综述：慢性肝病中肝脏抗原提呈细胞的表观遗传重编程

《Frontiers in Immunology》：Epigenetic reprogramming of hepatic antigen presenting cells in chronic liver disease

本综述聚焦于慢性肝病（CLD）进展中，三种关键肝脏抗原提呈细胞（hAPCs：Kupffer细胞、肝窦内皮细胞、树突状细胞）的表观遗传调控机制。文章系统梳理了DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等表观遗传途径如何重编程hAPCs的功能，影响肝内免疫耐受失衡和炎症反应，并探讨了靶向这些表观遗传调控因子（如DNMTs、EZH2、p300、miRNAs）在治疗慢性肝病及相关纤维化、肝衰竭等方面的潜在前景。

　　

慢性肝病（Chronic Liver Disease, CLD）是全球范围内高发病率和高死亡率的疾病。在其进展过程中，除了功能性肝组织被瘢痕组织替代，持续存在的局部和系统性炎症反应也是共同的致病特征。考虑到肝脏持续暴露于各种抗原，以及器官内精密的稳态免疫监视，肝脏抗原提呈细胞（hepatic Antigen Presenting Cells, hAPCs）及其活性调控，是维持肝内免疫耐受的关键角色。这些hAPCs主要包括肝脏网状内皮系统的Kupffer细胞（KCs）和肝窦内皮细胞（Liver Sinusoidal Endothelial Cells, LSECs），以及位于肝窦周围区域的肝星状细胞（HSCs）和肝脏树突状细胞（Dendritic Cells, DCs）。

慢性肝病中肝脏免疫反应的调控

肝脏是人体最大的实体器官，承担着蛋白质和脂质代谢、解毒、营养储存和蛋白质合成等多种生物学功能。同时，肝脏也是一个具有复杂免疫活动的场所，包括强大的先天免疫能力、针对过度反应自身免疫的适应性免疫反应较弱，以及特别重要的局部和全身免疫稳态的诱导。肝内免疫耐受的维持，依赖于在肝窦和窦周隙（Disse间隙）区分有害和无害的血源性抗原。在这一解剖位置，驻留的淋巴细胞和hAPCs最大化了对病原体和肠道来源抗原的筛查。

在CLD进展过程中，这种耐受性免疫功能逐渐受到损害并最终受损。窦性和间隔纤维化、LSECs的毛细血管化、KCs数量和功能能力的降低，都削弱了它们进行抗原提呈的功能，而这对于正常的肝脏免疫监视至关重要。坏死的肝细胞释放的损伤相关分子模式（DAMPs），以及hAPCs和募集的淋巴细胞分泌的促炎细胞因子，共同导致了HSCs的持续活化和免疫系统的不断激活。肝脏稳态下特有的持续细菌和抗原挑战，加上CLD的持续炎症状态，导致了调节性和效应性免疫反应之间的解离，从而产生全身性细菌抗原和肠道微生物暴露增加，以及由于持续过度活化导致的免疫系统反应能力最终耗竭。这种系统性炎症和局部免疫缺陷的矛盾状态，由细胞内信号通路和代谢、细胞间相互作用以及表观遗传变化的复杂网络所介导。

基因表达调控的表观遗传机制

表观遗传的可逆机制在不改变底层序列的情况下，调控基因位点或染色体的最终表现。基因表达的表观遗传调控是一个高度动态的过程，主要由三类作为关键参与者的酶组控制。书写者（Writers）负责表观遗传标记的沉积；相反，擦除者（Erasers）负责清除这些标记。然而，由于一组特定表观遗传标记的存在（或缺失）而导致的基因表达或沉默的最终结果，取决于读取者（Readers），这是一系列识别位点上表观遗传标记的蛋白质。基因表达的表观遗传调控包含几种通常分为DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA（ncRNAs）的机制。

DNA甲基化是研究最广泛的染色质修饰之一。该过程涉及在胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤（CpG）二核苷酸中，将一个甲基共价结合到胞嘧啶的第5位碳上，通常在所谓的CpG岛中形成二核苷酸簇。虽然传统上与基因沉默相关，但CpG甲基化对基因调控的影响取决于甲基化CpG的位置及其基础状态。通常，位于基因启动子或第一个外显子的CpG高甲基化会导致基因抑制。相反，有描述称，低甲基化CpG岛或基因体的高甲基化最终会导致基因激活。这种动态的表观遗传修饰由两组具有拮抗活性的酶执行。一方面，DNA甲基转移酶（DNMTs）负责从头甲基化（DNMT3A和DNMT3B）或细胞复制后甲基化模式的维持（DNMT1）。另一方面，Ten-Eleven易位（TET）酶家族成员（TET1、TET2和TET3）通过将5-甲基胞嘧啶迭代氧化为5-羟甲基胞嘧啶、5-甲酰基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶来执行去甲基化活动，最终通过碱基切除修复减少DNA甲基化。

组蛋白翻译后修饰虽然研究和表征最广泛的组蛋白翻译后修饰（PTMs）是涉及赖氨酸残基甲基化、乙酰化或精氨酸和磷酸化等小共价修饰，但还存在大量其他PTM，如SUMO化、泛素化、ADP核糖基化、脱氨化和脯氨酸异构化等。组蛋白PTM的广泛多样性最初导致了一种组蛋白密码的阐述，该密码将每种修饰与基因表达中的调节功能相匹配。然而，进一步的研究揭示了更高水平的复杂性，其中不是严格的，而是强烈的、依赖于环境的串扰最终决定了转录激活或抑制。书写者和擦除者染色质修饰酶负责在组蛋白上沉积或撤回PTMs，从而改变染色质结构。这个高度动态的过程可以通过PTM对核小体内和核小体间相互作用的直接影响，以及作为额外染色质重塑复合物的对接位点而发生，这些复合物充当组蛋白PTM的最终效应子。

非编码RNA和RNA修饰人类基因组图谱的进展表明，超过80%的整个基因组具有生物活性。然而，据估计只有约2%的转录位点被翻译成蛋白质。因此，绝大多数人类转录组编码（矛盾地）非编码（nc）RNA。从微小RNA（miRNAs）、小核仁RNA（snoRNAs）、小干扰RNA（siRNAs）、Piwi相互作用RNA（piRNAs）到长链非编码RNA（lncRNAs），ncRNAs是在转录和转录后水平发挥重要沉默调节功能的核糖核酸分子，其表达比率低于蛋白质编码RNA。研究最深入的ncRNAs之一是miRNAs：它们是序列特异性、单链、约22个核苷酸的分子，通过降低其靶标的稳定性来调节基因表达，从而导致蛋白质下调。另一方面，lncRNAs被定义为长度大于200个核苷酸的序列，与细胞增殖、分化、迁移和存活等多个过程有关。令人惊讶的是，lncRNAs发挥调节功能的作用机制比其他ncRNAs更为多样，且研究不足。除了其核心功能外，类似于DNA序列，RNA分子也可以经历多种修饰过程，这些过程会改变其稳定性、转运或免疫耐受性。与DNA修饰相比，RNA修饰更为多样，有超过160种已知的RNA修饰，同样由书写者、擦除者和读取者酶控制。在最常报道的案例中，值得注意的是N⁶-甲基腺苷（m⁶A）、假尿苷（Ψ）、N¹-甲基腺苷（m¹A）、N⁷-甲基鸟苷（m⁷G）、5-甲基胞苷（m⁵C）和5-羟甲基胞苷（hm⁵C）。

慢性肝损伤实验模型中肝脏抗原提呈细胞的表观遗传免疫重编程

Kupffer细胞（KCs） 构成了人体内最大的常驻组织巨噬细胞库，在全身和肝脏抗原反应中都发挥着核心作用。考虑到巨噬细胞可塑性是其最相关的特征之一，这也是表观遗传调控机制共有的一个特征，KCs的表观遗传调控逐渐引起了特别的兴趣。

在评估DNA甲基化模式及其对巨噬细胞极化的影响时，Yang等人报道了在从CCl₄处理的小鼠中分离出的原代巨噬细胞中，脯氨酸-丝氨酸-苏氨酸相互作用蛋白2（PSTPIP2）发生高甲基化。主要在KCs中观察到的PSTPIP2表达在CCl₄处理的小鼠和LPS刺激的RAW264.7细胞系中显著降低。其下调机制与由DNMT3A和DNMT3B促进的5’-UTR区域高甲基化相关。肝脏特异性PSTPIP2过表达通过调节细胞因子（IL-6、IL-1β、IL-10）的表达和分泌，并显示出与STAT1/6磷酸化的复杂相互作用，从而阻碍了肝脏炎症和纤维化。

最近的研究也强调了常驻肝脏巨噬细胞与免疫反应之间的相互作用，例如，最近发现血小板活化因子受体（PAF-R）的表达在慢性肝病进展中也受到表观遗传调控。在从CCl₄处理的动物中分选出的原代小鼠巨噬细胞中进行的甲基化阵列实验表明，Ptafr基因启动子去甲基化与肝硬化动物中观察到的PAF-R过表达相关，随之而来的是血管和肝功能的恶化。这种相关性通过体内实验得到了机制上的验证，其中健康小鼠中通过注射5-aza-2′-deoxycytidine（5-azadC）抑制DNMTs，模拟了肝硬化表型和PAF-R过表达。

作为几种免疫细胞功能的关键调节因子，ncRNAs在转录水平调控巨噬细胞中起着关键作用。SOCS1表达调控是表观遗传机制复杂相互作用的一个显著例子。miR-142-5p的过表达和miR-130a-3p的下调在巨噬细胞中维持了CCl₄促纤维化表型，而分别抑制miR-142-5p和过表达miR-130a-3p可恢复表型。最近的一项研究报道，在LPS激活的RAW264.7巨噬细胞中检测到SOCS1启动子被DNMT1高甲基化，并与JAK2/STAT3通路下游的促炎细胞因子分泌相关。

由Zeste同源物增强子2（EZH2）沉积的H3K27me3在肝衰竭小鼠模型的KCs中被鉴定为显著上调，引发了促炎细胞因子的分泌。更深入的表观基因组研究发现，在TNF启动子区域H3K27me3富集减少，从而在LPS刺激下增加了NF-κB和蛋白激酶B/Akt通路激活。在此背景下，用GSK126抑制EZH2阻碍了小鼠的急性肝衰竭。LPS介导的巨噬细胞刺激的表观遗传效应也通过与TNF启动子相关的激活组蛋白标记有报道。在LPS刺激后，在KCs细胞的TNF和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）启动子中发现H3K4me3富集。此外，H3K4三甲基转移酶Set1和MLL在刺激后被募集到所研究的启动子。

与组蛋白尾部甲基化不同，组蛋白乙酰化被描述为一种基本由组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶（HDACs）控制的激活翻译后修饰，它们分别在组蛋白上添加或去除乙酰基。这是因为组蛋白乙酰化中和了核蛋白中存在的赖氨酸残基的正电荷，减少了组蛋白-DNA的静电相互作用，促进了染色质松弛状态。组蛋白乙酰转移酶p300被鉴定为促炎细胞因子和趋化因子（IL-6、TNFα、IL-1β、Ccl2、Ccl5、Ccl3）表达的关键调节元件，其机制由p300催化的H3K27和H3K18乙酰化解释。使用特异性p300/CBP抑制剂（A-485）抑制了细胞培养物以及肝损伤小鼠体内模型（LPS + GalN腹腔注射）中的巨噬细胞炎症反应。在此背景下，对整个肝组织RNA-seq分析产生的KEGG通路分析报告显示，患病小鼠的炎症和凋亡相关通路富集，而p300 HATs抑制可抑制这种富集。

在HATs超家族蛋白中，赖氨酸乙酰转移酶8（KAT8/MOF）已成为几种肝脏疾病相关现象中的一个显著组成部分。KAT8非冗余地乙酰化H4K16ac，这是H4进一步乙酰化的先决条件；其在Mx1-Cre;Mof^f/f小鼠中的缺失导致了肝纤维化。该研究表明，KAT8在小鼠中调节的通路在人类肝脏疾病中通常失调，突出表现在细胞增殖负调控、对LPS的反应和对细胞因子的反应等基因集上调。有趣的是，肝细胞特异性删除KAT8对肝脏生理没有明显影响。然而，在肝细胞和骨髓源性巨噬细胞（BMDMs，一种常用的KCs体外研究模型）中同时删除KAT8，导致肝细胞凋亡增加，同时BMDMs的趋化因子（CCL2）、促炎细胞因子（IL-6、TNFα）、促纤维化因子（TIMP）和M1巨噬细胞标记物（iNOS）表达增加。

肝窦内皮细胞（LSECs） 参与白细胞募集和物质穿过门静脉-窦隙的转运，此外还参与早期肝纤维化，这使其成为一个相关的研究目标。关于窦状细胞的表观遗传调控，值得注意的是p300 HAT及其相互作用蛋白NF-κB和BRD4，它们共同增加了原代小鼠（对照组和CCl₄处理组）LSECs中C-C基序趋化因子配体2（CCL2）的表达。p300在CCL2启动子处书写H3K27ac上调了趋化因子的表达，并导致CCR2⁺单核细胞/巨噬细胞积累（在体外和体内进行研究），门静脉高压和肝纤维化；指出p300抑制是肝病的潜在疗法，强调了组蛋白乙酰化在肝脏炎症中的重要性。

此外，根据最近的出版物，组蛋白乙酰化已成为CLD期间LSECs细胞身份维持的相关因素。在这方面，慢性砷暴露引起的肝纤维化与H3K18ac抑制有关，并整体上与LSECs去分化介导的HSCs激活相关。一项体内实验模型报告显示，随着NaAsO₂剂量的增加，整个肝组织样本中H3K18ac书写呈负相关。进一步揭示，在Fcgr2b和Lyve1启动子中H3K18ac富集减少：这两个基因是维持LSECs分化表型的相关基因，从而抑制了它们的基因表达，而其他内皮特异性受体如Stabilin-1和Stabilin-2未受影响。

HDACs是控制组蛋白乙酰化动态平衡的另一主要蛋白质超家族。Sirtuin 1（SIRT1）是一种NAD⁺依赖的乙酰转移酶，属于III类HDACs，存在于细胞核和细胞质区室。在CCl₄诱导肝纤维化的实验模型中，报告了SIRT1下调与LSECs去窗孔相关。此外，体外实验表明，LSECs毛细血管化是由p53乙酰化介导的，并被氧化应激和早衰蛋白相关的过早细胞衰老加剧，而通过SIRT1过表达使p53去乙酰化可减轻这种情况，从而维持LSECs窗孔和功能表型。

TNF-α及其下游转录因子NF-κB也与诱导组蛋白PTMs表达和肝纤维化并发症有关；例如LSECs中IV型胶原（COL4）和C-X-C基序趋化因子配体1（CXCL1）的表达。在肝硬化小鼠肝脏样本的LSECs中，C