慢性疲勞綜合征的表觀遺傳機制研究進展

楊蕾，康巧，袁宏潔，莊藝，金紅嬌，韓亮，吳曦

(1.成都中醫藥大學附屬綿陽醫院醫學美容科，四川 綿陽 621000； 2.成都中醫藥大學，成都 610075；3.南京中醫藥大學第二臨床醫學院，南京 210023)

慢性疲勞綜合征(chronic fatigue syndrome，CFS)是一組以慢性疲勞持續或反復發作為主要表現，同時伴有記憶力減退、疼痛、神經精神等非特異性癥狀的證候群[1-3]。近年CFS的發病率逐年增高，已成為世界各國廣泛關注的公共衛生問題[4-5]。研究發現，CFS患者的自殺死亡率顯著升高[6]。還有報道顯示，近年美國國立衛生研究院不斷增加CFS的研究支出，重新啟動CFS研究[7]。因此，闡明CFS的發病機制對于分子標志物的尋找及靶向藥物的研發均具有重要意義。表觀遺傳學研究是指在不改變DNA序列的情況下研究基因表達的可遺傳變化[8]，經典的表觀遺傳修飾主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾以及微RNA(microRNA，miRNA)等，這些表觀遺傳修飾均與CFS復雜的生理病理變化密切相關。目前的研究顯示，CFS的發病機制主要涉及神經內分泌、免疫、能量代謝等[9-10]，而參與CFS發病的因素可能受表觀遺傳修飾的影響?，F就CFS表觀遺傳機制的研究進展予以綜述。

1 CFS發病的神經-內分泌-免疫機制

1.1神經-內分泌機制 CFS患者的主要癥狀為疲勞，同時伴有認知功能障礙、疼痛不耐受和身體活動缺乏等，其中神經認知功能障礙的發生率為85%～90%[2]，而神經認知功能障礙、壓力系統和痛覺調節紊亂均與海馬功能異常密切相關。Bj?rklund等[11]通過檢測CFS患者大腦低靜息狀態區域腦血流量發現，CFS患者前后扣帶回、左側海馬功能連接增強，且與臨床疲勞、疼痛程度升高有關；同時，左側海馬旁回與左側中央后回功能連接降低，也與臨床疲勞程度升高有關；前后扣帶回、左側海馬功能連接增強可導致大腦默認網絡連接異常，進而影響神經認知功能、情緒和疼痛等，而海馬旁回和左側中央后回的功能分別涉及大腦記憶功能和軀體感覺，發生疲勞時可能破壞兩者在大腦默認網絡中的穩定性，從而導致連接減弱。CFS患者中樞神經系統中的神經膠質細胞被激活可產生多種神經免疫炎癥細胞因子[如白細胞介素(interleukin，IL)-1β][12]，而這些炎癥細胞因子可誘導星形膠質細胞中的5-羥色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)轉運蛋白表達、降低細胞外5-HT水平，最終減少5-HT1A受體的激活，從而誘發疲勞[13]。此外，CFS患者的疲勞、頭暈、注意力不集中、惡心等癥狀還與自主神經系統功能障礙密切相關，自主神經系統是機體適應挑戰的關鍵調節系統，其功能失調可能通過引發CFS癥狀以應對體內失衡的狀態[9]。

糖皮質激素受體可介導炎癥反應以及下丘腦-垂體-腎上腺軸(hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA軸)的調節，其中皮質醇分泌降低是CFS的標志性生物學特征之一。Roerink等[14]發現，與健康對照者相比，CFS患者唾液皮質醇覺醒反應降低，且應用IL-1受體拮抗劑阿那白滯素治療的CFS患者頭發皮質醇增長水平較應用安慰劑者略低。研究發現，CFS患者存在皮質醇水平較低、糖皮質激素受體功能降低以及IL-6和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α產生減少，而糖皮質激素可直接通過抑制編碼細胞因子基因的轉錄或間接抑制促炎性細胞因子的表達調節免疫反應[15]；此外，各種免疫炎癥的激活以及氧化、亞硝化應激也可導致HPA軸活動減弱[16]。HPA軸可與其他系統(尤其是免疫系統)相互作用，參與CFS的疾病進展。

1.2免疫機制 CFS的免疫失調包括T細胞、B細胞、自然殺傷細胞(natural killer cell，NK細胞)介導的細胞毒性降低以及細胞因子譜和免疫球蛋白水平變化等。免疫代謝對免疫系統的正常功能十分重要。研究發現，CFS患者CD8+T細胞的線粒體膜電位降低，CD4+和CD8+T細胞在靜息狀態下糖酵解減少，而CD8+T細胞在激活后糖酵解也減少[17]。還有報道顯示，CFS是一種以B細胞受體基因使用傾斜為特征的疾病，CFS中存在B細胞亞群的改變，如CD21+、CD19+和活化的CD5+B細胞數量增加[18]，而B細胞亞群改變可導致自身免疫和體液免疫功能障礙。NK細胞是先天免疫系統的效應淋巴細胞，可清除病原體和惡性細胞、激活免疫細胞并產生細胞因子。研究發現，與健康對照者相比，CFS患者的NK細胞介導的細胞毒性受損，且NK細胞免疫表型發生變化，包括CD18+CD11c-和CD18+CD2-NK細胞顯著增加，CD56BrightCD2+CD18+和CD56DimCD18+CD11a+CD11c+NK細胞顯著減少[19]。另據報道，CFS中的許多細胞因子均發生改變，包括TNF-α、轉化生長因子-β、IL-1α、IL-1β、IL-4、IL-6 和IL-8等[20]。Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)可識別具有病原相關分子模式的分子，導致核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)激活和免疫炎癥細胞因子表達上調，最終引發免疫、炎癥反應[21]。

此外，CFS患者也存在自身免疫反應。研究發現，細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4(cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4，CTLA-4) rs3087243-G和蛋白酪氨酸磷酸酶非受體型22(protein tyrosine phosphatase nonreceptor type 22，PTPN22) rs2476601-A中的自身免疫風險等位基因均與CFS發病密切相關，PTPN22編碼淋巴酪氨酸磷酸酶，可作為T細胞活化的強負調節劑，PTPN22 rs2476601風險等位基因可通過克隆缺失和受體編輯的干擾導致自身反應性B細胞產生，而CTLA-4 rs3087243-G等位基因可導致CTLA-4信使RNA水平降低，從而增強T細胞活性，PTPN22和CTLA-4調節B細胞和T細胞活化，表明自身免疫可能在CFS發病中發揮作用[22]。免疫炎癥反應和自身免疫反應均可降低線粒體膜電位活動，增強線粒體膜通透性，干擾ATP產生，減少磷酸肌酸合成并引起氧化磷酸化功能損傷[23]，進而影響能量代謝，產生疲勞等癥狀。

CFS的發病機制主要涉及免疫、神經和內分泌，三者具有共同的信號轉導物質和受體機制。細胞因子分泌可導致一氧化氮合酶表達增加，從而生成大量過氧亞硝酸鹽，降低HPA軸的活性，最終表現為糖皮質激素水平降低；而糖皮質激素可對免疫細胞產生負反饋，抑制促炎分子的進一步合成和釋放，從而刺激或抑制免疫功能[24]。此外，免疫系統與自主神經系統及周圍神經之間也存在相互作用。神經系統中的神經元及神經纖維表面可表達特異性免疫介質受體，而免疫系統中的免疫細胞膜上可表達神經肽受體及神經遞質受體，因此，感覺神經元可被免疫細胞分泌的炎癥介質激活并釋放神經肽及神經介質，而神經肽和神經介質可調控免疫細胞的功能[25]。

2 CFS的表觀遺傳學機制

表觀遺傳修飾與CFS復雜的病理生理變化密切相關，可能是參與CFS發生發展的重要機制之一。免疫細胞、細胞因子、糖皮質激素、新陳代謝等參與CFS發病的因素均受表觀遺傳修飾的調節。表觀遺傳修飾不僅可調節免疫-炎癥通路的多個靶點，還在自身免疫、氧化應激反應的發生以及神經功能、激素水平的調節等方面發揮重要作用。

2.1miRNA與CFS

2.1.1miRNA調控CFS的免疫機制 miRNA的表達變化在CFS的免疫功能受損中具有重要作用，已成為CFS的生物標志物。miRNA與免疫炎癥密切相關，如miR-146a可作為CFS診斷的細胞毒性T淋巴細胞生物標志物[26]。miR-146a還是免疫和炎癥反應的關鍵調節因子，在信號轉導及轉錄活化因子1/γ干擾素軸起核心作用[27]，其過表達通過靶向信號轉導及轉錄活化因子1降低NK細胞介導的細胞毒性、減少γ干擾素和TNF-α產生[28]。研究發現，hsa-miR-99b和hsa-miR-330-3p在B細胞和NK細胞中的表達升高，而hsa-miR-99b和hsa-miR-330-3p可通過轉染NK細胞導致基因表達變化，從而上調γ干擾素表達，進而參與細胞運動、囊泡形成和肌動蛋白細胞骨架基因的調節；同時，還可激活NK細胞并降低其細胞毒性，從而介導NK細胞功能障礙[29]。此外，miRNA還可參與CFS中T細胞介導的免疫應答。如miR-150-5p靶向BTB與CNC同源基因2可促進T細胞活化，影響促炎性細胞因子的釋放[30]；hsa-miR-127-3p可通過調節B細胞淋巴瘤/白血病-6抑制IL-10的表達，而hsa-miR-140-5p表達上調可調節T細胞的分化并影響CD4+T細胞代謝；此外，hsa-miR-28-5p和hsa-miR-29a-3p也與CD4+T細胞計數顯著相關[31]。miRNA也可通過NF-κB信號通路調節細胞因子的表達，參與免疫炎癥反應。如miR-223通過調節TLR4/TLR2/NF-κB/信號轉導及轉錄活化因子3信號通路影響炎癥細胞因子的表達[32]；而miR-199-3p受非酯化脂肪酸和脂肪因子調節，是NF-κB和IL-8的負調節因子[33]；過表達的miR-4443可通過靶向TNF受體相關因子4激活NF-κB通路，上調促炎性細胞因子表達[34]；miR-126a在單核細胞中表達增加，可下調CT10激酶調節子樣蛋白表達，而CT10激酶調節子樣蛋白可抑制細胞侵襲和遷移，并可控制樹突狀細胞的增殖，表明miRNA介導的單核細胞活性增加可能參與CFS的發病[35]。此外，miRNA還可作為CFS患者疼痛程度的生物標志物，在調節臨床疼痛中發揮重要作用。如miR-558、miR-146a、miR-150、miR-124和miR-143的差異表達與免疫炎癥相關基因TNF-α、IL-6和環加氧酶2的高表達直接相關，可顯著影響CFS患者的疼痛程度和頻率[36]。

2.1.2miRNA調控CFS的神經機制 研究表明，CFS患者運動后其腦脊液中的miRNA(miR-608、miR-328、miR-200a-5p、miR-93-3p和miR-92a-3p)水平降低，而轉化生長因子-β受體1、胰島素樣生長因子1受體和細胞分裂周期蛋白42水平均升高，而這些高水平基因潛在的靶細胞包括脈絡叢上皮細胞、神經元和小膠質細胞[37]。脈絡叢是產生腦脊液的結構，脈絡叢上皮細胞是腦脊液miRNA的主要來源，因此miRNA可作為調節脈絡叢功能的靶點，如miR-328可調節細胞外屏障功能[37]，而miR-155-5p在脈絡叢上皮細胞衍生的細胞外囊泡中過表達可激活核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3炎癥小體，導致神經元活力降低[38]。

CFS患者腦區存在廣泛的小膠質細胞激活[12]，運動后小膠質細胞中的miRNA水平降低，從而促進炎癥細胞因子表達，產生神經炎癥反應，導致CFS患者勞力后不適等[39]。miRNA可調節中樞神經系統的免疫炎癥反應、神經沖動的傳遞和基因表達以及大腦發育和功能等，還可通過調節線粒體的功能和能量代謝參與疲勞的發生發展[40]。如let-7b-5P、miR-148a-3P、miR-124-3P、miR-107-3P和miR-370-3P可通過調節神經沖動的傳遞和基因表達以及下丘腦對針灸治療的耐受性，影響身體疲勞[41]。此外，miRNA還可通過與環狀RNA競爭性結合調控基因表達，與競爭性內源RNA形成調控網絡。環狀RNA可通過調節NF-κB通路、TNF-α和IL-1β等參與疲勞的發生發展。如有研究發現，長鏈非編碼RNA肺腺癌相關轉錄子1作為miR-199b的內源RNA，可通過miR-199b/IκB激酶β/NF-κB信號通路促進炎癥細胞因子(TNF-α和IL-1β)釋放，進而促進小膠質細胞的炎癥反應[42]。

2.1.3miRNA作為CFS的治療靶點 Takakura等[43]首次證實，定期練習臥式等長瑜伽可改善CFS患者疲勞癥狀，同時改變其血清miRNA表達(4個miRNA表達上調，42個miRNA表達下調)，因此，這些差異表達的miRNA可作為CFS患者疲勞緩解的生物標志物。此外，miRNA還可能成為CFS藥物治療的靶點，CFS相關的miRNA可促進或抑制藥物療效，從而影響CFS患者的藥物治療敏感性或不良反應；同時，藥物也會影響miRNA表達，如miR-27b表達會受到氟西汀的影響[44]。因此，未來深入研究CFS與相關miRNA的關系可促進藥物基因組學/藥物表觀基因組學研究，為臨床個性化和精準醫療計劃提供幫助。

2.2DNA甲基化與CFS 雖然目前關于DNA甲基化與CFS關系的研究仍較少，但既往研究提示CFS患者的DNA甲基化與免疫反應、能量代謝和神經系統破壞均密切相關。如有研究發現，CFS患者與健康者存在與線粒體功能相關的解偶聯蛋白2、線粒體離子肽酶1和NDUFA11(膜結合線粒體復合物1的一個亞基)調控區域的甲基化差異，表明CFS患者甲基化表達異?？赡苁菍€粒體功能障礙的代償期反應，導致能量代謝功能受損[45-46]。既往研究發現，在與免疫和炎癥反應相關的基因調控區域中存在干擾素調節因子4和EXOC2(exocyst complex component 2)低甲基化，干擾素調節因子4可通過激活免疫反應保護細胞免受病毒感染，而EXOC2可參與針對病毒感染的免疫反應，EXOC2上調可導致CFS患者出現發熱、肌肉疼痛和流感樣癥狀[46]。Trivedi等[47]研究發現，與健康對照者相比，CFS患者外周血單核細胞中存在307個差異表達的甲基化啟動子，基質金屬蛋白酶14、促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)4、MAPK12和環腺苷酸應答元件結合蛋白5啟動子低甲基化均可激活TNF信號通路，導致促炎性細胞因子過表達；miR-148a啟動子低甲基化則可導致其過表達，從而損害TLR觸發的樹突狀細胞的先天免疫反應和抗原呈遞，同時還可通過抑制DNA甲基轉移酶1的表達促進CD4+T細胞的DNA低甲基化。此外，CFS患者與健康受試者的DNA甲基化模式及免疫細胞非編碼RNA譜也存在差異，基因組區域的低甲基化可觸發沉默的轉座因子的轉錄激活，從而導致非感染性情況下的先天免疫反應以及細胞miRNA損害[48]。

CFS患者的神經內分泌異常與DNA甲基化有關，包括HPA軸功能減退。Vangeel等[49]發現，CFS患者外周血糖皮質激素受體——核受體亞家族3C組成員1-1F基因低甲基化，糖皮質激素受體表達增高可引起HPA軸負反饋，導致CFS患者皮質醇水平降低，提示CFS患者存在HPA軸失調及糖皮質激素受體敏感性增強。還有研究發現，腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)與海馬神經元可塑性密切相關，CFS患者存在BDNF水平升高和外顯子9中的BDNF低甲基化，這種BDNF的低甲基化可調節BDNF蛋白水平，影響海馬神經元的數量、結構和功能，從而誘發CFS[50]。

2.3組蛋白修飾與CFS CFS患者勞累后不適與嘌呤代謝失調和低醋酸鹽水平相關，而嘌呤代謝與糖酵解失調可導致乙酸鹽水平降低、組蛋白去乙?；せ钜约凹毎|和線粒體酶的乙?；д{，其中CFS患者的組蛋白去乙?；?histone deacetylase，HDAC)2和HDAC3水平分別增加了4倍和2倍，且運動后表達上調的基因存在較高水平的HDAC1和HDAC2結合位點[51]。此外，內皮功能障礙也參與CFS的發病，內皮型一氧化氮合酶可產生一氧化氮，維持內皮穩態，而沉默信息調節因子1可抑制炎癥和氧化應激，并通過激活內皮細胞中的內皮型一氧化氮合酶增加一氧化氮的產生[52]。還有研究發現，CFS患者外周血中的miR-21、miR-34a、miR-92a、miR-126和miR-200c水平增加，而HDAC1是miRNA網絡中最關鍵的節點[53]。HDAC1可去除蛋白質上的乙酰賴氨酸標記，導致染色質凝聚和基因表達水平降低；同時，HDAC1還可通過沉默信息調節因子1/內皮型一氧化氮合酶軸調節內皮功能障礙，在CFS中發揮重要作用[47，54]。

CFS患者存在異常的蛋白質磷酸化。MAPK和p38磷酸化受損均與CFS及其他慢性炎癥疾病的發病機制有關[55]。研究顯示，與健康受試者相比，CFS患者NK細胞中的胞外信號調節激酶1/2和MAPK激酶1/2的磷酸化水平均顯著降低[56]，而MAPK胞內信號對NK細胞的協同效應可確保有效清除靶細胞。MAPK磷酸化可介導基本免疫過程，而MAPK磷酸化水平降低可導致細胞因子翻譯、溶細胞顆粒極化及裂解蛋白釋放異常；同時，CFS患者體內響應細胞因子激活而提供能量的細胞內途徑減少，導致NK細胞脫顆粒和裂解蛋白釋放發生變化，從而導致細胞毒性功能受損[18，57]。Naviaux等[58]發現，CFS患者血漿中的鞘脂類、磷脂、嘌呤、支鏈氨基酸、過氧化物酶以及線粒體等代謝水平均降低。代謝異常受氧化還原反應和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸的調節，當受到胞外刺激因子刺激時，還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶中的非吞噬細胞氧化酶蛋白過表達，導致活性氧水平升高，不僅可產生氧化應激反應、誘導p38 MARK磷酸化，通過p38 MAPK介導的p38 MAPK-還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶1-活性氧途徑影響脂質代謝[59]，還可通過激活蛋白激酶B信號通路抑制脂解，促進葡萄糖轉運和糖原合成[60]。

3 小 結

表觀遺傳學作為一種通過表觀遺傳修飾調控基因表達變化的機制，已被廣泛應用于各種疾病的研究[61]。表觀遺傳修飾的變化涉及免疫細胞介導的細胞毒性活動受損和免疫功能激活，而調節葡萄糖吸收、脂代謝和HPA軸功能以及降低抗氧化能力等均可能是CFS發病的重要因素。表觀遺傳學特征不僅有助于闡明CFS的發生發展機制，還有望成為診斷CFS的生物標志物和治療靶點。但CFS發病機制復雜，不僅涉及神經、內分泌、免疫等方面，還涉及表觀遺傳修飾，而不同的表觀修飾間也存在相互作用。因此，以表觀遺傳學為突破口，闡明CFS發病機制及各發病因素之間的相互關系，可以為CFS患者的治療提供幫助。