DNA甲基化在病理性瘢痕中的作用研究

张益勋 胡逸萍 钟穗航 谢有富

摘 要：病理性瘢痕是指烧伤、创伤和手术等后创面过度修复引起，以胶原等大量细胞外基质产生与沉积失衡为特征的皮肤纤维增生性疾病，包括增生性瘢痕与瘢痕疙瘩等。随着对增生性瘢痕研究的不断深入，人们发现DNA甲基化在瘢痕形成的发生和发展过程中起着重要的作用。本文就DNA甲基化在病理性瘢痕中作用的研究进展进行综述。

关键词：病理性瘢痕；增生性瘢痕；瘢痕疙瘩；DNA甲基化

中图分类号：R363 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.09.015

文章编号：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

病理性瘢痕是指烧伤、创伤和手术等后创面过度修复引起，以胶原等大量细胞外基质产生与沉积失衡为特征的皮肤纤维增生性疾病，包括增生性瘢痕与瘢痕疙瘩等。病理性瘢痕不仅影响患者的外观，还会导致机体功能障碍，给患者心理及生理带来严重的影响。病理性瘢痕的发病机制复杂，是各种信号通路和多种细胞之间相互作用的结果[1]。DNA甲基化是成纤维化细胞持续活化形成的机制之一[2]。近年来，随着对增生性瘢痕研究的不断深入，人们发现DNA甲基化在瘢痕形成的发生和发展过程中起着重要的作用[3]。相关研究表明DNA甲基化影响瘢痕的形成[4]。本文就DNA甲基化在病理性瘢痕中作用的研究进展进行综述。

1 DNA甲基化概述

表观遗传学是指在不涉及基因突变或DNA碱基改变情况下对基因表达进行调控且能稳定遗传的学科[5]。表观遗传学主要包括DNA甲基化、基因组印迹、组蛋白修饰和RNA编辑等，与传统的遗传学不同，它主要特点是可逆性、突变频率高等。DNA甲基化任何一个环节的异常都将影响DNA的表达，从而导致疾病的发生[6]。DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）的催化下，以S-腺苷-L-甲硫氨酸为供体将甲基转移到CPG二核苷酸胞苷嘧啶的第5号碳原子上，使其转变成甲基化的CPG。甲基化是维持正常细胞染色体结构和功能所必需的[7]。已知的调控DNA 甲基化的转移酶主要有3 种，包括DNMT1、DNMT3a和DNMT3b[8]。DNA异常甲基化总是伴随着DNA甲基化酶的异常表达[9]。越来越来证据表明DNA甲基化的变化是许多复杂性状与疾病的基础[10]。目前，DNA甲基化水平和特定基因甲基化程度可以作为某些疾病的诊断指标[11]。

2 增生性瘢痕与DNA甲基化

2.1创面愈合与DNA甲基化 创面愈合是影响瘢痕增生的一个重要因素，对创面早期进行干预能预防和减少瘢痕增生。创面愈合[12，13]与DNA甲基化密切相关。Marcus[14]等研究表明全基因组DNA甲基化是伤口愈合中是一个重要的过程，并在动物实验中发现使用波长为604 nm、能量为1.6 J/cm2的LED照射可引起创面DNMT3a基因表达增加，进而促进上皮愈合。有关研究结果显示DNA低甲基化可以通过上调TGF-β1受体诱导Tenon's囊成纤维细胞分化和纤维化，从而导致青光眼滤过术后结膜瘢痕的形成，这表明DNA甲基化状态在结膜的伤口愈合中有着重要的作用[15]。

2.2成纤维细胞转化与DNA甲基化 成纤维细胞转化为肌成纤维细胞是瘢痕形成过程中重要的病理变化[16]。1972年Gabbiani描述，在创伤后伤口愈合和纤维化过程中，成纤维细胞被激活转化为α-SMA标记并具有平滑肌特征的肌成纤维细胞[17]。α-SMA的表达情况能显示成纤维细胞向肌成纤维细胞转化的程度。DNA甲基化在成纤维细胞转化过程中起着重要作用[18]，Biao Hu等人研究表明DNA甲基化可诱导a-SMA基因的表达，从而促进成纤维细胞向肌成纤维细胞分化[2]。杨娥[19]等人研究发现烧伤创面后不同时期的瘢痕组织中成纤维细胞的DNMT1的表达存在差异，在瘢痕增生期中，DNMT1的表达达高峰，随着瘢痕组织的消退和成熟，DNMT1的表达也逐渐降低，说明DNMT1的表达與瘢痕组织增生密切相关，并由此推测DNA甲基化可能影响瘢痕增生与发展的全过程。瘢痕形成的发病机制相当复杂，其生成可能与某些基因的甲基化有关[20]。p16基因的表达产物可使细胞周期阻滞，并且与细胞增殖及分化发育等有重要关系[21]。姚庆君[22]等人通过实验发现p16基因在深Ⅱ度烧伤早期的高甲基化可促进创面愈合，在创面愈合后4 个月中低甲基化可能对快速瘢痕增生有抑制作用，8 个月后逐渐增高的甲基化水平可能是瘢痕继续增生的重要原因。

细胞因子及细胞通路在瘢痕的形成中扮演着重要的角色。大量研究证实TGF-β1是诱导成纤维细胞分化的关键细胞因子，TGF-β1信号通过Smads蛋白家族进行传递及调控，TGF-β1/Smads信号转导转导途径已被证实与瘢痕的形成密切相关[23，24]。CPG岛的甲基化可通过TGF-β/Smads通路影响疾病的发生[25]。Yang E[26]等人发现DNMT1在瘢痕成纤维细胞的细胞核内高表达，并在增生性瘢痕和正常皮肤间存在显著的差异，瘢痕成纤维细胞中DNMT1、TGF-β1较正常皮肤组升高，且Smad7降低，因此推测DNA甲基化可能通过TGF-β/Smads通路导致瘢痕形成。

3 瘢痕疙瘩与DNA甲基化

瘢痕疙瘩临床表现为高出周围正常皮肤，超出原损伤部位持续性生长的肿块，是一种良性纤维增生性肿瘤。瘢痕疙瘩的发病机制非常复杂，是多种细胞因子、细胞通路间共同作用所致。DNA甲基化在瘢痕疙瘩中起着举足轻重的作用[27]。季红等人[28]研究表明p16基因甲基化及其低表达可能参与瘢痕疙瘩中细胞周期、增殖的异常。亦有作者[29]报道瘢痕疙瘩成纤维细胞中存在某些基因的高甲基化，利用甲基化抑制剂5-氮杂-2-脱氧胞苷对某些基因的去甲基化作用并恢复表达，通过抑制TGF-β/Smad信号通路，而导致瘢痕疙瘩组织成纤维细胞发生凋亡。

RUNX家族成员包括RUNXl、RUNX2和RUNX3，RUNX3基因是一种抑癌基因，参与多种肿瘤的发生[30，31]。陈贵宗等[32]体外培养的瘢痕疙瘩成纤维细胞中RUNX3抑癌基因启动子区存在甲基化，因此推測抑癌基因启动子区的甲基化参与瘢痕疙瘩的形成。

CDC2L1基因主要参与细胞分裂周期调控[33]。有关研究表明CDC2L1基因在瘢痕疙瘩的形成中扮演重要角色[34]，研究者[35]发现瘢痕疙瘩成纤维细胞中，CDC2Ll基因启动子区CpG岛的高甲基化状态可导致其功能失活，CDC2Ll基因表达蛋白CDKllP58减少，下调细胞凋亡，进而导致瘢痕疙瘩的形成。

Garcia-Rodriguez[36]等人研究发现瘢痕疙瘩与正常皮肤间存在不同的甲基化基因，研究分析并证实这些基因中N-羟基-N'-3-吡啶基辛二酰胺、丁三酸甘油酯、环磷酸鸟苷依赖性蛋白激酶Ⅱ、前脑啡肽原4种主要调节分子参与了细胞增殖、凋亡和肿瘤抑制等过程，对瘢痕疙瘩的形成发挥着重要的作用。有学者[37]发现瘢痕疙瘩成纤维细胞中存在启动子区甲基化的调控。在瘢痕疙瘩组织和瘢痕疙瘩成纤维细胞中，共同差异性高表达的基因有STEAP1、SLC38A5、CRISPLD2和IL32，其启动子区间存在差异低甲基化，而共同差异性低表达的基因ALX1的启动子区存在差异高甲基化。在瘢痕疙瘩组织和瘢痕疙瘩成纤维细胞中STEAP1、SLC38A5和CRISPLD2的基因表达升高。

4 总结

综上所述，病理性瘢痕是一个多因素参与、多阶段的过程。DNA甲基化从影响蛋白表达等方面促进成纤维细胞转化、抑制细胞增殖进而影响瘢痕增生。但各因素间相互联系及相关调节机制目前仍不清楚。随着对DNA甲基化与病理性瘢痕发生相关性的不断探索，相信未来会为病理性瘢痕的诊治提供新途径。

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收稿日期：2017-12-14；修回日期：2017-12-26

编辑/钱洪飞