表观遗传学和多发性硬化症

长期以来,遗传学研究一直试图描述人类疾病的病因。尽管像全人类基因组测序和全基因组关联研究这样的前沿方法在很大程度上提高了我们的认识,但仍有许多问题需要以不同的方式考虑。来自同卵双胞胎的经验教训强调了非遗传因素在这类疾病发病机制中的作用,其中自身免疫性疾病没有确切的一致性模式。

图1所示。环境因素和表观遗传变化之间的相互作用最终导致MS的进进出出,表明环境因素调节MS的表观遗传景观,以细胞/组织特异性的方式影响基因表达模式,从而表现为疾病的发生或进展以及临床症状的加剧。

表观遗传学被定义为不改变DNA核苷酸的基因表达的稳定和可遗传的变化。表观遗传现象对于控制细胞周期和发育等正常生理功能中基因的表达模式以及对环境因素的响应具有重要意义。表观遗传调控机制通常在三个层面进行评估。通过生化改变对DNA链进行修饰,主要是甲基化,翻译后对组蛋白进行乙酰化、甲基化和磷酸化修饰,最终是microrna。基因启动子区域的DNA甲基化抑制基因转录,而组蛋白乙酰化通过形成常染色质结构调节基因表达条件,从而促进DNA调控区域对转录因子或其他DNA结合蛋白的可用性。

多发性硬化症(MS)是一种中枢神经系统疾病,以炎症和神经退行性特征为特征。遗传和环境因素之间复杂的相互作用被认为是促成多发性硬化症的发展。遗传学和流行病学研究表明,只有60-70%的MS风险可能与遗传风险因素有关。此外,同卵间MS的一致性率为20-30%,这表明表观遗传学可能在发病过程中起作用。基于性别的表观遗传模式差异(如X染色体失活)也导致女性多发性硬化症的发病率高于男性。因此,我们需要将注意力集中在对多发性硬化症的病因病理学和遗传模式进行更复杂的分子解释上。

许多研究调查了多发性硬化症患者各种细胞类型的DNA甲基化状态。除了细胞外,MS患者游离血浆DNA的甲基化模式也有独特的疾病和状态特异性变化。这些发现对于开发新的MS生物标志物具有潜在的临床意义。此外,在MS早期病变中,组蛋白乙酰化模式在外观正常的白质(NAWM)中表现出改变。增强的组蛋白乙酰化与少突胶质细胞分化和脱髓鞘过程有关。2009年,第一项研究开始评估MS患者的miRNA表达谱。直到最近几年,大量研究评估了MS患者的全血、外周血源性淋巴细胞或血清样本,并报道了各种mirna在MS患者中的不同表达谱。这些修饰与多发性硬化症的各种发病机制有关。

识别MS发病机制下的异常表观遗传调控已引起人们的广泛关注,以识别组织/细胞特异性表观遗传临床标志物,用于早期诊断和开发新的治疗工具。这种新的治疗运动被称为“表观遗传疗法”,旨在发现能够逆转DNA核苷酸甲基化模式或组蛋白尾部修饰的药物。组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂,如曲古霉素A、伏立诺他和丙戊酸,已经在多发性硬化症患者中进行了研究,靶向控制染色质修饰的蛋白质。此外,5-aza-2 ' -脱氧胞苷(Decitabine)作为DNA甲基转移酶抑制剂,可促进MS患者的免疫抑制状态。

关注相关的细胞类型以及可能的潜在生物学途径,将对即将进行的MS表观遗传学调查具有重要意义。这将有利于促进正在进行的设计新的治疗药物的运动。

赛义德Aslani1纳塞尔·贾法里2
1德黑兰医科大学医学院免疫学系,伊朗德黑兰
2美国肯塔基州列克星敦市肯塔基大学马基癌症中心

出版

多发性硬化症的表观遗传修饰和治疗。
Aslani S, Jafari N, Javan MR, Karami J, Ahmadi M, Jafarnejad M
神经分子医学2017年3月

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