動脈粥樣硬化中的DNA甲基化和組蛋白修飾及其表觀遺傳治療視角
動脈粥樣硬化（Atherosclerosis, as）是一種以動脈血管壁炎癥和斑塊積聚為特征的血管病變，是大多數(shù)心血管疾病的重要病因。除了脂質沉積和慢性炎癥外，越來越多的證據(jù)表明表觀遺傳修飾與動脈粥樣硬化越來越相關，并從治療和生物標志物的角度都很有意義。本文就DNA甲基化和組蛋白翻譯后修飾在動脈粥樣硬化中的作用進行綜述，并對今后動脈粥樣硬化治療的研究方向和潛在治療方法進行了討論。
背景（Background）
動脈粥樣硬化是大多數(shù)心血管疾病的重要病因，包括卒中（中風）和冠狀動脈疾�。ü谛牟。侨蚍秶鷥人劳龅闹饕�。動脈粥樣硬化由血管內皮功能障礙、脂質沉積、巨噬細胞吞噬、泡沫細胞形成、異常遷移以及血管平滑肌細胞(VSMCs)和基質細胞在促炎因子作用下增殖引起。在病理刺激下，如低密度脂蛋白(LDL)和甘油三酯水平、吸煙和肥胖，血管內皮細胞(ECs)的血管最內層被激活。單核細胞作為促炎細胞，可與活化的內皮細胞表達的黏附分子結合，通過趨化因子招募到內膜中。進入內膜后，單核細胞成熟為表達清道夫受體（scavenger receptor）的巨噬細胞，然后與脂蛋白結合并分化為泡沫細胞。在動脈粥樣硬化病變過程中，血管平滑肌細胞(VSMC)最初通過產生細胞外基質蛋白(如膠原蛋白和蛋白多糖)來穩(wěn)定斑塊。幾十年來，泡沫細胞積聚加上死亡細胞和瀕死細胞碎片，導致動脈粥樣硬化斑塊進展。然而，在動脈粥樣硬化晚期階段，活化的巨噬細胞產生基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase）家族的酶，導致斑塊破裂，從而引起心肌和腦梗死，這顯著增加了動脈粥樣硬化疾病的發(fā)病率和死亡率。最近的證據(jù)表明，VSMC也可以分化為巨噬細胞和間充質干細胞樣細胞，促進病變擴大和不穩(wěn)定。
表觀遺傳學由Conrad Waddington于1942年提出，是一種涉及遺傳的表型，通過有絲分裂或減數(shù)分裂傳遞。從那時起，表觀遺傳學被多次重新定義。最近表觀遺傳性狀被定義為“不改變DNA序列而由染色體改變引起的穩(wěn)定可遺傳表型”。表觀遺傳學的影響既有積極作用，也有消極作用。一方面，表觀遺傳調控因子可通過誘導轉錄抑制的腫瘤相關抗原de novo表達、增加新抗原表達和主要組織相容性復合體(MHC)加工/呈遞、激活腫瘤免疫原性細胞死亡等機制協(xié)同促進腫瘤免疫原性；另一方面，如果暴露于化學物質、藥物、應激或感染等環(huán)境因素，表觀遺傳學與免疫衰老導致的衰老細胞積累有關。
近年來，動脈粥樣硬化除了是一種脂質沉積性和慢性炎癥性疾病外，還被定義為一種表觀遺傳疾病。越來越多的證據(jù)表明，表觀遺傳修飾參與了動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。基于微陣列的DNA甲基化分析顯示，動脈粥樣硬化患者的DNA甲基化水平高于健康對照。研究表明，表觀遺傳學不僅調控炎癥細胞因子表達，還通過互作機制調控表觀遺傳修飾。然而動脈粥樣硬化的慢性進展突出了動脈粥樣硬化的異質性，到目前為止，斑塊復雜環(huán)境中的特定細胞類型并不是動脈粥樣硬化的唯一起始和驅動因子。相反，細胞類型的普遍效應受到表觀遺傳信號的嚴格調控和指導，而表觀遺傳信號又受到許多促動脈粥樣硬化刺激的影響，包括LDL、促炎細胞因子和血液循環(huán)的物理力。此外，炎癥分子通路(如Toll樣受體(TLR)、NF-κB和JAK/STAT信號通路)與表觀遺傳修飾相關(圖1)。因此，更好地理解表觀遺傳在動脈粥樣硬化發(fā)病機制中的作用具有巨大的潛在轉化價值。
圖1：表觀遺傳修飾和TLR、NF-κB、JAK/STAT信號通路相關。TLRs由DNA甲基化、組蛋白修飾等調控，最終導致TLRs表達變化。TLR基因啟動子區(qū)（如TLR1、2、3、4、5、6、8等）的DNA甲基化可降低膜上TLR表達。根據(jù)修飾類型不同，TLR基因啟動子附近核小體（Nucleosomes）區(qū)（如TLR2、3、4和5）的組蛋白修飾可正調控或負調控膜上TLRs表達；HAT直接與NF-κB互作或誘導其乙酰化，并將NF-κB招募到IL-6、IL-8和環(huán)氧合酶-2 (COX-2)等促炎基因的啟動子區(qū)，調控炎癥信號通路激活；JAK激酶應激后被激活，引起Stat3活化，導致Stat3核轉移。Stat3也可由HDAC或DNMT激活，從而導致Stat3的DNA甲基化
本文就DNA甲基化和組蛋白翻譯后修飾在動脈粥樣硬化發(fā)生過程中的作用及其建立、維持和消除等方面的研究進展作一綜述。還討論了動脈粥樣硬化過程中DNA甲基化和組蛋白翻譯后修飾模式的新見解。
動脈粥樣硬化中的DNA甲基化（DNA methylation in atherosclerosis）
DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的基因表觀遺傳修飾之一。與DNA甲基化相關的激活或抑制與甲基化環(huán)境和位點密切相關。DNA甲基化是一種動態(tài)可逆的修飾過程，是指在DNA甲基轉移酶(DNMTs)作用下，胞嘧啶鳥嘌呤(CG)中的胞嘧啶轉化為5-甲基胞嘧啶(5mC)的過程。在此過程中，S-腺苷甲硫氨酸提供一個甲基，而DNA去甲基化酶10 - 11易位蛋白(TET)將5mC轉化為5-羥甲基胞嘧啶(5-hmC)。DNA甲基化分為三個階段：建立(de novo DNA甲基化)、維持和去甲基化。在哺乳動物胚胎發(fā)育的早期階段，DNA甲基化在DNMT3A/3B的作用下，主要發(fā)生在對稱的5' -Cphosphate-G-3' (CpG)位點。兩種主要的de novo DNA甲基化酶DNMT3A和DNMT3B在羧基末端包含一個高度保守的DNMT結構域(MTase domain)和兩個染色質read結構域ATRX-DNMT3-DNMT3L (ADD)和PWWP。甲基化維持酶DNMT1與另一多結構域蛋白E3泛素蛋白連接酶UHRF1協(xié)同作用，UHRF1通過其SET- and RING-associated (SRA)結構域在復制叉頭盒子（forkhead box, FOX）特異性結合半甲基化CpG二核苷酸。此外，TET甲基胞嘧啶雙加氧酶(包括TET1、TET2和TET3)逐步氧化5mC為5-羥甲基胞嘧啶(5hmC)、5-甲酰胞嘧啶(5fC)和5-羧胞嘧啶(5caC)，導致激活DNA去甲基化。
健康個體基因啟動子區(qū)的CpG島通常低甲基化，而非啟動子區(qū)CpG島則高甲基化。全基因組DNA低甲基化發(fā)生在非啟動子區(qū)域，可導致在非準確區(qū)域轉錄啟動和通常沉默位點的高轉錄活性。另一方面，整體DNA高甲基化通常會抑制表達、基因突變和等位基因丟失。在正常生理條件下，DNMTs和TETs協(xié)同維持DNA甲基化和去甲基化的平衡。研究表明，異常DNA甲基化與多種疾病相關，并在動脈粥樣硬化中發(fā)揮重要作用，其中包括異常高甲基化和低甲基化。Zaina等使用全基因組重亞硫酸鹽測序研究結果表明，與相應的健康對照組相比，主動脈粥樣硬化區(qū)域的多個基因組位點均發(fā)生高甲基化。然而在動脈粥樣硬化中存在全基因組低甲基化。既往研究表明，動脈粥樣硬化斑塊中以DNA低甲基化為主。在人類動脈粥樣硬化晚期病變和ApoE敲除小鼠病變中，動脈粥樣硬化發(fā)生基因組低甲基化。這些發(fā)現(xiàn)提示動脈粥樣硬化中的DNA甲基化是一個動態(tài)過程，表現(xiàn)為早期升高，晚期降低。另一方面，DNA甲基化水平不僅與動脈粥樣硬化的分期有關，而且與動脈粥樣硬化的病變分級有關。通過全基因組DNA甲基化測序發(fā)現(xiàn)，在動脈粥樣硬化的人主動脈中，DNA甲基化與動脈粥樣硬化病變分級呈正相關。
DNA高甲基化和動脈粥樣硬化（DNA hypermethylation and atherosclerosis）
越來越多的研究表明，DNA甲基化受炎癥信號通路調控。例如用促炎刺激(如氧化低密度脂蛋白(oxLDL))處理人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)已被證明上調DNMT1并導致Krupel樣因子2 (KLF2)基因啟動子甲基化，從而導致KLF2受抑制和內皮炎癥積聚。此外白細胞介素-6 (IL-6)可以鑒定DNMT1和DNMT3B蛋白穩(wěn)定性，從而誘導基因的整體和啟動子特異性DNA甲基化變化。同時，炎癥信號通路受DNA甲基化調控，抑制DNMT3b可使轉錄因子叉頭盒子P3(FOXP3)、轉化生長因子-β、白細胞介素-10表達水平升高，白細胞介素-1β、干擾素- γ表達水平降低。在調控炎癥因子過程中，DNA甲基化產生機制以及DNA甲基化在基因組三維結構中相關基因表達調控的機制尚未闡明。最近一項對542個人類轉錄因子研究發(fā)現(xiàn)，與未甲基化的轉錄因子相比，117個(22%)轉錄因子在甲基化時與其motif結合減少。通過阻止這些轉錄因子結合，DNA甲基化可以阻止包含其序列識別motif的CpG島啟動子的轉錄激活。
除炎癥因子外，DNA甲基化還受其他刺激因素的影響。體外研究表明，暴露于紊流模式的內皮細胞具有更高水平的DNMT1，導致其基因組DNA高甲基化。肥胖與嚴重心血管或內分泌疾病(如動脈粥樣硬化和卒中)的風險增加相關。在肥胖小鼠腹股溝白色脂肪組織中，Scara3表達降低。在2型糖尿病和動脈粥樣硬化患者中觀察到SCARA3高甲基化。此外，來自超重/肥胖的韓國受試者研究結果表明，TSPO相關蛋白1反義RNA 1 (TSPOAP1-AS1)啟動子的DNA高甲基化與超重/肥胖相關，以及LDL膽固醇水平與TSPOAP1-AS1 DNA高甲基化水平顯著正相關。這些啟動子區(qū)域的高甲基化是否可能是動脈粥樣硬化的潛在預測因素尚不清楚；因此需要進一步的研究。
動脈粥樣硬化是一個涉及多種血管壁細胞和炎性細胞的復雜病理過程。內皮功能障礙是動脈粥樣硬化的病理基礎，并伴有血管壁通透性改變。導致脂質沉積、炎性細胞浸潤以及平滑肌細胞遷移和增殖，進而發(fā)展為動脈粥樣硬化。DNA甲基化異常引起的基因表達改變可導致細胞表型和功能改變。在動脈粥樣硬化的關鍵因子氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)處理的HUVECs中，DNMT3b介導的e1a刺激基因的細胞抑制因子(CREG)高甲基化，導致CREG表達抑制和內皮功能障礙。同型半胱氨酸(Homocysteine, Hcy)是動脈粥樣硬化的獨立危險因素，可上調10號染色體上的磷酸酶和張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homologue on chromosome 10, PTEN)甲基化水平，并促進VSMC增殖，這是動脈粥樣硬化發(fā)展的主要病理事件。線粒體融合蛋白2（mitofusin-2，MFN2）是線粒體外膜上一種重要的跨膜GTPase，其高甲基化可進一步促進hcy誘導的VSMC增殖。c-Myc與DNMT1啟動子的結合增加是導致MFN2高甲基化的一種新的相關分子機制。Hcy也參與了動脈粥樣硬化的炎癥反應和DNA甲基化動態(tài)變化，通過促進SMAD7啟動子高甲基化激活NF-κ b介導的血管炎癥反應，且呈劑量和時間依賴性。DNMT1是體內外巨噬細胞炎癥的決定因子，DNMT1通過抑制Kruppel樣因子4 (KLF4)的表達促進巨噬細胞M1活化，并且DNMT1敲除的ApoE- /-小鼠可改善動脈粥樣硬化形成并抑制斑塊炎癥。在一項對從紊流區(qū)分離的豬主動脈內皮研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，血流變化通過DNMT3a富集增加了KLF4啟動子內CpG島的DNA甲基化，從而導致動脈粥樣硬化產生區(qū)域性影響。DNMT3b加速動脈粥樣硬化，可能與人外周血調控性T細胞叉頭盒子P3(FOXP3)高甲基化狀態(tài)有關。在ApoE-/-小鼠中，Dnmt3b沉默通過減少病變大小和巨噬細胞含量，同時增加膠原和平滑肌細胞含量以減輕動脈粥樣硬化。在人動脈粥樣硬化斑塊和動脈粥樣硬化患者中，SMAD7啟動子高甲基化，且與同型半胱氨酸水平和頸動脈斑塊評分呈正相關。在非裔美國人樣本中，針對心血管疾病危險因素進行校正后，AHRR、GFI1和LRRC52的DNA甲基化與動脈粥樣硬化相關。這些發(fā)現(xiàn)表明，甲基化的SMAD7、AHRR、GFI1和LRRC52可能是動脈粥樣硬化的新型預測生物標志物。
DNA低甲基化和動脈粥樣硬化（DNA hypomethylation and atherosclerosis）
在細胞模型、動物和人類的許多研究中都揭示了DNA低甲基化的動脈粥樣硬化。同型半胱氨酸的前體S-腺苷同型半胱氨酸(s-adenosylhomocysteine, SAH)誘導內皮細胞低甲基化，導致內皮細胞遷移增強，水通道蛋白1水平降低，水通透性受損，從而導致動脈粥樣硬化發(fā)生。通過下調SAH水解酶水平還可通過降低DNMT1表達和p66Shc啟動子甲基化激活調控氧化應激的關鍵蛋白p66Shc表達。然后誘導氧化應激損傷內皮功能，促進ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化發(fā)生，提示SAH相關的內皮損傷可能促進動脈粥樣硬化發(fā)生。抑制ApoE−/−小鼠SAH水解酶，通過抑制內皮細胞DNA甲基化，表觀遺傳上調Drp1表達，導致血管衰老和動脈粥樣硬化。Dynamin相關蛋白1 (Dynamin-related protein 1, mdivi-1)作為一種Drp1特異性抑制劑，通過抑制線粒體mito-ROS/ NLRP3介導的M1極化來減緩ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化。核糖核酸酶6在動脈粥樣硬化患者外周血和斑塊組織中表達上調。體內外研究表明，核糖核酸酶6啟動子低甲基化加重了小鼠動脈粥樣硬化，促進經(jīng)oxLDL處理的小鼠主動脈VSMC增殖和遷移，并上調細胞中ROS含量和炎癥因子分泌水平。此外與對照組相比，冠心病患者的IL-6啟動子區(qū)域存在低甲基化，且在動脈粥樣硬化患者中，IL-6基因的DNA低甲基化與IL-6基因表達增加相關。在動脈粥樣硬化患者中，信號淋巴細胞活化分子7 (SLAM7)在晚期斑塊中的表達顯著高于早期動脈粥樣硬化組織，在不穩(wěn)定斑塊中的表達顯著高于穩(wěn)定斑塊。SLAM7高表達促進促炎細胞因子分泌并抑制VSMC增殖，是動脈粥樣硬化的關鍵調控因子，可能是其潛在的治療干預靶點。全基因組分析發(fā)現(xiàn)，與炎癥時表達增加的非易損性病變相比，脂蛋白相關磷脂酶A2啟動子區(qū)CpG位點(cg11874627)在動脈粥樣硬化易損病變中的甲基化水平較低�？傊�，這些結果表明，異常的DNA去甲基化修飾(p66Shc、Drp1、核糖核酸酶6、IL-6、SLAM7和脂蛋白相關磷脂酶A2)參與動脈粥樣硬化進展及其作為治療靶點在動脈粥樣硬化中的潛在作用。
TET1s缺失會加重振蕩剪切流（oscillatory shear flow）誘導的動脈粥樣硬化。DNA去甲基化酶TET2抑制促炎細胞因子、趨化因子的上調和炎癥小體的激活，從而預防動脈粥樣硬化。造血或髓系細胞特異性TET2缺失也會加重心力衰竭時的心功能障礙，這與NLRP3 /IL-1β通路激活相關。最近研究表明TET2通過調控beclin1依賴的自噬過程來改善ApoE-/-小鼠的動脈粥樣硬化進展。
動脈粥樣硬化中的組蛋白修飾（Histone modification in Atherosclerosis）
核小體（Nucleosomes）是染色質的功能單位，由147個DNA堿基對和一個由四組核心組蛋白(H2A、H2B、H3和H4)組裝的八聚體組成。組蛋白N端延伸到核小體之外，可以通過乙�；⒓谆�、磷酸化、泛素化、糖基化和ADP-核糖基化修飾基因表達。這一過程被統(tǒng)稱為組蛋白翻譯后修飾。組蛋白修飾失衡可導致心血管疾病發(fā)生發(fā)展，而組蛋白H3、H4殘基甲基化和乙�；笔莿用}粥樣硬化的標志。在這些修飾中，組蛋白乙�；徒M蛋白甲基化是在炎癥和心血管疾病中研究最多的修飾。
組蛋白甲基化（Histone methylation）
與組蛋白乙�；啾�，組蛋白甲基化在維持和形成異染色質結構、基因組印記、DNA修復、X染色質失活以及轉錄調控等方面發(fā)揮著更穩(wěn)定的表觀遺傳標記作用。組蛋白甲基化主要發(fā)生在組蛋白H3和H4的賴氨酸(k)或精氨酸(R)殘基上。根據(jù)不同位點的甲基化程度，可分為單甲基化(me)、二甲基化(me2)和三甲基化(me3)。組蛋白甲基化通常與轉錄抑制相關。
組蛋白甲基化過程主要由兩種組蛋白甲基轉移酶(HMT)催化。其中，組蛋白賴氨酸甲基轉移酶(HKMT)包含6中組蛋白賴氨酸甲基轉移酶復合體(KMT1-6，表1)，組蛋白精氨酸甲基轉移酶(protein arginine methyltransferase，PRMT)包含PRMT1、3、5、6和CARM1。組蛋白去甲基化酶大致分為兩個家族：LSD(賴氨酸特異性去甲基化酶，包含LSD1和LSD2)和JMJD (JmjC結構域包含家族，包含KDM2, 3,4,5,6)。一般情況下，組蛋白H3和H4不同位點的甲基化以及甲基化程度對基因的轉錄調控具有重要意義。其中，H3K9me3、H3K27me3和H4K20me2/3介導轉錄抑制，而H3K4me1/2/3、H3K9me1、H3K27me1、H3K36me1/2/3和H3k79me1/2/3介導轉錄激活。
表1：組蛋白甲基轉移酶和去甲基轉移酶
動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展與M1型促炎表型分泌的炎癥因子顯著相關。瞬時受體電位A1 (Transient receptor potential A1)作為一種鈣離子通透性非選擇性陽離子通道，在動脈粥樣硬化中過表達。它可以改變巨噬細胞中H3K27三甲基化水平，調控巨噬細胞向炎癥表型方向發(fā)展。在單核細胞中，炎癥細胞表現(xiàn)出H3K9和H3K27甲基化降低。冠心病患者CD14單核細胞中單核細胞趨化蛋白1 (monocyte chemoattractant protein 1, MCP1)血漿濃度顯著上調，MCP1啟動子的H3K9三甲基化降低。MCP1影響單核細胞趨化，是與動脈粥樣硬化發(fā)展密切相關的關鍵趨化因子。
在促炎M1中觀察到組蛋白賴氨酸甲基轉移酶SETDB2 (KMT1家族成員)上調，而在造血細胞中SETDB2缺失會促進血管炎癥和加速動脈粥樣硬化。組蛋白H3K27甲基轉移酶Ezh2通過抑制細胞因子信號轉導抑制因子Socs3，以增加巨噬細胞炎癥反應。髓系特異性Ezh2缺失可降低巨噬細胞泡沫細胞炎癥反應，減少一氧化氮、IL-6和IL-12產生，從而減輕小鼠動脈粥樣硬化。在VSMC特異性端粒沉默干擾因子1樣(Dot1l)條件敲除小鼠模型中，Dot1l及其特異性誘導的H3K79me2直接調控Nf-κB轉錄，導致CCL5和CXCL10表達增加。小鼠Dot1l缺失可降低動脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性，并通過調控脂質生物合成基因程序促進炎性斑塊巨噬細胞活化。這些發(fā)現(xiàn)提示DOT1L是動脈粥樣硬化的潛在治療靶點。
另一方面，賴氨酸去甲基化酶KDM4A/JMJD2A直接靶向oxldl誘導的巨噬細胞M1極化，而不依賴于NF-κB和HIF激活，這兩個信號對巨噬細胞的促炎激活至關重要。LPS處理可促進HUVECs中JMJD3表達，并促進JMJD3核聚積。JMJD3減少了靶基因啟動子區(qū)的甲基化狀態(tài)，最終導致靶基因表達。
組蛋白乙�；腿ヒ阴；℉istone acetylation and deacetylation）
組蛋白乙酰基變化是動脈粥樣硬化的表觀遺傳學標記。乙�；ㄟ^賴氨酸乙酰轉移酶(KAT)將乙�；鶑囊阴］o酶A轉移到賴氨酸的ε-氨基側鏈，這一過程可被KDAC逆轉。在組蛋白結構中添加乙�；鶗档推湔姾珊蛯ω撾姾蒁NA的親和力，從而增加染色質的轉錄可及性。組蛋白乙酰化是研究最廣泛的組蛋白修飾形式。組蛋白乙酰轉移酶(Histone acetyltransferases, HAT)和組蛋白去乙�；�(Histone deacetylases, HDACs)在20世紀90年代中期至90年代末被發(fā)現(xiàn)。HATs和HDACs分別被重命名為KATs和賴氨酸去乙酰化基酶(KDACs)，以區(qū)別于非組蛋白乙�；�。這兩種酶通過組蛋白的可逆修飾來調控組蛋白乙�；胶突蜣D錄。KATs分為3類：GCN5 (GCN5相關N -乙酰轉移酶家族；包含GCN5和PCAF)、MYST (MOZ, MORF, Ybf2/Sas3, Sas2和Tip60)和P300 (CBP和P300)。KDAC分為4類：第1類(組蛋白去乙酰化酶(HDAC) 1、2、3、8)，第2類(HDAC 4、5、6、7、9、10)，第3類(SIRT 1 - 7)和第4類(HDAC11)。1、2和4類KDAC是典型的鋅依賴性去乙酰化基酶，而4類KDAC是NAD依賴性sirtuin去乙酰化基酶。在人巨噬細胞中，LPS誘導p300募集并增強NADPH氧化酶5基因近端啟動子內活性轉錄位點的組蛋白乙�；�，這表明對調控NADPH氧化酶5表達的表觀遺傳學通路的藥理學靶向可能是動脈粥樣硬化中一種值得關注的新治療策略。
Ⅰ類KDAC（Class I KDACs）
越來越多證據(jù)表明HDACs參與了VSMC增殖和遷移的表型轉換。最近的研究發(fā)現(xiàn)，HDAC1作為一種重要的調控因子，對主動脈VSMC遷移和表型轉換至關重要。CD14 +單核細胞的調控因子X1缺失促進了MCP1啟動子區(qū)域的H3和H4乙酰化和H3K9三甲基化，并通過減少HDAC1和雜化抑制因子3-9同源物1 (SUV39H1)的招募導致MCP1過表達。在內皮細胞中，組蛋白去乙酰化酶2 (HDAC2)保護內皮功能障礙和動脈粥樣硬化。內皮-間充質轉化(Endothelial-mesenchymal transition，EndMT)是動脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定的重要因素。動脈粥樣硬化中HDACs與血管內皮穩(wěn)定性及EndMT密切相關。HDAC3作為一種必需的促生存分子，對內皮祖細胞的分化至關重要。當HDAC3被敲低時，ApoE-/-小鼠發(fā)生動脈粥樣硬化，血管破裂。HDAC3也影響動脈粥樣硬化中的EndMT，在ApoE−/−小鼠和HUVECs中，HDAC3抑制劑通過調控炎癥來抑制EndMT。在ox-LDL處理的HUVECs和ApoE−/−小鼠中，HDAC3通過microRNA-19b/PPARγ/NF-κB軸抑制炎癥來保護動脈粥樣硬化。
Ⅱ類KDAC （Class II KDACs）
HDAC4是一種關鍵的調控因子，參與多種細胞的增殖和遷移。HDAC4可促進VSMC增殖和遷移，干擾HDAC4可抑制VSMC增殖和遷移。此外，HDAC4還參與血管鈣化(vascular calcification, VC)。最近，Abend等發(fā)現(xiàn)HDAC4在VC早期表達上調，并參與VSMC血管鈣化和炎癥反應。VC是一種發(fā)生于血管平滑肌細胞的活躍過程，以動脈內鈣沉積為特征。它也與動脈粥樣硬化的發(fā)病率和死亡率相關。而HDAC5在VSMC中作為促炎分子，由Nox4依賴的ROS產生和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/AKT通路介導。另一方面，HDAC6在動脈粥樣硬化刺激下通過翻譯后修飾上調，是CSEγ在血管內皮中表達的關鍵調控因子。在oxLDL處理的內皮細胞中，CSEγ表達減少，H2S生成減少，導致內皮功能障礙。胱硫醚γ-裂解酶通過抑制HDAC6活性保護血管內皮。在動脈粥樣硬化中，靶向HDAC6可通過NF-κB/NLRP3通路減輕尼古丁誘導的巨噬細胞焦亡。
有動脈粥樣硬化傾向的小鼠中表現(xiàn)出EndMT減少，斑塊面積顯著減少，而內皮特異性HDAC9基因敲除，而內皮特異性HDAC9調控EndMT和動脈粥樣硬化斑塊表型。Malhotra等發(fā)現(xiàn)HDAC9與腹主動脈鈣化相關，并影響VSMC表型。在人主動脈VSMC中，HDAC9過表達促進鈣化并降低收縮力，而HDAC9表達降低抑制鈣化和增強細胞收縮力。HDAC9促進內皮-間質轉化和不利的動脈粥樣硬化斑塊表型。HDAC抑制劑可抑制vsmc鈣化，如apicidin、trichostatin、vorinostat和tubacin。
Ⅲ類KDAC （Class III KDACs）
SIRT6 (Sirtuin 6)是一種細胞核去乙�；福谡{控VSMC衰老和動脈粥樣硬化中起關鍵作用。在人和小鼠斑塊VSMCs中，SIRT6蛋白表達降低并受CHIP調控。SIRT6通過調控端粒維持和VSMC壽命進而抑制動脈粥樣硬化發(fā)生，這一作用依賴于其去乙�；富钚�。內源性SIRT6去乙酰化酶是VSMC衰老和動脈粥樣硬化的重要抑制劑。
靶向DNA甲基化和組蛋白修飾治療動脈粥樣硬化
廣泛的表觀遺傳修飾參與了動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生和發(fā)展。臨床上，阿司匹林吸收會導致顱內動脈狹窄患者ABCB1甲基化水平降低。葉酸(缺乏葉酸會增加同型半胱氨酸水平)是一種動脈粥樣硬化藥物，在高脂飲食喂養(yǎng)的ApoE基因敲除小鼠中，葉酸可誘導內皮功能障礙，加速動脈粥樣硬化病理過程，并增加血管過氧化物酶1、MCP1和血管內皮生長因子的DNA甲基化。因此，包括DNA甲基化和組蛋白翻譯后修飾在內的表觀遺傳修飾是治療包括動脈粥樣硬化在內等多種疾病的一種有效方法。
以DNA甲基化為靶點的治療策略
DNMT抑制劑是首批用于癌癥治療的表觀遺傳藥物之一。靶向DNMT的藥物包括胞嘧啶類似物、寡核苷酸類藥物、DNA結合劑和S-腺苷甲硫氨酸抗性藥物。胞嘧啶類似物可在DNA合成過程中不可逆地并入DNA中。當DNMT試圖催化DNA甲基化時，這些胞嘧啶類似物DNMT可與DNMT共價結合，使DNMT不能與染色質分離，從而抑制活性。目前，美國FDA批準了兩種胞嘧啶類似物DNMT，即5-氮雜胞苷(5-Aza-C)和5-Aza-CdR(商品名：地西他濱)。5-Aza-C用于治療骨髓增生異常綜合征，其不僅干擾DNA甲基化，還干擾mRNA合成，具有較強的毒性。通過5-Aza-C藥理上調PTEN可減少斑塊面積并保持體內SMC收縮蛋白表達。5-Aza-CdR適用于骨髓增生異常綜合征和急性髓系白血病，它僅干擾脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid）而不干擾核酸。5-氮雜-2'-脫氧胞苷抑制DNA甲基化可通過抑制巨噬細胞炎癥來改善動脈粥樣硬化。越來越多研究發(fā)現(xiàn)，在幾種已建立的動脈粥樣硬化動物模型中，5-Aza-CdR有效抑制了動脈粥樣硬化進展，包括飲食誘導的ApoE−/−小鼠、LDLr−/−小鼠和接受頸動脈部分結扎的ApoE−/−小鼠動脈粥樣硬化。
然而，對整體DNA甲基化的藥理編輯缺乏特異性，可能導致不良反應，如自身免疫性疾病。在人動脈粥樣硬化中，DNMT3B與CREG表達水平呈負相關，揭示了阻斷CREG甲基化可能是治療ox-LDL誘導的動脈粥樣硬化的一種新方法。最近在RESCUE試驗中，一種針對IL-6配體的全人源單克隆抗體Ziltivekimab被證明可以顯著降低與動脈粥樣硬化相關的炎癥和血栓形成的生物標志物。此外，Ziltivekimab介導的IL-6配體抑制與較低的中性粒細胞-淋巴細胞比值相關，這一比值獨立預測動脈粥樣硬化事件，并且是殘余炎癥風險的潛在生物標志物，提示它可能破壞多種致動脈粥樣硬化的炎癥通路。另一方面，抑制Drp1降低了糖尿病ApoE-/-小鼠主動脈根部的巨噬細胞負荷、氧化應激和晚期鈣化動脈粥樣硬化斑塊，以及人巨噬細胞產生的炎癥細胞因子。Mdivi-1作為一種Drp1特異性抑制劑，是一種新型小分子PCSK9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9）抑制劑，是心血管預防的基石。
MG98等寡核苷酸類藥物靶向DNMT的活性催化，阻止DNMT結合到特定基因的啟動子以抑制其DNA甲基化。DNA結合劑(如SGI-1027)靶向DNMTs的輔因子結合位點。雖然尚未研究寡核苷酸藥物、DNA結合劑和疾病之間的關系，但它們可能成為一種替代方法，因為它們不被納入DNA，細胞毒性低。此外，一些中草藥對動脈粥樣硬化的DNA甲基化具有潛在的調控作用。一些草藥和草藥化合物，如姜黃素、梔子苷和白藜蘆醇，也顯示出在調控血管細胞中的表觀遺傳酶和動脈粥樣硬化方面的前景。盡管目前的文獻已經(jīng)證明，一些天然存在的非核苷類DNMTi能夠抑制小鼠動脈粥樣硬化，但它們的具體作用機制和DNMTs的抑制作用在多大程度上參與動脈粥樣硬化保護作用尚不清楚。目前僅少數(shù)用于治療神經(jīng)精神疾病的藥物對組蛋白修飾酶或DNMTs有直接作用。重要的是，靶向胞苷類似物和非插入型甲基轉移酶抑制劑的整體DNA甲基化已被FDA批準用于某些癌癥的治療。DNA甲基化是動態(tài)可逆的，具有個體差異和時空特異性。因此，針對特定個體和疾病特定階段的DNA甲基化標志物設計特異性藥物成為未來藥物開發(fā)的挑戰(zhàn)。
因此，靶向DNA甲基化通路可能是治療動脈粥樣硬化的有效方法，類似于目前DNA去甲基化藥物在白血病中的臨床應用。然而，我們需要進一步研究來破譯細胞和基因特異性DNA甲基化變化(尤其是在人類中)，并確定DNMT抑制劑治療是否在疾病的不同階段產生不同效果。
以組蛋白修飾為靶點的治療策略
組蛋白甲基化通常與轉錄抑制相關。與其他表觀遺傳抑制劑相比，組蛋白甲基化抑制劑(HTMi)尚未得到廣泛研究和開發(fā)。GSK126是一種有效的組蛋白甲基化抑制劑，對組蛋白N-甲基轉移酶EZH2具有高度選擇性。此外，它還能抑制H3K27me3，在mRNA和蛋白水平上顯著降低促炎基因表達。
關于組蛋白乙酰化的潛在調控劑，garcinol和anacardic acid是具有組蛋白乙酰轉移酶抑制劑(HATi)活性的天然化合物。Garcinol是一種從藤黃果實提取的的聚異戊烯基二苯甲酮，用于研究組蛋白乙�；谡{控早期生長反應蛋白1 (early growth response protein 1, EGR1)基因中的作用。近年來，一種新的果酸類似物MG149被開發(fā)為有效的、選擇性的組蛋白乙酰轉移酶(HATs) MYST家族(Tip60, KAT5和MOZ)抑制劑。MG149可抑制參與多種促炎細胞因子表達的NF-κB通路，在動脈粥樣硬化等炎癥性疾病中起關鍵作用。
組蛋白乙�；c染色質開放和基因轉錄相關，HDACs可通過抗HATs影響組蛋白乙�；�。目前，組蛋白乙�；臐撛谡{控因子HDAC抑制劑(HDACi)已被批準用于治療血液系統(tǒng)惡性腫瘤，但其在動脈粥樣硬化中的應用尚未在臨床試驗中進行研究。HDACi的藥理作用是通過阻止靶基因啟動子上的組蛋白去乙酰化來激活沉默基因。HDACi主要分為四類，包括環(huán)肽、脂肪酸和苯甲酰胺。Vorinostat (HDAC抑制劑)又稱SAHA（suberoylanilide hydroxamic acid），是一種來源于異羥肟酸類的化合物。FDA已批準其用于T細胞皮膚性淋巴瘤的治療，且作用于除Ⅲ類以外的所有HDACs。研究結果表明，SAHA以KLF2依賴性方式減少ApoE缺失小鼠的動脈粥樣硬化病變大小。在Ldlr-/-小鼠中，另一種特異性HDACi曲古抑菌素A (TSA)通過增加清除率受體CD36啟動子區(qū)、腫瘤壞死因子(TNF)- α和血管細胞黏附分子-1 (VCAM-1)的乙�；徒档虸L-6和il -1 β的表達來促進動脈粥樣硬化。TSA可靶向C/EBPα/PPARγ軸，誘導C/EBPα乙�；�，從而緩解動脈粥樣硬化。TSA在動脈粥樣硬化中的不同作用可能是由于其非特異性，因為TSA對HDAC I, IIA和IIB具有抑制作用。這一現(xiàn)象提示在評估HDACi的藥理作用時，必須研究HDAC抑制依賴和非依賴的機制。HDACi是一類很有前景的抗炎藥物。近年來，丙戊酸(VPA)等I/IIa類選擇性HDACi的高效給藥系統(tǒng)被開發(fā)出來，以克服自由給藥的常見缺點，如半衰期短和副作用。此外，它在原代人巨噬細胞中表現(xiàn)出抗炎作用，并能夠減弱脂多糖誘導的炎癥反應。TMP195是Ⅱa類HDAC的選擇性抑制劑，在晚期動脈粥樣硬化中，TMP195減少了關鍵的炎癥通路，減輕動脈粥樣硬化發(fā)生，從而為減少血管炎癥提供了一種新的治療策略。大多數(shù)現(xiàn)有或臨床可用的HDAC抑制劑是通用的，選擇性HDACi的開發(fā)可以減少其他靶點活性的副作用，如HDAC6的潛在通用毒性。羅米地辛(FK228)是一種針對HDAC1/2的選擇性抑制劑，具有抗炎特性，并通過調控多種轉錄因子(krüppel-like因子5、CREB結合蛋白)的去乙�；饔糜绊懫交〖毎鲋�。在ApoE−/−小鼠中，HDAC3特異性抑制劑RGFP966減輕了動脈粥樣硬化病變，并抑制動脈粥樣硬化斑塊的EndMT。Bossche等使用特異性HDAC抑制劑研究結果表明，抑制HDAC3具有泛HDAC抑制劑的致動脈粥樣硬化保護作用。由于部分減少了M1激活而沒有增加泡沫細胞，在巨噬細胞中抑制HDAC，特別是HDAC3，顯示出抗動脈粥樣硬化的作用。在高脂飲食喂養(yǎng)的ApoE−/−小鼠中，Romidepsin通過增強STAT3乙酰化表觀遺傳調控VCAM-1表達，從而抑制動脈粥樣硬化。由于DNA甲基化與組蛋白去乙�；瑫r發(fā)生，因此聯(lián)合應用DNA甲基化抑制劑和組蛋白去乙�；种苿┲委熝装Y性疾病已成為研究熱點�？紤]到調控表觀遺傳沉默的現(xiàn)有化療和正在開發(fā)中的其他藥物可能會增加心肌梗死風險，因此靶向特定細胞的療法可能是動脈粥樣硬化治療的替代方案。人類遺傳學研究發(fā)現(xiàn)EndMT的主要調控因子ZEB2是冠狀動脈疾病相關基因，ZEB2通過表觀遺傳抑制動脈粥樣硬化中TGFβ和NOTCH信號通路來調控SMC表型轉化。
用于動脈粥樣硬化直接表觀遺傳治療的納米材料
以DNA甲基化或組蛋白修飾為靶點可能是動脈粥樣硬化治療的一個有效方法。然而如文中所述，表觀遺傳藥物的許多靶點廣泛表達，且一些表觀遺傳藥物的生物利用度差、穩(wěn)定性低、半衰期短，因此表觀遺傳治療面臨的主要挑戰(zhàn)在于可能出現(xiàn)的副作用。納米材料包括有機納米顆粒(如聚合物納米顆粒、脂質體、膠束和高密度脂蛋白納米顆粒)和無機納米顆粒(如金納米顆粒、Fe3O4、介孔二氧化硅納米顆粒和CuS)，已被證明對動脈粥樣硬化的治療和診斷有效。近年來已經(jīng)開發(fā)出大量具有物理和化學特性的納米顆粒，它們能夠有效地將表觀遺傳藥物遞送到患病細胞并調控其釋放。例如由明膠酶、聚乙二醇(PEG)和聚-ε-己內酯組成的納米顆粒特異性遞送DAC，在小鼠胃癌異種移植模型中顯著抑制腫瘤生長。用組蛋白去乙酰化酶抑制劑(iHDACs)功能化的聚合物納米顆粒在間皮瘤腫瘤中產生最佳iHDACs釋放，介導腫瘤重量顯著且無毒性。另一方面，脂質體已被用作表觀遺傳藥物的納米載體：PEG功能化脂質體更有效地轉運和釋放一些抗腫瘤藥物，包括HDAC抑制劑SAHA、PXD101和TSA。
結論
利用人類動脈粥樣硬化組織或動物動脈粥樣硬化模型來確定表觀遺傳學在血管發(fā)病機制中的作用，由于疾病的動態(tài)性質和組織異質性而變得復雜。表觀遺傳改變對多種細胞類型的普遍影響限制了其在疾病特異性或治療中的臨床應用。因此，系統(tǒng)地檢測不同時期的表觀遺傳變化，能夠制定全面的治療策略。另一個面臨的問題是，當多個翻譯后修飾針對共有氨基酸殘基(如賴氨酸殘基)時，不同修飾之間可能存在競爭性拮抗。動脈粥樣硬化相關細胞如何求同存異需要進一步的研究來適當?shù)貙⒈碛^遺傳修飾因子加入動脈粥樣硬化的治療算法中。
參考文獻：
Zhang L, Xia C, Yang Y, Sun F, Zhang Y, Wang H, Liu R, Yuan M. DNA methylation and histone post-translational modifications in atherosclerosis and a novel perspective for epigenetic therapy. Cell Commun Signal. 2023 Nov 29;21(1):344. pii: 10.1186/s12964-023-01298-8. doi: 10.1186/s12964-023-01298-8. PubMed PMID: 38031118.
背景（Background）
動脈粥樣硬化是大多數(shù)心血管疾病的重要病因，包括卒中（中風）和冠狀動脈疾�。ü谛牟。侨蚍秶鷥人劳龅闹饕�。動脈粥樣硬化由血管內皮功能障礙、脂質沉積、巨噬細胞吞噬、泡沫細胞形成、異常遷移以及血管平滑肌細胞(VSMCs)和基質細胞在促炎因子作用下增殖引起。在病理刺激下，如低密度脂蛋白(LDL)和甘油三酯水平、吸煙和肥胖，血管內皮細胞(ECs)的血管最內層被激活。單核細胞作為促炎細胞，可與活化的內皮細胞表達的黏附分子結合，通過趨化因子招募到內膜中。進入內膜后，單核細胞成熟為表達清道夫受體（scavenger receptor）的巨噬細胞，然后與脂蛋白結合并分化為泡沫細胞。在動脈粥樣硬化病變過程中，血管平滑肌細胞(VSMC)最初通過產生細胞外基質蛋白(如膠原蛋白和蛋白多糖)來穩(wěn)定斑塊。幾十年來，泡沫細胞積聚加上死亡細胞和瀕死細胞碎片，導致動脈粥樣硬化斑塊進展。然而，在動脈粥樣硬化晚期階段，活化的巨噬細胞產生基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase）家族的酶，導致斑塊破裂，從而引起心肌和腦梗死，這顯著增加了動脈粥樣硬化疾病的發(fā)病率和死亡率。最近的證據(jù)表明，VSMC也可以分化為巨噬細胞和間充質干細胞樣細胞，促進病變擴大和不穩(wěn)定。
表觀遺傳學由Conrad Waddington于1942年提出，是一種涉及遺傳的表型，通過有絲分裂或減數(shù)分裂傳遞。從那時起，表觀遺傳學被多次重新定義。最近表觀遺傳性狀被定義為“不改變DNA序列而由染色體改變引起的穩(wěn)定可遺傳表型”。表觀遺傳學的影響既有積極作用，也有消極作用。一方面，表觀遺傳調控因子可通過誘導轉錄抑制的腫瘤相關抗原de novo表達、增加新抗原表達和主要組織相容性復合體(MHC)加工/呈遞、激活腫瘤免疫原性細胞死亡等機制協(xié)同促進腫瘤免疫原性；另一方面，如果暴露于化學物質、藥物、應激或感染等環(huán)境因素，表觀遺傳學與免疫衰老導致的衰老細胞積累有關。
近年來，動脈粥樣硬化除了是一種脂質沉積性和慢性炎癥性疾病外，還被定義為一種表觀遺傳疾病。越來越多的證據(jù)表明，表觀遺傳修飾參與了動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。基于微陣列的DNA甲基化分析顯示，動脈粥樣硬化患者的DNA甲基化水平高于健康對照。研究表明，表觀遺傳學不僅調控炎癥細胞因子表達，還通過互作機制調控表觀遺傳修飾。然而動脈粥樣硬化的慢性進展突出了動脈粥樣硬化的異質性，到目前為止，斑塊復雜環(huán)境中的特定細胞類型并不是動脈粥樣硬化的唯一起始和驅動因子。相反，細胞類型的普遍效應受到表觀遺傳信號的嚴格調控和指導，而表觀遺傳信號又受到許多促動脈粥樣硬化刺激的影響，包括LDL、促炎細胞因子和血液循環(huán)的物理力。此外，炎癥分子通路(如Toll樣受體(TLR)、NF-κB和JAK/STAT信號通路)與表觀遺傳修飾相關(圖1)。因此，更好地理解表觀遺傳在動脈粥樣硬化發(fā)病機制中的作用具有巨大的潛在轉化價值。
圖1：表觀遺傳修飾和TLR、NF-κB、JAK/STAT信號通路相關。TLRs由DNA甲基化、組蛋白修飾等調控，最終導致TLRs表達變化。TLR基因啟動子區(qū)（如TLR1、2、3、4、5、6、8等）的DNA甲基化可降低膜上TLR表達。根據(jù)修飾類型不同，TLR基因啟動子附近核小體（Nucleosomes）區(qū)（如TLR2、3、4和5）的組蛋白修飾可正調控或負調控膜上TLRs表達；HAT直接與NF-κB互作或誘導其乙酰化，并將NF-κB招募到IL-6、IL-8和環(huán)氧合酶-2 (COX-2)等促炎基因的啟動子區(qū)，調控炎癥信號通路激活；JAK激酶應激后被激活，引起Stat3活化，導致Stat3核轉移。Stat3也可由HDAC或DNMT激活，從而導致Stat3的DNA甲基化
本文就DNA甲基化和組蛋白翻譯后修飾在動脈粥樣硬化發(fā)生過程中的作用及其建立、維持和消除等方面的研究進展作一綜述。還討論了動脈粥樣硬化過程中DNA甲基化和組蛋白翻譯后修飾模式的新見解。
動脈粥樣硬化中的DNA甲基化（DNA methylation in atherosclerosis）
DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的基因表觀遺傳修飾之一。與DNA甲基化相關的激活或抑制與甲基化環(huán)境和位點密切相關。DNA甲基化是一種動態(tài)可逆的修飾過程，是指在DNA甲基轉移酶(DNMTs)作用下，胞嘧啶鳥嘌呤(CG)中的胞嘧啶轉化為5-甲基胞嘧啶(5mC)的過程。在此過程中，S-腺苷甲硫氨酸提供一個甲基，而DNA去甲基化酶10 - 11易位蛋白(TET)將5mC轉化為5-羥甲基胞嘧啶(5-hmC)。DNA甲基化分為三個階段：建立(de novo DNA甲基化)、維持和去甲基化。在哺乳動物胚胎發(fā)育的早期階段，DNA甲基化在DNMT3A/3B的作用下，主要發(fā)生在對稱的5' -Cphosphate-G-3' (CpG)位點。兩種主要的de novo DNA甲基化酶DNMT3A和DNMT3B在羧基末端包含一個高度保守的DNMT結構域(MTase domain)和兩個染色質read結構域ATRX-DNMT3-DNMT3L (ADD)和PWWP。甲基化維持酶DNMT1與另一多結構域蛋白E3泛素蛋白連接酶UHRF1協(xié)同作用，UHRF1通過其SET- and RING-associated (SRA)結構域在復制叉頭盒子（forkhead box, FOX）特異性結合半甲基化CpG二核苷酸。此外，TET甲基胞嘧啶雙加氧酶(包括TET1、TET2和TET3)逐步氧化5mC為5-羥甲基胞嘧啶(5hmC)、5-甲酰胞嘧啶(5fC)和5-羧胞嘧啶(5caC)，導致激活DNA去甲基化。
健康個體基因啟動子區(qū)的CpG島通常低甲基化，而非啟動子區(qū)CpG島則高甲基化。全基因組DNA低甲基化發(fā)生在非啟動子區(qū)域，可導致在非準確區(qū)域轉錄啟動和通常沉默位點的高轉錄活性。另一方面，整體DNA高甲基化通常會抑制表達、基因突變和等位基因丟失。在正常生理條件下，DNMTs和TETs協(xié)同維持DNA甲基化和去甲基化的平衡。研究表明，異常DNA甲基化與多種疾病相關，并在動脈粥樣硬化中發(fā)揮重要作用，其中包括異常高甲基化和低甲基化。Zaina等使用全基因組重亞硫酸鹽測序研究結果表明，與相應的健康對照組相比，主動脈粥樣硬化區(qū)域的多個基因組位點均發(fā)生高甲基化。然而在動脈粥樣硬化中存在全基因組低甲基化。既往研究表明，動脈粥樣硬化斑塊中以DNA低甲基化為主。在人類動脈粥樣硬化晚期病變和ApoE敲除小鼠病變中，動脈粥樣硬化發(fā)生基因組低甲基化。這些發(fā)現(xiàn)提示動脈粥樣硬化中的DNA甲基化是一個動態(tài)過程，表現(xiàn)為早期升高，晚期降低。另一方面，DNA甲基化水平不僅與動脈粥樣硬化的分期有關，而且與動脈粥樣硬化的病變分級有關。通過全基因組DNA甲基化測序發(fā)現(xiàn)，在動脈粥樣硬化的人主動脈中，DNA甲基化與動脈粥樣硬化病變分級呈正相關。
DNA高甲基化和動脈粥樣硬化（DNA hypermethylation and atherosclerosis）
越來越多的研究表明，DNA甲基化受炎癥信號通路調控。例如用促炎刺激(如氧化低密度脂蛋白(oxLDL))處理人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)已被證明上調DNMT1并導致Krupel樣因子2 (KLF2)基因啟動子甲基化，從而導致KLF2受抑制和內皮炎癥積聚。此外白細胞介素-6 (IL-6)可以鑒定DNMT1和DNMT3B蛋白穩(wěn)定性，從而誘導基因的整體和啟動子特異性DNA甲基化變化。同時，炎癥信號通路受DNA甲基化調控，抑制DNMT3b可使轉錄因子叉頭盒子P3(FOXP3)、轉化生長因子-β、白細胞介素-10表達水平升高，白細胞介素-1β、干擾素- γ表達水平降低。在調控炎癥因子過程中，DNA甲基化產生機制以及DNA甲基化在基因組三維結構中相關基因表達調控的機制尚未闡明。最近一項對542個人類轉錄因子研究發(fā)現(xiàn)，與未甲基化的轉錄因子相比，117個(22%)轉錄因子在甲基化時與其motif結合減少。通過阻止這些轉錄因子結合，DNA甲基化可以阻止包含其序列識別motif的CpG島啟動子的轉錄激活。
除炎癥因子外，DNA甲基化還受其他刺激因素的影響。體外研究表明，暴露于紊流模式的內皮細胞具有更高水平的DNMT1，導致其基因組DNA高甲基化。肥胖與嚴重心血管或內分泌疾病(如動脈粥樣硬化和卒中)的風險增加相關。在肥胖小鼠腹股溝白色脂肪組織中，Scara3表達降低。在2型糖尿病和動脈粥樣硬化患者中觀察到SCARA3高甲基化。此外，來自超重/肥胖的韓國受試者研究結果表明，TSPO相關蛋白1反義RNA 1 (TSPOAP1-AS1)啟動子的DNA高甲基化與超重/肥胖相關，以及LDL膽固醇水平與TSPOAP1-AS1 DNA高甲基化水平顯著正相關。這些啟動子區(qū)域的高甲基化是否可能是動脈粥樣硬化的潛在預測因素尚不清楚；因此需要進一步的研究。
動脈粥樣硬化是一個涉及多種血管壁細胞和炎性細胞的復雜病理過程。內皮功能障礙是動脈粥樣硬化的病理基礎，并伴有血管壁通透性改變。導致脂質沉積、炎性細胞浸潤以及平滑肌細胞遷移和增殖，進而發(fā)展為動脈粥樣硬化。DNA甲基化異常引起的基因表達改變可導致細胞表型和功能改變。在動脈粥樣硬化的關鍵因子氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)處理的HUVECs中，DNMT3b介導的e1a刺激基因的細胞抑制因子(CREG)高甲基化，導致CREG表達抑制和內皮功能障礙。同型半胱氨酸(Homocysteine, Hcy)是動脈粥樣硬化的獨立危險因素，可上調10號染色體上的磷酸酶和張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homologue on chromosome 10, PTEN)甲基化水平，并促進VSMC增殖，這是動脈粥樣硬化發(fā)展的主要病理事件。線粒體融合蛋白2（mitofusin-2，MFN2）是線粒體外膜上一種重要的跨膜GTPase，其高甲基化可進一步促進hcy誘導的VSMC增殖。c-Myc與DNMT1啟動子的結合增加是導致MFN2高甲基化的一種新的相關分子機制。Hcy也參與了動脈粥樣硬化的炎癥反應和DNA甲基化動態(tài)變化，通過促進SMAD7啟動子高甲基化激活NF-κ b介導的血管炎癥反應，且呈劑量和時間依賴性。DNMT1是體內外巨噬細胞炎癥的決定因子，DNMT1通過抑制Kruppel樣因子4 (KLF4)的表達促進巨噬細胞M1活化，并且DNMT1敲除的ApoE- /-小鼠可改善動脈粥樣硬化形成并抑制斑塊炎癥。在一項對從紊流區(qū)分離的豬主動脈內皮研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，血流變化通過DNMT3a富集增加了KLF4啟動子內CpG島的DNA甲基化，從而導致動脈粥樣硬化產生區(qū)域性影響。DNMT3b加速動脈粥樣硬化，可能與人外周血調控性T細胞叉頭盒子P3(FOXP3)高甲基化狀態(tài)有關。在ApoE-/-小鼠中，Dnmt3b沉默通過減少病變大小和巨噬細胞含量，同時增加膠原和平滑肌細胞含量以減輕動脈粥樣硬化。在人動脈粥樣硬化斑塊和動脈粥樣硬化患者中，SMAD7啟動子高甲基化，且與同型半胱氨酸水平和頸動脈斑塊評分呈正相關。在非裔美國人樣本中，針對心血管疾病危險因素進行校正后，AHRR、GFI1和LRRC52的DNA甲基化與動脈粥樣硬化相關。這些發(fā)現(xiàn)表明，甲基化的SMAD7、AHRR、GFI1和LRRC52可能是動脈粥樣硬化的新型預測生物標志物。
DNA低甲基化和動脈粥樣硬化（DNA hypomethylation and atherosclerosis）
在細胞模型、動物和人類的許多研究中都揭示了DNA低甲基化的動脈粥樣硬化。同型半胱氨酸的前體S-腺苷同型半胱氨酸(s-adenosylhomocysteine, SAH)誘導內皮細胞低甲基化，導致內皮細胞遷移增強，水通道蛋白1水平降低，水通透性受損，從而導致動脈粥樣硬化發(fā)生。通過下調SAH水解酶水平還可通過降低DNMT1表達和p66Shc啟動子甲基化激活調控氧化應激的關鍵蛋白p66Shc表達。然后誘導氧化應激損傷內皮功能，促進ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化發(fā)生，提示SAH相關的內皮損傷可能促進動脈粥樣硬化發(fā)生。抑制ApoE−/−小鼠SAH水解酶，通過抑制內皮細胞DNA甲基化，表觀遺傳上調Drp1表達，導致血管衰老和動脈粥樣硬化。Dynamin相關蛋白1 (Dynamin-related protein 1, mdivi-1)作為一種Drp1特異性抑制劑，通過抑制線粒體mito-ROS/ NLRP3介導的M1極化來減緩ApoE-/-小鼠動脈粥樣硬化。核糖核酸酶6在動脈粥樣硬化患者外周血和斑塊組織中表達上調。體內外研究表明，核糖核酸酶6啟動子低甲基化加重了小鼠動脈粥樣硬化，促進經(jīng)oxLDL處理的小鼠主動脈VSMC增殖和遷移，并上調細胞中ROS含量和炎癥因子分泌水平。此外與對照組相比，冠心病患者的IL-6啟動子區(qū)域存在低甲基化，且在動脈粥樣硬化患者中，IL-6基因的DNA低甲基化與IL-6基因表達增加相關。在動脈粥樣硬化患者中，信號淋巴細胞活化分子7 (SLAM7)在晚期斑塊中的表達顯著高于早期動脈粥樣硬化組織，在不穩(wěn)定斑塊中的表達顯著高于穩(wěn)定斑塊。SLAM7高表達促進促炎細胞因子分泌并抑制VSMC增殖，是動脈粥樣硬化的關鍵調控因子，可能是其潛在的治療干預靶點。全基因組分析發(fā)現(xiàn)，與炎癥時表達增加的非易損性病變相比，脂蛋白相關磷脂酶A2啟動子區(qū)CpG位點(cg11874627)在動脈粥樣硬化易損病變中的甲基化水平較低�？傊�，這些結果表明，異常的DNA去甲基化修飾(p66Shc、Drp1、核糖核酸酶6、IL-6、SLAM7和脂蛋白相關磷脂酶A2)參與動脈粥樣硬化進展及其作為治療靶點在動脈粥樣硬化中的潛在作用。
TET1s缺失會加重振蕩剪切流（oscillatory shear flow）誘導的動脈粥樣硬化。DNA去甲基化酶TET2抑制促炎細胞因子、趨化因子的上調和炎癥小體的激活，從而預防動脈粥樣硬化。造血或髓系細胞特異性TET2缺失也會加重心力衰竭時的心功能障礙，這與NLRP3 /IL-1β通路激活相關。最近研究表明TET2通過調控beclin1依賴的自噬過程來改善ApoE-/-小鼠的動脈粥樣硬化進展。
動脈粥樣硬化中的組蛋白修飾（Histone modification in Atherosclerosis）
核小體（Nucleosomes）是染色質的功能單位，由147個DNA堿基對和一個由四組核心組蛋白(H2A、H2B、H3和H4)組裝的八聚體組成。組蛋白N端延伸到核小體之外，可以通過乙�；⒓谆�、磷酸化、泛素化、糖基化和ADP-核糖基化修飾基因表達。這一過程被統(tǒng)稱為組蛋白翻譯后修飾。組蛋白修飾失衡可導致心血管疾病發(fā)生發(fā)展，而組蛋白H3、H4殘基甲基化和乙�；笔莿用}粥樣硬化的標志。在這些修飾中，組蛋白乙�；徒M蛋白甲基化是在炎癥和心血管疾病中研究最多的修飾。
組蛋白甲基化（Histone methylation）
與組蛋白乙�；啾�，組蛋白甲基化在維持和形成異染色質結構、基因組印記、DNA修復、X染色質失活以及轉錄調控等方面發(fā)揮著更穩(wěn)定的表觀遺傳標記作用。組蛋白甲基化主要發(fā)生在組蛋白H3和H4的賴氨酸(k)或精氨酸(R)殘基上。根據(jù)不同位點的甲基化程度，可分為單甲基化(me)、二甲基化(me2)和三甲基化(me3)。組蛋白甲基化通常與轉錄抑制相關。
組蛋白甲基化過程主要由兩種組蛋白甲基轉移酶(HMT)催化。其中，組蛋白賴氨酸甲基轉移酶(HKMT)包含6中組蛋白賴氨酸甲基轉移酶復合體(KMT1-6，表1)，組蛋白精氨酸甲基轉移酶(protein arginine methyltransferase，PRMT)包含PRMT1、3、5、6和CARM1。組蛋白去甲基化酶大致分為兩個家族：LSD(賴氨酸特異性去甲基化酶，包含LSD1和LSD2)和JMJD (JmjC結構域包含家族，包含KDM2, 3,4,5,6)。一般情況下，組蛋白H3和H4不同位點的甲基化以及甲基化程度對基因的轉錄調控具有重要意義。其中，H3K9me3、H3K27me3和H4K20me2/3介導轉錄抑制，而H3K4me1/2/3、H3K9me1、H3K27me1、H3K36me1/2/3和H3k79me1/2/3介導轉錄激活。
表1：組蛋白甲基轉移酶和去甲基轉移酶
動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展與M1型促炎表型分泌的炎癥因子顯著相關。瞬時受體電位A1 (Transient receptor potential A1)作為一種鈣離子通透性非選擇性陽離子通道，在動脈粥樣硬化中過表達。它可以改變巨噬細胞中H3K27三甲基化水平，調控巨噬細胞向炎癥表型方向發(fā)展。在單核細胞中，炎癥細胞表現(xiàn)出H3K9和H3K27甲基化降低。冠心病患者CD14單核細胞中單核細胞趨化蛋白1 (monocyte chemoattractant protein 1, MCP1)血漿濃度顯著上調，MCP1啟動子的H3K9三甲基化降低。MCP1影響單核細胞趨化，是與動脈粥樣硬化發(fā)展密切相關的關鍵趨化因子。
在促炎M1中觀察到組蛋白賴氨酸甲基轉移酶SETDB2 (KMT1家族成員)上調，而在造血細胞中SETDB2缺失會促進血管炎癥和加速動脈粥樣硬化。組蛋白H3K27甲基轉移酶Ezh2通過抑制細胞因子信號轉導抑制因子Socs3，以增加巨噬細胞炎癥反應。髓系特異性Ezh2缺失可降低巨噬細胞泡沫細胞炎癥反應，減少一氧化氮、IL-6和IL-12產生，從而減輕小鼠動脈粥樣硬化。在VSMC特異性端粒沉默干擾因子1樣(Dot1l)條件敲除小鼠模型中，Dot1l及其特異性誘導的H3K79me2直接調控Nf-κB轉錄，導致CCL5和CXCL10表達增加。小鼠Dot1l缺失可降低動脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性，并通過調控脂質生物合成基因程序促進炎性斑塊巨噬細胞活化。這些發(fā)現(xiàn)提示DOT1L是動脈粥樣硬化的潛在治療靶點。
另一方面，賴氨酸去甲基化酶KDM4A/JMJD2A直接靶向oxldl誘導的巨噬細胞M1極化，而不依賴于NF-κB和HIF激活，這兩個信號對巨噬細胞的促炎激活至關重要。LPS處理可促進HUVECs中JMJD3表達，并促進JMJD3核聚積。JMJD3減少了靶基因啟動子區(qū)的甲基化狀態(tài)，最終導致靶基因表達。
組蛋白乙�；腿ヒ阴；℉istone acetylation and deacetylation）
組蛋白乙酰基變化是動脈粥樣硬化的表觀遺傳學標記。乙�；ㄟ^賴氨酸乙酰轉移酶(KAT)將乙�；鶑囊阴］o酶A轉移到賴氨酸的ε-氨基側鏈，這一過程可被KDAC逆轉。在組蛋白結構中添加乙�；鶗档推湔姾珊蛯ω撾姾蒁NA的親和力，從而增加染色質的轉錄可及性。組蛋白乙酰化是研究最廣泛的組蛋白修飾形式。組蛋白乙酰轉移酶(Histone acetyltransferases, HAT)和組蛋白去乙�；�(Histone deacetylases, HDACs)在20世紀90年代中期至90年代末被發(fā)現(xiàn)。HATs和HDACs分別被重命名為KATs和賴氨酸去乙酰化基酶(KDACs)，以區(qū)別于非組蛋白乙�；�。這兩種酶通過組蛋白的可逆修飾來調控組蛋白乙�；胶突蜣D錄。KATs分為3類：GCN5 (GCN5相關N -乙酰轉移酶家族；包含GCN5和PCAF)、MYST (MOZ, MORF, Ybf2/Sas3, Sas2和Tip60)和P300 (CBP和P300)。KDAC分為4類：第1類(組蛋白去乙酰化酶(HDAC) 1、2、3、8)，第2類(HDAC 4、5、6、7、9、10)，第3類(SIRT 1 - 7)和第4類(HDAC11)。1、2和4類KDAC是典型的鋅依賴性去乙酰化基酶，而4類KDAC是NAD依賴性sirtuin去乙酰化基酶。在人巨噬細胞中，LPS誘導p300募集并增強NADPH氧化酶5基因近端啟動子內活性轉錄位點的組蛋白乙�；�，這表明對調控NADPH氧化酶5表達的表觀遺傳學通路的藥理學靶向可能是動脈粥樣硬化中一種值得關注的新治療策略。
Ⅰ類KDAC（Class I KDACs）
越來越多證據(jù)表明HDACs參與了VSMC增殖和遷移的表型轉換。最近的研究發(fā)現(xiàn)，HDAC1作為一種重要的調控因子，對主動脈VSMC遷移和表型轉換至關重要。CD14 +單核細胞的調控因子X1缺失促進了MCP1啟動子區(qū)域的H3和H4乙酰化和H3K9三甲基化，并通過減少HDAC1和雜化抑制因子3-9同源物1 (SUV39H1)的招募導致MCP1過表達。在內皮細胞中，組蛋白去乙酰化酶2 (HDAC2)保護內皮功能障礙和動脈粥樣硬化。內皮-間充質轉化(Endothelial-mesenchymal transition，EndMT)是動脈粥樣硬化斑塊不穩(wěn)定的重要因素。動脈粥樣硬化中HDACs與血管內皮穩(wěn)定性及EndMT密切相關。HDAC3作為一種必需的促生存分子，對內皮祖細胞的分化至關重要。當HDAC3被敲低時，ApoE-/-小鼠發(fā)生動脈粥樣硬化，血管破裂。HDAC3也影響動脈粥樣硬化中的EndMT，在ApoE−/−小鼠和HUVECs中，HDAC3抑制劑通過調控炎癥來抑制EndMT。在ox-LDL處理的HUVECs和ApoE−/−小鼠中，HDAC3通過microRNA-19b/PPARγ/NF-κB軸抑制炎癥來保護動脈粥樣硬化。
Ⅱ類KDAC （Class II KDACs）
HDAC4是一種關鍵的調控因子，參與多種細胞的增殖和遷移。HDAC4可促進VSMC增殖和遷移，干擾HDAC4可抑制VSMC增殖和遷移。此外，HDAC4還參與血管鈣化(vascular calcification, VC)。最近，Abend等發(fā)現(xiàn)HDAC4在VC早期表達上調，并參與VSMC血管鈣化和炎癥反應。VC是一種發(fā)生于血管平滑肌細胞的活躍過程，以動脈內鈣沉積為特征。它也與動脈粥樣硬化的發(fā)病率和死亡率相關。而HDAC5在VSMC中作為促炎分子，由Nox4依賴的ROS產生和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/AKT通路介導。另一方面，HDAC6在動脈粥樣硬化刺激下通過翻譯后修飾上調，是CSEγ在血管內皮中表達的關鍵調控因子。在oxLDL處理的內皮細胞中，CSEγ表達減少，H2S生成減少，導致內皮功能障礙。胱硫醚γ-裂解酶通過抑制HDAC6活性保護血管內皮。在動脈粥樣硬化中，靶向HDAC6可通過NF-κB/NLRP3通路減輕尼古丁誘導的巨噬細胞焦亡。
有動脈粥樣硬化傾向的小鼠中表現(xiàn)出EndMT減少，斑塊面積顯著減少，而內皮特異性HDAC9基因敲除，而內皮特異性HDAC9調控EndMT和動脈粥樣硬化斑塊表型。Malhotra等發(fā)現(xiàn)HDAC9與腹主動脈鈣化相關，并影響VSMC表型。在人主動脈VSMC中，HDAC9過表達促進鈣化并降低收縮力，而HDAC9表達降低抑制鈣化和增強細胞收縮力。HDAC9促進內皮-間質轉化和不利的動脈粥樣硬化斑塊表型。HDAC抑制劑可抑制vsmc鈣化，如apicidin、trichostatin、vorinostat和tubacin。
Ⅲ類KDAC （Class III KDACs）
SIRT6 (Sirtuin 6)是一種細胞核去乙�；福谡{控VSMC衰老和動脈粥樣硬化中起關鍵作用。在人和小鼠斑塊VSMCs中，SIRT6蛋白表達降低并受CHIP調控。SIRT6通過調控端粒維持和VSMC壽命進而抑制動脈粥樣硬化發(fā)生，這一作用依賴于其去乙�；富钚�。內源性SIRT6去乙酰化酶是VSMC衰老和動脈粥樣硬化的重要抑制劑。
靶向DNA甲基化和組蛋白修飾治療動脈粥樣硬化
廣泛的表觀遺傳修飾參與了動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生和發(fā)展。臨床上，阿司匹林吸收會導致顱內動脈狹窄患者ABCB1甲基化水平降低。葉酸(缺乏葉酸會增加同型半胱氨酸水平)是一種動脈粥樣硬化藥物，在高脂飲食喂養(yǎng)的ApoE基因敲除小鼠中，葉酸可誘導內皮功能障礙，加速動脈粥樣硬化病理過程，并增加血管過氧化物酶1、MCP1和血管內皮生長因子的DNA甲基化。因此，包括DNA甲基化和組蛋白翻譯后修飾在內的表觀遺傳修飾是治療包括動脈粥樣硬化在內等多種疾病的一種有效方法。
以DNA甲基化為靶點的治療策略
DNMT抑制劑是首批用于癌癥治療的表觀遺傳藥物之一。靶向DNMT的藥物包括胞嘧啶類似物、寡核苷酸類藥物、DNA結合劑和S-腺苷甲硫氨酸抗性藥物。胞嘧啶類似物可在DNA合成過程中不可逆地并入DNA中。當DNMT試圖催化DNA甲基化時，這些胞嘧啶類似物DNMT可與DNMT共價結合，使DNMT不能與染色質分離，從而抑制活性。目前，美國FDA批準了兩種胞嘧啶類似物DNMT，即5-氮雜胞苷(5-Aza-C)和5-Aza-CdR(商品名：地西他濱)。5-Aza-C用于治療骨髓增生異常綜合征，其不僅干擾DNA甲基化，還干擾mRNA合成，具有較強的毒性。通過5-Aza-C藥理上調PTEN可減少斑塊面積并保持體內SMC收縮蛋白表達。5-Aza-CdR適用于骨髓增生異常綜合征和急性髓系白血病，它僅干擾脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid）而不干擾核酸。5-氮雜-2'-脫氧胞苷抑制DNA甲基化可通過抑制巨噬細胞炎癥來改善動脈粥樣硬化。越來越多研究發(fā)現(xiàn)，在幾種已建立的動脈粥樣硬化動物模型中，5-Aza-CdR有效抑制了動脈粥樣硬化進展，包括飲食誘導的ApoE−/−小鼠、LDLr−/−小鼠和接受頸動脈部分結扎的ApoE−/−小鼠動脈粥樣硬化。
然而，對整體DNA甲基化的藥理編輯缺乏特異性，可能導致不良反應，如自身免疫性疾病。在人動脈粥樣硬化中，DNMT3B與CREG表達水平呈負相關，揭示了阻斷CREG甲基化可能是治療ox-LDL誘導的動脈粥樣硬化的一種新方法。最近在RESCUE試驗中，一種針對IL-6配體的全人源單克隆抗體Ziltivekimab被證明可以顯著降低與動脈粥樣硬化相關的炎癥和血栓形成的生物標志物。此外，Ziltivekimab介導的IL-6配體抑制與較低的中性粒細胞-淋巴細胞比值相關，這一比值獨立預測動脈粥樣硬化事件，并且是殘余炎癥風險的潛在生物標志物，提示它可能破壞多種致動脈粥樣硬化的炎癥通路。另一方面，抑制Drp1降低了糖尿病ApoE-/-小鼠主動脈根部的巨噬細胞負荷、氧化應激和晚期鈣化動脈粥樣硬化斑塊，以及人巨噬細胞產生的炎癥細胞因子。Mdivi-1作為一種Drp1特異性抑制劑，是一種新型小分子PCSK9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9）抑制劑，是心血管預防的基石。
MG98等寡核苷酸類藥物靶向DNMT的活性催化，阻止DNMT結合到特定基因的啟動子以抑制其DNA甲基化。DNA結合劑(如SGI-1027)靶向DNMTs的輔因子結合位點。雖然尚未研究寡核苷酸藥物、DNA結合劑和疾病之間的關系，但它們可能成為一種替代方法，因為它們不被納入DNA，細胞毒性低。此外，一些中草藥對動脈粥樣硬化的DNA甲基化具有潛在的調控作用。一些草藥和草藥化合物，如姜黃素、梔子苷和白藜蘆醇，也顯示出在調控血管細胞中的表觀遺傳酶和動脈粥樣硬化方面的前景。盡管目前的文獻已經(jīng)證明，一些天然存在的非核苷類DNMTi能夠抑制小鼠動脈粥樣硬化，但它們的具體作用機制和DNMTs的抑制作用在多大程度上參與動脈粥樣硬化保護作用尚不清楚。目前僅少數(shù)用于治療神經(jīng)精神疾病的藥物對組蛋白修飾酶或DNMTs有直接作用。重要的是，靶向胞苷類似物和非插入型甲基轉移酶抑制劑的整體DNA甲基化已被FDA批準用于某些癌癥的治療。DNA甲基化是動態(tài)可逆的，具有個體差異和時空特異性。因此，針對特定個體和疾病特定階段的DNA甲基化標志物設計特異性藥物成為未來藥物開發(fā)的挑戰(zhàn)。
因此，靶向DNA甲基化通路可能是治療動脈粥樣硬化的有效方法，類似于目前DNA去甲基化藥物在白血病中的臨床應用。然而，我們需要進一步研究來破譯細胞和基因特異性DNA甲基化變化(尤其是在人類中)，并確定DNMT抑制劑治療是否在疾病的不同階段產生不同效果。
以組蛋白修飾為靶點的治療策略
組蛋白甲基化通常與轉錄抑制相關。與其他表觀遺傳抑制劑相比，組蛋白甲基化抑制劑(HTMi)尚未得到廣泛研究和開發(fā)。GSK126是一種有效的組蛋白甲基化抑制劑，對組蛋白N-甲基轉移酶EZH2具有高度選擇性。此外，它還能抑制H3K27me3，在mRNA和蛋白水平上顯著降低促炎基因表達。
關于組蛋白乙酰化的潛在調控劑，garcinol和anacardic acid是具有組蛋白乙酰轉移酶抑制劑(HATi)活性的天然化合物。Garcinol是一種從藤黃果實提取的的聚異戊烯基二苯甲酮，用于研究組蛋白乙�；谡{控早期生長反應蛋白1 (early growth response protein 1, EGR1)基因中的作用。近年來，一種新的果酸類似物MG149被開發(fā)為有效的、選擇性的組蛋白乙酰轉移酶(HATs) MYST家族(Tip60, KAT5和MOZ)抑制劑。MG149可抑制參與多種促炎細胞因子表達的NF-κB通路，在動脈粥樣硬化等炎癥性疾病中起關鍵作用。
組蛋白乙�；c染色質開放和基因轉錄相關，HDACs可通過抗HATs影響組蛋白乙�；�。目前，組蛋白乙�；臐撛谡{控因子HDAC抑制劑(HDACi)已被批準用于治療血液系統(tǒng)惡性腫瘤，但其在動脈粥樣硬化中的應用尚未在臨床試驗中進行研究。HDACi的藥理作用是通過阻止靶基因啟動子上的組蛋白去乙酰化來激活沉默基因。HDACi主要分為四類，包括環(huán)肽、脂肪酸和苯甲酰胺。Vorinostat (HDAC抑制劑)又稱SAHA（suberoylanilide hydroxamic acid），是一種來源于異羥肟酸類的化合物。FDA已批準其用于T細胞皮膚性淋巴瘤的治療，且作用于除Ⅲ類以外的所有HDACs。研究結果表明，SAHA以KLF2依賴性方式減少ApoE缺失小鼠的動脈粥樣硬化病變大小。在Ldlr-/-小鼠中，另一種特異性HDACi曲古抑菌素A (TSA)通過增加清除率受體CD36啟動子區(qū)、腫瘤壞死因子(TNF)- α和血管細胞黏附分子-1 (VCAM-1)的乙�；徒档虸L-6和il -1 β的表達來促進動脈粥樣硬化。TSA可靶向C/EBPα/PPARγ軸，誘導C/EBPα乙�；�，從而緩解動脈粥樣硬化。TSA在動脈粥樣硬化中的不同作用可能是由于其非特異性，因為TSA對HDAC I, IIA和IIB具有抑制作用。這一現(xiàn)象提示在評估HDACi的藥理作用時，必須研究HDAC抑制依賴和非依賴的機制。HDACi是一類很有前景的抗炎藥物。近年來，丙戊酸(VPA)等I/IIa類選擇性HDACi的高效給藥系統(tǒng)被開發(fā)出來，以克服自由給藥的常見缺點，如半衰期短和副作用。此外，它在原代人巨噬細胞中表現(xiàn)出抗炎作用，并能夠減弱脂多糖誘導的炎癥反應。TMP195是Ⅱa類HDAC的選擇性抑制劑，在晚期動脈粥樣硬化中，TMP195減少了關鍵的炎癥通路，減輕動脈粥樣硬化發(fā)生，從而為減少血管炎癥提供了一種新的治療策略。大多數(shù)現(xiàn)有或臨床可用的HDAC抑制劑是通用的，選擇性HDACi的開發(fā)可以減少其他靶點活性的副作用，如HDAC6的潛在通用毒性。羅米地辛(FK228)是一種針對HDAC1/2的選擇性抑制劑，具有抗炎特性，并通過調控多種轉錄因子(krüppel-like因子5、CREB結合蛋白)的去乙�；饔糜绊懫交〖毎鲋�。在ApoE−/−小鼠中，HDAC3特異性抑制劑RGFP966減輕了動脈粥樣硬化病變，并抑制動脈粥樣硬化斑塊的EndMT。Bossche等使用特異性HDAC抑制劑研究結果表明，抑制HDAC3具有泛HDAC抑制劑的致動脈粥樣硬化保護作用。由于部分減少了M1激活而沒有增加泡沫細胞，在巨噬細胞中抑制HDAC，特別是HDAC3，顯示出抗動脈粥樣硬化的作用。在高脂飲食喂養(yǎng)的ApoE−/−小鼠中，Romidepsin通過增強STAT3乙酰化表觀遺傳調控VCAM-1表達，從而抑制動脈粥樣硬化。由于DNA甲基化與組蛋白去乙�；瑫r發(fā)生，因此聯(lián)合應用DNA甲基化抑制劑和組蛋白去乙�；种苿┲委熝装Y性疾病已成為研究熱點�？紤]到調控表觀遺傳沉默的現(xiàn)有化療和正在開發(fā)中的其他藥物可能會增加心肌梗死風險，因此靶向特定細胞的療法可能是動脈粥樣硬化治療的替代方案。人類遺傳學研究發(fā)現(xiàn)EndMT的主要調控因子ZEB2是冠狀動脈疾病相關基因，ZEB2通過表觀遺傳抑制動脈粥樣硬化中TGFβ和NOTCH信號通路來調控SMC表型轉化。
用于動脈粥樣硬化直接表觀遺傳治療的納米材料
以DNA甲基化或組蛋白修飾為靶點可能是動脈粥樣硬化治療的一個有效方法。然而如文中所述，表觀遺傳藥物的許多靶點廣泛表達，且一些表觀遺傳藥物的生物利用度差、穩(wěn)定性低、半衰期短，因此表觀遺傳治療面臨的主要挑戰(zhàn)在于可能出現(xiàn)的副作用。納米材料包括有機納米顆粒(如聚合物納米顆粒、脂質體、膠束和高密度脂蛋白納米顆粒)和無機納米顆粒(如金納米顆粒、Fe3O4、介孔二氧化硅納米顆粒和CuS)，已被證明對動脈粥樣硬化的治療和診斷有效。近年來已經(jīng)開發(fā)出大量具有物理和化學特性的納米顆粒，它們能夠有效地將表觀遺傳藥物遞送到患病細胞并調控其釋放。例如由明膠酶、聚乙二醇(PEG)和聚-ε-己內酯組成的納米顆粒特異性遞送DAC，在小鼠胃癌異種移植模型中顯著抑制腫瘤生長。用組蛋白去乙酰化酶抑制劑(iHDACs)功能化的聚合物納米顆粒在間皮瘤腫瘤中產生最佳iHDACs釋放，介導腫瘤重量顯著且無毒性。另一方面，脂質體已被用作表觀遺傳藥物的納米載體：PEG功能化脂質體更有效地轉運和釋放一些抗腫瘤藥物，包括HDAC抑制劑SAHA、PXD101和TSA。
結論
利用人類動脈粥樣硬化組織或動物動脈粥樣硬化模型來確定表觀遺傳學在血管發(fā)病機制中的作用，由于疾病的動態(tài)性質和組織異質性而變得復雜。表觀遺傳改變對多種細胞類型的普遍影響限制了其在疾病特異性或治療中的臨床應用。因此，系統(tǒng)地檢測不同時期的表觀遺傳變化，能夠制定全面的治療策略。另一個面臨的問題是，當多個翻譯后修飾針對共有氨基酸殘基(如賴氨酸殘基)時，不同修飾之間可能存在競爭性拮抗。動脈粥樣硬化相關細胞如何求同存異需要進一步的研究來適當?shù)貙⒈碛^遺傳修飾因子加入動脈粥樣硬化的治療算法中。
參考文獻：
Zhang L, Xia C, Yang Y, Sun F, Zhang Y, Wang H, Liu R, Yuan M. DNA methylation and histone post-translational modifications in atherosclerosis and a novel perspective for epigenetic therapy. Cell Commun Signal. 2023 Nov 29;21(1):344. pii: 10.1186/s12964-023-01298-8. doi: 10.1186/s12964-023-01298-8. PubMed PMID: 38031118.
標簽：
DNA甲基化
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