王琳，謝青

上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院感染科，上海 200025

微小RNA(microRNA，miRNA)是一種小型非編碼雙鏈RNA(22核苷酸)。哺乳動物細胞中已發(fā)現(xiàn)700多種miRNA，在細胞發(fā)育、分化及內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定方面起重要作用。人體30%編碼蛋白的RNA受miRNA調(diào)節(jié)，這種帶有莖-環(huán)結(jié)構(gòu)的miRNA主要通過與靶RNA結(jié)合引起RNA降解或翻譯抑制。最近，越來越多的報道表明，miRNA在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)中起調(diào)節(jié)作用，如調(diào)節(jié)免疫細胞的分化、存活、功能及胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導、細胞因子釋放等。

1 miRNA的生源學說及功能

人類miRNA存在于編碼基因的內(nèi)含子及非編碼基因的內(nèi)含子和外顯子中。存在于細胞核中的原始miRNA(pri-miRNA)包括5′端7-甲基鳥苷的帽子和3′端多聚A的尾巴，能被Drosha-DGCR8微處理復合體識別并裂解為前體miRNA(pre-miRNA)。前體miRNA是70核苷酸的中間體，被Exportin 5蛋白轉(zhuǎn)運至胞質(zhì)，RNaseⅢ Dicer進一步處理成為22核苷酸的成熟miRNA。成熟miRNA 5′端6～8個相對恒定的核苷酸稱“種子序列”，miRNA通過其與靶基因mRNA的3′非編碼區(qū)互補配對結(jié)合，引起靶mRNA降解或翻譯抑制[1,2]。

2 miRNA在固有免疫中的作用

固有免疫是機體抵抗細菌、病毒和其他病原體的第1道屏障，miRNA在調(diào)節(jié)固有免疫中起重要作用。最近研究顯示，miRNA-155、miRNA-146和miRNA-223等在病原體通過Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)引發(fā)的急性炎癥反應(yīng)中有重要調(diào)節(jié)作用。

2.1 miRNA和單核巨噬細胞

為了解miRNA在固有免疫中的調(diào)節(jié)作用，Taganov等檢測了脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)刺激下人單核細胞白血病THP-1細胞株中200種miRNA的表達，發(fā)現(xiàn)miRNA-146、miRNA-132、miRNA-155表達上調(diào)[3]。TLR對miRNA-146的誘導有2類：存在于細胞表面識別細菌成分的TLR2、TLR4、TLR5可誘導miRNA-146，存在于細胞內(nèi)部識別病毒核酸成分的TLR3、TLR7、TLR9對miRNA-146幾乎無影響。白細胞介素1受體相關(guān)激酶(interleukin 1 receptor-associated kinase 1，IRAK1)和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6)是TLR信號途徑下游的重要適應(yīng)性調(diào)節(jié)分子，可引起核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)和活化蛋白1(activator protein 1，AP-1)轉(zhuǎn)錄因子的活化，導致細胞因子釋放增多。miRNA-146a在IRAK1和TRAF6上有作用位點，對該通路有負性調(diào)節(jié)作用[4]。Tang等[5]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-146a可作用于干擾素(interferon,IFN)信號通路中的干擾素調(diào)節(jié)因子5(interferon regulatory factor 5，IRF5)和STAT3，抑制IFN產(chǎn)生。Perry等[6]研究證明，IL-1β能誘導miRNA-146a，并發(fā)現(xiàn)了幾種炎性調(diào)節(jié)中重要的負反饋機制：IL-1β對miR-146a的誘導抑制IL-8和調(diào)節(jié)激活正常T細胞的表達和分泌因子(regulated upon activation，normal T-cell expressed and secreted，RANTES)的釋放。最近研究表明，該miRNA與銀屑病密切相關(guān)。銀屑病是一種慢性皮膚炎性疾病，其產(chǎn)生與miRNA-146的改變引起固有免疫失調(diào)而引發(fā)炎性因子失衡有關(guān)。miRNA-146還與系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)有關(guān)。SLE是一種自身免疫性疾病，其免疫細胞中miRNA-146表達降低，引起IFN產(chǎn)生增多。總之，miRNA-146a被認為在固有免疫反應(yīng)中起負性調(diào)節(jié)作用。

miRNA-155是首次發(fā)現(xiàn)與腫瘤有關(guān)的miRNA。O’Conne等通過芯片分析發(fā)現(xiàn)，用聚肌胞(poly I∶C)(能結(jié)合于TLR3)或IFN-β刺激小鼠巨噬細胞，許多miRNA上調(diào)，但只有miRNA-155在2種刺激下均出現(xiàn)上調(diào)?？乖碳ねㄟ^其他TLR(TLR2、TLR3、TLR4、TLR9等)信號途徑也能誘導miRNA-155，而IFN-β/γ主要通過腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)的自分泌和旁分泌途徑引起巨噬細胞miRNA-155上調(diào)[7]。Tili等發(fā)現(xiàn)，在TNF-α刺激下miRNA-155表達出現(xiàn)波動性變化，該變化與NF-κB的變化一致；進一步研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-155通過對不同靶蛋白IκB激酶ε(IκB kinase ε，IKKε)、Fas死亡相關(guān)結(jié)構(gòu)域(Fas-associated death domain，F(xiàn)ADD)和絲氨酸/蘇氨酸受體相關(guān)激酶(RikpI)轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)，從而對炎性因子的釋放起正性和負性調(diào)節(jié)作用[8]。miRNA-155可促進TNF-α產(chǎn)生[9]，也表明其在固有免疫反應(yīng)中對炎性因子的釋放起正性調(diào)節(jié)作用。B細胞中miRNA-155高表達轉(zhuǎn)基因鼠的血清TNF-α表達上調(diào)， 而miRNA-155敲除小鼠的正常免疫功能受損[10]。

2.2 miRNA和粒細胞

miRNA-223是骨髓細胞特有的，在調(diào)節(jié)粒細胞的活化和增殖中起重要作用。Fazi等通過實驗證實，miRNA-223在粒細胞的分化過程中起正性調(diào)節(jié)作用。該研究將miRNA-223敲除，粒細胞活化和增殖受抑制；而增加細胞miRNA-223表達，粒細胞的活化和增殖增強。進一步研究發(fā)現(xiàn)，核因子1α(nuclear factor 1α，NF-1α)和 CCAAT增強子結(jié)合蛋白α(CCAAT/enhancer binding protein α，C/EBPα)能通過結(jié)合miRNA-223的啟動子對其進行調(diào)節(jié)。一般情況下，NF-1α保持miRNA-223低水平表達。當粒細胞活化增殖時，NF-1α被C/EBPα取代，導致miRNA-223表達增高，進一步抑制NF-1α轉(zhuǎn)錄。C/EBPα通過結(jié)合 PU.1來增強miRNA-223轉(zhuǎn)錄[11]。2008年Johnnidis等研究miRNA-223敲除小鼠發(fā)現(xiàn)，miRNA-223在前體細胞增殖、粒細胞增殖和活化中起負性調(diào)節(jié)作用，證實其在髓系轉(zhuǎn)錄因子(MEF2C)具有作用位點，而MEF2C能促進前體粒細胞增殖[12]。兩者研究似乎矛盾，推測可能是由于實驗方法不同、時間特異和細胞的分化階段不同所致。

3 miRNA在適應(yīng)性免疫反應(yīng)中的作用

miRNA在適應(yīng)性免疫反應(yīng)如免疫細胞的活化、克隆增殖及抗原呈遞中起調(diào)節(jié)作用。

3.1 miRNA與T細胞的分化和激活

Neilson等發(fā)現(xiàn)，miRNA在T細胞的不同分化階段出現(xiàn)動態(tài)表達，提示miRNA參與T細胞的分化和激活。Li等研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-181在較成熟的T細胞，特別是雙陽性T細胞表達較高，但在更成熟的T細胞(如Th1、Th2效應(yīng)細胞)表達下降。miRNA-181通過調(diào)節(jié)T細胞受體(T cell receptor，TCR)信號轉(zhuǎn)導的強度來影響T細胞對抗原的敏感度。隨著T細胞成熟，其敏感度也會變化，從而維持適當?shù)拿庖吆湍褪?。miRNA-181表達下降會降低T細胞對抗原的敏感度和T細胞的陰性及陽性選擇。與主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex，MHC)穩(wěn)定結(jié)合的抗原肽更易引發(fā)T細胞信號轉(zhuǎn)導，稱激動性抗原肽，反之稱抑制性抗原肽。miRNA-181的高表達能使T細胞將抑制性抗原肽識別為活化性抗原肽，增強T細胞信號轉(zhuǎn)導。研究其機制發(fā)現(xiàn)，該信號轉(zhuǎn)導增強的現(xiàn)象不是通過改變T細胞表面受體和協(xié)同刺激信號實現(xiàn)的，而是通過抑制T細胞信號轉(zhuǎn)導過程中多種起負性調(diào)節(jié)作用的磷酸酶實現(xiàn)的[13]。最近研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-181α可以作用于一個包括10種磷酸酶的600核苷酸基因，還有CD4、Bcl-6、甲基CpG結(jié)合蛋白2(methyl-CpG-binding protein 2, MeCP2)和轉(zhuǎn)化生長因子β受體1(transforming growth factor β receptor 1, TGFβR1)等因子的基因，可影響T細胞的形成和分化[14]。

除miRNA-181α外，miRNA-155也在T細胞的分化和活化中起調(diào)節(jié)作用。miRNA-155缺陷小鼠的CD4 T細胞傾向于向Th2分化而不是Th1；同樣，Th2型細胞因子如IL-4、IL-5和IL-10也增多。轉(zhuǎn)錄因子c-Maf在促使Th2型細胞因子產(chǎn)生中起重要作用，而miRNA-155在c-Maf具有作用位點。因此，miRNA-155主要是通過調(diào)節(jié)T細胞中c-Maf來抑制Th2細胞分化和Th2型細胞因子的產(chǎn)生[15]。miRNA-155還可通過抑制細胞信號轉(zhuǎn)導抑制因子1(suppressor of cytokine signaling 1，SOCS-1)來維持調(diào)節(jié)性T細胞的活化增殖和功能[16]。

3.2 miRNA和B細胞

特異性表達于成熟淋巴細胞的miRNA-150在B細胞分化過程中有重要作用，miRNA-150在脾臟和胸腺中的高表達提示其可能參與B/T細胞形成。研究表明，造血干細胞miRNA-150高表達抑制原始B細胞向前體B細胞分化，進而影響成熟B細胞形成，但對CD8 T細胞、CD4 T細胞、粒細胞及巨噬細胞的形成無影響，而且高表達于前體淋巴細胞的轉(zhuǎn)錄因子c-myb是miRNA-150的主要作用位點，c-myb基因敲除小鼠和異位表達miRNA-150的轉(zhuǎn)基因鼠在前體B細胞的表達障礙及成熟B細胞產(chǎn)生減少方面表現(xiàn)相似。雖然c-Myb在B/T細胞的分化過程中也有重要作用，但miRNA-150過表達或表達抑制只會對B細胞表達產(chǎn)生影響，對T細胞沒有影響[17]。

有些研究證明，miRNA-155在維持B細胞類別轉(zhuǎn)換、高親和力抗體及免疫記憶中起重要作用[18]。BIC是miRNA-155的原始轉(zhuǎn)錄體，miRNA-155和BIC在人類B細胞淋巴瘤高表達，間接揭示miRNA-155在B細胞分化和淋巴瘤生成過程的作用[19]。最近研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-155敲除小鼠出現(xiàn)免疫缺陷，在使用傷寒沙門菌滅毒疫苗后不能產(chǎn)生保護性免疫；其B細胞在抗原刺激下產(chǎn)生的IgM抗體和類別轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的抗原特異性抗體減少，提示miRNA-155缺陷損害B細胞反應(yīng)[15]。B細胞增殖分化在外周淋巴組織進行，包括B細胞進入B細胞區(qū)、識別抗原、與T細胞相互作用、活化進入淋巴濾泡、形成生發(fā)中心等。有研究發(fā)現(xiàn)，抑制B細胞中miRNA-155表達會降低B細胞進入濾泡前的信號轉(zhuǎn)導及隨后的生發(fā)中心反應(yīng)，并減少產(chǎn)生高親和力的IgG1抗體。進一步研究認為，miRNA-155缺陷小鼠引起的PU.1失調(diào)可能引發(fā)了這種改變[20]。

4 結(jié)語

盡管miRNA的發(fā)現(xiàn)和研究只有十多年，這種非編碼的小RNA在多種生物學中的作用越來越受到關(guān)注，包括胚胎發(fā)育、分化、增殖、凋亡、信號轉(zhuǎn)導及癌變形成等。近幾年，研究者開始著重研究miRNA在免疫系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，miRNA在免疫細胞分化及免疫反應(yīng)中起重要作用。miRNA特異性轉(zhuǎn)基因鼠及基因敲除小鼠模型的建立，使研究者能更方便研究miRNA在免疫調(diào)節(jié)中的作用及其機制。與miRNA的作用機制不同，RNA干擾(RNA interference，RNAi)技術(shù)主要是在細胞中導入與內(nèi)源性mRNA編碼區(qū)同源的雙鏈RNA(double stranded RNA，dsRNA)，dsRNA進入細胞后產(chǎn)生的小分子干擾RNA(small interfering RNA, siRNA)的反義鏈和多種核酸酶形成了沉默復合物(RNA-induced silencing complex，RISC)，RISC具有結(jié)合和切割mRNA的作用。RNAi 技術(shù)是一種很有用的介導同源基因表達沉默的工具，而miRNA為RNAi 技術(shù)的應(yīng)用提供了新的依據(jù)和思路。miRNA主要在 mRNA 水平上調(diào)節(jié)基因表達，調(diào)節(jié)機制巧妙。盡管如此，其在免疫系統(tǒng)中的作用還不很清楚，仍存在許多問題。研究miRNA在復雜生物信號系統(tǒng)中對免疫細胞分化及免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)的作用，不僅加深人們對免疫系統(tǒng)自我調(diào)控的了解，也為一些臨床相關(guān)疾病如炎癥、自身免疫性疾病、白血病、病毒感染等提供了治療策略。相信在不久的將來，人們會廣泛將其運用到基因治療、基因沉默、有目的的基因表達調(diào)控上。

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