HAT/HDAC失衡与乙酰化修饰异常：急性肺损伤炎症失控新机制

炎症失控是急性肺损伤（ALI）发病的关键机制。组蛋白乙酰转移酶（HAT）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）可通过乙酰化修饰调节炎症相关信号通路、转录因子等关键靶点的功能活性，是炎症基因表达的重要调控机制。我们近期发现ALI小鼠肺泡渗出液中炎症细胞内组蛋白乙酰化水平明显增高，这可能是ALI炎症失控的关键环节。为此，本课题拟复制脂多糖雾化吸入诱导的ALI模型，通过观察ALI发生发展过程中HAT与HDAC活性动态演变规律、探析乙酰化修饰调节炎症基因表达的机制、对比轻、中、重不同程度ALI中MKP-1、NF-κB等关键靶点乙酰化修饰的差异、针对性矫正异常的乙酰化修饰等途径来剖析ALI过程中HAT/HDAC失衡、乙酰化修饰异常与ALI炎症失控之间的内在联系及相关机制。本研究旨在揭示ALI发病过程中炎症失控的新机制、为ALI治疗提供新思路和实验资料。

相互拮抗的组蛋白乙酰转移酶（histone acetyltransferases，HATs）和组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases，HDACs)所催化的蛋白质乙酰化修饰是重要的转录后修饰，是调节基因转录水平重要环节。本研究复制了脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的急性肺损伤（acute lung injury, ALI）等多种小鼠急性炎症模型，探讨了乙酰化修饰与ALI发生发展的关系。结果发现：（1）HDAC抑制剂处理可明显减轻LPS诱导的肺组织损伤、抑制肺内炎症细胞浸润、降低血浆细胞因子水平并提高实验动物生存率；在盲肠结扎穿孔（cecal ligation and puncture, CLP）诱导的ALI模型，两种结构不同的HDAC抑制剂均可有效减轻肺组织损伤、下调粘附分子的表达、延长CLP小鼠的存活时间。（2）SIRT1是HDAC家族的代表性成员，我们发现SIRT1抑制剂nicotinamide（NAM）可明显LPS暴露小鼠血中炎症因子水平、减轻肺组织损伤程度、提高实验动物生存率；在CLP模型，NAM处理也可显著提高实验动物生存率。以上结果说明HDAC抑制剂在ALI中可显著减轻肺组织炎症损伤。（3）我们还发现HAT抑制剂garcinol (GAR)处理明显提升LPS刺激小鼠血浆中TNF-α与IL-6水平、缩短实验小鼠的生存时间；在体外培养的RAW264.7小鼠巨噬细胞中，GAR可剂量依赖性增强LPS诱导的细胞因子表达。（4）由于HAT及HDAC与基因转录水平密切关联，我们也检测了ALI模型中HAT及HDAC的活性水平，结果显示LPS暴露小鼠HAT和HDAC的总活性并无明显改变，提示ALI发病过程中可能存在HAT/HDAC亚型的改变。HDAC抑制剂抗炎效应的机制可能在于HDAC抑制剂提升了促分裂原活化蛋白激酶磷酸酶1 (MAPK phosphatase 1, MKP-1)的乙酰化水平，这可增强MKP-1与底物p38的相互作用，从而加强对p38通路的抑制效应。HDAC抑制剂也可通过诱导中性粒细胞的凋亡而发挥抗炎效应。此外，乙酰化对炎症相关蛋白质的影响与发生乙酰化修饰的具体位点有关，且越来越多的可发生乙酰化修饰的蛋白质在逐渐被发现，提示蛋白质的乙酰化修饰是一个普遍的蛋白质功能调节方式，其功能和意义值得更深更广的进一步研究。