王琳，謝青

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)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(dòng)物細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)700多種miRNA，在細(xì)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(bào)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(xì)胞的分化、存活、功能及胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞因子釋放等。

1 miRNA的生源學(xué)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(xì)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(fù)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(yùn)至胞質(zhì)，RNaseⅢ Dicer進(jìn)一步處理成為22核苷酸的成熟miRNA。成熟miRNA 5′端6～8個(gè)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(bǔ)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(jī)體抵抗細(xì)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(xì)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(xì)胞白血病THP-1細(xì)胞株中200種miRNA的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)miRNA-146、miRNA-132、miRNA-155表達(dá)上調(diào)[3]。TLR對miRNA-146的誘導(dǎo)有2類：存在于細(xì)胞表面識別細(xì)菌成分的TLR2、TLR4、TLR5可誘導(dǎo)miRNA-146，存在于細(xì)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(xì)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(dǎo)致細(xì)胞因子釋放增多。miRNA-146a在IRAK1和TRAF6上有作用位點(diǎn)，對該通路有負(fù)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(dǎo)miRNA-146a，并發(fā)現(xiàn)了幾種炎性調(diào)節(jié)中重要的負(fù)反饋機(jī)制：IL-1β對miR-146a的誘導(dǎo)抑制IL-8和調(diào)節(jié)激活正常T細(xì)胞的表達(dá)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(xì)胞中miRNA-146表達(dá)降低，引起IFN產(chǎn)生增多?？傊琺iRNA-146a被認(rèn)為在固有免疫反應(yīng)中起負(fù)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(xì)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(dǎo)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(xì)胞miRNA-155上調(diào)[7]。Tili等發(fā)現(xiàn)，在TNF-α刺激下miRNA-155表達(dá)出現(xiàn)波動(dòng)性變化，該變化與NF-κB的變化一致；進(jìn)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(fù)性調(diào)節(jié)作用[8]。miRNA-155可促進(jìn)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(xì)胞中miRNA-155高表達(dá)轉(zhuǎn)基因鼠的血清TNF-α表達(dá)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(xì)胞

miRNA-223是骨髓細(xì)胞特有的，在調(diào)節(jié)粒細(xì)胞的活化和增殖中起重要作用。Fazi等通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，miRNA-223在粒細(xì)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(xì)胞活化和增殖受抑制；而增加細(xì)胞miRNA-223表達(dá)，粒細(xì)胞的活化和增殖增強(qiáng)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，核因子1α(nuclear factor 1α，NF-1α)和 CCAAT增強(qiáng)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(dòng)子對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般情況下，NF-1α保持miRNA-223低水平表達(dá)。當(dāng)粒細(xì)胞活化增殖時(shí)，NF-1α被C/EBPα取代，導(dǎo)致miRNA-223表達(dá)增高，進(jìn)一步抑制NF-1α轉(zhuǎn)錄。C/EBPα通過結(jié)合 PU.1來增強(qiáng)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(xì)胞增殖、粒細(xì)胞增殖和活化中起負(fù)性調(diào)節(jié)作用，證實(shí)其在髓系轉(zhuǎn)錄因子(MEF2C)具有作用位點(diǎn)，而MEF2C能促進(jìn)前體粒細(xì)胞增殖[12]。兩者研究似乎矛盾，推測可能是由于實(shí)驗(yàn)方法不同、時(shí)間特異和細(xì)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(xì)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(xì)胞的分化和激活

Neilson等發(fā)現(xiàn)，miRNA在T細(xì)胞的不同分化階段出現(xiàn)動(dòng)態(tài)表達(dá)，提示miRNA參與T細(xì)胞的分化和激活。Li等研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-181在較成熟的T細(xì)胞，特別是雙陽性T細(xì)胞表達(dá)較高，但在更成熟的T細(xì)胞(如Th1、Th2效應(yīng)細(xì)胞)表達(dá)下降。miRNA-181通過調(diào)節(jié)T細(xì)胞受體(T cell receptor，TCR)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的強(qiáng)度來影響T細(xì)胞對抗原的敏感度。隨著T細(xì)胞成熟，其敏感度也會(huì)變化，從而維持適當(dāng)?shù)拿庖吆湍褪?。miRNA-181表達(dá)下降會(huì)降低T細(xì)胞對抗原的敏感度和T細(xì)胞的陰性及陽性選擇。與主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)穩(wěn)定結(jié)合的抗原肽更易引發(fā)T細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，稱激動(dòng)性抗原肽，反之稱抑制性抗原肽。miRNA-181的高表達(dá)能使T細(xì)胞將抑制性抗原肽識別為活化性抗原肽，增強(qiáng)T細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。研究其機(jī)制發(fā)現(xiàn)，該信號轉(zhuǎn)導(dǎo)增強(qiáng)的現(xiàn)象不是通過改變T細(xì)胞表面受體和協(xié)同刺激信號實(shí)現(xiàn)的，而是通過抑制T細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中多種起負(fù)性調(diào)節(jié)作用的磷酸酶實(shí)現(xiàn)的[13]。最近研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-181α可以作用于一個(gè)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(xì)胞的形成和分化[14]。

除miRNA-181α外，miRNA-155也在T細(xì)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(xì)胞傾向于向Th2分化而不是Th1；同樣，Th2型細(xì)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(xì)胞因子產(chǎn)生中起重要作用，而miRNA-155在c-Maf具有作用位點(diǎn)。因此，miRNA-155主要是通過調(diào)節(jié)T細(xì)胞中c-Maf來抑制Th2細(xì)胞分化和Th2型細(xì)胞因子的產(chǎn)生[15]。miRNA-155還可通過抑制細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1(suppressor of cytokine signaling 1，SOCS-1)來維持調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的活化增殖和功能[16]。

3.2 miRNA和B細(xì)胞

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

有些研究證明，miRNA-155在維持B細(xì)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(xì)胞淋巴瘤高表達(dá)，間接揭示miRNA-155在B細(xì)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(hù)性免疫；其B細(xì)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(xì)胞反應(yīng)[15]。B細(xì)胞增殖分化在外周淋巴組織進(jìn)行，包括B細(xì)胞進(jìn)入B細(xì)胞區(qū)、識別抗原、與T細(xì)胞相互作用、活化進(jìn)入淋巴濾泡、形成生發(fā)中心等。有研究發(fā)現(xiàn)，抑制B細(xì)胞中miRNA-155表達(dá)會(huì)降低B細(xì)胞進(jìn)入濾泡前的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)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(jìn)一步研究認(rèn)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(xué)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(dǎo)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(xì)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(jī)制。與miRNA的作用機(jī)制不同，RNA干擾(RNA interference，RNAi)技術(shù)主要是在細(xì)胞中導(dǎo)入與內(nèi)源性mRNA編碼區(qū)同源的雙鏈RNA(double stranded RNA，dsRNA)，dsRNA進(jìn)入細(xì)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(fù)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(dǎo)同源基因表達(dá)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(dá)，調(diào)節(jié)機(jī)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(fù)雜生物信號系統(tǒng)中對免疫細(xì)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(huì)廣泛將其運(yùn)用到基因治療、基因沉默、有目的的基因表達(dá)調(diào)控上。

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