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8 论表观遗传学及自身免疫反应在慢性阻塞性肺疾病中的地位
邹义敏 李雯
慢性阻塞性肺疾病（COPD）以不完全可逆气流受限为特征，慢性炎症主要累及小气道和肺泡，也可以引起肺外器官的损害。吸烟是COPD最主要的危险因素，但吸烟者中仅20%发生COPD [1]，即使戒烟也无法逆转COPD患者气道和肺组织的慢性炎症过程，提示环境因素可能引起表观遗传学改变，自身免疫反应在COPD的发病过程中发挥作用 [2]；本文将就此做一简要综述。
表观遗传学是与遗传学相对应的概念，指在不改变基因序列的前提下，通过DNA甲基或去甲基化、组蛋白乙酰化修饰、microRNA、染色质重塑等多种机制而影响和调节基因的功能和特性，并能通过细胞分裂和增殖周期遗传给后代 [3]。遗传免疫学研究发现人类大部分反映其进化过程的基因处于不表达状态，如果在某些内、外因素作用下导致其表达，则可能诱导自身抗原产生，引起自身免疫反应；表观遗传学认为基因表达不仅取决于基因序列的正确性，还受到基因表达调控因素的影响 [1]。简而言之，我们可以假设在自身免疫反应中，表观遗传学架起了基因组学与环境因素的桥梁 [4]。
DNA甲基化是指以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体，在甲基转移酶的作用下，于基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位以共价键结合一个甲基基团。该CpG岛是指含量大于50%的超过200个碱基对的序列。许多人类基因的启动子与CpG岛有关。一项大规模（27 000个基因）甲基化标记的基因组研究确定了349个CpG位点与COPD的严重程度与肺功能下降显著相关 [5]。烟草烟雾凝集物可诱导人小气道上皮组织多个CpG靶点被甲基化或去甲基化；而且，从吸烟者中分离出淋巴母细胞和肺泡巨噬细胞基因组发生了DNA甲基化改变，其与吸烟状态显著相关 [6，7]。出生前暴露于烟草烟雾被证实可影响整体和特定基因的CpG DNA甲基化，导致肺功能下降的作用持续至青春期 [8]。在众多CpG位点中，最相关的甲基化标志是在SERPINA1基因CpG位点出现低甲基化。该基因编码α1-抗胰蛋白酶，与全小叶型肺气肿和肺功能快速下降密切相关；此外，编码唾液酸的FUT7基因（OMIM 602030）CpG位点，作为E-选择素配体促进白细胞迁移到炎症组织，参与了COPD的发病过程。
组蛋白是染色体重要组成成分，组蛋白修饰主要包括组蛋白乙酰化、去乙酰化和组蛋白甲基化修饰，对细胞凋亡、细胞周期调控、细胞衰老等诸多过程产生影响 [10]。组蛋白乙酰化过程主要依靠组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白脱乙酰基酶（HDACs）作用进行，当组蛋白H3和H4上的赖氨酸发生乙酰化时则染色质的转录活性增强。COPD患者肺组织活检发现组蛋白乙酰化增加，同时检测到外周肺组织HDAC活性下降。与HDAC表达量和活性减少相一致，组蛋白H2A、H2B、H3和H4乙酰化在COPD患者肺泡巨噬细胞中增加 [11]。有研究指出HDAC2活性下降会引起NF-κB和糖皮质激素受体的乙酰化，从而导致COPD患者异常的炎症反应和激素抵抗 [12]。组蛋白甲基转移酶（HMTs）和组蛋白去甲基化酶（HDMs）在调控全基因组甲基化水平方面起重要作用，肺癌细胞的存活与甲基转移酶的调控密切相关，但HMTs和HDMs在COPD中的作用仍不清楚 [13]。
miRNAs是真核生物中发现的一类长度为18～25个核苷酸的非编码RNA，通过与靶mRNA互补结合降解靶mRNA来完成翻译抑制，其功能广泛，参与机体发育、分化、增殖和凋亡等过程的调控 [14]。miRNA参与了获得性和固有免疫反应的多个方面，因此间接参与肺部疾病（包括COPD）炎症的进展。对比健康吸烟者，COPD患者肺组织中有70个miRNA表达异常，并参与疾病发生 [15]。Let-7c和miR-126a在吸烟COPD患者痰液中较非COPD吸烟者表达含量减少。miR-101表达增多与囊性纤维化跨膜转导调节体（CFTR）表达减少相关，这将导致气道黏液分泌物累积，出现慢性感染和炎症 [16]。miR-146a减少可引起COX-2表达上调，进而增加前列腺素E2表达及慢阻肺病情严重度 [17]。
吸烟是COPD重要的危险因素，但戒烟后炎症反应仍持续存在，部分COPD患者无烟草及有害气体暴露，可见COPD肺内炎症反应复杂，甚至有学者提出COPD是自身免疫性疾病的假说 [18，19]。调节性T细胞（Treg）具有强大的免疫抑制功能，可避免自身或非自身抗原活化，对机体的免疫稳定起着重要的作用。研究显示Treg/Th17比例失衡在COPD发病中起重要作用：烟草可触发固有免疫和获得性免疫紊乱，使炎症持续，诱导自身免疫反应 [20]。表达CD4+CD25+的Treg细胞在维持外周免疫耐受及阻止自身免疫中起关键作用。Lee等研究发现COPD患者肺组织中CD4+CD25+ Treg细胞数量和FoxP3 mRNA的表达下降，体内弹性蛋白的抗体显著上升，由此提出自身免疫性肺气肿模式假说 [21，22]。此外，COPD患者体内发现了循环抗体，包括抗气道上皮细胞抗体、肺血管内皮细胞自身抗体等，能介导抗体依赖细胞毒作用的致病力；严重患者肺泡间隔及小气道内存在免疫复合物和补体C3沉积 [23]。这些自身抗体含量和反应活性与疾病表型相关。最近有研究发现COPD严重度Ⅳ级的患者肺组织中存在大量CD4+CD28-细胞。而且，从肺组织分离到的CD4+细胞受肺组织弹性蛋白和胶原蛋白刺激后显示出稳定的增殖反应，这提示自身免疫在COPD发病中有其特定作用 [24]。动物实验研究亦证实自身免疫反应参与了COPD的发病。注射人脐静脉血管内皮细胞到大鼠体内后产生抗血管内皮细胞抗体，大鼠肺内CD4+T细胞增多，诱导肺泡细胞凋亡和肺气肿形成；进一步分离内皮细胞诱导的大鼠脾脏组织中的T细胞接种到具有免疫能力的大鼠体内，可导致正常大鼠肺气肿形成 [25]。
综上所述，自身免疫反应在COPD发病机制中发挥着重要作用。尽管我们不能忽视遗传基因易感性，但越来越多的证据显示环境因素与疾病的发生发展密切相关，表观遗传学在自身免疫反应中的重要作用正日益受到各国研究者的重视，启发我们是否可以以此为治疗新靶点，开发COPD治疗的新药物。
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