引用本文： 敬東紅, 鄧明華, 龔建平, 賴星. 組蛋白去甲基化酶 JMJD3 在巨噬細胞中的作用. 中國普外基礎與臨床雜志, 2019, 26(6): 753-757. doi: 10.7507/1007-9424.201901013 復制
甲基化、乙酰化是最常見的組蛋白修飾，能對 DNA 或組蛋白的空間結構產生影響并能激活或抑制基因的表達[1]。組蛋白甲基化修飾通常發生在核小體中 H3 和 H4 組蛋白 N 端的賴氨酸或精氨酸殘基上，對染色質結構、基因表達產生不同的影響[2-3]。賴氨酸甲基化通常發生在 H3 賴氨酸 4（H3K4）、9（H3K9）、27（H3K27）、36（H3K36）、79（H3K79）中，其對基因轉錄的影響取決于共價修飾的特定位點，如 H3K4、H3K36 及 H3K79 三甲基化（me3）與基因轉錄激活有關，而 H3K9me3 和 H3K27me3 則與抑制轉錄有關。其中 H3K27 甲基化在基因組中分布廣泛，可呈現一甲基化（me）、二甲基化（me2）及 me3 三種狀態，能抑制基因表達，參與重要的生物學活動，包括生長發育、代謝調節、免疫反應等[4]，而 H3K27me3 水平則由組蛋白去甲基化酶 JMJD3、UTX 和組蛋白甲基轉移酶 EZH2 等共同參與調控，含有 JMJC 結構域的蛋白 JMJD3 能特異性地去除基因啟動子 H3K27 的甲基化狀態，解除抑制效應[5]。巨噬細胞在特定外周組織中因解剖和微環境的不同而被分為不同類別，如中樞神經系統的小膠質細胞、骨骼中的破骨細胞、肝臟中的 Kupffer 細胞等[6]。巨噬細胞參與被動免疫，對維持組織內環境穩定、宿主反應、清除病原體及凋亡細胞、組織損傷與修復等有重要作用。巨噬細胞是體內重要的免疫細胞，表觀遺傳修飾對其生物學功能有重要影響。JMJD3 作為一種重要的表觀遺傳修飾的酶，近年來，有許多文獻報道，JMJD3 與巨噬細胞極化和炎癥基因的表達有密切關系。筆者現主要對 JMJD3 在巨噬細胞中的作用進行綜述，希冀能加深對巨噬細胞參與的免疫反應的認識，同時為治療巨噬細胞參與的相關疾病提供新的治療方案。
1 JMJD3 的結構與功能
人編碼 JMJD3 的基因定位于 17p13.1，JMJD3 含有 1 641 個氨基酸，包含了 JMJC 結構域和含有鋅指結構的 C 末端片段，二者形成了面積較大的具有包埋功能的結構，使其具有穩定的結構及較強的催化活性[7]。JMJC 結構域具有酶催化活性并有一個能與 Fe2+、α-酮戊二酸相結合的保守殘基[8]，其在 Fe2+、α-酮戊二酸和 O2 的參與下催化組蛋白賴氨酸殘基上的甲基化氨基生成羥基化中間體，同時產生 1 分子琥珀酸鹽和 1 分子 CO2，隨后該中間體生成不穩定的半氨醛并進一步分解為去甲基化賴氨酸和甲醛[9]。JMJD3 可催化 H3K27me2/3 脫甲基，使得 H3K27me2/3 的抑制轉錄作用減弱，因而其在器官及組織發育、細胞分化和衰老、維持機體免疫功能等方面具有重要作用。
2 JMJD3 與 M2 型巨噬細胞極化的關系
巨噬細胞是一種極具異質性的細胞群體，其表型和功能受體內復雜微環境調控，其主要分為 M1 及 M2 型，是巨噬細胞一系列連續功能的兩個極端[10]。M1 型巨噬細胞由脂多糖刺激極化而產生且能產生促炎細胞因子如白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6、IL-12、IL-23 及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）；M2 型巨噬細胞能被 Th2 淋巴細胞產生的細胞因子 IL-4和 IL-13 所極化并產生 IL-10、轉化生長因子-β 等抗炎細胞因子并抑制炎癥反應，從而促進血管再生、組織修復及抗免疫排斥。M1 型和 M2 型巨噬細胞的平衡有利于維持內環境穩定。當 M1 型巨噬細胞過多時會導致過度炎癥反應，對組織和器官造成炎癥損傷，此時需要極化 M2 型巨噬細胞以抑制炎癥反應而促進對損傷組織的修復[11]。
在 M2 型巨噬細胞極化過程中，信號轉導和轉錄激活因子家族（STATs）具有重要作用，其中對 STAT6 的研究較多，其在被 JAK 激酶磷酸化后轉入細胞核內并與特定的 DNA 位點結合而調節基因轉錄[12]。IL-4 和 IL-13 可以激活 JAK-STAT6 信號通路，誘導原始 T 淋巴細胞分化為 Th2 淋巴細胞[13]，也可以誘導巨噬細胞極化為 M2 型巨噬細胞[14]。有研究[15]發現，當 IL-4 刺激巨噬細胞后，可檢測到 STAT6 結合到 JMJD3 基因啟動子的轉錄起始位點而誘導 JMJD3 的表達，同時可檢測到 M2 型巨噬細胞標志基因如 Chi313、Retnla、Arg1 啟動子的 H3K27me2/3 水平下降。在另外一項引起肺纖維化的研究[16]中發現，Cu、Zn 超氧化物歧化酶通過產生 H2O2，依靠氧化還原作用而不依賴于 JAK 激酶的磷酸化作用激活 STAT6 并增加 JMJD3 的表達，使 M2 型巨噬細胞極化。有研究[17]發現，JMJD3 在核因子（nuclear factor，NF）-κB 受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand，RNKL）誘導破骨細胞分化中有重要作用，而破骨細胞在骨折時有損傷修復功能，更傾向于 M2 型巨噬細胞，而干擾 JMJD3 表達后，RANKL 誘導破骨細胞形成的作用明顯受到抑制。在近來的一項研究[18]中也發現，RNKL 能通過 JAK-STAT6 信號通路增加蛻膜巨噬細胞中的 JMJD3 含量，并促使蛻膜巨噬細胞轉換為 M2 型巨噬細胞，從而誘導母體對胎兒的免疫耐受。以上研究結果提示，STAT6 增加了 JMJD3 的表達，JMJD3 又可解除 M2 型巨噬細胞標志基因的抑制狀態，促使巨噬細胞向 M2 型極化。
在寄生蟲感染時，M2 型巨噬細胞對機體有保護作用[19]。進一步研究[20]發現，在寄生蟲感染時，干擾素調節因子 4 能促進 M2 型巨噬細胞增加，JMJD3 通過降低干擾素調節因子 4 基因啟動子的甲基化水平而增加干擾素調節因子 4 的表達，從而誘導了 M2 型巨噬細胞的生成。而在小膠質細胞極化的研究[21]中發現，具有神經保護功能的脫氫表雄酮（DHEA）能使酪氨酸激酶（TrkA）磷酸化，磷酸化的 TrkA 能激活 Akt1/Akt2 信號通路，同時發現 JMJD3 升高、M2 型標志基因如 Arg1、Ym1、Fizz1 表達，證實 DHEA-TrkA-Akt1/Akt2-JMJD3 能誘導小膠質細胞極化為 M2 型。谷氨酸鹽的代謝產物α-酮戊二酸可以通過依賴 JMJD3 的途徑促進 M2 型巨噬細胞的分化[22]，但具體機制不明確。而在其他誘導 M2 型巨噬細胞的路徑中，TNF-α 誘導蛋白 8 類似物 2（tumor necrosis factor-α induced protein-8-like 2，TIPE2）通過激活磷脂酰肌醇 3-激酶/絲氨酸/蘇氨酸激酶（phosphoinositide 3-kinase/Akt，PI3K/Akt）信號通路促進 M2 型巨噬細胞分化，并且在抗炎、寄生蟲控制以及組織修復過程中可能發揮重要作用[23]，但并未明確 JMJD3 是否參與該通路。
上述研究結果提示，誘導 M2 型巨噬細胞極化過程十分復雜，JMJD3 在其極化過程中確實發揮了重要作用，但不同刺激方式引起 JMJD3 表達增加的方式不同。JMJD3 可以通過 STAT6 直接調節 M2 型巨噬細胞標志基因的表達來極化，也可以通過調節干擾素調節因子 4 的表達來調節 M2 型巨噬細胞極化，但是否有更多依賴于 JMJD3 途徑極化 M2 型巨噬細胞需要進一步研究。
3 JMJD3 與巨噬細胞相關炎癥反應的關系
Toll 樣受體 4 是巨噬細胞的表面受體，主要識別革蘭陰性菌的脂多糖。當脂多糖刺激巨噬細胞后能激活 NF-κB[24]，NF-κB 能直接上調促炎因子及黏附分子[25]，且可通過 NF-κB 途徑激活 JMJD3 的轉錄。進一步的研究[26]發現，脂多糖刺激小鼠巨噬細胞后，大約有 30 個含有 JMJC 的基因被激活，其中 JMJD3 的轉錄最強烈。De Santa 等[27]用基因芯片技術分析得到 70% 的脂多糖誘導激活的基因是 JMJD3 的目標基因，JMJD3 迅速聚集到基因的轉錄起始位點，但大部分目標基因在 JMJD3 敲除時并未受到影響，只有數百個促炎基因能減少 RNA 聚合酶Ⅱ的募集并抑制轉錄，但 JMJD3 仍參與激活促炎基因轉錄。在另外一項研究小膠質細胞的研究[28]也間接得出了類似的結論，GSK-J4 是目前運用最多的 JMJD3 抑制劑[29]，用 GSK-J4 和脂多糖同時刺激小鼠小膠質細胞，用基因芯片技術發現 GSK-J4 阻止了促炎基因的啟動子的 H3K27me3 水平的下降，抑制了炎癥因子、細胞因子及趨化因子的生成。通過上述研究發現，JMJD3 參與了廣泛的炎癥基因激活。
內源性硫化氫通過減少細胞因子的釋放和中性粒細胞的浸潤，提高抗氧化能力來抑制炎癥反應[30]，當在脂多糖刺激下引起的炎癥反應可以通過增加內源性硫化氫的生成，然后其又通過抑制 JMJD3 的表達來抑制炎癥反應[31]。血清淀粉樣蛋白 A 能通過 NF-κB 信號通路促進巨噬細胞炎性基因如 CXCL1、IL-1β、TNF-α 的表達。用短發夾 RNA 干擾巨噬細胞 JMJD3 的表達并在血清淀粉樣蛋白 A 刺激后，炎性基因 IL-23、粒細胞集落刺激因子和髓樣細胞表達激發受體 1 的表達并未增加，確認了 JMJD3 對血清淀粉樣蛋白 A 引起的無菌性炎癥起重要作用[32]。Kruidenier 等[7]在一項研究中用 JMJD3 抑制劑 GSK-J4抑制 JMJD3 去甲基化酶作用，削弱了人原始巨噬細胞的炎癥反應，結果提示，其可能對治療炎性疾病具有很重要的藥理學意義。
以上研究結果提示，對于細菌性炎癥和血清淀粉樣蛋白 A 引起的無菌性炎癥，JMJD3 可能透過 NF-κB-JMJD3 途徑發揮了促進炎癥反應的作用。在基因敲除 JMJD3 的研究和用 JMJD3 抑制劑 GSK-J4 抑制 JMJD3 的研究中發現二者抑制炎癥的效果不同，需要更進一步的動物實驗研究來明確 JMJD3 在促進巨噬細胞介導的炎癥反應中具體作用的促炎癥基因。
4 JMJD3 在巨噬細胞介導的免疫性疾病及創傷修復中的作用
泡沫細胞的形成在動脈粥樣硬化疾病的發生及發展中有至關重要的作用。巨噬細胞在清除脂蛋白的過程中獲得了泡沫細胞的特征且在動脈粥樣硬化過程中能表達炎癥因子而促進疾病的發展[33]。Neele 等[34]的研究中發現，在 JMJD3 敲除的動脈粥樣硬化模型鼠中促纖維化基因 Col1a1、Col1a2、Acta2 以及 Fn1 表達明顯下降，確認 JMJD3 為泡沫細胞促纖維化的新的調節子。在結核分枝桿菌感染引起的肉芽腫過程中，JMJD3 參與了泡沫樣巨噬細胞的形成，且泡沫樣巨噬細胞表達的 CD36 和 MSR1 也是 M2 型巨噬細胞的標志分子，結果提示，JMJD3 調控形成的泡沫樣巨噬細胞具有抗炎作用，有利于結核分枝桿菌的長期生存[35-36]。同樣，在中樞神經系統中，小膠質細胞的 M1 型和 M2 型對帕金森病的發生起作用，敲除 JMJD3 后能增加 M1 型小膠質細胞而減少 M2 型并導致神經元的死亡[37]。在骨折發生后，破骨細胞能重吸收骨質，抑制破骨細胞分化能導致骨質疏松，RANKL 結合破骨細胞表面的 RANK 導致破骨細胞的分化，同時 JMJD3 介導與骨量生成相關基因 NFATC1 基因的 H3K27me3 的去甲基，結果提示，JMJD3 有可能促進了破骨細胞的分化，有利于骨折修復并抑制骨質疏松[17]。在傷口愈合過程中特別是在有糖尿病的情況下，M1 型巨噬細胞介導慢性炎癥反應，不利于傷口愈合[38]。在葡萄糖耐量異常的小鼠模型里，在骨髓干細胞分化為巨噬細胞過程中，JMJD3 使 IL-12 的基因啟動子的 H3K27me3 降低，促進 IL-12 的表達，不利于創面愈合，結果提示，JMJD3 抑制劑可能為治療糖尿病性創面提供方案。
以上研究結果提示，JMJD3 在巨噬細胞介導的不同免疫性疾病及創傷修復中表現出不同的作用，既能促進炎癥反應，同時也能極化 M2 型巨噬細胞，從而有利于抑制炎癥和組織修復，這可能與 JMJD3 在不同環境下激活的基因不同有關。
5 JMJD3 的臨床意義
目前對于 JMJD3 的臨床研究相對較少，主要集中在腫瘤的發生及免疫系統疾病。駱俊民[39]通過對 45 例結腸癌患者的癌組織研究發現，JMJD3 在結腸癌組織中的表達明顯低于癌旁組織（P<0.05），其在結腸癌組織中陰性表達與淋巴結轉移（P<0.05）及較晚的 TNM 分期（Ⅲ 期、Ⅳ 期，P<0.05）有關，結果提示，結腸癌中 JMJD3 低表達可能與腫瘤的惡性程度有關。同時，胡賀芳等[40]檢測 53 例肺癌患者的癌組織中 JMJD3 的表達情況發現，JMJD3 表達降低可能促進了肺癌的發生。李彥偉等[41]在對 50 例膠質瘤患者的研究中也發現，與瘤旁腦組織相比，膠質瘤中 JMJD3 的表達降低。而張慶等[42]在 30 例系統性紅斑狼瘡患者與 30 例正常人的對比研究中發現，CD4+ T 淋巴細胞的 cAMP 應答元件調節子 α （cAMP responsive element modulator α，CREMα）啟動子區 JMJD3 增多，導致該區 H3K27me3 水平降低，結果促使 CREMα 過表達，最終引起系統性紅斑狼瘡的發病。以上研究結果提示，在不同的疾病中，JMJD3 表達會出現差異，JMJD3 低表達或者高表達都可能參與了不同疾病的發生。
6 小結與展望
JMJD3 作為一種重要的表觀遺傳修飾酶，能特異性地去除目的基因啟動子 H3K27 的甲基化，激活基因的轉錄。在脂多糖刺激下，JMJD3 能增加炎性基因的表達而增強抗炎。而在 Th2 淋巴細胞產生的細胞因子 IL-4 和 IL-13 刺激巨細胞時，JMJD3 能促使 M2 型巨噬細胞標志基因的表達，誘導 M2 型極化，有抗炎和促進組織修復的功能。可見，JMJD3 在受到不同細胞外刺激時能產生不同的作用，在機體維持 M1 型和 M2 型巨噬細胞平衡有特殊作用。JMJD3 抑制劑 GSK-J4 目前已被證明能抑制巨噬細胞的炎癥反應且在脂多糖引起的小鼠中樞神經系統模型中有抑制小膠質細胞炎癥的作用，但仍需要更多動物實驗來發現 GSK-J4 在其他類型巨噬細胞中是否有控制炎癥的作用。另外，目前對 JMJD3 在 Kupffer 細胞中的研究較少，可以進一步探討 JMJD3 在 Kupffer 細胞相關的自身免疫性肝病、肝移植免疫耐受及肝再生中的作用；同時在其他自身免疫性疾病如系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎、系統性硬化癥等中也可進一步研究能否通過抑制 JMJD3 來抑制炎癥反應，或者通過 JMJD3 增加 M2 型巨噬細胞的極化而起到抗炎和組織修復作用，以維持免疫平衡。
甲基化、乙酰化是最常見的組蛋白修飾，能對 DNA 或組蛋白的空間結構產生影響并能激活或抑制基因的表達[1]。組蛋白甲基化修飾通常發生在核小體中 H3 和 H4 組蛋白 N 端的賴氨酸或精氨酸殘基上，對染色質結構、基因表達產生不同的影響[2-3]。賴氨酸甲基化通常發生在 H3 賴氨酸 4（H3K4）、9（H3K9）、27（H3K27）、36（H3K36）、79（H3K79）中，其對基因轉錄的影響取決于共價修飾的特定位點，如 H3K4、H3K36 及 H3K79 三甲基化（me3）與基因轉錄激活有關，而 H3K9me3 和 H3K27me3 則與抑制轉錄有關。其中 H3K27 甲基化在基因組中分布廣泛，可呈現一甲基化（me）、二甲基化（me2）及 me3 三種狀態，能抑制基因表達，參與重要的生物學活動，包括生長發育、代謝調節、免疫反應等[4]，而 H3K27me3 水平則由組蛋白去甲基化酶 JMJD3、UTX 和組蛋白甲基轉移酶 EZH2 等共同參與調控，含有 JMJC 結構域的蛋白 JMJD3 能特異性地去除基因啟動子 H3K27 的甲基化狀態，解除抑制效應[5]。巨噬細胞在特定外周組織中因解剖和微環境的不同而被分為不同類別，如中樞神經系統的小膠質細胞、骨骼中的破骨細胞、肝臟中的 Kupffer 細胞等[6]。巨噬細胞參與被動免疫，對維持組織內環境穩定、宿主反應、清除病原體及凋亡細胞、組織損傷與修復等有重要作用。巨噬細胞是體內重要的免疫細胞，表觀遺傳修飾對其生物學功能有重要影響。JMJD3 作為一種重要的表觀遺傳修飾的酶，近年來，有許多文獻報道，JMJD3 與巨噬細胞極化和炎癥基因的表達有密切關系。筆者現主要對 JMJD3 在巨噬細胞中的作用進行綜述，希冀能加深對巨噬細胞參與的免疫反應的認識，同時為治療巨噬細胞參與的相關疾病提供新的治療方案。
1 JMJD3 的結構與功能
人編碼 JMJD3 的基因定位于 17p13.1，JMJD3 含有 1 641 個氨基酸，包含了 JMJC 結構域和含有鋅指結構的 C 末端片段，二者形成了面積較大的具有包埋功能的結構，使其具有穩定的結構及較強的催化活性[7]。JMJC 結構域具有酶催化活性并有一個能與 Fe2+、α-酮戊二酸相結合的保守殘基[8]，其在 Fe2+、α-酮戊二酸和 O2 的參與下催化組蛋白賴氨酸殘基上的甲基化氨基生成羥基化中間體，同時產生 1 分子琥珀酸鹽和 1 分子 CO2，隨后該中間體生成不穩定的半氨醛并進一步分解為去甲基化賴氨酸和甲醛[9]。JMJD3 可催化 H3K27me2/3 脫甲基，使得 H3K27me2/3 的抑制轉錄作用減弱，因而其在器官及組織發育、細胞分化和衰老、維持機體免疫功能等方面具有重要作用。
2 JMJD3 與 M2 型巨噬細胞極化的關系
巨噬細胞是一種極具異質性的細胞群體，其表型和功能受體內復雜微環境調控，其主要分為 M1 及 M2 型，是巨噬細胞一系列連續功能的兩個極端[10]。M1 型巨噬細胞由脂多糖刺激極化而產生且能產生促炎細胞因子如白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6、IL-12、IL-23 及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）；M2 型巨噬細胞能被 Th2 淋巴細胞產生的細胞因子 IL-4和 IL-13 所極化并產生 IL-10、轉化生長因子-β 等抗炎細胞因子并抑制炎癥反應，從而促進血管再生、組織修復及抗免疫排斥。M1 型和 M2 型巨噬細胞的平衡有利于維持內環境穩定。當 M1 型巨噬細胞過多時會導致過度炎癥反應，對組織和器官造成炎癥損傷，此時需要極化 M2 型巨噬細胞以抑制炎癥反應而促進對損傷組織的修復[11]。
在 M2 型巨噬細胞極化過程中，信號轉導和轉錄激活因子家族（STATs）具有重要作用，其中對 STAT6 的研究較多，其在被 JAK 激酶磷酸化后轉入細胞核內并與特定的 DNA 位點結合而調節基因轉錄[12]。IL-4 和 IL-13 可以激活 JAK-STAT6 信號通路，誘導原始 T 淋巴細胞分化為 Th2 淋巴細胞[13]，也可以誘導巨噬細胞極化為 M2 型巨噬細胞[14]。有研究[15]發現，當 IL-4 刺激巨噬細胞后，可檢測到 STAT6 結合到 JMJD3 基因啟動子的轉錄起始位點而誘導 JMJD3 的表達，同時可檢測到 M2 型巨噬細胞標志基因如 Chi313、Retnla、Arg1 啟動子的 H3K27me2/3 水平下降。在另外一項引起肺纖維化的研究[16]中發現，Cu、Zn 超氧化物歧化酶通過產生 H2O2，依靠氧化還原作用而不依賴于 JAK 激酶的磷酸化作用激活 STAT6 并增加 JMJD3 的表達，使 M2 型巨噬細胞極化。有研究[17]發現，JMJD3 在核因子（nuclear factor，NF）-κB 受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand，RNKL）誘導破骨細胞分化中有重要作用，而破骨細胞在骨折時有損傷修復功能，更傾向于 M2 型巨噬細胞，而干擾 JMJD3 表達后，RANKL 誘導破骨細胞形成的作用明顯受到抑制。在近來的一項研究[18]中也發現，RNKL 能通過 JAK-STAT6 信號通路增加蛻膜巨噬細胞中的 JMJD3 含量，并促使蛻膜巨噬細胞轉換為 M2 型巨噬細胞，從而誘導母體對胎兒的免疫耐受。以上研究結果提示，STAT6 增加了 JMJD3 的表達，JMJD3 又可解除 M2 型巨噬細胞標志基因的抑制狀態，促使巨噬細胞向 M2 型極化。
在寄生蟲感染時，M2 型巨噬細胞對機體有保護作用[19]。進一步研究[20]發現，在寄生蟲感染時，干擾素調節因子 4 能促進 M2 型巨噬細胞增加，JMJD3 通過降低干擾素調節因子 4 基因啟動子的甲基化水平而增加干擾素調節因子 4 的表達，從而誘導了 M2 型巨噬細胞的生成。而在小膠質細胞極化的研究[21]中發現，具有神經保護功能的脫氫表雄酮（DHEA）能使酪氨酸激酶（TrkA）磷酸化，磷酸化的 TrkA 能激活 Akt1/Akt2 信號通路，同時發現 JMJD3 升高、M2 型標志基因如 Arg1、Ym1、Fizz1 表達，證實 DHEA-TrkA-Akt1/Akt2-JMJD3 能誘導小膠質細胞極化為 M2 型。谷氨酸鹽的代謝產物α-酮戊二酸可以通過依賴 JMJD3 的途徑促進 M2 型巨噬細胞的分化[22]，但具體機制不明確。而在其他誘導 M2 型巨噬細胞的路徑中，TNF-α 誘導蛋白 8 類似物 2（tumor necrosis factor-α induced protein-8-like 2，TIPE2）通過激活磷脂酰肌醇 3-激酶/絲氨酸/蘇氨酸激酶（phosphoinositide 3-kinase/Akt，PI3K/Akt）信號通路促進 M2 型巨噬細胞分化，并且在抗炎、寄生蟲控制以及組織修復過程中可能發揮重要作用[23]，但并未明確 JMJD3 是否參與該通路。
上述研究結果提示，誘導 M2 型巨噬細胞極化過程十分復雜，JMJD3 在其極化過程中確實發揮了重要作用，但不同刺激方式引起 JMJD3 表達增加的方式不同。JMJD3 可以通過 STAT6 直接調節 M2 型巨噬細胞標志基因的表達來極化，也可以通過調節干擾素調節因子 4 的表達來調節 M2 型巨噬細胞極化，但是否有更多依賴于 JMJD3 途徑極化 M2 型巨噬細胞需要進一步研究。
3 JMJD3 與巨噬細胞相關炎癥反應的關系
Toll 樣受體 4 是巨噬細胞的表面受體，主要識別革蘭陰性菌的脂多糖。當脂多糖刺激巨噬細胞后能激活 NF-κB[24]，NF-κB 能直接上調促炎因子及黏附分子[25]，且可通過 NF-κB 途徑激活 JMJD3 的轉錄。進一步的研究[26]發現，脂多糖刺激小鼠巨噬細胞后，大約有 30 個含有 JMJC 的基因被激活，其中 JMJD3 的轉錄最強烈。De Santa 等[27]用基因芯片技術分析得到 70% 的脂多糖誘導激活的基因是 JMJD3 的目標基因，JMJD3 迅速聚集到基因的轉錄起始位點，但大部分目標基因在 JMJD3 敲除時并未受到影響，只有數百個促炎基因能減少 RNA 聚合酶Ⅱ的募集并抑制轉錄，但 JMJD3 仍參與激活促炎基因轉錄。在另外一項研究小膠質細胞的研究[28]也間接得出了類似的結論，GSK-J4 是目前運用最多的 JMJD3 抑制劑[29]，用 GSK-J4 和脂多糖同時刺激小鼠小膠質細胞，用基因芯片技術發現 GSK-J4 阻止了促炎基因的啟動子的 H3K27me3 水平的下降，抑制了炎癥因子、細胞因子及趨化因子的生成。通過上述研究發現，JMJD3 參與了廣泛的炎癥基因激活。
內源性硫化氫通過減少細胞因子的釋放和中性粒細胞的浸潤，提高抗氧化能力來抑制炎癥反應[30]，當在脂多糖刺激下引起的炎癥反應可以通過增加內源性硫化氫的生成，然后其又通過抑制 JMJD3 的表達來抑制炎癥反應[31]。血清淀粉樣蛋白 A 能通過 NF-κB 信號通路促進巨噬細胞炎性基因如 CXCL1、IL-1β、TNF-α 的表達。用短發夾 RNA 干擾巨噬細胞 JMJD3 的表達并在血清淀粉樣蛋白 A 刺激后，炎性基因 IL-23、粒細胞集落刺激因子和髓樣細胞表達激發受體 1 的表達并未增加，確認了 JMJD3 對血清淀粉樣蛋白 A 引起的無菌性炎癥起重要作用[32]。Kruidenier 等[7]在一項研究中用 JMJD3 抑制劑 GSK-J4抑制 JMJD3 去甲基化酶作用，削弱了人原始巨噬細胞的炎癥反應，結果提示，其可能對治療炎性疾病具有很重要的藥理學意義。
以上研究結果提示，對于細菌性炎癥和血清淀粉樣蛋白 A 引起的無菌性炎癥，JMJD3 可能透過 NF-κB-JMJD3 途徑發揮了促進炎癥反應的作用。在基因敲除 JMJD3 的研究和用 JMJD3 抑制劑 GSK-J4 抑制 JMJD3 的研究中發現二者抑制炎癥的效果不同，需要更進一步的動物實驗研究來明確 JMJD3 在促進巨噬細胞介導的炎癥反應中具體作用的促炎癥基因。
4 JMJD3 在巨噬細胞介導的免疫性疾病及創傷修復中的作用
泡沫細胞的形成在動脈粥樣硬化疾病的發生及發展中有至關重要的作用。巨噬細胞在清除脂蛋白的過程中獲得了泡沫細胞的特征且在動脈粥樣硬化過程中能表達炎癥因子而促進疾病的發展[33]。Neele 等[34]的研究中發現，在 JMJD3 敲除的動脈粥樣硬化模型鼠中促纖維化基因 Col1a1、Col1a2、Acta2 以及 Fn1 表達明顯下降，確認 JMJD3 為泡沫細胞促纖維化的新的調節子。在結核分枝桿菌感染引起的肉芽腫過程中，JMJD3 參與了泡沫樣巨噬細胞的形成，且泡沫樣巨噬細胞表達的 CD36 和 MSR1 也是 M2 型巨噬細胞的標志分子，結果提示，JMJD3 調控形成的泡沫樣巨噬細胞具有抗炎作用，有利于結核分枝桿菌的長期生存[35-36]。同樣，在中樞神經系統中，小膠質細胞的 M1 型和 M2 型對帕金森病的發生起作用，敲除 JMJD3 后能增加 M1 型小膠質細胞而減少 M2 型并導致神經元的死亡[37]。在骨折發生后，破骨細胞能重吸收骨質，抑制破骨細胞分化能導致骨質疏松，RANKL 結合破骨細胞表面的 RANK 導致破骨細胞的分化，同時 JMJD3 介導與骨量生成相關基因 NFATC1 基因的 H3K27me3 的去甲基，結果提示，JMJD3 有可能促進了破骨細胞的分化，有利于骨折修復并抑制骨質疏松[17]。在傷口愈合過程中特別是在有糖尿病的情況下，M1 型巨噬細胞介導慢性炎癥反應，不利于傷口愈合[38]。在葡萄糖耐量異常的小鼠模型里，在骨髓干細胞分化為巨噬細胞過程中，JMJD3 使 IL-12 的基因啟動子的 H3K27me3 降低，促進 IL-12 的表達，不利于創面愈合，結果提示，JMJD3 抑制劑可能為治療糖尿病性創面提供方案。
以上研究結果提示，JMJD3 在巨噬細胞介導的不同免疫性疾病及創傷修復中表現出不同的作用，既能促進炎癥反應，同時也能極化 M2 型巨噬細胞，從而有利于抑制炎癥和組織修復，這可能與 JMJD3 在不同環境下激活的基因不同有關。
5 JMJD3 的臨床意義
目前對于 JMJD3 的臨床研究相對較少，主要集中在腫瘤的發生及免疫系統疾病。駱俊民[39]通過對 45 例結腸癌患者的癌組織研究發現，JMJD3 在結腸癌組織中的表達明顯低于癌旁組織（P<0.05），其在結腸癌組織中陰性表達與淋巴結轉移（P<0.05）及較晚的 TNM 分期（Ⅲ 期、Ⅳ 期，P<0.05）有關，結果提示，結腸癌中 JMJD3 低表達可能與腫瘤的惡性程度有關。同時，胡賀芳等[40]檢測 53 例肺癌患者的癌組織中 JMJD3 的表達情況發現，JMJD3 表達降低可能促進了肺癌的發生。李彥偉等[41]在對 50 例膠質瘤患者的研究中也發現，與瘤旁腦組織相比，膠質瘤中 JMJD3 的表達降低。而張慶等[42]在 30 例系統性紅斑狼瘡患者與 30 例正常人的對比研究中發現，CD4+ T 淋巴細胞的 cAMP 應答元件調節子 α （cAMP responsive element modulator α，CREMα）啟動子區 JMJD3 增多，導致該區 H3K27me3 水平降低，結果促使 CREMα 過表達，最終引起系統性紅斑狼瘡的發病。以上研究結果提示，在不同的疾病中，JMJD3 表達會出現差異，JMJD3 低表達或者高表達都可能參與了不同疾病的發生。
6 小結與展望
JMJD3 作為一種重要的表觀遺傳修飾酶，能特異性地去除目的基因啟動子 H3K27 的甲基化，激活基因的轉錄。在脂多糖刺激下，JMJD3 能增加炎性基因的表達而增強抗炎。而在 Th2 淋巴細胞產生的細胞因子 IL-4 和 IL-13 刺激巨細胞時，JMJD3 能促使 M2 型巨噬細胞標志基因的表達，誘導 M2 型極化，有抗炎和促進組織修復的功能。可見，JMJD3 在受到不同細胞外刺激時能產生不同的作用，在機體維持 M1 型和 M2 型巨噬細胞平衡有特殊作用。JMJD3 抑制劑 GSK-J4 目前已被證明能抑制巨噬細胞的炎癥反應且在脂多糖引起的小鼠中樞神經系統模型中有抑制小膠質細胞炎癥的作用，但仍需要更多動物實驗來發現 GSK-J4 在其他類型巨噬細胞中是否有控制炎癥的作用。另外，目前對 JMJD3 在 Kupffer 細胞中的研究較少，可以進一步探討 JMJD3 在 Kupffer 細胞相關的自身免疫性肝病、肝移植免疫耐受及肝再生中的作用；同時在其他自身免疫性疾病如系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎、系統性硬化癥等中也可進一步研究能否通過抑制 JMJD3 來抑制炎癥反應，或者通過 JMJD3 增加 M2 型巨噬細胞的極化而起到抗炎和組織修復作用，以維持免疫平衡。