劉俊峰 莫秀梅 朱 璐 陳達燦 廣東省中醫(yī)院(廣州520120)
1 miRNA miRNAs是一類長約21~25個核苷酸的小分子非編碼RNA,是一類非常重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子,主要參與細胞生長發(fā)育、分化、細胞增殖與凋亡等生物學(xué)過程;此外,病毒也會與宿主的miRNAs發(fā)生相互作用,研究發(fā)現(xiàn)許多病毒還能編碼自身的miRNAs表達,從而調(diào)控自身蛋白的表達,或者可以鈍化宿主本身的防御系統(tǒng)。miRNAs主要作用的發(fā)揮是通過堿基配對方式結(jié)合到靶mRNA的3’端,從而抑制其翻譯,但不影響其轉(zhuǎn)錄。目前為止在人類的染色體上大約有239個不同的miRNAs家族[1],這些家族共表達了2000多個不同的成熟miRNAs。每個miRNA可有多個靶基因,而多個miRNAs也可調(diào)控同一個基因。miRNAs總共約可調(diào)控人類約30%的基因,而且miRNAs可以通過DNA甲基化、組蛋白乙?;饔玫扔绊憣嶒炁咛W(xué)。目前已經(jīng)有多種可以精確檢測miRNA表達水平的方法,包括miRNA芯片、實時定量聚合酶鏈反應(yīng)(qRT-PCR),其中 miRNA芯片可以高通量并行測量miRNA的表達水平,而qRT-PCR具有高度靈敏性,可以精確測量miRNA表達。找到miRNA的靶基因是明確miRNA在疾病發(fā)生發(fā)展中免疫調(diào)控機制的關(guān)鍵,目前已有多種利用生物信息學(xué)技術(shù)預(yù)測miRNA靶基因的方法,包括TargetScan、miRDB、miRanda等。
2 miRNA在免疫調(diào)控中的作用 2.1 miRNA對固有免疫細胞的調(diào)控作用 固有免疫系統(tǒng)主要通過相應(yīng)的模式識別受體(PRRs)識別各種病原體相關(guān)分子模式,因此是構(gòu)成機體抵御病原生物入侵的第一道防線,PRRs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中存在精細而復(fù)雜的調(diào)控機制,能夠針對病原體適時調(diào)控免疫反應(yīng)的強度,保持機體的穩(wěn)態(tài)。機體固有免疫細胞包括單核細胞,巨噬細胞,自然殺傷細胞等,已有研究發(fā)現(xiàn),miRNA在這類固有免疫細胞上有獨特的表達譜,并參與了PRRs信號通路的調(diào)控,這類細胞發(fā)現(xiàn)病原體后,一些miRNAs如miR-146a、miR-9等可以直接調(diào)節(jié)TOLL樣受體的表達,從而參與固有免疫應(yīng)答過程[2-3]。天然免疫細胞如NKT細胞表現(xiàn)出不同于其它T細胞的表達譜,如 miR-21過度表達,另外有13個 miRNA低表達[4],敲除dicer后,由于凋亡增加,胸腺和外周iNKT細胞數(shù)目則減少[5]。肥大細胞位于組織特別是皮膚表面、胃腸道、呼吸道,它們可以介導(dǎo)感染及變態(tài)反應(yīng)的發(fā)生,其活化時miR-221-222明顯高表達,進一步可以減少細胞增殖,并通過抑制細胞循環(huán)抑制劑P27kip從而調(diào)節(jié)細胞周期[6]。
2.2 miRNA與B淋巴細胞的發(fā)育和功能 miRNA不僅僅在固有免疫中發(fā)揮作用,在B細胞的發(fā)育、激活、生存增殖及和抗體生成的調(diào)節(jié)中起到了關(guān)鍵作用。采用小鼠淋巴細胞研究發(fā)現(xiàn)miR-150在成熟的B細胞中高表達,而在祖母細胞中不表達。研究發(fā)現(xiàn)早期miR-150轉(zhuǎn)基因小鼠B細胞的發(fā)育則被破壞,幾乎無特定類型的B1細胞,而在miR-150基因敲除小鼠則表達高水平的B1細胞[7],如果造血干細胞中miR-150高表達,則成熟的B細胞的生成則減少,其miR-150過早表達阻止了B細胞轉(zhuǎn)換。以上研究表明miR-150可能抑制了相關(guān)的mRNA翻譯,從而阻止B細胞的發(fā)育。此外,miRNA還參與B細胞抗體產(chǎn)生的調(diào)節(jié),缺乏miR-155的B細胞無法形成高親和力的IgG1抗體[8]。
2.3 miRNA與T淋巴細胞的發(fā)育和功能 T細胞發(fā)育的各個不同階段,miRNA表達譜水平呈動態(tài)變化。已有的研究發(fā)現(xiàn),與初始T細胞相比,效應(yīng)性T細胞7個優(yōu)勢表達的miRNA中,有6個顯著下調(diào),而記憶性T細胞中miRNA表達水平有所上調(diào),少數(shù)miRNA尤其是miR-21在效應(yīng)性T細胞和記憶性T細胞中升高,因此,miRNA在T細胞的發(fā)育中發(fā)揮了重要的調(diào)節(jié)作用[9]。實驗研究表明,在未成熟T細胞中,miR-181a低表達,T細胞對抗原肽的敏感性降低,并破壞T細胞對陽性和陰性選擇的功能,而成熟T細胞中miR-181a表達水平顯著升高,下調(diào)了多個磷酸酶的表達,從而使磷酸化中間產(chǎn)物的穩(wěn)定狀態(tài)提高,使TCR信號閾值降低,從而增加了T細胞對抗原肽的敏感性[10]。在調(diào)節(jié)輔助性T細胞分化和生發(fā)中心反應(yīng)以產(chǎn)生最適T細胞依賴性抗體反應(yīng)(TDAR)過程中,miR-155發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。體外激活miR-155缺陷小鼠的T細胞時,分化成Th2細胞的趨勢增加,同時IL-12和INF-γ生成減少,表明miR-155是通過調(diào)節(jié)細胞因子量的變化實現(xiàn)對T細胞功能的調(diào)節(jié)[11]。
3 中醫(yī)藥對免疫細胞的作用 3.1 中醫(yī)藥對免疫細胞的刺激作用 傳統(tǒng)中醫(yī)藥日益受到學(xué)術(shù)界的關(guān)注,幾十年來中醫(yī)藥在防止慢性疾病中起到了重要作用。中醫(yī)藥對免疫有著雙相調(diào)節(jié)作用,既可以起到免疫促進作用,也可以起到免疫抑制作用,特別是對正常機體無影響,對免疫失衡的機體有顯著調(diào)節(jié)作用;通過調(diào)節(jié)陰陽、氣血、臟腑功能等以糾正病理狀態(tài),使之重新恢復(fù)平衡;既其可增強正常的抗病免疫能力,又可以祛除致病因素,即扶正祛邪的相反相成作用。
目前越來越多的證據(jù)表明中醫(yī)藥可以通過作用于免疫器官、免疫細胞以及細胞因子對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫促進或者免疫抑制作用。如研究發(fā)現(xiàn)中藥具有免疫促進作用,特別是在早期階段中醫(yī)藥就以樹突狀細胞為靶點起到免疫調(diào)控作用:包括對樹突狀細胞的分化、成熟、細胞因子的產(chǎn)生、存活,以及抗原的攝取、提呈。如靈芝的主要活性成分靈芝多糖不但可以有效的活化單核細胞來源的樹突狀細胞,增強樹突狀細胞表面的CD80、CD86、CD83以及人類白細胞抗原的表達,而且可以增加細胞因子IL-12P70/P40和IL-10的產(chǎn)生,增加樹突狀細胞對T細胞的刺激能力[12]。中醫(yī)藥也可以促進T淋巴細胞的增值、轉(zhuǎn)化、刺激細胞毒性T淋巴細胞的產(chǎn)生和起到殺傷效應(yīng),調(diào)節(jié)TH1和TH2免疫應(yīng)答,影響T細胞亞群,調(diào)節(jié)T細胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答,如人參皂甙是人參的活性成分,其不但可以增加CD4+T細胞的的免疫活性,而且可以直接作用于T輔助細胞的活化環(huán)節(jié),影響TH1/TH2亞群的分化;此外有研究報道中醫(yī)藥也可以活化B淋巴細胞,促進B淋巴細胞增殖,促進抗體的產(chǎn)生從而增強B細胞的體液免疫功能。如補中益氣湯可以促進B細胞對抗體的產(chǎn)生;另外,中醫(yī)藥免疫調(diào)控作用大多數(shù)都與細胞因子的調(diào)節(jié)作用有關(guān),如十全大補湯及人參養(yǎng)榮湯可以促進人體淋巴細胞細胞因子的產(chǎn)生,也可促進免疫器官的功能[13]。
3.2 中醫(yī)藥的免疫抑制作用 中醫(yī)藥具有免疫抑制作用,特別是對炎癥性疾病、變態(tài)反應(yīng)性疾病、自身免疫性疾病、移植排斥反應(yīng)有免疫抑制作用[13]。如溫脾湯和五苓散的共同提取物通過調(diào)節(jié) MAPK和NF-kB依賴的途徑起到抗炎作用[14]。超敏反應(yīng)是有害的免疫應(yīng)答反應(yīng),許多研究表明中醫(yī)藥對變態(tài)反應(yīng)性疾病有治療作用,甚至有預(yù)防作用。肉桂常用來治療變態(tài)反應(yīng)性疾病,采用肉桂提取物作為一種抗過敏劑,可以明顯緩解特應(yīng)性皮炎模型鼠皮損的嚴重程度,降低血清IgE,組胺及TNF-a水平。組織學(xué)檢查顯示其可降低表皮及真皮厚度,減輕真皮的炎細胞浸潤,也可抑制皮損中IL-4、TNF-a、TARC的mRNA表達[15]。中草藥經(jīng)植物乳酸菌發(fā)酵后提取物(FHE)可以劑量依賴性的抑制刀豆球蛋白和脂多糖誘導(dǎo)的脾臟T細胞和B細胞增值,也可抑制脾細胞活化后釋放的TH1/TH2細胞因子(IL-4、IL-5、IL-13)mRNA的表達,作用類似環(huán)孢素 A[16]。
4 miRNA有陰陽的屬性,可作為中醫(yī)藥治療的靶標(biāo) 陰陽是中國古代哲學(xué)的一對范疇,是對自然界相互關(guān)聯(lián)的某些事物或者現(xiàn)象對立雙方屬性的概括。它既可以表示相互關(guān)聯(lián)又相互對立的兩種事物或現(xiàn)象,又可以是同一事物內(nèi)部相互對立的兩個方面?!端貑枴ど鷼馔ㄌ煺摗吩唬骸瓣幤疥柮?,精神乃治”,而疾病的發(fā)生發(fā)展是致病因素侵害機體導(dǎo)致自身陰陽失去了平衡,出現(xiàn)了偏盛偏衰的結(jié)果,而調(diào)整陰陽的動態(tài)平衡是中醫(yī)治療疾病的重要法則。miRNA同樣具有陰陽的雙重屬性,一方面其能夠促使人體細胞生長、凋亡、體內(nèi)激素分泌等生理功能的發(fā)揮,體現(xiàn)出陽的屬性;另一方面也能引起骨髓增生、腫瘤或自身免疫性疾病的病理,體現(xiàn)出陰的屬性;許多miRNA都具有這種陰陽對立的表現(xiàn),例如已經(jīng)證實miR-125b可以增強巨噬細胞介導(dǎo)的炎癥應(yīng)答,而 miR-146a可以負向調(diào)節(jié)這一進程[17]。此外,miRNA本身也具有陰性的雙重屬性,如在腫瘤的發(fā)生與發(fā)展過程之中,一些miRNA同時具有致瘤與抑瘤的“陰陽”雙重屬性,這一特點使得miRNA的應(yīng)用研究具有很大的復(fù)雜性,不但要探索miRNA的陰陽屬性的存在,而且需要進一步探索如何調(diào)控miRNA的這種陰陽平衡,因此為中醫(yī)“調(diào)和陰陽”、“治病求本”的理論研究開辟了新的方向,這也顯示出中醫(yī)與西醫(yī)兩個不同醫(yī)學(xué)體系統(tǒng)對人體本質(zhì)的微觀認識有著相通之處。
目前許多研究表明中藥的活性成分對miRNA具有調(diào)節(jié)作用,研究發(fā)現(xiàn)滲濁除痹方(山慈菇、土茯苓、萆薢、牛膝、王不留行)能夠調(diào)控腎臟組織的miRNA表達,而且呈劑量依賴性上調(diào)miR-34a、miR-146及下調(diào) miR-122,進一步研究證實 miR-34a通過抑制了靶基因尿酸轉(zhuǎn)運子而改善高尿酸血證[18]。此外研究報道姜黃素能夠上調(diào)胰腺細胞中miR-22表達水平,從而抑制雌激素受體1和胰腺癌PxBC-3細胞中的靶基因轉(zhuǎn)錄因子SP1的表達從而起到抗腫瘤作用[19]。丹參酮ⅡA是丹參酮的活性成分之一,研究表明丹參酮ⅡA可以下調(diào)miR-1,進而逆轉(zhuǎn)其對縫隙鏈接蛋白43翻譯的抑制作用,從而起到保護缺血心肌的作用[20]。以上研究表明中藥及其活性成分對miRNA表達具有廣泛的調(diào)控作用,而miRNA又對人體的生理病理具有至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。
5 展 望 miRNA的發(fā)現(xiàn)為現(xiàn)代中醫(yī)基礎(chǔ)理論研究提供了新的切入點,目前研究認為miRNA具有疾病特異性,是一種新型的生物標(biāo)記物,在中醫(yī)理論指導(dǎo)下將miRNA與中醫(yī)的辨病、辨證結(jié)合起來,探索miRNA與中醫(yī)病、證的關(guān)系,將深入闡明病、證的本質(zhì),將大大豐富現(xiàn)代中醫(yī)理論,對中醫(yī)辨證具有重要的指導(dǎo)意義,目前這方面的研究報道較少,因此值得深入探索。此外,中醫(yī)治病主要是從整體上進行功能調(diào)節(jié),恢復(fù)陰陽的動態(tài)平衡,中醫(yī)藥對于免疫細胞有多種調(diào)控作用,其中調(diào)節(jié)基因的表達和修飾基因產(chǎn)物的功能是其重要特征,這也是中醫(yī)藥治病的優(yōu)勢所在,而免疫細胞miRNA表達有陰陽的屬性之分,平衡miRNA陰陽,“損其有余 ,補其不足”,恢復(fù)miRNA的動態(tài)平衡 ,將成為治療疾病的重要手段之一,也將為中醫(yī)“治病求本”的研究開辟新的方向??傊?,在中醫(yī)理論指導(dǎo)下,對中醫(yī)藥及miRNA進行相關(guān)深入研究,將促進中醫(yī)藥理論的發(fā)展。
[1] Meunier J,Lemoine F,Soumillon M,et al.Birth and expression evolution of mammalian microRNA genes[J].Genome Res,2012,23:34-45.
[2] Bazzoni F,Rossato M,F(xiàn)abbri M,et al.Induction and regulatory function of miR-9in human monocytes and neutrophils exposed to pro-inflammatory signals[J].Proc Natl Acad Sci USA,2009,106(13):5282–5287.
[3] Jurkin J,Schichl YM,Koeffel R,et al.miR-146ais differentially expressed by myeloid dendritic cell subsets and desensitizes cells to TLR2-dependent activation[J].J Immunol,2010,184(9):4955–4965.
[4] Fedeli M,Napolitano A,Wong MP,et al.Dicerdependent microRNA pathway controls invariant NKT cell development[J].J Immunol,2009,183(4):2506–2512.
[5] Zhou L,Seo KH,He HZ,et al.Tie2cre-induced inactivation of the miRNA-processing enzyme dicer disrupts invariant NKT cell development[J].Proc Natl Acad Sci USA ,2009,106(25):10266–10271.
[6] Mayoral RJ,Pipkin ME,Pachkov M,et al.Monticelli S MicroRNA-221-222regulate the cell cycle in mast cells[J].J Immunol,2009,182(1):433–445.
[7] Xiao C,Calado DP,Galler G,et al.Rajewsky K miR-150controls B cell differentiation by targeting the transcription factor c-Myb[J].Cell,2007,131(1):146–159.
[8] Rodriguez A,Vigorito E,Clare S,et al.Bradley A Requirement of bic/microRNA-155for normal immune function[J].Science,2007,316(5824):608–611.
[9] Wu H,Neilson JR,Kumar P,et al.miRNA profiling of naive,effector and memory CD8Tcells[J].PLoS One,2007 ,10;2(10):e1020.
[10] Ebert PJ,Jiang S,Xie J,et al.An endogenous positively selecting peptide enhances mature T cell responses and becomes an autoantigen in the absence of microRNA miR-181a[J].Nat Immunol,2009,10(11):1162-1169.
[11] Stahl HF,F(xiàn)auti T,Ullrich.miR-155inhibition sensitizes CD4+ Th cells for TREG mediated suppression[J].PLoS One,2009,4(9):e7158.
[12] Jiang MH,Zhu L,Jiang JG.Immunoregulatory actions of polysaccharides from Chinese herbal medicine[J].Expert Opin Ther Targets,2010,14:1367–1402.
[13] Ma HD,Deng YR,Tian Z,et al.Traditional Chinese medicine and immune regulation[J].Clin Rev Allergy Immunol,2013,44(3):229-241.
[14] Jung HW,Yoon CH,Kim YH,et al.Wen-Pi-Tang-Hab-Wu-Ling-San extract inhibits the release of inflammatory mediators from LPS-stimulated mouse macrophages[J].J Ethnopharmacol,2013,114:439–445.
[15] Sung YY,Yoon T,Jang JY,et al.Inhibitory effects of Cinnamomum cassia extract on atopic dermatitis-like skin lesions induced by mite antigen in NC/Nga mice[J].J Ethnopharmacol,2011,133(2):621-628.
[16] Joo SS,Won TJ,Nam SY,et al.Therapeutic Advantages of Medicinal Herbs fermented with Lactobacillus plantarum,in Topical Application and its Activities on Atopic Dermatitis[J].Phytother Res,2009,23(7):913-991.
[17] So AY,Zhao JL,Baltimore D.The Yin and Yang of microRNAs:leukemia and immunity[J].2013,253(1):129-45.
[18] Sun WF,Zhang XX,Sun FY,et al.MicroRNA expression patterns of the kidney in hyperuricemia mice treated with Xiezhuo Chubi Decoction[J].Chin J Integr Med,2011,17(1):35-42.
[19] Sun M,Estrov Z,Ji Y,Coombes KR,et al.curcumin(diferuloymethane)alters the expression profiles of microRNAs in human pancreatic cancer cells[J].Mol Cancer T-h(huán)er,2008,7(3):464-73.
[20] Shan H,Li X,Pan Z,et al.TanshinoneⅡA protects against sudden cardiac death induced by lethal arrhythmias via repression of microRNA-1[J].Br J Pharmacol,2009,158(5):1227-35.