞周期中重要调控因子之一，在正常皮肤中低水平表达，主要分布于基底层以上具有分化状态的角质形成细胞中。研究发现在银屑病患者受累的皮损全层中，p21基因表达增强，说明p21基因表达的增强在细胞增殖前发生[11]。银屑病患者的骨髓高增殖潜能的集落形成细胞（high proliferative potential colony-forming cells，HPP-CFC）p21基因启动子呈低甲基化状态，提示银屑病患者骨髓HPP-CFC集落能力降低与其p21基因低甲基化有相关性，p21基因甲基化在银屑病发病机制中可能起一定作用[13]。

人类白细胞抗原（human leucocyte antigen，HLA）基因区域是人类免疫疾病中相关免疫反应的主要遗传位点。多项研究证实HLA区域与银屑病紧密相关，银屑病患者HLA-C启动子区甲基化率高于健康对照组，并且非皮损区高于皮损区。为了研究HLA-C高甲基化是否通过影响HLA-C的表达从而在银屑病的发病机制中发挥作用，研究者在银屑病病变区和银屑病非病变区以及健康对照中检测所有表皮中的HLA-C mRNA表达，发现与健康对照相比，银屑病表皮HLA-C mRNA表达增加，且HLA-C mRNA表达的平均值与HLA-C的启动子甲基化无关。在有限的表皮样本中，未检测到HLA-C蛋白，这表明HLA-C高甲基化可能通过遗传学和表观遗传学之间的相互作用而参与银屑病的发病机制，而不影响HLA-C表达水平[14]。

B细胞受体相关蛋白（B-cell receptor-associated protein，BCAP）31参与角质形成细胞的增殖和凋亡。Ruchusatsawat等[15]研究发现银屑病患者表皮中BCAP31蛋白表达增加，与健康对照组相比，银屑病患者BCAP31启动子的甲基化水平显著降低。BCAP31启动子去甲基化可能是银屑病患者角质形成细胞BCAP31蛋白表达增加的基本机制，BCAP31可能参与银屑病角质形成细胞过度增殖和异常凋亡的关键分子发病机制。Zong等[16]研究发现银屑病病变中的HLA-DRB1甲基化水平低于非病变区，且甲基化水平与PASI评分呈负相关，但银屑病非病变区和健康对照组之间的HLA-DRB1甲基化无显著差异。同时，与银屑病非病变区相比，银屑病病变中HLADRB1 mRNA表达显显著增加。且HLA-DRB1 mRNA表达与银屑病病变中的HLA-DRB1甲基化呈负相关。结果显示HLA-DRB1的低甲基化与HLA-DRB1 mRNA表达和疾病严重程度相关，提示HLA-DRB1的低甲基化可能在银屑病的发病中发挥关键作用。

2 组蛋白甲基化

组蛋白是细胞核中的蛋白质，与DNA双链组成核小体，进而形成染色质与染色体。组蛋白包含H1、H2A、H2B、H3、H4等5种成分，除H1外，其余4种组蛋白均分别以二聚体相结合形成核小体核心，DNA缠绕在核小体的核心上，而H1则与核小体间的DNA相结合。组蛋白的结构可以影响染色质状态，进而影响基因表达。当携带遗传密码的染色质紧密时，基因处于失活状态，而当染色质从高度螺旋状态变为相对疏松状态时，有利于各种转录因子与DNA的结合及其他蛋白质因子的相互作用，从而使基因的表达被活化。组蛋白转录结束后，其氨基N末端可发生多种共价修饰，包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化及二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）核糖基化等[17]。其中组蛋白乙酰化和磷酸化修饰是可逆的，而且对基因转录的作用可以相互拮抗。组蛋白甲基化是由组蛋白甲基化转移酶（histone methyltransferase，HMTs）催化作用下，组蛋白H3和H4的N末端赖氨酸或者精氨酸残基发生甲基化修饰。与DNA甲基化所导致的基因表达沉默不同，组蛋白甲基化对基因表达可产生激活或抑制的作用。研究者通过对寻常性银屑病外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中组蛋白甲基化分析发现，和对照组相比，银屑病患者H3中4号赖氨酸位点与27号赖氨酸位点的甲基化并没有显著差异[18]。关于组蛋白甲基化是否在银屑病的发病机制中起作用还需进一步的研究。

3 结语

随着研究不断深入，表观遗传学已成为国内外研究的热点之一，表观遗传机制作为银屑病发病机制的研究越来越受到关注，但对表观遗传学与银屑病发病机制关系的认识还不够深入。其中对于DNA甲基化机制的研究起步较早，也较为成熟。近年来，关于组蛋白的甲基化修饰研究也越来越受到重视，甲基化作为表观遗传调控的研究为银屑病治疗新靶点的产生及疾病发展的预测提供了广泛的临床应用前景。但是仍有许多问题亟待解决，因此，关于银屑病的表观遗传的机制研究仍然任重而道远。