表观遗传调控B细胞在自身免疫性疾病发病机制中的作用①

赵曼君 邢莉民 邵宗鸿 （天津医科大学总医院血液科，天津 300052）

B 细胞在以抗体介导的组织损伤为主的自身免疫性疾病（autoimmune disease，AD）中发挥重要作用，不仅递呈抗原、分泌抗体，还发挥免疫调控作用。研究发现机体在某些刺激和影响下会发生表观遗传学改变，在不改变DNA 序列的情况下调控基因的表达，产生自身抗体，发生AD［1］。表观遗传修饰方式主要包括DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码RNAs 等，调控细胞的增殖、分化、凋亡和免疫应答等，研究发现DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码RNAs 可以调控 B 细胞分化和细胞因子的产生［2-3］。本文对表观遗传修饰调控B 细胞在AD 发病机制中的作用进行综述。

1 不同表观遗传修饰方式对B细胞的调控

1.1 DNA 甲基化水平对B 细胞的调控 DNA 甲基化是在DNA 甲基转移酶（DNA methyltransferase enzymes，DNMTs）催化下，在CpG岛二核苷酸胞嘧啶残基5 位碳原子上引入甲基基团，形成5-甲基胞嘧啶。DNA 甲基化抑制基因表达，DNA 去甲基化会促进相关基因表达。研究发现转录因子Pax5 对于B细胞的分化发育起着重要的调控作用，其表达受DNA 甲基化水平影响，DECKER 等［4］通过对分化各阶段B 细胞Pax5 基因座CpG 甲基化水平分析发现，在淋巴样干细胞中Pax5 增强子甲基化水平明显下降；在祖B 细胞分化到成熟B 细胞的过程中，其增强子和启动子基因甲基化水平均明显下降；而在分化至浆细胞阶段，Pax5 基因启动子甲基化水平升高，Pax5表达降低。

B 细胞通过分泌细胞因子发挥免疫调控作用。接受抗原刺激后初始B 细胞分化为两种类型效应B细胞：Be1和Be2。Be1细胞通过产生Ⅰ型细胞因子如IFN-γ参与抗肿瘤及清除细胞内病原体的免疫反应；Be2 则通过产生Ⅱ型细胞因子如IL-4、IL-5 和IL-13来参与机体抗寄生虫免疫。已经有研究发现T细胞分泌细胞因子的类型主要由细胞内DNA甲基化和组蛋白乙酰化水平来进行调控［5］。据此GARAUD 等［3］推测，DNA 甲基化水平也参与了B 细胞分泌细胞因子的调控过程。

根据B 细胞表面是否表达CD5 分子，B 淋巴细胞分为两个亚群：即CD5+B 细胞（B1）和CD5-B 细胞（B2）。研究发现CD5+B 细胞在人体内具有多种功能，其可以分泌大量低亲和力IgM 抗体，是人体内天然抗体的主要来源；细胞膜表面CD5 分子通过抑制BCR 信号通路的活化负向调控免疫反应，维持机体免疫稳态［6］；此外CD5+B 细胞还可分泌具有免疫调节功能的细胞因子如 IL-10［7］。

人类B 细胞存在两个CD5 基因的转录本：一个是经典的CD5-E1A 转录本，另一个是在5'端包含人类内源性逆转录病毒（Human endogenous retrovirus，HERV）基因的 CD5 基因融合转录本 CD5-E1B［6］。CD5-E1A 即表达于B 细胞膜表面CD5 分子，而CD5-E1B分子由于其前端缺乏前导肽无法被转运至细胞膜表面而滞留在胞浆内。CD5-E1B 的转录受到DNA甲基化水平的调控，其表达水平与5'LTR U3启动子基因甲基化的水平呈负相关，DNA 甲基化水平下降时，B细胞内CD5-E1B分子表达水平升高，并会与CD5-E1A 结合，抑制其向细胞膜转运过程，从而使CD5 分子负向调控BCR 信号通路的作用减弱，使B细胞过度活化促进自身免疫反应的发生［8-9］。

此外CD5+B 细胞DNA 甲基化水平的下降促进HERVs 基因的表达。HERVs 基因占人类染色质基因的8%，研究发现其表达上调与淋巴细胞的自身反应性相关［10］。HERV 基因编码的蛋白质作为异种抗原，刺激B细胞产生抗体；抗HERV 抗体通过分子模拟机制介导免疫损伤。研究发现抗HRES-1 抗体p30gag 可以与核抗原U1-snRNP 反应，在超过50%的SLE 病人体内可以检测到此种抗核抗体。此外HERV 蛋白可以作为超抗原，诱导自身反应性T 细胞扩增。HERV 蛋白还可以通过调控T 细胞的活化、细胞因子分泌以及模式识别共受体的方式激活固有免疫应答引发机体内免疫反应失调。

因此，B 细胞内DNA 甲基化水平可以调控B 细胞的分化和细胞因子分泌；DNA 甲基水平下降可以通过促进具有自身反应倾向的B 细胞形成、上调与淋巴细胞自身反应性相关的基因表达来诱发自身免疫反应的发生。

1.2 组蛋白修饰对B 细胞的调控 组蛋白修饰的方式主要包括乙酰化、甲基化、泛素化、类泛素化、磷酸化、瓜氨酸化、ADP-核糖基化和脯氨酸异构化等；这些修饰方式的组合，类似于“组蛋白密码”调节基因的转录过程［11］。研究发现组蛋白修饰常与其他表观遗传修饰方式一起在B细胞活化及分化过程中发挥调控作用。B 细胞活化过程中，全基因组DNA 甲基化水平降低，组蛋白乙酰化水平升高；协同刺激信号会诱导活化的胞苷脱氨酶（activationinduced cytidine deaminase，AID）基因和体细胞超突变/类别转换DNA 重组（somatic hypermutation/class switch DNA recombination，SHM/CSR）基因启动子区的组蛋白修饰酶H3K4me3、H3K9ac H3K14a 活化［12］。AID 主要表达于 B 细胞中，对于启动 SHM 和CSR过程具有重要作用。这些组蛋白修饰酶的活化可以促进相关基因区域染色质开放和SHM 过程中DNA聚合酶的募集与结合［13］。

组蛋白修饰还参与调控B 细胞分化过程。由Prdm1 基因编码的转录因子Blimp-1（B lymphocyte induced maturation protein 1）通过抑制 Bcl-6 和 Pax5在诱导成熟B细胞分化为浆细胞及分泌高亲和力抗体过程中起重要作用［14］。研究发现其表达受组蛋白乙酰化水平的调控，体外实验研究发现用HDACs抑制剂曲古抑菌素A（trichostatin A）可以促进B 细胞 Blimp-1 和 CD138 的表达［15］。组蛋白修饰在成熟B 细胞向记忆B 细胞的分化过程中也起到调控作用，静息状态下的记忆B 细胞组蛋白甲基化水平下降［16］；组蛋白甲基转移酶 EZH2 可以活化 H3Kme3，研究发现其在生发中心B 细胞中表达水平升高；体外实验抑制EZH2 活性，记忆B 细胞数目明显下降且抗原应答能力减弱，EZH2可以通过抑制Prdm1和Irf4基因转录来调控记忆B细胞形成过程［17］。

1.3 非编码RNAs 非编码RNAs包括微小RNA和长链非编码RNA 等，研究发现B 细胞的分化发育过程受非编码RNAs 的调控，AD 的发生与其水平异常相关。

1.3.1 微小 RNA（micro RNAs，miRNAs）对 B 细胞的调控 miRNAs 是一类长度约为18～22 nt 的短链非编码RNA，通过与信使RNA（messenger RNAs，mRNAs）3'末端非翻译区（untranslated region，UTR）结合使其降解或抑制其翻译过程，在转录后水平调控基因表达。人体中约1/3 的mRNA 翻译过程受miRNAs 的调节，miRNAs 对于免疫细胞的发育分化及机体免疫系统调节起关键作用［18］。研究发现miR-155对于机体固有免疫和适应性免疫应答反应均有调节作用；在活化的B细胞中其表达水平明显升高，并与B 细胞恶性肿瘤的发生相关［19］。RODRIGUEZ等［20］发现，敲除miR-155 基因的小鼠会发生适应性免疫应答缺陷，B 细胞和T 细胞抗原提呈功能受损，不能对体内的鼠伤寒沙门氏菌产生免疫应答反应。THAI 等［21］发现 miR-155 的表达上调可以促进生发中心B 细胞发育及Ig 抗体类别转换，转录因子Pu.1是miR-155 的一个作用靶点，当上调其表达水平时研究人员发现产生高亲和力IgG1 抗体的B 细胞数量明显下降，提示miR-155 通过Pu.1 来调控生发中心B 细胞发育及抗体类别转换过程。miR-181a 是第一个被发现在免疫细胞发育过程中起调节作用的miRNAs，研究发现造血干祖细胞中miR-181a 高表达会促进其向B 细胞方向分化而CD8+T 细胞数目减少；在祖B 细胞发育到前B 细胞阶段miR-181a 的表达水平降低［22］。miR-181b 可以参与调控 B 细胞抗体类别转换，其水平升高会导致AID mRNA 及蛋白水平下降，抑制B 细胞的抗体类别转换过程促进自身免疫反应的发生［23］。miR-150 也是最近研究发现对B 细胞分化发育过程起调控作用的miRNAs，miR-150 大量表达于人体成熟淋巴细胞中，在未成熟前体细胞中低水平表达，miR-150 水平升高会抑制祖B 细胞向前B 细胞进行转化，抑制成熟B 细胞的生成。miR-15a 和miR-16 会通过抑制Bcl-2 来促进成熟B细胞向记忆B细胞的分化；miR-223可以通过转录因子LMO2在B细胞分化中起调控作用［18］。

虽然不同miRNAs 对B 细胞发育分化调控的具体机制尚不清楚，大量研究已经发现其作为表观遗传修饰的方式，对B 细胞等多种免疫细胞的发育分化过程进行调节；miRNAs 水平异常与AD 的发生相关。

1.3.2 长链非编码RNA（Long non-coding RNA，lncRNA）对B细胞的调控 lncRNA是一类长度大于200 nt 且不参与编码蛋白质的RNA 分子，其通过影响DNA 甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等过程，调控包括免疫细胞在内的多种细胞的发育、分化和凋亡等生物过程。近期研究提示，lncRNA 通过不同的作用机制在AD 发病过程中发挥重要的作用［24］。PETRI等［25］通过阵列基因表达谱分析了来自骨髓活检和扁桃体标本11 种不同类型B 细胞亚群中lnc-RNA 的表达，鉴定出在B 细胞发育早期、B 细胞增殖阶段、抗体亲和力成熟和终末分化阶段差异表达的lncRNA。虽然这些B 细胞发育分化不同阶段差异表达的lncRNA 对B细胞调控的具体机制尚不清楚，但为研究lncRNA 在抗体介导组织损伤的AD 中的作用提供了理论基础。

2 B 细胞表观遗传调控异常与自身免疫性疾病

2.1 系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematous，SLE） SLE 是常见的AD，B 细胞表观遗传调控异常在SLE 发病中起关键作用，B 细胞的表观遗传学改变可以有多种形式。

B 细胞DNA 的甲基化水平影响SLE 的进程，GARAUD 等［26］研究发现 SLE 患者体内 B 细胞 DNA甲基化水平降低，导致B细胞免疫功能异常，自身反应性B 细胞大量扩增。从小鼠体内分离纯化的B 细胞，体外应用DNA 甲基化抑制剂处理后重新回输入同系小鼠体内，可在小鼠体内检测到抗核抗体的产生及狼疮样症状，证明B 细胞DNA 甲基化水平参与了 SLE 的发生。FALI 等［27］研究发现，SLE 患者 B 细胞DNA 甲基化水平的下降会促进CD5-E1B 及HERV 基因的表达，抑制CD5 分子对BCR 信号通路的负向调控作用，促进与淋巴细胞自身反应性相关的基因表达诱导自身抗体的产生。此外研究发现B细胞中长点缀核苷酸元素-1（long interspersed nucleotide element-1，LINE-1）基因甲基化水平下降也与SLE的发生相关［28］。

miRNAs 在 SLE 患者 B 细胞中存在差异表达，并与患者的疾病活动度相关。对狼疮小鼠模型的研究发现，小鼠模型体内调节性B 细胞中miR-15a 的表达水平升高且抗核抗体的滴度与其水平呈正相关［29］。SLE 患者 B 细胞 miR-155 的表达水平增加，miR-155 可与 B 细胞 CD1d mRNA 3'UTR 结合 并抑制其在细胞膜表面的表达，影响B细胞对iNKT 细胞的抗原呈递，从而破坏机体的免疫耐受［30］。SLE 病人B 细胞miR-30a 表达水平升高，miR-30a 通过抑制B 细胞活化的负向调控因子Lyn 的表达促进自身反应性B 细胞的产生［18］。SLE 患者 B 细胞中 miR-21和miR-17～92 的表达水平升高，与自身免疫反应的发生相关［31-32］。早期B细胞因子1（early B cell factors 1，EBF1）通过AKT 信号通路诱导B 细胞活化增殖，研究发现B 细胞miR-1246 低表达导致EBF1 表达增加可引起 SLE 患者 B 细胞的异常活化［33］。对于 SLE 患者B 细胞miRNA 表达谱的分析有望成为SLE 诊断的重要辅助手段。

2.2 类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA） RA患者体内B 细胞也存在表观遗传调控异常，研究发现RA 病人滑膜腔中的B 细胞miR-155 表达水平明显升高，通过 Pu.1 影响B 细胞功能［34］。在胶原诱导型关节炎（collagen induced Arthritis，CIA）小鼠模型中发现，miR-29a通过促进B细胞增殖和自身抗体分泌来介导关节炎的发生，miR-29a 有望成为RA 治疗的新靶点［35］。此外有研究发现，HDACs 和乙酰化酶抑制剂可以通过抑制B细胞免疫应答和调控炎症反应在RA小鼠模型中取得较好的治疗效果。

2.3 自身免疫性溶血性贫血（autoimmune hemolytic anemia，AIHA） AIHA 是一类由免疫介导的获得性溶血性贫血的统称，B 细胞免疫功能亢进，产生并分泌针对红细胞的自身抗体，介导红细胞溶解破坏，发生贫血。

miR-150 基因位于人类第19 号染色体，其在各种免疫细胞中大量富集，调节免疫细胞分化发育；miR-150 通过调控转录因子c-Myb 对B 细胞的分化过程进行调节；miR-150 在未成熟B 淋巴细胞中表达下降而在成熟B 细胞中大量表达；miR-150 表达上调可通过抑制c-Myb 基因的表达使B 细胞对B 细胞活化因子（B cell activation factor，BAFF）的刺激反应下降，抑制祖B 细胞向前B 细胞转化，影响B 细胞发育过程。研究发现，AIHA患者外周血CD19+B细胞miR-150的表达下降，c-Myb 表达升高，且均与AIHA严重程度（溶血指标、免疫指标）有相关性；B 细胞miR-150 的表达异常可能在AIHA 发病中起促进作用［36］。

2.4 免疫性血小板减少症（immune thrombocytopenia，ITP） ITP 是一类常见的自身免疫性出血性疾病，研究发现，新诊断ITP 患者外周血B 细胞miR-155 表达水平明显升高，且与B1 细胞的数量呈正相关，与血小板计数呈负相关［37］。miR-155 通过抑制负性调控因子含SH2 结构的5'肌醇磷酸酶-1（SH2-containing inositolphosphatase-1，SHIP-1）的表达来促进生发中心B 细胞活化和高亲和力抗体IgG1 的产生［21］。miR-155 的表达升高促进具有自身反应倾向的B 细胞活化，免疫抑制治疗后，miR-155 的表达水平下降，SHIP-1 的表达水平升高。研究结果提示，ITP患者外周血B细胞存在表观遗传调控异常，miR-155的表达升高可能通过抑制SHIP-1促进病人体内自身反应性B细胞产生并参与ITP发生［37］。

3 结语

越来越多的研究发现，表观遗传修饰对B 细胞的分化发育、免疫应答等起调节作用，以及B细胞表观遗传调控在AD 发病机制中作用的研究，有望为众多AD的治疗提供新的思路和靶点。