全 文 :第24卷 第2期
2012年2月
Vol. 24, No. 2
Feb., 2012
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
文章编号:1004-0374(2012)02-0191-07
上皮细胞转分化及其表观遗传学调控
张彦洁,王俊青,任建敏,余 熠,杨 芬,许春娣,周 同*
(上海交通大学医学院附属瑞金医院,上海 200025)
摘 要:上皮细胞转分化现象及其与疾病发生发展的关系,近年已成为细胞生物学、免疫学等多学科关注
的聚焦点。转分化作为细胞分化发育的基本生物学现象,存在于机体诸多生理病理过程,也受表观遗传学
的调控。相对于经典遗传学而言,表观遗传学作为一门新兴学科,其为生物体的基因表达调控及遗传现象
提供了新的理论阐释。现知,DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码 RNA等均可导致上皮细胞基因发生表观
遗传改变,与上皮细胞转分化的发生发展密切相关,并在该过程中发挥重要的调控作用。进一步阐明细胞
转分化的分子基础及其表观遗传学调控机制,将有助于认识生命现象基本过程,并可为炎症性疾病、自身
免疫病、器官纤维化,以及肿瘤发生与转移等机制的研究与防治,提供新的思路和应对策略。对上皮细胞
转分化与表观遗传学调控关系作一简述。
关键词:上皮细胞;转分化;表观遗传学;DNA甲基化;组蛋白修饰;microRNA
中图分类号:Q344 文献标志码:A
Epithelial cell transdifferentiation and epigenetic regulation
ZHANG Yan-Jie, WANG Jun-Qing, REN Jian-Min, YU Yi, YANG Fen, XU Chun-Di, ZHOU Tong∗
(Department of Pediatrics, Ruijin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200025, China)
Abstract: Recently, the phenomenon of epithelial cell transdifferentiation has became a focus of multiple discipline
such as cell biology and immunology, since it closely relates to pathogenesis and development of diseases in human,
which including inflammatory diseases, organ fibrosis, tumorigenesis and metastasis. As a basically biological
phenomenon in cellular differentiation and development, transdifferentiation exists in various physiological and
pathological processes. The epigenetics can provide new theories to interpret the regulatory mechanism in gene
expression and biological heredity. As is known that epigenetic changes of genes that mediated by DNA
methylation, histone modification, and non-coding RNAs, play crucial roles in transdifferentiation of epithelial
cells. Further identification of mechanisms of transdifferentiation will contribute to better understand of the basic
processes in vital phenomenon and providing novel diagnostic and therapeutic targets for related diseases. This
review describes the relationship between epithelial cell transdifferentiation and epigenetic regulation.
Key words: epithelial cells; transdifferentiation; epigenetics; DNA methylation; histone modification; microRNA
收稿日期:2011-10-31; 修回日期:2011-11-29
基金项目:国家自然科学基金项目 ( 8 1 0 7 0 5 6 7,
81000163,81070022);上海市科委基金项目(09JC-
1409900,10ZR1419600)
*通信作者:E-mail: zhoutong_cn@hotmail.com
上皮细胞覆盖机体表面和诸多器官管腔内表
面,承载机体多种重要生理功能。上皮细胞在机体
正常发育过程中以及各种生理病理条件下,可出
现细胞转分化现象,即细胞从表型至功能均发生
改变。其特点是在遭遇病原体刺激或在炎症环境
中,细胞发生了极性、形态及功能等改变,并以
获得的新表型和功能适应新环境而发挥作用 [1]。
如目前关注的上皮 -间充质细胞转分化 (epithelial-
mesenchymal transition, EMT),通常表现为细胞抗
凋亡及迁移能力增强,且可大量分泌细胞外基质,
生命科学 第24卷192
参与炎症损伤修复与组织重塑 [2]。此外,上皮 -免
疫细胞转分化亦是上皮细胞基于局部防御机制,调
节固有免疫和适应性免疫反应的一种表现形式 [3]。
因而上皮细胞在抵御及清除病原体入侵,调控局部
炎症免疫反应以及促进组织损伤修复中,均发挥不
可或缺的自稳作用。由此,上皮细胞转分化过程中
的调控机制以及与疾病的关系也日益引起人们的关
注。表观遗传学是一门新兴学科,随着对其认识的
不断深入,越来越多的证据显示上皮细胞转分化过
程中存在表观遗传学调控机制,如 DNA甲基化、
组蛋白修饰及非编码 RNA等调节,与上皮细胞转
分化的发生发展密切相关 [4-6]。因此,对上皮细胞
转分化及其表观遗传学相关调控机制的深入研究,
可为临床感染与炎症性疾病、自身免疫病、器官纤
维化以及肿瘤等发病机制与防治措施,提供新的思
路和应对策略。
1 上皮细胞
1.1 上皮细胞生物学
上皮细胞通过细胞间紧密连接等结构组成了上
皮组织,广泛覆盖人体表面和诸多器官管腔内表面,
承载机体多种重要生理功能 [7]。作为免疫防御机制
的首道防线,上皮细胞及其上皮组织最初被认为仅
是抵御病原体入侵的被动屏障,直至最近发现上皮
细胞能触发与髓系细胞相似的免疫应答,从而使其
在免疫防御机制中的作用逐渐受到重视 [8-11]。上皮
细胞的免疫防御功能与其特殊的解剖位置有关,表
现为细胞顶部面对外来抗原,基底部与定居的树突
状细胞 (dendritic cell, DC)、T细胞等衔接和互动,
且作为信号转导枢纽,时刻感知内外环境变化和各
种刺激并积极应对调控;还可通过细胞增生、分化
及自噬或凋亡程序不断进行组织更新,以维持内环
境稳态 [9-11]。由此决定了上皮细胞在承载器官生理
功能的同时,又能在病原体刺激或组织受损时积极
发挥免疫防御和调节功能。然而在机体防御机制的
免疫系统研究中,上皮细胞的作用易被忽视,以至
对其研究也欠深入。
目前认为,固有免疫系统在抵御病原体和抗感
染方面,主要依赖模式识别受体等天然免疫分子调
控,上皮细胞以及上皮下的中性粒细胞、巨噬细胞、
DC等应答反应,并呈不同层面有序进行 [12-13]。上
皮细胞因最先接触病原微生物,而主要启动最初的
炎症性防御;朗格汉斯细胞 (Langerhans cell, LC)可
识别皮肤和肠道等上皮中病原菌和益生菌,并对后
者产生免疫豁免 [14];而 DC则主要负责启动针对穿
越上皮的病原菌的适应性免疫应答 [15]。在此过程中,
上皮细胞基于病原体 -宿主平衡,并在免疫系统的
精细调控下,在相应区域内免疫事件的整体效应中,
发挥不可或缺的区室化调节作用 [9-17]。其既可释放
各种促炎和抗炎介质抵御病原体,同时避免过度炎
症激发;还可因受刺激活化后通过表型转化发挥免
疫细胞功能,启动和调节后续的适应性免疫应答;
并在随后的损伤修复中转化为间充质细胞,参与组
织重建 [18]。然而病理状况下,如病原体糖抗原修饰、
分子模拟、表位扩展等机制,可影响和规避模式识
别受体的识别与调控,导致上皮细胞免疫稳态的调
节紊乱以及上皮组织炎症慢性化,或引发多种自身
免疫病,甚或由慢性炎症转化为肿瘤发生 [11,19-22]。
1.2 上皮细胞转分化及其生理病理意义
作为固有免疫系统抵御病原体的“屏障细胞”,
上皮细胞维系并影响着固有免疫与适应性免疫及其
病生理过程,包括其免疫调节功能及损伤修复机制
与细胞转分化现象密切相关。
转分化 (transdifferentiation)是一种经过特定程
序转化的可逆性细胞生物学行为,并是多步骤、有
序且高度调控的过程 [1-3]。其不仅见于胚胎干细胞
向不同胚层各类成体细胞如神经元细胞、心肌细胞、
皮肤细胞等分化过程 [1];而且也见于终末分化细胞
在特定生理病理环境中,通过转分化而转变为其他
类型的组织细胞 [23-24],如前述的上皮细胞 EMT[2]。
EMT是目前最为关注的终末分化细胞转分化的一
种类型,主要包括与胚胎植入、胚胎形成和器官发
育相关,与伤口愈合、组织重构和器官纤维化相关,
以及与肿瘤侵袭和转移相关等三种类型 (图 1)[25]。
目前发现,上皮细胞不仅同胚层可发生 EMT 或
逆反过程 (mesenchymal-epithelial transition,MET),
亦可出现跨胚层如向免疫细胞转分化的现象,由此
赋予了特殊解剖位置的上皮细胞十分丰富的生物学
功能。如其在遭遇病原体刺激或炎症等情况下,上
皮细胞可通过转分化而发生极性、形态及功能等改
变。表现为上皮细胞间细胞连接结构解离,导致细
胞骨架重排或细胞离散等细胞极性改变,以及细胞
与基膜之间黏附关系变化引起的细胞迁移穿越能力
增强,同时显示了较强的抗凋亡能力,与组织损伤
修复、器官纤维化以及肿瘤转移密切相关 [2-3]。此外,
本课题组也发现胃肠道和肾脏上皮细胞在感染和炎
症条件下,显现专职抗原提呈细胞功能的上皮 -免
疫细胞转分化现象,且与炎症启动或免疫损伤以及
张彦洁,等:上皮细胞转分化及其表观遗传学调控第2期 193
疾病转归十分关联 [26-27]。这种独立激发免疫应答的
现象,最近也见于炎症条件下与转分化有关的中性
粒细胞和嗜碱性粒细胞的抗原提呈功能 [28-30]。该现
象可能作为免疫系统局部防御和炎症环境区室化调
控的重要格局或补充,由此影响和调节机体免疫应
答的生理病理过程。现知,不同病生理条件下包括
上皮细胞的细胞转分化意义和结局不尽相同,其既
可作为机体的一种生理性免疫防御措施或损伤修复
机制;也可因持续转分化而导致免疫稳态失衡、组
织过度重塑甚或肿瘤发生,并成为相关疾病发生发
展的重要基础而贯穿于整个病生理过程 [3]。
从上述意义来说,伴随着机体抗感染及炎症与
损伤修复机制的精细调控,上皮细胞在受病原体等
因素刺激活化后,既可通过表型转化显示专职免疫
细胞功能,维系局部固有免疫与适应性免疫调节;
亦可在随后损伤修复中通过 EMT,参与组织重建
甚或进一步器官损害。如研究发现,胃上皮细胞在
幽门螺杆菌刺激下可发生并通过转分化,发挥 DC
样专职免疫细胞功能,启动针对病原体的有别于
DC介导免疫逃逸的 Th1促炎反应 [26]。而在非感染
性疾病的炎症性肠病中,本课题组发现上皮细胞与
DC的调节作用保持一致,均力促于炎症应答 [31]。
上皮细胞与 DC在区域内的分工及调节特点异同,
可能与不同病生理条件下的免疫系统区室化调节格
局及整体效应有关。同样在肠道病原菌感染下,肠
上皮细胞可特异性分泌 IL-17C,后者可以自分泌方
式作用于上皮细胞表面 IL-17RE/IL-17RA受体复合
物,并借助信号转导激活炎症因子和抗菌肽,以此
抵御病原菌或进一步扩大抗感染效应 [32]。此外,
IL-17C还可与 Th17细胞上的 IL-17RE结合,甚或
启动后续的 Th17促炎应答 [33]。上述现象也出现于
肾小管上皮细胞对肾脏炎症的调节,其在肾小管间
质损伤和随后的修复过程中,既可以 DC样细胞功
能参与并调节局部炎症应答,抑或引发后续炎症 -
免疫级联反应;亦可经 EMT参与损伤修复,以及
随后促进肾小管间质病变乃至肾纤维化形成 [27,34]。
此外也发现,肺泡上皮细胞可通过 EMT形式参与
TGF-β诱导的肺纤维化过程 [35]。同样,来源于硬化
肝脏的肝细胞可呈现 EMT转变,并显示炎症转向
早期癌变的某些特征 [36]。至肿瘤发生时,上皮细胞
随极性改变,其黏附蛋白如MUC1也发生非极性分
布,由细胞腔面集中表达转为细胞表面明显上调,
并出现新的糖抗原表位,与肿瘤侵袭、转移及预后
密切相关 [37]。目前认为,多种致癌因素作用下的上
皮细胞可发生基因突变和表观遗传改变,致使细胞
增殖失控,转移是其致死的主要原因 [21]。而 EMT
A:1型EMT,与胚胎植入、原肠胚形成和器官发育相关;B:2型EMT,参与炎症反应,与伤口愈合、组织重构和器官纤维
化相关;C:3型EMT,与肿瘤侵袭和转移相关。
图1 三种EMT类型[25]
生命科学 第24卷194
则是肿瘤发生发展中上皮性癌细胞获得迁移和侵袭
能力的主要生物学过程,且作为连接“炎症 -肿瘤
转变”的重要纽带,EMT在促进肿瘤转移、肿瘤
耐药以及肿瘤干性维持中均起着关键作用 [2,21-22]。
在此基础上,近年随着表观遗传学成为生物医学研
究的热点,人们对包括肿瘤细胞分化程序的上皮细
胞转分化过程的调控机制给予了高度关注。
2 表观遗传学
2.1 表观遗传学概念和基本内容
表观遗传学是一门研究生命有机体发育与分化
过程中,导致基因发生表观遗传改变的新兴学科。
首先由生物学家Waddington于 20世纪 40年代提
出 [38],并定义为研究从基因型到表现型过程机制的
生物学分支学科,此概念的最初意义涵盖了调节基
因型表达为特定表现型的所有分子信号通路。随后
研究认为,基因表达活性的变化不仅发生在发育过
程中,也发生于生物体已分化的细胞,且基因表达
的某种变化可通过有丝分裂的细胞遗传下去。数十
年来随着对表观遗传学研究的不断深入,目前普遍
定义为表观遗传是与 DNA突变无关的可遗传的表
型变化,且是染色质调节的基因转录水平的变化,
这种变化不涉及 DNA序列的改变 [39]。
表观遗传学内容包括 DNA甲基化、组蛋白修
饰、染色质重塑、遗传印记、随机染色体失活及非
编码 RNA等调节 [4-6]。研究表明,这些表观遗传学
因素是对环境各种刺激因素变化的反映,且均为维
持机体内环境稳定所必需。它们通过相互作用以调
节基因表达,调控细胞分化和表型,有助于机体正
常生理功能的发挥,然而表观遗传学异常也是诸多
疾病发生的诱因。因此,进一步了解表观遗传学机
制及其生理病理意义,是目前生物医学研究的关键
切入点 (图 2)。
2.2 表观遗传修饰与调控的分子机制
如上述,DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编
码 RNA等表观遗传学改变,可调节基因的表达,
并涉及表观遗传修饰与调控的分子机制。现有研究
认为,在人体中,DNA的碱基修饰主要为双核苷
酸 CpG中的胞嘧啶甲基化,其次为腺嘌呤及鸟嘌
呤的甲基化 [40]。启动子区域内的胞嘧啶甲基化可阻
止特定转录因子与之结合或吸引染色质重塑的介质
(如组蛋白修饰酶或其他抑制基因表达物质 ),从而
抑制基因表达 [41]。DNA碱基的甲基化过程主要由
DNA甲基转移酶介导,分为 DNMT1和 DNMT3家
族。其中前者在有丝分裂 DNA复制过程中发挥作
用;后者包括 DNMT3A及 DNMT3B,主要负责未
甲基化位点的从头甲基化,而对位点的选择取决于
细胞类型及其发育阶段 [42]。
同样,在染色质结构重塑与基因转录调节过程
中,也涉及 DNA与组蛋白 (包括 H1、H2A、H2B、
H3和 H4)共价修饰及翻译后的修饰,如乙酰化、
磷酸化、泛素化及相应修饰基团的去除等。组蛋白
修饰酶的特异性决定了组蛋白氨基酸末端特定残
基 (如丝氨酸、赖氨酸和精氨酸 )翻译后修饰的多
样性,且氨基酸的种类及修饰程度将导致不同的结
果,即发生转录激活或抑制 [43]。上述一系列的修饰
过程使得染色质位置与结构发生变化,即染色质重
塑,使得密集的染色质丝在核小体连接处解压缩而
暴露顺式作用元件,利于反式作用因子与之结合,
从而调节 DNA的复制、转录、修复及重组过程 [44]。
此外,在雌性哺乳类细胞中的两条 X染色体其中之
一可随机失去活性,浓缩为异染色质而沉默化,即
染色体失活现象,其发生机制与 X失活中心基因表
达产物介导的 DNA甲基化及组蛋白修饰有关,从
而发挥剂量补偿效应以弥补性别之间的基因剂量差
异 [45]。与之类似的遗传印记现象,是指父源和母源
的同源等位基因在子代中的表达活性具有差异,目
前认为其发生与生殖细胞发育过程中亲代特异性的
DNA甲基化和某些亲代基因的关闭相关,还可能
涉及非编码 RNA的调节 [46]。
非编码 RNA在表观遗传学修饰中亦具有举
足轻重的地位,近年来对其研究日益增多,尤以
microRNA(miRNA)的功能及调控机制为甚。miRNA
是由 20~24个核苷酸组成的内源性非编码小分子
RNA,以 mRNA为靶点在转录后水平调节基因表
达 [4]。至今为止,在人类基因组中已经发现了约
700种不同的 miRNA,每个 miRNA能抑制多种靶图2 表观遗传学调控与细胞转分化
张彦洁,等:上皮细胞转分化及其表观遗传学调控第2期 195
基因的表达,因而形成复杂的调节网络。基因组
DNA经 RNA聚合酶 II转录生成初始转录物 pri-
miRNA。Drosha酶对 pri-miRNA进行加工,生成
带有发夹结构的 miRNA前体 pre-miRNA,随后经
输出蛋白 importin从细胞核转运至细胞质。此处
pre-miRNA被 Dicer酶进一步加工为 miRNA双体
结构,其中一条引导链被蛋白包装成 RNA诱导的
转录沉默复合体 (RNA-induced silencing complex, RISC),
然后被引导至其靶点mRNA的3′非编码区 (untranslated
region, UTR)按碱基互补配对原则进行结合,加速
mRNA 3′端脱腺苷酸化而使其降解和 (或 )抑制翻
译 [5-6]。研究表明 miRNA的表达和功能控制发生在
三个层面,即转录、加工和亚细胞定位。对 miRNA
基因的甲基化调控、炎症刺激以及细胞因子等影响
因素,都能使成熟 miRNA的产生、定位和功能发
生变化,而某些关键 miRNAs的表达紊乱则可能引
发肿瘤等疾病的发生 [6]。在此基础上,近年研究显
示长链非编码 RNA (large intergenic non-coding RNAs,
lincRNAs)也参与 X染色体沉默、基因组印记染色
质修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等多个重
要调控过程。lincRNAs是一类长度超过 200 nt的
RNA分子,系 RNA聚合酶 II转录副产物。其并不
编码蛋白质,而是以 RNA形式在表观遗传调控、
转录调控以及转录后调控等多个层面上调控基因表
达水平,并与胚胎干细胞的分化及多潜能性丧失密
切相关 [47]。
3 上皮细胞转分化过程中的表观遗传学调控
3.1 上皮细胞转分化与DNA甲基化及组蛋白修饰
上皮细胞基因表达改变可促使其发生转分化,
并涉及特异性组蛋白修饰与 DNA甲基化,但目前
对相关基因的研究仍十分有限。据资料显示,E-钙
黏蛋白 (E-cadherin)作为细胞间黏附连接的核心
元件,是启动上皮细胞转分化过程如 EMT的关键。
E-cadherin是一类 Ca2+依赖的细胞黏附分子,主要
介导上皮细胞之间的嗜同性黏附,在胚胎发育不同
阶段的细胞识别、迁移和分化,以及成体组织器官
的构建和修复中起重要作用,其表达缺陷是上皮性
肿瘤发生的关键诱因 [7]。尽管先前有研究表明 DNA
的超甲基化可能是 E-钙黏蛋白失活的机制之一 [48],
但现有报道认为,组蛋白的可逆性修饰相较 DNA
去甲基化在 E-钙黏蛋白基因表达激活中具有更重
要的作用 [49]。转分化过程中基因表达改变及随后的
细胞表型与功能变化,涉及特异性组蛋白的甲基化
尤其上皮细胞紧密连接结构的相关基因,且更显现
出相应的表观遗传修饰过程 [50]。据报道,组蛋白
H2A和 H2B在组蛋白乙酰基转移酶 CBP的作用下
发生乙酰化,是维持上皮细胞表型所必需的,而其
活性受蛋白激酶MAP3K4控制;两者共同失活后
可抑制上皮细胞基因表达,并诱发 EMT [51]。此外
小鼠模型中,抑制组蛋白去乙酰化酶可保持肝细胞
的上皮表型及功能,避免 EMT以及随后肝纤维化
的发生 [52]。另据全基因组水平的研究发现,特定组
蛋白与 DNA的甲基化共同参与了 EMT过程中的基
因表达,甚或与后续的肿瘤发生密切相关 [50]。
3.2 上皮细胞转分化与microRNA的调控作用
随着对非编码 RNA研究的不断深入,miRNA
与上皮细胞转分化调控关系也逐渐引起广泛关注。
如 miR-200家族成员与 miR-205参与胚胎发育过程
中的 EMT,并维持上皮细胞表型 [53]。另据报道,
用 TGF-β1与 IL-1β、IFN-γ及 TNF-α组合刺激人支
气管上皮细胞后,其 miRNA-146a发生上调。而用
miR-146a抑制剂处理后,可促进上皮细胞对上述细
胞因子的反应而发生 EMT [54]。同样在肾脏纤维化
模型中也发现,经 TGF-β1处理后的上皮细胞超氧
化物歧化酶 2的表达发生下调,导致肾小管上皮细
胞 EMT;而 miR-382上调则可促进 TGF-β1诱导上
皮细胞失去原有表型 [55]。本课题组研究发现,幽门
螺杆菌感染下的胃黏膜上皮细胞 miR-155表达明显
增强,与上皮细胞转分化并出现 DC表型 DC-SIGN
相关;利用细菌菌液与 INF-γ共刺激后这种现象更
显著。miRNA除在维持正常细胞功能中具有调节
作用,也常在肿瘤发生发展中出现异常调节,尤其
与上皮细胞 EMT相关的肿瘤侵袭和转移。研究表
明,miR-155参与子宫内膜癌肉瘤中上皮细胞 EMT
过程,使 RhoA表达下调,导致细胞失去上皮表型
而向间质细胞转变 [56]。TGF-β经 Smad4诱导正常
鼠类乳腺上皮细胞中 miR-155的明显上调,促进细
胞间紧密连接的松懈以及细胞迁移。此外,在侵入
性乳腺癌组织中也发现 miR-155的水平升高,其以
RhoA为靶点可促进 TGF-β诱导的 EMT及增强细
胞迁移侵袭能力 [57]。此外有报道,利用 TGF-β处
理MDCK细胞后发生的 EMT过程中,miR-200家
族 miR-200a、miR-200b、miR-200c、miR-141、
miR-429等成员与 miR-205均发生下调;而将这些
miRNA导入MDCK细胞后,细胞不能对 TGF-β反
应,可抑制 EMT的发生。其中关键的转录因子
ZEB1和 ZEB2的 3′ UTR中存在 miR-200家族的结
生命科学 第24卷196
合位点 [58]。此外最近发现,miR-200s在肿瘤转移
中的调节作用具有双向性,一方面其能减缓原发性
乳腺癌细胞向血液循环系统的初始逃逸,抑制该过
程中癌症的扩散速度;而另一方面,当癌细胞已出
现逃逸并寻找新的转移处如肺部时,其又能积极发
挥促进作用 [59]。表明 EMT 及MET在肿瘤转移过
程中不仅影响癌细胞本身的特征,且也影响癌细胞
和周围微环境的相互作用,从而影响它们转移到其
他器官的能力。在此基础上,miRNA不仅对上皮
细胞转分化过程具有重要的调控作用,并可能同时
影响组蛋白修饰及 DNA甲基化,以及与之协同发
挥激活或抑制基因表达的效应,促使上皮细胞表型
及功能的转变。
4 前景与展望
综上所述,基于特殊解剖位置及复杂生物学特
性的上皮细胞转分化,是机体抗感染和组织损伤修
复机制中不可或缺的重要环节,并与诸多病生理过
程及相关疾病发生发展密切相关 [60]。因此进一步阐
明细胞转分化的分子基础,以及相关表观遗传学调
控及其信号通路与调节网络中的作用,将有助于认
识生命现象的基本过程,并可为临床疾病的诊断与
治疗提供新的思路和应对策略。例如目前利用
miRNA拮抗剂或激动剂转输到体内特定细胞的技
术 [61],使得靶向调控mRNA成为可能,从而使miRNA
作为疾病早期诊断标志以及发展为新型分子的治疗
措施亦成为可能。此外,也有利用特定的 miRNA
对疾病中关键靶基因进行干预,促进或抑制其表达。
然而,鉴于目前对表观遗传学在人体细胞分化发育
以及疾病中调控机制、作用靶点与信号通路等认识
的局限性,还需更多研究和探索,为最终实现将理
论成果转化应用于临床实际作进一步努力。
[参 考 文 献]
[1] Eisenberg LM, Eisenberg CA. Stem cell plasticity, cell
fusion, and transdifferentiation. Birth Defects Res C
Embryo Today, 2003, 69(3): 209-18
[2] Thiery JP, Acloque H, Huang RY, et al. Epithelial-
mesenchymal transitions in development and disease.
Cell, 2009, 139(5): 871-90
[3] 戴胜川, 张玉梅, 周同, 等. 细胞转分化的病理生理意义.
生命科学, 2006, 18(1): 58-61
[4] Bartel DP. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism,
and function. Cell, 2004, 116(2): 281-97
[5] Chekulaeva M, Filipowicz W. Mechanisms of miRNA-
mediated post-transcriptional regulation in animal cells.
Curr Opin Cell Biol, 2009, 21(3): 452-60
[6] OConnell RM, Rao DS, Chaudhuri AA, et al. Physio-
logical and pathological roles for microRNAs in the
immune system. Nat Rev Immunol, 2010, 10(2): 111-22
[7] 汤雪明. 医学细胞生物学[M]. 北京: 科学出版社, 2004:
226-56
[8] Gribar SC, Richardson WM, Sodhi CP, et al. No longer an
innocent bystander: epithelial toll-like receptor signaling
in the development of mucosal inflammation. Mol Med,
2008, 14(9-10): 645-59
[9] Vroling AB, Fokkens WJ, van Drunen CM. How epithelial
cells detect danger: aiding the immune response. Allergy,
2008, 63(9): 1110-23
[10] Dugger K, Lowder TW, Tucker TA, et al. Epithelial cells
as immune effector cells: the role of CD40. Semin Imm-
unol, 2009, 21(5): 289-92
[11] Bulek K, Swaidani S, Aronica M, et al. Epithelium: the
interplay between innate and Th2 immunity. Immunol Cell
Biol, 2010, 88(3): 257-68
[12] den Dunnen J, Gringhuis SI, Geijtenbeek TB. Innate
signaling by the C-type lectin DC-SIGN dictates immune
responses. Cancer Immunol Immunother, 2009, 58(7):
1149-57
[13] Abreu MT. Toll-like receptor signalling in the intestinal
epithelium: how bacterial recognition shapes intestinal
function. Nat Rev Immunol, 2010, 10(2): 131-44
[14] Shklovskaya E, OSullivan BJ, Ng LG, et al. Langerhans
cells are precommitted to immune tolerance induction.
Proc Natl Acad Sci USA, 2011, 108(44): 18049-54
[15] Hammad H, Lambrecht BN. Dendritic cells and epithelial
cells: linking innate and adaptive immunity in asthma. Nat
Rev Immunol, 2008, 8(3): 193-204
[16] Wullaert A, Bonnet MC, Pasparakis M. NF-κB in the
regulation of epithelial homeostasis and inflammation.
Cell Res, 2011, 21(1): 146-58
[17] Weindl G, Wagener J, Schaller M. Epithelial cells and
innate antifungal defense. J Dent Res, 2010, 89(7): 666-75
[18] 陈静, 周同, 蔡敏超, 等. 肾脏免疫区室化与肾小管间质
损伤. 生命科学, 2010, 22(3): 278-83
[19] Dam TK, Brewer CF. Lectins as pattern recognition
molecules: the effects of epitope density in innate imm-
unity. Glycobiology, 2010, 20(3): 270-9
[20] Bergman M, Del Prete G, van Kooyk Y, et al. Helicobacter
pylori phase variation, immune modulation and gastric
autoimmunity. Nat Rev Microbiol, 2006, 4(2): 151-9
[21] Valastyan S, Weinberg RA. Tumor metastasis: molecular
insights and evolving paradigms. Cell, 2011, 147(2): 275-
92
[22] Ai J, Tang Q, Wu Y, et al. The role of polymeric immunog-
lobulin receptor in inflammation-induced tumor metastasis
of human hepatocellular carcinoma. J Natl Cancer Inst,
2011, 103(22): 1696-712
[23] Krause DS, Theise ND, Collector MI, et al. Multi-organ,
multi-lineage engraftment by a single bone marrow-
derived stem cell. Cell, 2001, 105(3): 369-77
[24] Horb ME, Shen CN, Tosh D, et al. Experimental conver-
sion of liver to pancreas. Curr Biol, 2003, 13(2): 105-15
[25] Kalluri R, Weinberg RA. The basics of epithelial-mesen-
chymal transition. J Clin Invest, 2009, 119(6): 1420-8
[26] 林凯, 曾敬清, 刘伟, 等. 固有免疫分子DC-SIGN在幽门
螺杆菌感染胃黏膜上皮细胞表达意义. 现代免疫学,
张彦洁,等:上皮细胞转分化及其表观遗传学调控第2期 197
2011, 31(2): 101-5
[27] Zhou T, Li X, Zou J, et al. Effects of DC-SIGN expression
on renal tubulointerstitial fibrosis in nephritis. Front
Biosci, 2009, 14: 3814-24
[28] Aleman M, de la Barrera SS, Schierloh PL, et al. In
tuberculous pleural effusions, activated neutrophils un-
dergo apoptosis and acquire a dendritic cell-like pheno-
type. J Infect Dis, 2005, 192(3): 399-409
[29] Abi Abdallah DS, Egan CE, Butcher BA, et al. Mouse
neutrophils are professional antigen-presenting cells
programmed to instruct Th1 and Th17 T-cell differentia-
tion. Int Immunol, 2011, 23(5): 317-26
[30] Sokol CL, Chu NQ, Yu S, et al. Basophils function as
antigen-presenting cells for an allergen-induced T helper
type 2 response. Nat Immunol, 2009, 10(7): 713-20
[31] 曾敬清, 刘伟, 周同, 等. 肠上皮细胞的免疫调节与炎症
性肠病. 临床儿科杂志, 2011, 29(11): 1099-102
[32] Song X, Zhu S, Shi P, et al. IL-17RE is the functional
receptor for IL-17C and mediates mucosal immunity to
infection with intestinal pathogens. Nat Immunol, 2011,
12(2): 1151-8
[33] Chang SH, Reynolds JM, Pappu BP, et al. Interleukin-17C
promotes Th17 cell responses and autoimmune disease via
interleukin-17 receptor E. Immunity, 2011, 35(4): 611-21
[34] Nguan CY, Du C. Renal tubular epithelial cells as immu-
noregulatory cells in renal allograft rejection. Transplant
Rev (Orlando), 2009, 23(3): 129-38
[35] Kim KK, Kugler MC, Wolters PJ, et al. Alveolar epithelial
cell mesenchymal transition develops in vivo during
pulmonary fibrosis and is regulated by the extracellular
matrix. Proc Natl Acad Sci USA, 2006, 103(35): 13180-5
[36] Nitta T, Kim JS, Mohuczy D, et al. Murine cirrhosis
induces hepatocyte epithelial mesenchymal transition and
alterations in survival signaling pathways. Hepatology,
2008, 48(3): 909-19
[37] 万紫微, 黄雷. MUC1与肿瘤转移的研究进展. 生命科学,
2008, 20(4): 625-28
[38] Dupont C, Armant DR, Brenner CA. Epigenetics: defini-
tion, mechanisms and clinical perspective. Semin Reprod
Med, 2009, 27(5): 351-7
[39] Wu C, Morris JR. Genes, genetics, and epigenetics: a
correspondence. Science, 2001, 293(5532): 1103-5
[40] Ratel D, Ravanat JL, Berger F, et al. N6-methyladenine:
the other methylated base of DNA. Bioessays, 2006,
28(3): 309-15
[41] Nan X, Ng HH, Johnson CA, et al. Transcriptional
repression by the methyl-CpG-binding protein MeCP2
involves a histone deacetylase complex. Nature, 1998,
393(6683): 386-9
[42] Okano M, Bell DW, Haber DA, et al. DNA methyltrans-
ferases Dnmt3a and Dnmt3b are essential for de novo
methylation and mammalian development. Cell, 1999,
99(3): 247-57
[43] Marmorstein R, Trievel RC. Histone modifying enzymes:
structures, mechanisms, and specificities. Biochim
Biophys Acta, 2009, 1789(1): 58-68
[44] 周光炎. 免疫系统和表观遗传学调控: 一个新的前沿领
域. 现代免疫学, 2004, 24(1): 2-4
[45] Okamoto I, Arnaud D, Le Baccon P, et al. Evidence for de
novo imprinted X-chromosome inactivation independent
of meiotic inactivation in mice. Nature, 2005, 438(7066):
369-73
[46] Lucifero D, Mann MR, Bartolomei MS, et al. Gene-
specific timing and epigenetic memory in oocyte imprint-
ing. Hum Mol Genet, 2004, 13(8): 839-49
[47] Guttman M, Donaghey J, Carey BW, et al. lincRNAs act
in the circuitry controlling pluripotency and differentia-
tion. Nature, 2011, 477(7364): 295-300
[48] Yoshiura K, Kanai Y, Ochiai A, et al. Silencing of the
E-cadherin invasion-suppressor gene by CpG methylation
in human carcinomas. Proc Natl Acad Sci USA, 1995,
92(16): 7416-9
[49] Yang X, Pursell B, Lu S, et al. Regulation of β4-integrin
expression by epigenetic modifications in the mammary
gland and during the epithelial-to-mesenchymal transition.
J Cell Sci, 2009, 122(Pt 14): 2473-80
[50] Ke XS, Qu Y, Cheng Y, et al. Global profiling of histone
and DNA methylation reveals epigenetic-based regulation
of gene expression during epithelial to mesenchymal
transition in prostate cells. BMC Genomics, 2010, 11: 669
[51] Abell AN, Jordan NV, Huang W, et al. MAP3K4/CBP-
regulated H2B acetylation controls epithelial-mesen-
chymal transition in trophoblast stem cells. Cell Stem
Cell, 2011, 8(5): 525-37
[52] Kaimori A, Potter JJ, Choti M, et al. Histone deacetylase
inhibition suppresses the transforming growth factor
beta1-induced epithelial-to-mesenchymal transition in
hepatocytes. Hepatology, 2010, 52(3): 1033-45
[53] Landgraf P, Rusu M, Sheridan R, et al. A mammalian
microRNA expression atlas based on small RNA library
sequencing. Cell, 2007, 129(7): 1401-14
[54] Liu X, Nelson A, Wang X, et al. MicroRNA-146a modu-
lates human bronchial epithelial cell survival in response
to the cytokine-induced apoptosis. Biochem Biophys Res
Commun, 2009, 380(1): 177-82
[55] Kriegel AJ, Fang Y, Liu Y, et al. MicroRNA-target pairs in
human renal epithelial cells treated with transforming
growth factor β1: a novel role of miR-382. Nucleic Acids
Res, 2010, 38(22): 8338-47
[56] Castilla MA, Moreno-Bueno G, Romero-Perez L, et al.
Micro-RNA signature of the epithelial-mesenchymal
transition in endometrial carcinosarcoma. J Pathol, 2011,
223(1): 72-80
[57] Kong W, Yang H, He L, et al. MicroRNA-155 is regulated
by the transforming growth factor β/Smad pathway and
contributes to epithelial cell plasticity by targeting RhoA.
Mol Cell Biol, 2008, 28(22): 6773-84
[58] Gregory PA, Bert AG, Paterson EL, et al. The miR-200
family and miR-205 regulate epithelial to mesenchymal
transition by targeting ZEB1 and SIP1. Nat Cell Biol,
2008, 10(5): 593-601
[59] Korpal M, Ell BJ, Buffa FM, et al. Direct targeting of
Sec23a by miR-200s influences cancer cell secretome and
promotes metastatic colonization. Nat Med, 2011, 17(9):
1101-8
[60] 张彦洁, 许春娣, 周同. 上皮细胞转分化, 抗原提呈及区
室化免疫调节. 现代免疫学, 2011, 31(6): 441-4
[61] Iorio MV, Casalini P, Piovan C, et al. Breast cancer and
microRNAs: therapeutic impact. Breast, 2011, 20(Suppl
3): S63-70