组蛋白去乙酰化酶抑制剂的抑制剂作用

IPF是一种慢性进展性、生存期短且病因不明的肺部疾病。肌成纤维细胞活化、增殖、分化是致纤维化的关键因素，转化生长因子β1（ TGF-β1）是主要的促纤维化因子。研究表明TGF-β1在体内外均可促进成纤维细胞分化为肌成纤维细胞（通过 SMAD2、SMAD3磷酸化途径）及上皮细胞转化为间质成分（通过调节因子AKT磷酸化途径），引起特征性α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、Ⅰ型胶原表达增加及纤维组织的收缩反应，而敲除HDAC4基因可阻断TGF-β1介导的AKT磷酸化途径。 Guo等的实验结果提示TSA主要通过下调HDAC4表达、抑制调节因子 AKT磷酸化途径，减少α-SMA及Ⅰ型胶原转录及表达，从而起到抗纤维化作用，但TSA无法抑制SMAD2及 SMAD3磷酸化途径。研究发现在环氧化物酶2（COX-2）作用下，前列腺素Ez （PGE2）可抑制肌成纤维细胞增殖及抑制胶原mRNA的转录，降低胶原水平而起到抗纤维化作用。Coward等的研究表明，与对照组相比，IPF患者肺成纤维细胞经TGF-β1（2 ng/ml）处理后测得COX-2 mRNA转录因子与启动子结合能力受损，由HDAC1、HDAC2、HDAC3构成的相关转录遏阻，物复合体含量明显增加，COX-2 mRNA启动子的组蛋白H3、H4去乙酰化酶含量明显降低，COX-2mRNA水平明显下降， PGE2含量也明显减少。当IPF患者肺成纤维细胞同时经HDACi（10 μmol/LSAHA或10 nmol/L LBH589）及TGF-β1抑制剂处理后，COX-2 mRNA启动子的组蛋白H3、H4乙酰化酶明显升高，可维持COX-2正常表达，减轻肺组织的纤维化程度。
肾间质纤维化以肾成纤维细胞异常活化及增生为特点，特征性改变包括α-SMA表达及细胞外基质成分的增加。成纤维细胞的活化及增殖需要大量的生长因子及细胞因子如TGF、血小板衍生生长因子（PDGF）、成纤维细胞生长因子、白介素6（IL-6）等的参与。Kinugasa等的研究提示单侧输尿管梗阻致肾纤维化的小鼠模型中，给予小鼠FR276457（一种非特异性的HDACi，Ⅰ类HDAC及Ⅱ类HDACs抑制剂），连续14d每日鼻饲20mg/kg和40mg/kg，可抑制羟脯氨酸的生成及胶原α1mRNA的表达，同时体内和体外实验均提示FR276457抑制促纤维化因子单核细胞趋化蛋白 -1（MCP-1）的表达。Marumo等的研究提示在单侧输尿管梗阻致肾小管间质损伤的小鼠模型中，腹腔注射TSA10 mg·kg·d，共2～ 5d，可抑制α-SMA mRNA及胶原α1mRNA的表达，同时通过抑制细胞因子如MCP-1、集落刺激因子-1进而减弱巨噬细胞渗入及早期肾小管的纤维化改变。Noh等的研究提示在大鼠的糖尿病肾脏模型中，TGF-β1促使HDAC2的活性明显增高，进而造成细胞外基质的累积以及上皮一间质的转化。而TSA（0.5 mg·kg·d，共4周，腹腔内注射）通过抑制HDAC2的活性，在基因和蛋白的水平上均抑制了细胞外基质成分的表达，遏制了上皮间质的转化。HDACs调节的肾成纤维细胞的活化通过信号转导子和转录激活子3（STAT3）磷酸化途径完成。研究显示TSA可通过抑制STAT3磷酸化及核转移阻断相关信号途径而减弱肾成纤维细胞增殖，起到抑制纤维化的作用。
心力衰竭分为以左心泵血功能受损为特征的收缩功能衰竭和心肌舒张充盈功能异常为特征的舒张功能衰竭。在病理基础上表现为心肌过度肥大及细胞外基质沉积，Ⅰ型、Ⅲ型胶原累积，间质纤维化，心室扩张及心室壁变薄。因此有学者认为心肌过度肥大是心肌纤维化的一种早期表现。有研究显示在压力负荷所致心肌病变中转录因子心肌细胞增强因子 -2的转录活性明显增强，而Ⅱa类HDACs作用 MEF-2靶基因形成复合体抑制其活性。除了通过上述直接作用阻碍基因表达外，Ⅱa类HDACs还通过与血清反应因子、活化T细胞核因子等间接关联来抑制重构。因此，Ⅱa类HDACs被认为具有抑制心肌肥大、抑制心室重构进而抑制纤维化的作用。虽然研究表明Ⅱa类 HDACs对心肌细胞具有抗纤维化作用，但是体内实验证明非特异性HDACi TSA（Ⅰ类和Ⅱ类HDACs的抑制剂）可有效地抑制心肌细胞肥大。其中可能的解释是Ⅰ类HDACs有促纤维化作用，且促纤维化作用程度大于Ⅱa类HDACs对心肌细胞的抗纤维化作用，因此非特异性HDACi TSA总体作用表现为抑制心肌肥大。虽然Ⅰ类HDACs的促纤维化作用机制尚不明确，但是多项研究提示Ⅰ类HDACs抗心肌肥大及纤维化与多种蛋白复合体的调控有关，其中包括组蛋白及一些转录因子的去乙酰化修饰。另外心房纤维化是房性心律失常的主要病因之一， Liu等的研究提示HDACs过度活化下调连接蛋白40，引起转基因小鼠的心房纤维化，诱发房性心律失常。而给予小鼠腹腔内注入TSA 0.6 mg·kg·d持续14d，房性心律失常的持续时间缩短及心肌细胞自律性降低。因此HDACi的应用可为某些心脏疾病的治疗带来新的方法。
多个炎症性疾病动物模型的研究表明HDACi具有抗炎作用。HDACi除了通过调控组蛋白乙酰化状态引起炎性细胞因子的表达，还可以通过调控包括转录因子在内的非组蛋白的乙酰化状态，抑制或是激活炎性因子的表达，其中最主要的通过对核转录因子KB的抑制实现的。但是不同的HDACs具有不同的乙酰化模式，调节不同的基因。如系统性红斑狼疮MRL-Ipr/1pr小鼠模型，TSA和 SAHA可下调炎性细胞因子IL-12和IL-6mRNA和蛋白的水平；在小鼠的哮喘模型中，TSA可以降低支气管肺泡灌洗液中IL-4、IL-5和 lgE的浓度，进而减缓哮喘发展。但也有关于HDACi能促进炎性细胞因子表达的报道。Suuronen等报道，在小胶质N9细胞TSA可以增强由脂多糖诱导的NO和IL-6的产生。因此，HDACi对于炎症反应的调控可以是基因转录激活剂，也可以是抑制剂。