UVB通过miR-410调控GADD45A，从而在系统性红斑狼疮（SLE）的CD4+ T细胞中诱导DNA低甲基化及细胞激活

《Cellular Immunology》：UVB induces DNA hypomethylation and cell activation in CD4+ T cells of systemic lupus erythematosus via miR-410 regulating GADD45A

本研究探讨紫外线B（UVB）对系统性红斑狼疮（SLE）患者CD4+ T细胞DNA甲基化及激活的影响及机制。发现UVB可增强SLE及健康对照组CD4+ T细胞的DNA低甲基化及激活，并通过抑制miR-410下调GADD45A表达，后者介导DNA甲基化异常和细胞活化。

　　

郑彩|程志罗|谭雅楠|孟向文|江格格|卢志远|李进|孙晓格|王雪|李孙|向远|李晓晓|李宇伟|贾晓义|张敏

安徽中医药大学药学院，合肥230012，中国

摘要

目的

探讨紫外线B（UVB）对系统性红斑狼疮（SLE）患者CD4⁺ T细胞DNA甲基化和激活的影响及其潜在机制。

方法

从健康对照组（HCs）和SLE患者中分离出CD4⁺ T细胞，然后将其暴露于100 mJ/cm²的UVB下。通过RT-qPCR和ELISA检测CD4⁺ T细胞的激活情况和DNA甲基化水平。利用GEO平台的PBMC测序数据和CD4⁺ T细胞表达数据来分析GADD45A的表达情况。RT-qPCR用于测量UVB暴露前后miR-410、GADD45A和CD70的水平。Western blot检测GADD45A的蛋白质表达水平。双荧光素酶报告基因测定法用于分析miR-410与GADD45A之间的关系。将miR-410模拟物转染到SLE CD4⁺ T细胞中，并在UVB照射后测量GADD45A、DNA甲基化和细胞激活水平。

结果

基线时，SLE患者的CD4⁺ T细胞中DNA低甲基化和激活程度显著高于健康对照组（HCs），这些效应在UVB暴露后进一步增强。SLE CD4⁺ T细胞中miR-410表达下调，而GADD45A表达水平升高。双荧光素酶报告基因实验表明miR-410直接下调GADD45A的表达。miR-410的过表达可以降低GADD45A的表达水平，从而改善UVB诱导的DNA低甲基化和细胞激活。

结论

这些结果表明miR-410靶向并负调节GADD45A，从而参与SLE CD4⁺ T细胞中UVB诱导的细胞激活和DNA低甲基化。

引言

系统性红斑狼疮（SLE）是一种复杂的自身免疫性疾病，会在体内产生多种自身抗体，导致面部皮疹以及肾脏、关节和神经的病变[1]。人们普遍认为该病是由遗传、环境因素或药物因素及其相互作用引起的免疫异常所致。尽管SLE的发生和发病机制尚不清楚，但许多研究表明异常的免疫细胞在其发展中起关键作用[2]。

B细胞被激活、增殖并分化为浆细胞，产生各种用于免疫反应的自身抗体[3]。2011年，B细胞活化因子抑制剂贝利木单抗在美国获得批准，并在临床实践中得到广泛应用。然而，B淋巴细胞的过度激活依赖于T细胞。研究表明，如果没有CD4⁺ T细胞的激活，B细胞可能无法引发SLE相关的炎症[4]。上述研究表明CD4⁺ T细胞在SLE中起着重要作用，但目前尚无针对CD4⁺ T细胞的抗体药物。SLE患者中观察到CD4⁺ T细胞的过度激活，多项研究证实这些细胞中特定基因的上调促进了自身免疫反应的发展[5]。这些实验表明，针对CD4⁺ T细胞可能是SLE的潜在治疗靶点[6],[7]。

表观遗传机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控。DNA甲基化是表观遗传信息在细胞分裂过程中传递给子细胞的关键机制之一[8]。因此，甲基化在基因调控中起着重要作用。近年来，UVB暴露作为环境因素之一受到了广泛关注。研究表明环境因素可以改变DNA甲基化[9]。环境因素引起的DNA甲基化变化可能与糖尿病[10]、癌症[11]和自身免疫性疾病[12]有关。此外，先前的研究显示DNA甲基化与SLE的发病机制之间存在密切联系[13]。最近，研究人员试图通过考虑表观遗传DNA甲基化来探讨由环境因素引发的SLE发病机制。研究发现，活动性SLE患者的CD4⁺ T细胞的全基因组DNA甲基化水平显著低于健康对照组（HCs）。此外，用DNA甲基化抑制剂处理CD4⁺ T细胞可增加与自身免疫相关的基因CD11a和CD70的表达，这种处理还增强了CD4⁺ T细胞的自我反应性，从而促进了自身免疫的发展[14]。这些发现进一步表明DNA甲基化与SLE的发展之间存在密切联系。同样，我们之前的研究也发现UVB可以诱导外周血单核细胞（PBMCs）和CD4⁺ T细胞的DNA低甲基化[15]。然而，其详细的分子机制仍不清楚。迫切需要识别和理解这些机制，以发现治疗SLE的新靶点。

微小RNA（miRNAs）是长度约为22个核苷酸的小型非编码RNA，它们调节多种生物过程，包括细胞增殖、分化、凋亡、胚胎发育、炎症和免疫反应。研究表明，miRNAs在SLE中表达失调，并与疾病进展有关[16],[17]。在SLE患者的血浆中检测到miR-142-3p和miR-377-3p水平升高，表明它们具有潜在的诊断生物标志物作用[17]。此外，miR-142-3p可增强CD4⁺ T细胞的促炎作用，从而参与SLE的发病机制[18]。最近的研究发现miR-410在免疫细胞中的表达异常，强调了其在维持免疫系统功能中的关键作用[19],[20]。另一项研究发现SLE患者的T细胞中miR-410水平较低，可能通过影响IL-10的表达而参与SLE的发病机制[21]。然而，SLE CD4⁺ T细胞中miR-410表达降低的分子机制仍需阐明。

生长停滞和DNA损伤诱导蛋白45 alpha（GADD45A）是由P53调控的基因，参与DNA损伤、衰老和细胞周期控制，以维持基因组稳定性[22]。据报道，GADD45A在DNA低甲基化中起关键作用[23],[24]。有趣的是，实验表明GADD45A在SLE CD4⁺ T细胞中高度表达，并与DNA低甲基化相关[25]。我们的生物信息学分析发现miR-410和GADD45A之间存在潜在的结合位点。因此，我们推测SLE CD4⁺ T细胞中miR-410的表达增加与GADD45A的异常表达有关。

本研究探讨了UVB照射对健康对照组（HCs）和SLE患者CD4⁺ T细胞DNA甲基化和激活的影响，并研究了其潜在机制。结果表明，UVB照射通过下调miR-410来促进CD4⁺ T细胞的激活和DNA低甲基化，从而缓解其对GADD45A的抑制作用。尽管这些由UVB引起的变化在健康对照组和SLE患者中都观察到，但未受刺激的SLE患者T细胞的基线表型（较低的miR-410水平、DNA低甲基化和更强的细胞激活）与UVB处理的健康对照组T细胞非常相似。此外，SLE患者的T细胞经UVB照射后，这些效应进一步加剧。我们的发现阐明了UVB诱导的CD4⁺ T细胞低甲基化和激活的分子机制，为该疾病的临床诊断和治疗提供了新的视角。

伦理声明

本研究获得了安徽中医药大学第一附属医院伦理委员会的批准（批准编号：2022KY195），所有实验方案均符合《赫尔辛基宣言》的要求。在样本收集前，所有参与者均签署了知情同意书。

研究对象

共招募了72名SLE患者，来自安徽中医药大学第一附属医院病房。患者的相关临床信息见补充表1。

SLE患者基线时CD4⁺ T细胞处于激活状态

研究表明，激活的CD4⁺ T细胞会进一步刺激B细胞的激活，导致自身抗体的分泌，进而加重组织和器官损伤。SLE CD4⁺ T细胞中与自身免疫相关的基因CD70的表达显著高于健康对照组（图1A）。此外，基线时SLE CD4⁺ T细胞中的IFN-γ、IL-2和TNF-α水平也升高（图1B）。这些发现表明SLE患者的CD4⁺ T细胞处于激活状态。

讨论

SLE是一种由自身抗原驱动的T细胞激活的自身免疫性疾病。尽管其发病机制复杂，但表观遗传DNA甲基化已被证明在SLE的发展中起重要作用[27]。多项研究证实SLE中的DNA甲基化与临床指标显著相关[28]。赵等人[29]证实SLE患者的CD4⁺ T细胞中DNA甲基化水平显著降低。我们之前的研究也报告了类似结果。

作者贡献声明

郑彩：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、资源提供、项目管理、方法论设计、数据分析、概念构思。程志罗：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、资源提供、项目管理、方法论设计、实验实施、数据分析、概念构思。谭雅楠：初稿撰写、软件使用、资源提供、项目管理、方法论设计、实验实施、数据分析、概念构思。

资助

本研究得到了2024年安徽省卫生健康研究青年项目（AHWJ2024Aa30445）、国家自然科学基金（82074090）和安徽省教育厅重大项目（2024AH040154、2024AH052061）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的研究工作。

致谢

我们感谢所有参与本研究的患者和健康对照组。