1．吉首大学医学院 湖南吉首 416000；2湘西州人民医院 湖南吉首 416000
【摘 要】桥本甲状腺炎是常见的自身免疫疾病。近来发病率逐年升高，严重影响人们的生活质量。现就桥本甲状腺炎病因和表观遗传学的最新研究进展作一综述，以便我们对桥本甲状腺炎的发病机制有更深入的了解。
桥本甲状腺炎（Hashimoto thyroiditis，HT）是自身免疫甲状腺炎（autoimmune thyroiditis，AIT）的经典类型。1912年在德国柏林市的日本外科医师Hakaru Hashimoto在对4例尸检后首次报告[1]。据国外大样本统计Weetman，对进一百年的HT回顾性研究发现，该病的发病率在世界范围内HT的每年发病率约0.3%~1.5%，患病率为2%，男女比率为1：5~1：10年增高趋势，合并甲状腺癌的报道也逐渐增多[2]。因此，作为临床医生应对该病引起高度关注。
1.病因
1.1碘摄入
从国内外流行病学统计得出，沿海国家或地区HT的发病率较内陆国家或地区高并与离海的距离呈明显相关性[3]。通过对人尿液中的碘测定得出，尿碘的含量与人血清中甲状腺球蛋白抗体与甲状腺过氧化物酶抗体也有明显的正相关性[3]。国外有实验表明，甲状腺滤泡上皮细胞在高碘的环境下，大量炎症因子如：黏附因子、趋化因子配体大量增加[4]。这种程度并于高碘的浓度和持续时间呈明显正相关[4]。说明高碘通过刺激炎症因子的产生，通过诱导免疫反应来损伤甲状腺细胞。综上可知，高剂量、长时间的碘摄入可诱发HT患病率升高。
1.2病毒感染
如丙型肝炎（HCV），戊型肝炎，细小病毒，风疹，单纯疱疹，爱泼斯坦 - 巴尔或人类T淋巴细胞病毒1型（HLTV1）可能参与AITD的发病机制[5]。已经在细胞培养中证实了感染HCV的甲状腺细胞作为致病机制释放IL-8[6]。细小病毒B19是一种常见的人类病原体。国外有研究实验表明，利用巢式PCR，原位杂交和免疫组织化学方法检查来自HT患者的甲状腺甲状腺组织中的B19 DNA和衣壳蛋白[7]。通过激光捕获显微切割和PCR产物测序研究了HT上皮中细小病毒DNA的存在[7]。通过免疫组织化学方法，利用双标记免疫荧光和共焦显微镜，NF-κB与甲状腺上皮中的B19蛋白共定位，检测核因子κB（NF-κB）和白介素-6的表达[7]。得出与正常甲状腺组织相比，两组PCR（29/32，90.6%）和原位杂交（23/32，71.9%，均P <0.01），B19 DNA显着存在于HT组织中（7/16，43.8%；2/16，12.5%）[6]。激光捕获显微切割进一步证实了这一差异[7]。HT组B19衣壳蛋白明显高于对照组（P <0.01），HT组织中NF-κB和白细胞介素-6的表达上调[7]。由此可知B19病毒常见于HT患者甲状腺组织中[7]。另国外也有资料佐证，通过在HT患者甲状腺组织的检测中，发现细小病毒B19的蛋白衣壳和DNA，但无法确认细小病毒B19是感染在甲状腺细胞中还是免疫细胞，或是二者皆有[8]。最近，国外提出幽门螺旋杆菌感染也是HT发病原因之一。国外研究者将包括桥本甲状腺炎患者43例，无免疫疾病史40例健康人作为对照组。使用ELISA法测定抗HP IgG和抗TPO抗体。当IgG抗HP值高于30IU / ml，抗TPO自身抗体值高于75IU / ml时，结果被认为是阳性的。平均TSH水平为18.3±16.8IU / ml，对照组为2.8±1.2IU / ml（P <0.001）。46.5%的患者组和10.8%的对照组感染了HP。HP和桥本甲状腺炎之间的关联具有统计学意义（赔率= 7.2，95%，置信区间：2.0〜28.8，P <0.001）。研究结果表明，HP与HT有关联[9]。
1.3遗传因素
丰富的流行病学资料，包括家庭和双胞胎研究，指出HT疾病具有明显的家族聚集性。在过去二十年中，HT的遗传研究已经从候选基因分析，全基因组连锁筛选，全基因组关联研究（GWAS），全基因组测序和表观遗传学等多个方面进行研究[10]。发现一些甲状腺特异性遗传因子与HT相关，如TSHR基因和甲状腺球蛋白（TG）基因的多态性[11]。据报道，一些免疫调节遗传因子与HT相关，如HLA-DR3，CTLA4，PTPN22和FOXP3[12]。在这些AITD易感基因中，FOXP3和CD25在建立外周耐受中起关键作用，CD40，CTLA4和HLA基因对T淋巴细胞活化和抗原呈递至关重要[10]。这些免疫调节遗传因素可引起免疫细胞功能障碍和免疫稳态丧失，进一步导致HT的发展。
1.4维生素D
维生素D的主要作用是维持钙和磷的稳态，从而保护骨骼健康。最近的证据表明，维生素D也可能在各种非骨骼疾病如内分泌疾病。低水平的维生素D也与甲状腺疾病有关，如桥本甲状腺炎[13]。早在80年代，就有国外学者开始提出和研究维生素D与HT之间的关系。特别是，McDonnell等发现维生素D3受体的分子结构与甲状腺激素受体之间具有很强的同源性，这是由于它们共同的两个区域：第一个是70个氨基酸，富含半胱氨酸序列，第二个区域是位于蛋白质羧基末端的62个氨基酸[14]。随后，后来，Lamberg Allardt等证实了在大鼠甲状腺滤泡细胞（FRTL-5）中存在功能性1，25-二羟基维生素D3 [1，25（OH）2D3]受体[15]。
总而言之，HT的病因学结合遗传和环境因素。遗传因素占主导地位。如一些HLA基因（HLA-DR3，HLA-DR4，HLA-DR5和HLA-DQA）和一些非HLA基因（细胞毒性T淋巴细胞抗原4 -CTLA-4，CD40基因，蛋白酪氨酸磷酸酶22 -PTPN22基因，甲状腺球蛋白和TSH基因）。24％的病因归因于环境因素（吸烟，碘摄入，硒缺乏，污染，感染状况，身体和情绪压力）和生理状态（青春期，快速生长，怀孕，绝经，衰老，女性）。
2. 表观遗传学在HT病理机制的作用
表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达的可遗传的变化的一门遗传学分支学科。表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化（DNA methylation），基因组印记（genomic imprinting），母体效应（maternal effects），基因沉默（gene silencing），核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑（RNA editing）等。表观遗传学旨在研究非遗传因素如何调节基因表达和表型及其在疾病发展中的作用，而不涉及DNA序列的改变[16]。在过去十年中，表观遗传学被认为在将遗传和环境因素整合到包括自身免疫性疾病在内的人类复杂疾病[30]中具有关键作用。
最近的研究提出，环境因素可以与易感基因相互作用，通过表观遗传调控产生协同效应[17]。例如，DNA甲基化可导致基因失活，一些组蛋白修饰可导致基因的激活，但这些因素通常是动态的，可能受环境因素的影响[16，18]。此外，非编码RNA，如微小RNA（miRNA）和长非编码RNA（lncRNA）也可以调控靶基因的表达[19]。因此，参与免疫系统或甲状腺的基因可以通过表观遗传机制调节，并且由表观遗传学引起的这些基因的功能障碍可进一步导致自身免疫性疾病。越来越多的证据表明表观遗传学在HT的发病机理中的关键作用，由环境因素引起的表观遗传修饰可能推动遗传易感性个体发展HT。
2.1 DNA甲基化
DNA甲基化是最常见的DNA修饰类型，主要发生在回文胞嘧啶 - 磷酸 - 鸟嘌呤二核苷酸的胞嘧啶的第五个碳环[20]。DNA甲基化主要导致转录抑制，特别是当它发生在具有高密度的5'启动子区域时[21]。此外，甲基结合域家族可以识别甲基CpG并导致转录抑制[21]。已经发现了涉及DNA甲基化的一些重要酶，例如脱甲基化的DNA甲基转移酶（DNMTs）和十一易位（TET）[20]。此外，DNA甲基化可以被TET酶逆转，DNA甲基化的动态更新可以通过DNMT和TET酶的相对表达来调节[20]。研究人员通过调节基因表达为许多自身免疫性疾病中DNA甲基化的关键作用提供了证据[22]。越来越多的证据表明了表观遗传调控在AITD发病机制中的作用。一些研究表明，AITD患者存在全球DNA低甲基化，这可能导致涉及免疫功能或免疫细胞活化的一些基因的过度表达，并进一步导致对甲状腺组织的自身免疫性攻击[23]。DNA甲基化调控基因的一些遗传多态性也可能导致这些基因的功能障碍和异常DNA甲基化，这进一步增加了宿主对疾病的易感性[24]。荒川等报道了甲基化调控基因如DNMT1和甲硫氨酸合成酶还原酶（MTRR）的几个多态性与DNA低甲基化水平和HT易感性有关[25]。我们以前的研究也发现DNMT3B rs2424913和DNMT1 rs2228611在AITD易感性中的潜在作用的证据[26]。综上所述，DNA甲基化在HT的发病机制中起到很重要的作用，但目前对HT DNA甲基化的理解仍然非常有限。未来更多的研究是必要的，以进一步探索DNA甲基化在HT中的可能关键作用和针对AITD患者的DNA甲基化的新的有希望的治疗策略。靶向DNA甲基化的一些药物也为人类疾病提供了有希望的新型治疗策略。此外，DNA甲基化在AITD中的临床应用作为疾病诊断的生物标志物和治疗结果的预测因素尚不清楚，需要在未来的研究中探讨。
2.2组蛋白修饰
最早在1834年，德国科学家A.科塞尔发现了组蛋白。组蛋白是真核细胞染色质的碱性蛋白，与DNA相互作用形成紧密的染色质。大量的研究证明，组蛋白与人类许多的免疫疾病都息息相关[27]。组蛋白修饰（histone modification）是指组蛋白在相关酶作用下发生甲基化、乙酰化、磷酸化、腺苷酸化、泛素化、ADP核糖基化等修饰的过程。这些修饰通常发生在组蛋白的赖氨酸或精氨酸，并由组蛋白修饰酶介导，它们与染色体重塑密切相关[27]。组蛋白修饰在控制染色质紧密，核小体动力学和DNA修复中具有重要作用，可以直接调控转录[28]。Stefan等人发现干扰素-α（IFN）-α可以诱导TG基因表达的改变，并通过在TG基因的启动子区富集组蛋白H3中的Lys-4残基甲基化来引发HT[29]。川崎等人的另一项研究表明在甲状腺损伤期间释放的DNA片段可被组蛋白H2B识别，这进一步导致免疫应答基因的激活并引发对甲状腺组织的自身免疫[30]。国外另有研究表明组蛋白修饰基因的遗传多态性也可能导致这些基因的功能障碍和异常组蛋白修饰，这可能进一步导致HT[31]。Sarumaru等人的病例对照研究报道SIRT1基因中的rs3758391和rs4746720与AITD患者甲状腺自身抗体水平较高有关[32]。上述研究结果表明组蛋白修饰在HT中的重要作用，但仍未完全阐明。需要更多的研究来进一步阐明组蛋白修饰在AITD中的作用。此外，组蛋白修饰作为诊断生物标志物的作用和HT患者治疗结果的预测因素也未被研究。
2.3microRNAs
microRNA是长度为18至25个核苷酸的内源小型非编码RNA，在调节基因表达中具有重要作用[33]。miRNA可以调节所有mRNA的约60％，并且参与许多疾病，如癌症，代谢疾病和炎性疾病[33]。一些miRNA在调节免疫功能和维持免疫稳态方面也起重要作用，如miR-223-3p和miR-155-5p[33]。MiR-146a-5p可抑制IL-1R相关激酶1和TNF受体相关因子6，其下调可增加树突状细胞的活化和抗原呈递[34]。MiR-155-5p还可以通过靶向转录因子或涉及免疫应答的关键分子来调节Th细胞或树突状细胞的免疫功能[33]。miR-155-5p和miRNA-146a-5p的异常表达可通过破坏免疫稳态和免疫耐受性来促进自身免疫性疾病的发展。Bernecker等人的随后研究发现HT患者CD8 + T细胞中HT-miR-155-5p水平较对照组低[35]。虽然有许多研究调查了HT患者中不同表达的miRNA，但很少有研究探索其临床应用。特别以探索靶向治疗中HT可行性。
另外，甲状腺特异性lncRNA和miRNA是否可能在HT的发病机制中起作用尚不清楚。
表观遗传学在HT发病机制中的重要作用越来越被认可，但其中许多仍然在很大程度上是未知的，未来将需要在更多的表观遗传学研究中得到阐明。特别需要更多的研究来寻找更多的HT相关的表观遗传修饰，以探索HT发病机制中表观遗传因子的更深层次的复杂相互作用，并研究基于表观遗传的治疗策略对HT治疗的可行性。
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论文作者:陈茂森1,唐培志2
论文发表刊物:《兰大学报（医学版）》2018年1期
论文发表时间:2018/6/4
标签：表观论文; 甲状腺论文; 基因论文; 蛋白论文; 免疫论文; 遗传学论文; 甲基化论文; 《兰大学报（医学版）》2018年1期论文;