SUV39H1於慢性肺阻塞發炎反應的表基因調控

研究背景
慢性肺阻塞的典型特徵是呼吸道與肺實質以及肺循環中的慢性炎症加劇，其詳細機制尚不清楚，而這樣的發炎反應對類固醇的治療效果不彰，往往成為臨床治療上的困難。根據過去的研究，組蛋白甲基轉移酶SUV39H1參與了Th1基因座的沉默，可能對慢性肺阻塞的發炎有關連性。因此，我們試著探究組蛋白甲基轉移酶SUV39H1是否影響了慢性肺阻塞的異常發炎，並探討SUV39H1在不同慢性肺阻塞嚴重級別的表現是否有所差異，尋找其在慢性肺阻塞病人的急性惡化、生活品質、肺功能與共病症所造成的影響。

研究方法
我們採用ELISA法測定10位健康非吸菸者，10位吸菸者，與25位穩定慢性肺阻塞患者的周邊血單核細胞（PBMC）與採購而來的原發性人類小氣道上皮細胞（HSAEpCs）的細胞激素，並利用西方墨點法、免疫螢光或免疫組織化學分析測定人或小鼠標本中的SUV39H1或H3K9me3表現量，以及透過染色質免疫沉澱測定的染色質事件。
為了評估慢性肺阻塞患者中SUV39H1表達受損是否導致中性白血球相關的發炎反應，與下游對IL-8的反應和Th2反應的抑制，通過西方墨點法檢測了20位健康受試者和25位慢性肺阻塞患者的周邊血液單核細胞（PBMC）中SUV39H1的表現量。我們不僅研究了與SUV39H1發炎相關的臨床表現，也評估了SUV39H1與中性白血球或嗜酸性白血球計數（Th2反應）與臨床表現之間的關係。在延伸性的慢性肺阻塞世代研究（213例患者, Cohort 1）中，進行了白血球計數與共病症和慢性肺阻塞急性惡化的關聯分析，我們也在回溯性病例研究(Cohort 2)中探究了周邊白血球計數做為慢性肺阻塞病人急性惡化的預測因子。

研究結果
我們發現慢性肺阻塞患者的周邊血單核細胞與原發性人類小氣道上皮細胞和肺組織中的SUV39H1和H3K9me3總體表現量偏低。特定的SUV39H1抑制劑毛殼素(chaetocin)在正常周邊血單核細胞中誘導出不同的慢性肺阻塞發炎細胞激素，同時在過氧化氫的刺激下增加與維持IL-8的產生。從機制上來探討，毛殼素降低了正常原發性人類小氣道上皮細胞中天然IL-8啟動子中SUV39H1和H3K9me3的表現量，這情況恰似未受發炎刺激的慢性肺阻塞原發性人類小氣道上皮細胞，導致HP-1降低和RNA聚合酶II升高。 SUV39H1的敲落(knockdown)在慢性肺阻塞中再現了發炎的模式，而SUV39H1的過度表達挽救了H3K9me3的表現量並抑制了發炎反應。在吸菸小鼠模型中，我們證實毛殼素進一步抑制SUV39H1 / H3K9me3表現並增強發炎反應。
SUV39H1低表現與中性白血球計數高及嗜酸性白血球計數低有關。在延伸性世代(Cohort 1)研究中，高共病症組中性白血球計數高於低共病症組，但全白血球計數相似。嗜酸性白血球百分比和嗜酸性白血球/中性白血球比率顯示出相反的結果。 中性白血球的比例與慢性肺阻塞共病症相關。在過去一年中，0-1次中度至重度急性發作的患者中性白血球和嗜酸性白血球的數量與大於等於2次急性發作的患者相似；其中高共病症患者的PBMC中的SUV39H1表現值低於低共病症患者。
此外，週邊中性白血球計數增加與慢性肺阻塞患者肺功能惡化、生活品質較差（以mMRC、CAT和BODE指數衡量）以及急性惡化風險增加有關。這些發現與先前的研究一致，即中性白血球計數升高與慢性肺阻塞的較高惡化率和死亡率有關。接著我們探討了不同白血球計數與慢性肺阻塞結果之間的關聯。值得注意的是，我們發現以中性白血球與嗜酸性白血球比率（NER）增加和嗜酸性白血球計數減少為特徵的非嗜酸性白血球表現型慢性肺阻塞（N-EOCOPD）具有較高的急性加重風險。相較之下，嗜酸性白血球表現型慢性肺阻塞 (EOCOPD) 中性白血球與淋巴球比率 (NLR) 增加，與急性惡化增加有關。白血球分析的這種差異可用於臨床環境中評估急性惡化風險。

結論
SUV39H1在表基因遺傳上控制著不同的促發炎細胞激素。它在慢性肺阻塞的降低導致抑制性染色質標記H3K9me3的喪失，並使刺激物產生異常的發炎反應。 SUV39H1或其調節途徑是慢性肺阻塞的潛在治療標的。血液中性白血球計數與慢性肺阻塞患者的共病症多寡相關。慢性肺阻塞患者PBMC中SUV39H1表現受損與中性白血球發炎反應和共病症的發展相關。而中性白血球、嗜酸性白血球與淋巴球的多寡與比率在嗜酸性白血球表現型與非嗜酸性白血球表現型慢性肺阻塞身上有不同的急性惡化預測價值。