抑制甲基转移酶DOT1L可通过阻断p53-Bax/Bcl-2通路来减轻抗结核药物引起的肝损伤

《European Journal of Pharmacology》：Inhibition of Methyltransferase DOT1L alleviates anti-tuberculosis drug-induced liver injury by inhibiting p53-Bax/Bcl-2 pathway

抗结核药性肝损伤（ADLI）的DOT1L介导H3K79甲基化机制及抑制剂干预效应研究。通过建立ADLI小鼠模型，发现DOT1L在肝组织显著上调，其催化H3K79甲基化激活p53-Bax/Bcl-2凋亡通路导致肝细胞凋亡。特异性DOT1L抑制剂SGC0946可降低H3K79甲基化水平，抑制p53通路，减轻肝损伤。本研究揭示DOT1L通过表观遗传调控参与ADLI病理进程，为开发靶向DOT1L的治疗策略提供依据。

　　

李金峰|裴胜飞|吴东雪|龙一飞|王启荣|冯福民

中国华北科技大学公共卫生学院

摘要

抗结核药物引起的肝损伤（ADLI）是结核病治疗的一种严重并发症，但其分子机制仍不甚明了。Disruptor of telomeric silencing 1-like（DOT1L）是一种独特的组蛋白甲基转移酶，尽管缺乏SET结构域，但它能够催化组蛋白H3在第79位赖氨酸（H3K79）上的单甲基化（me1）、双甲基化（me2）和三甲基化（me3）。除了甲基转移酶活性外，DOT1L还参与多种生物过程，包括细胞周期、DNA损伤反应和基因转录，这些过程既依赖于甲基化也独立于甲基化。值得注意的是，DOT1L的失调与肝病的发病机制密切相关。在本研究中，我们使用异烟肼、利福平和吡嗪酰胺建立了ADLI小鼠模型，并观察到ADLI小鼠肝脏组织中DOT1L表达显著上调。特异性DOT1L抑制剂SGC0946的干预显著缓解了肝损伤。机制研究表明，DOT1L在p53基因启动子处催化H3K79的高甲基化，导致p53-Bax/Bcl-2凋亡信号通路的激活，进而引发肝细胞凋亡。相反，SGC0946处理降低了p53启动子处的H3K79甲基化水平，并抑制了p53-Bax/Bcl-2通路，从而减轻了肝损伤。我们的发现强调了DOT1L表达稳态在肝脏生理中的重要性，并揭示了DOT1L通过调控p53参与ADLI进展的新表观遗传机制。这些结果表明DOT1L可能是预防或治疗ADLI的潜在治疗靶点。

引言

抗结核药物引起的肝损伤（ADLI）是结核病治疗中最严重的不良反应。全球范围内，ADLI的发病率在1.13%到35.07%之间，中国地区的发病率介于9.5%到14.1%之间（Naidoo等人，2020年）。ADLI严重影响了抗结核治疗方案的实施，甚至可能导致急性肝坏死或肝衰竭（Kayaalp等人，2014年；Li等人，2023年）。这种情况主要是由于长期联合使用一线抗结核药物（如异烟肼（INH）、利福平（RFP）和吡嗪酰胺（PZA）引起的肝损伤（Aithal等人，2011年）。然而，由于各种药物的肝毒性机制不同，多药治疗下的ADLI发病机制变得更加复杂。迄今为止，表观遗传学在阐明ADLI的发病机制方面发挥了重要作用（Li等人，2022年，2021年；Wang等人，2024年；Yang等人，2022年）。组蛋白修饰是一种可逆的过程，受到表观遗传酶的严格调控，由于其可逆性，它已成为多种疾病的潜在治疗靶点（Nagaraju等人，2022年）。作为主要的组蛋白修饰形式，组蛋白甲基化涉及赖氨酸和精氨酸残基的共价修饰，包括单甲基化（me1）、双甲基化（me2）和三甲基化（me3），大大增加了真核生物基因调控的复杂性（Charidemou等人，2023年；Du等人，2024年）。

Disruptor of telomeric silencing 1-like（DOT1L），也称为KMT4，是目前唯一已知能催化组蛋白H3第79位赖氨酸（H3K79）上的me1、me2和me3甲基化的组蛋白甲基转移酶。值得注意的是，它是唯一缺乏SET结构域的组蛋白甲基转移酶（Liu等人，2020年）。与其他甲基转移酶不同，DOT1L不作用于组蛋白尾部区域，而是直接修饰位于核心组蛋白球状结构内的赖氨酸残基。这一独特的机制使其在表观遗传调控中发挥重要作用。DOT1L参与多种关键生物过程，包括细胞周期调控（Han等人，2025年）、DNA损伤修复（Xiao等人，2023年）和转录控制（Wood等人，2018年）。近年来，DOT1L在肝脏中的表达和功能受到了越来越多的关注。研究表明，在暴发性肝炎（FH）小鼠模型中抑制DOT1L可以减轻FH引起的肝损伤（Yang等人，2021年）。

研究表明，DOT1L及其介导的H3K79甲基化在肝脏发育、代谢稳态维持和疾病发病机制中起着关键作用（Guo等人，2021年）。例如，在肝细胞分化和成熟过程中，DOT1L调节下游靶基因的表达，从而影响细胞命运的决定和功能维持（Lu等人，2012年）。在肝病的背景下，DOT1L的异常表达与肝细胞癌的发展密切相关（Yang等人，2023年）。H3K79me2/me3修饰水平的升高可能增强原癌基因的转录，推动肝细胞的恶性转化。此外，DOT1L参与肝纤维化的调控，其活性的增加可促进肝星形细胞的激活和细胞外基质的沉积，从而加速纤维化进程（Wu等人，2023年）。值得注意的是，通过其表观遗传调控功能，DOT1L深度参与了肝脏的生理和病理过程，成为治疗癌症和纤维化等肝脏疾病的潜在靶点。然而，DOT1L催化的组蛋白H3K79甲基化在抗结核药物引起的肝损伤（ADLI）发病机制中的作用尚未有报道。

p53介导的凋亡通路在肝损伤的发病机制中被认为起着关键作用。例如，Humayed等人报告在乙酰氨基酚引起的肝损伤小鼠模型中，p53和Bax的表达显著增加，而Bcl-2显著减少（Al Humayed等人，2020年）。白藜芦醇治疗缓解了p53-Bax/Bcl-2通路中的这些变化，并显著减轻了肝损伤的严重程度。然而，迄今为止，无论是体内还是体外研究，尚未探讨DOT1L与抗结核药物引起的肝损伤中p53通路之间的潜在关系。

因此，为了评估靶向DOT1L的治疗潜力，本研究使用了ADLI小鼠模型来阐明其抑制作用如何去除H3K79甲基化。我们的研究为这一策略提供了临床前证据，并强调未来的临床转化必须考虑剂量依赖性效应，以避免意外毒性。

实验部分

动物实验和实验设计

6-8周大的SPF昆明鼠，体重18-22克，从北京伟通利华实验动物技术有限公司购买[许可证：SCXK（北京）2019-0008]，并饲养在华北科技大学的动物实验中心[SYXK（河北）2023-018]。所有小鼠在实验前都进行了为期一周的适应期。实验程序已获得华北科技大学的动物伦理委员会批准（批准编号：

ADLI小鼠肝脏中DOT1L表达上调

苏木精-伊红染色分析显示ADLI组肝小叶受损，肝索模糊（图1A，B）。对照组小鼠的肝组织未观察到显著的病理变化。而ADLI组的肝小叶和肝索结构严重受损，伴有桥接性坏死和广泛的坏死区域。这些发现表明ADLI组的小鼠出现了严重的肝损伤。

讨论

药物引起的肝损伤（DILI）是指由药物或其代谢物直接毒性作用或身体对药物使用的特异反应导致的肝损伤。根据发病机制，DILI主要分为两类：内在性和特发性肝损伤。几乎所有药物都可能引起DILI，但某些类别的药物（如解热镇痛药、抗生素、神经精神药物和抗结核药物）具有更高的风险

ARRIVE声明

实验程序已获得华北科技大学的动物伦理委员会批准（批准编号：SQ2024165）。

CRediT作者贡献声明

王启荣：方法学。吴东雪：方法学。裴胜飞：方法学。李金峰：撰写——初稿。冯福民：撰写——审阅与编辑。龙一飞：方法学

声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。