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表观遗传学由 Waddington ［1 ］ 于 1942 年作为后 生论和遗传学的合词而提出。1975 年 Ledford ［2 ］ 对 表观遗传学进行了较为准确的描述，认为个体在成 体阶段可遗传的基因表达改变的相关信息可经有丝 分裂、减数分裂方式在细胞和个体间世代传递。而 在现代生物学中，表观遗传学一般是指不涉及 DNA 序列改变的基因或者蛋白表达的变化，并可 以在发育和细胞增殖过程中稳定传递的遗传学分支 学科，主要包括 DNA 甲基化、组蛋白共价修饰、 染色质重塑、基因沉默和 ＲNA 编辑等调控机制， 其中 DNA 甲基化是表观遗传学最主要也是目前研 究最多的内容。DNA 甲基化是指在 DNA 甲基转移 酶 ( DNA methyltransferases，DNMTs) 的催化下， CpG 序列 5- 胞嘧啶选择性添加甲基基团形成 5- 甲 基胞嘧啶的化学修饰过程 ［3 ］ 。研究表明，DNA 异 常基因甲基化与人类衰老、心脑血管疾病 ( 动脉 粥样硬化、高血压病等) 、代谢异常疾病 ( 糖尿 病、高脂血症) 、恶性肿瘤等关系密切 ［4 －7 ］ 。针对 异常 DNA 甲基化的治疗研究是防治上述疾病的重 要策略。阴阳学说是中医学最核心的理论，该学说 一直有效地指导中医临床实践。我们认为，阴阳学 说对 DNA 甲基化研究具有重要的指导意义，试论 述如下。 1 DNA 甲基化紊乱是众多疾病的共有模式 得益于基因测序技术的发展，目前的研究表 明，DNA 异常甲基化在心脑血管疾病 ( 动脉粥样 硬化、高血压病) 、恶性肿瘤、衰老、代谢异常疾 病 ( 糖尿病、高脂血症) 的发生及进展中占有重 要地位。尽管上述疾病有其相对独立的甲基化标志 物，但是上述疾病的异常甲基化模式是一致的，即 这些疾病同时存在高甲基化基因与低甲基化基因， 其 DNA 甲基化呈现出紊乱状态。比如，动脉粥样 硬化是动脉硬化性血管疾病中最重要的一种，以动 脉粥样硬化为主要病理改变的心脑血管疾病 ( 脑 梗死、心肌梗死等) 严重威胁着人类的健康 ［8 －9 ］ 。 高同型半胱氨酸 ( HHcy) 是心血管疾病的独立危 险因素，其对动脉粥样硬化的危害也是通过甲基化 起作用，能诱导动脉粥样硬化基因组低甲基化 ［10 ］ 。 另外，三磷酸腺苷结合盒转运蛋白 A1 ( ABCA1) 是一种以 ATP 为能源，介导细胞内胆固醇和磷脂 流出并转运至贫或无脂的载脂蛋白 A- 1 ( apoli- poprotein A- 1) 形成高密度脂蛋白 ( HDL) ，进而 启动胆固醇逆向转运 ( ＲCT) 的膜整合蛋白，对防 止动脉粥样硬化的形成具有十分重要的意义。 Guay 等 ［11 ］ 报道，在动脉粥样硬化患者中 ABCA1 基因启动子存在异常的高甲基化，同时发现，外周 血白细胞 ABCA1 基因启动子的甲基化程度与血浆 高密度脂蛋胆固醇 ( HDL- C) 、HDL 颗粒大小呈明显负相关。我们的研究结论也证实，动脉粥样硬化 动物体内存在异常的高甲基化基因与低甲基化基 因，我们以高脂饲料造动脉粥样硬化兔模型，运用 甲基化免疫共沉淀联合测序技术发现，与正常组兔 比较发现，模型组共有 146 个异常差异甲基化基 因。对这些异常的甲基化基因分别进行 GO 与 Pathway 分析 ( 见表 1、表 2) ［12 ］ ，发现这些基因涉 及多个动脉粥样硬化相关功能与通路，如蛋白激酶 C 活性、胆固醇转运、MAPK 信号通路、PPAＲ 信 号通路、血管平滑肌收缩通路、炎症通路等。同时 我们还发现，涉及这些通路的甲基化基因包括低甲 基化基因与高甲基化基因 ( 见表 1、表 2) ，提示 异常的高甲基化基因与低甲基化基因均在动脉粥样 硬化发病中占有重要地位。再如，急性白血病是血 液系统最常见的恶性肿瘤，目前的研究也证明，基 因异常甲基化在其发病中起着重要作用 ( 包括异 常的低甲基化与高甲基化) ，Figueroa 等 ［13 ］ 证明， 相对于原发性白血病 ( AML) ，继发性白血病和骨 髓增生异常 ( MDS) 患者具有更多的异常高甲基 化 基 因， 这 些 异 常 的 高 甲 基 化 基 因 具 有 更 强的致病性， 提示异常的高甲基化基因是MDS 表 1 动脉粥样硬化兔模型组与空白组差异 甲基化下调及上调基因的 GO 分析 GO 功能 差异基因数 下调基因 上调基因 蛋白激酶 C 活性 2 PＲKCE、PＲKCA 无 脂质蛋白运输 2 MSＲ1 APOBEC1 泡沫细胞分化积极调控 1 MSＲ1 无 胆固醇转运 2 NPC1、MSＲ1 无 内皮细胞迁移积极调控 2 PＲKCA KDＲ MAPK 积极调控 3 PＲKCE AＲ、KDＲ 内皮细胞增值积极调控 2 PＲKCA KDＲ 炎症反应负调控 3 HGF、PTGEＲ4、 AOAH 无 表 2 动脉粥样硬化兔模型组与空白组差异 甲基化下调及上调基因的 KEGG 分析 KEGG 通路 差异 基因数 下调基因 上调基因 VEGF 信号通路 3 PＲKCA 、PPP3CC KDＲ 血管平滑肌收缩通路 7 CYP4A5、PＲKCA、 ADＲA1A、PＲKCE、 ＲBSLO1 CALM2、 CYP4A7 PPAＲ 信号通路 3 无 CPN2、 ACSL6、 CYP8B1 MAPK 信号通路 5 CACNB2、PＲKCA、 PAK2、 CACNA2D1、 PPP3CC 无 Wnt 信号通路 2 PＲKCA、PPP3CC 无 进展为急性 AML 的一个主要机制。同时研究还发 现，恶性血液病 ( 包括 MDS 与 AML) 患者经常有 异常的低甲基化 SALL4 基因，这个基因被认为在 MDS 的病理中起重要作用 ［14 ］ 。目前的研究已经确 认，在肿瘤患者体内 DNA 的低甲基化与高甲基化 事件一样频繁 ［15 ］ 。 2 中医阴阳学说及 “阴阳自和” 2. 1 中医学理论的核心内容— — —阴阳学说 阴阳是中医学最核心、最基础也是最重要的内 容 。《黄帝内经》认为，阴阳是 “天地之道，万物 之纲纪” ，治病所求的根本即在于 “阴阳” 。明代 医家张景岳曰 : “医道虽繁，而可以一言蔽之者曰 阴阳而已。 ”目前关于阴阳的关系与内容的研究较 多，但并没有获得统一认识。如刘力红 ［16 ］ 认为， 阴阳之间以协同为主导，而非以对立制约为主导， 其中阳为主导，阴随阳而变化。上述阐述对于理解 中医的治疗观十分重要。 2. 2 阴阳学说指导下的中医治疗观— — —调和阴阳 以达 “阴阳自和” 老子曰 : “万物负阴而抱阳，冲气以为和。 ” 《黄帝内经》云 : “阳在外阴之使也，阴在内阳之 守也 ” ; “阴平阳秘，精神乃治” 。生理状态下，阴 阳处于不断运动变化中，二者的关系是 “和”的 状态，如果阴阳失和，则疾病随之产生; 因而在临 床治疗中，要调和阴阳，顺应阴阳各自应有的盛 衰，使 “阴阳自和”而病愈 。“阴阳自和”思想基 于中国古代哲学关于 “和”的理论 。 “阴阳自和” 是中医学的重要理论，如 《素问·生气通天论》 云 : “凡阴阳之要，阳密乃固。两者不和，若春无 秋，若冬无夏。因而和之，是谓圣度” ; 张仲景 《伤寒论》曰 : “凡病，若发汗、若吐、若下、若 亡血、亡津液，阴阳自和者，必自愈” ，说明临床 上通过调和阴阳以达到 “阴阳自和”是中医治疗 疾病的终极目标。 3 中医阴阳学说对研究 DNA 甲基化的启示 中医对疾病病机的认识可归纳为 “阴阳失 和” 。通过调和阴阳使 “阴阳自和”是中医治疗疾 病的目标。目前研究发现，DNA 异常基因甲基化 与人类多种疾病关系密切，针对异常 DNA 甲基化 的治疗研究是防治上述疾病的重要策略。从中医 “阴阳自和”的角度出发，调节疾病异常的高甲基 化基因与异常的低甲基化基因，使其恢复正常，对于上述疾病的治疗具有重大意义。根据这一提示， 我们从临床基础研究角度对 DNA 甲基化基因研究 提出几点看法。 3. 1 针对 DNA 异常基因甲基化的研究要照顾到异 常的高甲基化基因与异常的低甲基化基因两方面 目前经美国食品药品管理局 ( FDA) 批准的 针对 DNA 甲基化的药物有地西他宾 ( DAC) 和阿 扎胞苷 ( AZA) ，两药均具有嵌入到 DNA 和抑制 DNA 甲基化转移酶 ( DNMT) 的作用，对 MDS 和 急性 AML 的治疗较传统的化疗具有更好的疗 效 ［17 ］ 。然而在临床试验中也发现，一部分患者对 DAC 或 AZA 产生原发耐药，另外，一部分患者在 初始治疗有效后最终复发，并且再继续运用 DAC 或 AZA 治疗后效果不佳 ( 继发耐药) ［18 ］ 。很显然， 对于这类疾病的治疗仍需深入研究，开发新的针对 DNA 甲基化的治疗药物十分必要。需要注意的是， 基于西医对抗思维的治疗思路，上述两个药物皆具 有显著的去甲基化效应，即忽视了异常的低甲基化 也在疾病发展中发挥作用这一重要事实，因而未来 开发具有双向调控作用的甲基化作用药物或许能进 一步提高临床疗效。 3. 2 中药的双向甲基化基因调控研究 我们在进行相关的甲基化研究方面特别关注中 药的双向调控效应。用解毒活血中药栀子川芎胶囊 干预动脉粥样硬化兔的研究表明，小剂量栀子、川 芎能够改变动脉粥样硬化兔异常的甲基化基因。进 一步研究发现，小剂量栀子川芎胶囊能纠正动脉粥 样硬化异常的低甲基化与高甲基化基因，即具有双 向的调控作用 ( 见表 3、表 4) ，对这些异常的甲 基化基因分别进行 GO 与 Pathway 分析 ［12 ］ ，发现这 些基因涉及多个动脉粥样硬化相关功能与通路，比 如，蛋白激酶 C 活性、VEGF 信号通路、MAPK 信 号通路等。未来我们将进一步以双向甲基化基因调 控效应作为切入点，进一步挖掘临床有效中药方剂 的甲基化调控效应。 表 3 栀子川芎胶囊小剂量组与模型组差异 甲基化上调及下调基因 GO 分析 GO 功能 差异 基因数 上调基因 下调基因 蛋白激酶 C 活性 2 PＲKCE、PＲKCB 无 内皮细胞分化调节 1 无 PＲLＲ 内皮细胞迁移积极调控 1 PＲKCE 无 MAPK 积极调控 3 AＲ、FGFＲ2、 PＲKCE 无 内皮细胞增值调控 2 KGFFGF1 表 4 栀子川芎胶囊小剂量组与模型组差异 甲基化上调及下调基因 KEGG 分析 KEGG 通路 差异 基因数 上调基因 下调基因 VEGF 信号通路 3 PＲKCA、PＲKCB PPP3CC 血管平滑肌 收缩通路 8 PＲKCA、EDNＲA、 PＲKCE、PＲKCB、 ＲBSLO1 CYP4A5、 PP1- BETA、 CALD1 MAPK 信号通路 10 CACNB2、PＲKCA、 KGF、PAK2、 CACNA2D1、FGF1、 FGFＲ2、PＲKCB FAS、 PPP3CC 4 小结 中医理论的核心内容是阴阳学说，治疗时调和 阴阳使其 “自和”是中医治疗疾病的目标。DNA 甲基化是表观遗传学最主要的内容。近年来大量的 研究表明，异常的高甲基化基因和低甲基化基因与 威胁人类健康的某些重大疾病 ( 包括肿瘤、衰老、 心脑血管疾病) 密切相关。从已有的研究来看， 只针对 DNA 甲基化的一方面进行干预并不能带来 良好的临床效应。在中医阴阳学说的启示下，对上 述疾病中异常高甲基化基因与低甲基化基因进行双 向调控或许能达到 “阴阳自和”的目的。 来源：中医杂志 作者：周庆兵 吴立旗 张颖 张萍 童文新 徐凤芹 |
