第二節　酒精依賴的表觀遺傳學研究

分子遺傳控制個體對疾病的易感性，而表觀遺傳則最終決定疾病的發生和表型，因而表觀遺傳學在酒精依賴的病理生理學中起重要作用。酒精可通過表觀遺傳學機制干擾個體體內一些化學過程。研究提示表觀遺傳學機制，如組蛋白乙?；?、磷酸化、甲基化及DNA甲基化，參與包括成癮行為在內的腦損害的病理生理學。除此之外，研究者還針對胎兒酒精綜合征和酒精性肝病等表觀遺傳學機制進行了研究。

一、酒精依賴與DNA甲基化的研究進展

大量飲酒可能導致人類精液中DNA超甲基化區域甲基化程度降低。1991年，研究者針對酒精及其代謝產物乙醛對幼鼠DNA甲基化的影響進行了研究，發現孕鼠被灌酒精后，幼鼠DNA呈現低甲基化狀態，甲基化轉移酶的活性也降低，體外試驗也發現乙醛可抑制DNA甲基化轉移酶的活性，見圖2-2-1。雖然研究提示酒精依賴患者的整體（基因組）DNA超甲基化，但并不是所有的基因都呈現超甲基化，如早老素1基因。研究顯示酒精依賴患者某些候選基因啟動子特異性DNA甲基化發生改變，具體如下：

1.α突觸核蛋白

α突觸核蛋白在多巴胺神經遞質傳遞中起重要作用，可調節突觸間多巴胺平衡，影響多巴胺合成基因的表達，因此多巴胺神經遞質循環是調節酒精依賴戒斷和渴求的重要機制。α突觸核蛋白啟動子區DNA甲基化增高，α突觸核蛋白低表達，導致多巴胺神經遞質傳遞紊亂，提示表觀遺傳修飾也許能解釋為什么酒精依賴患者在飲酒狀態下會對酒精的渴求度下降。但有研究卻顯示酒精依賴大鼠模型不同腦區α突觸核蛋白表達增高，酒精依賴患者α突觸核蛋白mRNA表達也同樣增加。

2.同型半胱氨酸誘導的內質網蛋白（homocysteine-induced endoplasmic reticulum protein，HERP）

表觀遺傳學研究揭示的另一個機制是酒精依賴與內質網應激的連接。HERP是一種內質網固有膜蛋白質，主要存在于發育的神經元和成人腦組織中，可調節Ca²⁺平衡，保護內皮和神經元細胞完整性，對抗氧化性應激，在內質網應激狀況下起神經保護作用。酒精依賴患者同型半胱氨酸（homocysteine，HCY）升高，導致內質網應激，與此同時血中HERP啟動子區甲基化增高，HERP mRNA表達降低，HERP低表達可能導致動脈事件、痙攣發作和其他神經學損傷。

3.加壓素和心房鈉尿肽（atrial natriuretic peptide，ANP）

加壓素和ANP等激素水平變化可影響酒精依賴患者對酒精的渴求度，這種影響受表觀遺傳學修飾。加壓素有致焦慮的作用，與飲食調節和強迫行為有關；ANP有抗焦慮作用，與酒精戒斷有關系。酒精依賴患者白細胞（white blood cell，WBC）中加壓素和ANP基因表達與表觀遺傳修飾有關，研究顯示與健康者相比，酒精依賴患者加壓素基因啟動子區超甲基化，但其mRNA表達未見統計學意義，而ANP啟動子區甲基化程度降低，其mRNA表達增高。

4.多巴胺轉運體（dopamine transporter，DAT）

多巴胺神經遞質在酒精依賴產生和維持中起重要作用。DAT促進突觸間隙多巴胺的重攝取，增加患者對酒精的渴求度。研究提示，酒精依賴患者多巴胺受體的活性降低，但戒酒后其又恢復正常。酒精依賴患者DAT啟動子區特異性甲基化可能影響多巴胺神經傳遞，與健康者相比，酒精依賴患者DAT啟動子區超甲基化，且在戒酒過程中DAT啟動子也發生表觀遺傳改變，提示DAT啟動子超甲基化可能在多巴胺神經傳遞中起重要作用，與酒精依賴患者渴求度增加有關。以上研究提示酒精依賴患者DAT啟動子區超甲基化，降低了DAT mRNA的表達水平，致使突觸間隙多巴胺聚集，進而降低了酒精依賴患者對酒精的渴求。

5.NR2B受體

最近的研究顯示表觀遺傳學修飾是小鼠皮質神經元NR2B基因轉錄的重要調控機制。酒精可增加成人皮質和胎兒皮層神經元中NR2B基因表達，提示NR2B表達受DNA低甲基化調控。慢性酒精暴露可引起NR2B基因內含子1和內含子2區呈現低甲基化，NR2B亞型表達上調與NR2B基因CpG島甲基化降低有關，然而急性酒精中毒時，既不影響DNA甲基化也不改變NR2B基因表達。雖然慢性酒精中毒可上調NR2B基因表達，但是酒精戒斷48h后NR2B水平又恢復正常。

6.前阿片黑素細胞皮質激素（pro-opiomelanocortin，POMC）

最近一項關于145例酒精依賴患者和37名健康者POMC基因5′端啟動子區甲基化的研究顯示，POMC基因啟動子甲基化與酒精依賴患者的渴求度有關。因為POMC基因編碼一種激素前體，在下丘腦-垂體-腎上腺（the hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA）軸中起重要作用，提示酒精攝入可引起表觀遺傳改變，可能導致HPA軸功能失調引起患者對酒精渴求。

7.同型半胱氨酸（HCY）

外周血中HCY濃度增高可影響基因組DNA的甲基化狀態。研究表明酒精依賴患者基因組DNA甲基化增高（10%），與HCY濃度增高關系密切。非戒斷期酒精依賴患者血漿HCY濃度與血液中酒精濃度密切關系，而戒酒期間HCY水平會持續下降。

另外，一些研究者證實表觀遺傳學機制，特別是DNA甲基化模式的改變可調控膽堿對學習和記憶的作用。一項對191例美國艾奧瓦州寄養子受試者MAOA啟動子區甲基化狀態的研究發現，MAOA甲基化狀態與女性酒精依賴、煙草濫用有關，而與男性無關。另外一項針對韓國男性酒精依賴患者與健康者5-HTT啟動子區甲基化狀態的研究顯示，兩組甲基化水平無差異。與健康組相比，酒精依賴患者DNA甲基化基因（DNMT）——DNMT3a和DNMT3b mRNA表達降低。這一降低與血中酒精濃度和DNA甲基化增高呈正比，提示DNMT mRNA表達降低導致DNA甲基化，進而影響基因表達。不同基因甲基化狀態的改變可解釋酒精誘發疾病或癥狀的發病機制。

二、酒精依賴與組蛋白修飾的研究進展

酒精不僅影響DNA甲基化，而且也可影響組蛋白修飾。一項關于肝臟星形細胞中酒精對組蛋白乙?；饔玫难芯刻崾荆凭墒?i>H3L9、H3L23乙?；黾印Ｒ豁椦芯刻崾揪凭梢鸾M蛋白某些位點選擇性乙?；⒓谆土姿峄?。

1.組蛋白乙?；c酒精依賴

酒精可增加組蛋白乙酰轉移酶（HATs）的活性。酒精可引起小鼠肝臟原代培養中H3K9乙?；?，這種現象在肝臟星形細胞和用大量酒精處理后的小鼠組織中（例如肺、脾、睪丸等）也被觀察到。大鼠酒精灌胃1個月后，其肝臟中有多于1 300種基因表達發生改變。酒精導致肝臟缺氧，增加了核苷酸信號轉錄因子HIF-1α-β，反過來增強了P300的活性，也增強了H3K9乙?；突蜣D錄活性。乙醛和乙酸鹽是酒精的代謝產物，能引起H3K9乙?；５窃谶@個階段，酒精或乙酸鹽誘導組蛋白乙?；赡苁怯刹煌緩綄е碌模驗榫凭淖饔每杀淮俜至言罨鞍祝╩itogenactivated protein kinase，MAP）激酶抑制劑抑制。如果說酒精和/或乙醛增強了組蛋白乙?；?，導致ADH1基因表達增強，反過來，ADH1基因表達增強也將增加酒精的代謝產物。

研究提示攝入酒精所致的抗焦慮作用以及戒斷引起的焦慮癥狀都可由表觀遺傳現象觸發。在這個機制中，與環腺苷酸反應結合蛋白（cAMP response element-binding protein，CREB）有關的神經肽Y（neuropeptide Y，NPY），可作為內源性抗焦慮成分。大量攝入酒精時，產生抗焦慮作用，原因是組蛋白去乙?；福╤istone deacetylase，HDAC）抑制劑致使H3和H4乙?；黾樱珻REB水平增加，大鼠杏仁核區NPY表達增高。另一方面，戒斷引起的焦慮與組蛋白H3和H4乙?；档陀嘘P，組蛋白H3和H4乙?；档褪怯蒆DAC活性增加、CREB水平和NPY表達降低引起的。用HDAC抑制劑、制滴菌素A（trichostatin A，TAS）治療大鼠戒酒癥狀，增加了NPY的表達，大鼠的焦慮樣行為減少。以上研究不僅為酒精依賴和戒斷癥狀提供了一個可能機制，還提示HDAC抑制劑可能是治療酒精依賴的新方向。

2.組蛋白甲基化與酒精依賴

研究發現大鼠肝臟原代培養中，酒精可降低H3K9甲基化和基因表達，例如Lsdh和細胞色素P4502c11，同時增加H3K4甲基化，上調ADH和GST-yc2等基因表達，提示表觀遺傳修飾可改變基因表達，繼續飲酒可導致脂肪肝、炎癥和肝硬化等發生。另一項關于肝臟內質網應激通路的表觀遺傳調控酒精性脂肪肝發病機制的研究報告顯示，酒精降低GRP78、SREBP-1C、GADD153等基因啟動子區的H3K9甲基化水平，進而上調內質網應激信號。

組蛋白乙?；c甲基化錯綜復雜，有時調控作用甚至相反。肝細胞H3K4甲基化與基因表達上調有關，H3K9甲基化與基因表達下調有關。一方面，酒精可引起H3K9乙?；龈?，降低H3K9甲基化，同時也可引起H3K4甲基化增高。實驗證實酒精引起的H3K4甲基化與基因表達（谷胱甘肽-S-轉移酶-yc2）上調有關，而H3K9甲基化與基因表達（L-絲氨酸脫水酶，cytP450 2c11）下調有關。因此，組蛋白H3不同賴氨酸殘基甲基化導致的轉錄反應可能不同。

3.組蛋白磷酸化與酒精依賴

組蛋白磷酸化在酒精依賴中也被涉及。研究者發現酒精誘導的肝毒性是通過有絲分裂原活化蛋白激酶信號通路調節發生的。組蛋白H3磷酸化作為這種調節機制可能帶來后果的相關研究顯示，大鼠肝細胞原代培養中，酒精及其代謝產物乙醛增加了H3絲氨酸的磷酸化，p38促分裂原活化蛋白激酶磷酸化和蛋白水平增高，導致H3磷酸化增高。

三、酒精依賴與微RNA的研究進展

除了上述定義的表觀遺傳學機制之外，微RNA（miRNA）通過對基因表達轉錄后調節來傳達表觀遺傳樣特征。miRNA通過靶向降解mRNA或特異性抑制mRNA轉錄來快速調節基因表達。研究證實酒精可調控鈣離子激活的K⁺通道（BK通道）表達，導致患者酒精耐受性增加。最近關于酒精耐受性的研究涉及mRNA在酒精誘導BK通路功能改變中的作用。一項研究提示急性酒精中毒會使BK通路表達急劇下調，同時miRNA-9表達上調。有趣的是，miRNA-9轉錄后調控BK mRNA剪接體編碼BK通道亞型，使其顯示不同的酒精依賴易感性。這些研究提示miRNA在內的轉錄后表觀遺傳學修飾可引起酒精耐受增加。另外，研究發現酒精可抑制四種miRNA，即miRNA-21、miRNA-335、miRNA-9、miRNA-153，它們可能與酒精所致胎兒畸形有關。

四、胎兒酒精綜合征的表觀遺傳學研究進展

近年來研究者針對 胎兒酒精綜合征（fetal alcohol syndrome，FAS）的表觀遺傳學機制進行了研究，表明胎兒酒精譜系障礙（FASD）潛在的表觀遺傳學機制包括酒精誘導的甲基代謝修飾，導致發育過程中DNA甲基化模式和基因表達發生改變。早期神經胚形成過程中，酒精暴露誘導的DNA甲基化變化與基因表達改變、FASD發病有關。研究顯示酒精可阻止重要的神經干細胞的DNA甲基化編程，阻止神經干細胞分化。在FASD的動物模型中，胚胎植入階段酒精暴露可改變胎盤特異區域的甲基化狀態，但不能改變胚胎的甲基化狀態。

五、酒精性肝病的表觀遺傳學研究進展

表觀遺傳機制在酒精性肝?。╝lcoholic liver disease，ALD）的進展中起重要作用。過去幾十年，一些研究證實酒精性肝病肝臟中的表觀遺傳修飾發生改變，包括DNA甲基化、組蛋白甲基化、miRNA及甲基化轉移酶（DNMTs）、HATs、組蛋白去乙酰化酶（HDACs）。腺苷蛋氨酸（SAMe）是體內重要的甲基供體。酒精性肝病患者肝臟中SAMe耗竭，導致高同型半胱氨酸血癥，影響DNA甲基化。用酒精灌胃9周后，大鼠肝臟中甲硫氨酸、SAMe、谷胱甘肽含量降低，DNA甲基化也減少40%；酒精除了對DNA低甲基化有直接影響外，其代謝產物乙醛對DNMTs和甲硫氨酸合成酶也有直接影響；與基因轉錄和/或沉默有關的疾病發展過程中，DNA甲基化與組蛋白乙酰化相互作用。例如靶基因啟動子區CpG島超甲基化導致局部染色體去乙酰化，反之，組蛋白乙酰化水平降低可能對DNA甲基化敏感。慢性酒精中毒的肝臟中H3K9超乙?；?、H3K9低甲基化和H3K4超甲基化相互存在；miRNA在類似酒精性脂肪肝等肝臟疾病中起重要作用。研究提示酒精性肝病中，酒精暴露可調控miRNA，進而控制轉錄后調控，影響基因表達。慢性酒精暴露可改變miRNA，進而影響腸的通透性。隨著表觀遺傳學及其研究技術的飛速發展，人們對酒精依賴的發病機制有了更深刻的認識，為酒精依賴的診斷、預防和治療提供了新的方向。

（施 梅）