microRNA-155的研究進(jìn)展①

徐興偉 嵇 武 (南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床學(xué)院/南京軍區(qū)南京總醫(yī)院全軍普通外科研究所，南京210002)

microRNAs是新發(fā)現(xiàn)的一類內(nèi)源性短鏈非編碼RNA分子，成熟的microRNAs規(guī)范針對(duì)30，50 UTR區(qū)，通過與靶基因的特異性相互作用來降解mRNA或者抑制靶基因的翻譯，也可以在特定條件下上調(diào)靶基因的翻譯和轉(zhuǎn)錄水平［1］。自從1993年首個(gè)microRNA在動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)以來，作為基因表達(dá)調(diào)節(jié)機(jī)制中極其重要的成員，人們發(fā)現(xiàn)約30%的動(dòng)物基因可以預(yù)測(cè)為microRNA的靶基因，被其直接調(diào)控［2］，并參與發(fā)育調(diào)控、器官形成、腫瘤生成、細(xì)胞增殖與凋亡等生物學(xué)過程。最近一些關(guān)于microRNAs家族的實(shí)驗(yàn)表明，多種microRNA參與免疫細(xì)胞的產(chǎn)生和分化、天然免疫和獲得性免疫應(yīng)答反應(yīng)，在維持免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)，制止免疫系統(tǒng)疾病的發(fā)生，發(fā)揮著重要的作用［3，4］。

microRNA-155(miR-155)屬于microRNAs家族中的一員，是一種多功能的microRNA，它調(diào)控造血細(xì)胞和免疫細(xì)胞的發(fā)育分化，在淋巴癌、乳腺癌、結(jié)腸癌等多種癌組織或細(xì)胞系中高表達(dá)。miR-155編碼于被稱為B細(xì)胞融合集群的基因，在T、B細(xì)胞的分化發(fā)育中發(fā)揮十分重要的作用［5］，同時(shí)對(duì)免疫細(xì)胞進(jìn)行監(jiān)管。目前，miR-155已被證明強(qiáng)有力地影響先天免疫和適應(yīng)性免疫過程，如炎癥介導(dǎo)，抗原提呈，T細(xì)胞分化，細(xì)胞因子的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg細(xì)胞)作用等［5，6］。本文就最新發(fā)現(xiàn)的 miR-155參與免疫細(xì)胞調(diào)節(jié)及一些免疫疾病中miR-155發(fā)揮的作用作一系統(tǒng)綜述。

1 microRNA-155與免疫調(diào)節(jié)

1．1 microRNA-155和天然免疫 作為機(jī)體防御病原微生物感染的第一道防線，天然免疫系統(tǒng)在機(jī)體受到感染的短時(shí)間內(nèi)，通過啟動(dòng)識(shí)別病原體，產(chǎn)生干擾素和炎癥反應(yīng)來保護(hù)機(jī)體。廣泛調(diào)控基因表達(dá)的miR-155在此過程中發(fā)揮重要的作用:如miR-155的誘導(dǎo)受到天然免疫識(shí)別分子Toll樣受體(Toll like receptors，TLRs)調(diào)控，并通過髓樣分化因子 88(MyD88)或TRIF信號(hào)途徑上調(diào) miR-155表達(dá)，升高的miR-155則通過特定反饋機(jī)制來調(diào)節(jié)相關(guān)細(xì)胞因子，包括IL-4、CCL5等，從而保證正常炎癥反應(yīng)的進(jìn)行。此外，miR-155可以通過SHIP1、TAB2等調(diào)控炎癥反應(yīng)的強(qiáng)度［7］，發(fā)揮負(fù)性調(diào)節(jié)作用，以防止過度炎癥反應(yīng)導(dǎo)致其他嚴(yán)重疾病。通過對(duì)單鏈RNA結(jié)合蛋白的KH型剪接調(diào)控蛋白(KSRP)基因敲除，證明LPS可誘導(dǎo) miR-155表達(dá)，而 miR-155同樣可以負(fù)反饋調(diào)節(jié)LPS誘導(dǎo)的炎癥介質(zhì)的表達(dá)。一些細(xì)胞因子可以間接調(diào)控miR-155的表達(dá)，如IFN-β、IFN-γ等通過TNF-α自分泌和旁分泌信號(hào)途徑間接誘導(dǎo)。McCoy等［8］最近發(fā)現(xiàn)，TLR4激活后，miR-155早期即可被IL-10發(fā)揮抑制作用，IL-10通過STAT3依賴性途徑抑制了miR-155的轉(zhuǎn)錄過程，并增加SHIP1的表達(dá)。另一種目標(biāo)因子PU．1在miR-155的參與下調(diào)控樹突狀細(xì)胞的發(fā)育。因此，miR-155在天然免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用復(fù)雜，一旦缺乏可能會(huì)發(fā)生一系列的天然免疫缺陷。

1．2 microRNA-155和 B細(xì)胞 以往實(shí)驗(yàn)表明，miR-155缺陷的小鼠不僅影響天然免疫作用，而且還表現(xiàn)出B細(xì)胞免疫的缺陷，這些缺陷的B細(xì)胞中很少有生發(fā)中心，并且沒有能力產(chǎn)生IgG1的高親和力抗體［9］。miR-155促進(jìn)B細(xì)胞增殖及細(xì)胞因子的表達(dá)，通過胞苷脫氨酶(AID)和PU．1負(fù)性調(diào)控B細(xì)胞的發(fā)育和免疫球蛋白的產(chǎn)生。此外，B細(xì)胞發(fā)生同種型轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生記憶細(xì)胞反應(yīng)也需要miR-155的參與。

1．3 microRNA-155和 T細(xì)胞、Th細(xì)胞、Treg細(xì)胞

miR-155等位基因突變小鼠對(duì)免疫接種反應(yīng)較低，無毒沙門氏菌免疫后也無法保護(hù)小鼠受有毒菌株攻擊，這是因?yàn)閙iR-155可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子生成量來實(shí)現(xiàn)對(duì)T細(xì)胞的調(diào)節(jié)。

以往的研究表明:miR-155對(duì)T細(xì)胞向Th1型分化影響較小，同時(shí)促進(jìn)Th2型細(xì)胞IL-4、IL-5和IL-10的分泌，IL-10可以抑制免疫應(yīng)答和細(xì)胞因子的產(chǎn)生。進(jìn)一步的研究顯示miR-155通過對(duì)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子c-Maf的識(shí)別來增加Th2型細(xì)胞因子的生成。c-Maf是 IL-4強(qiáng)有力的反式激活物蛋白，是miR-155的主要作用位點(diǎn)。Banerjee［10］證明過度表達(dá)的miR-155+T細(xì)胞促進(jìn)Th1細(xì)胞分化，但缺乏miR-155則朝著Th2細(xì)胞分化。

目前的數(shù)據(jù)還顯示，miR-155缺陷小鼠Th17細(xì)胞的數(shù)量大大減少。同時(shí)缺陷性產(chǎn)生IL-17的分泌，降低了 IL-22 的生成［11］。O'Connell［6］在研究miR-155和自身免疫性腦膜炎(EAE)的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，缺失miR-155的T細(xì)胞不能正常分化為Th17細(xì)胞，這可能涉及到某種機(jī)制，也可能與樹突狀細(xì)胞IL-6、IL-12、IL-23p19等細(xì)胞因子合成障礙有關(guān)。

Treg細(xì)胞可以維持免疫耐受，抑制Th細(xì)胞對(duì)機(jī)體的反應(yīng)。miR-155的高水平表達(dá)保持Treg細(xì)胞增殖的潛力［12］。其通過SOCS1來負(fù)性調(diào)節(jié)IL-2的信號(hào)通路，從而調(diào)控Treg的分化能力。因此對(duì)于Treg的發(fā)育是必不可少的。

1．4 microRNA-155和樹突狀細(xì)胞 樹突狀細(xì)胞最近被發(fā)現(xiàn)受到多種microRNA的調(diào)控，而miR-155對(duì)DC的免疫反應(yīng)有深遠(yuǎn)的影響。miR-155可以抑制DC主要分子的表達(dá)，如抗原遞呈，T細(xì)胞活化，組成T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答抑制性通路［13］。通過miR-155對(duì)c-Fos的沉默表達(dá)是一個(gè)保守的過程，是DC成熟和功能實(shí)現(xiàn)的要求［14］。miR-155激活DC的作用有很多，如負(fù)性調(diào)節(jié)IL-1信號(hào)通路，通過靶基因TAB2來激活等，TAB2對(duì)前述IL-1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有負(fù)反饋的作用［15］。miR-155的表達(dá)同樣需適量，一旦過量則能誘導(dǎo)DC凋亡。一些細(xì)胞因子的高水平分泌，如IL-12p70，是通過miR-155對(duì)SOCS1信號(hào)通路作用產(chǎn)生的。在miR-155缺陷的，用GM-CSF培養(yǎng)的DC，Th1和Th17分化的關(guān)鍵因子 IL-12、IL-6、IL-23p19和IL-23p40顯著降低，同時(shí)降低TNF-α的生成［16］，這些DC難以誘導(dǎo)有效的T細(xì)胞活化，B細(xì)胞不能產(chǎn)生高親和力的抗體，也比野生型細(xì)胞更難凋亡。

DC成熟過程中，miR-155表達(dá)逐漸增加，而其作用靶點(diǎn)轉(zhuǎn)錄因子PU．1的表達(dá)卻呈相反的變化趨勢(shì)，缺失PU．1調(diào)節(jié)是miR-155缺陷表型的促進(jìn)因素，這已在采用報(bào)告基因技術(shù)Hela細(xì)胞中得到證實(shí)。在單核細(xì)胞(MN)向DC演變中，miR-155下調(diào)PU．1的表達(dá)，下調(diào)DC表面的細(xì)胞間粘附因子-3，間接導(dǎo)致DC表面標(biāo)志DC-SIGN表達(dá)降低，DC與病原結(jié)合及吞噬病原體的能力因此減弱［17］。

2 microRNA-155與免疫疾病

miR-155在彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤中高表達(dá)，缺乏則會(huì)導(dǎo)致 Burkitt淋巴瘤［18］。Sadakari等［19］通過對(duì)比胰腺癌和胰腺炎病人的胰液，發(fā)現(xiàn)胰液中的miR-155等具有成為診斷胰腺癌的生物標(biāo)志物的潛力。miR-155通過提高炎癥性T細(xì)胞水平來促進(jìn)自身免疫性炎癥的發(fā)展［11］。miR-155還能調(diào)節(jié)細(xì)胞因子信號(hào)1抑制體的表達(dá)而會(huì)影響移植物存活。

目前在許多自身免疫性疾病，包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)，多發(fā)性硬化癥(MS)，系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)都發(fā)現(xiàn)了異常表達(dá) miR-155的蹤影［20］。Blüml等［11］運(yùn)用小鼠模型證明 miR-155是適應(yīng)性和先天免疫反應(yīng)的必須因子，在小鼠自身免疫性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制中有重要作用，沉默miR-155可以影響炎癥性T細(xì)胞的反應(yīng)并改善實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎［21］。這些發(fā)現(xiàn)都可能開啟miR-155的干預(yù)治療作用，成為諸多免疫系統(tǒng)疾病的新靶點(diǎn)和新目標(biāo)。

3 microRNA-155對(duì)抗病毒感染

宿主細(xì)胞在編碼miRNAs對(duì)抗病毒感染的同時(shí)，病毒自身的基因組也可以編碼miRNAs攻擊宿主細(xì)胞的防御系統(tǒng)。miR-155在病毒感染時(shí)被發(fā)現(xiàn)上調(diào)，并參與宿主的免疫反應(yīng)。miR-155抗病毒的主要機(jī)制并不在于像miR-146a促進(jìn)Ⅰ型干擾素產(chǎn)生，而是通過作用于SOCS1增強(qiáng)干擾素的生物學(xué)效應(yīng)［22］。最近一項(xiàng)對(duì)乙肝的研究表明，機(jī)體miR-155的上調(diào)可能有助于病毒產(chǎn)生癌變，且過表達(dá)miR-155可以通過加強(qiáng)JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來加強(qiáng)抗病毒免疫，并促進(jìn)人肝癌細(xì)胞的間隙HBV的清除［23］。

4 microRNA-155的作用靶點(diǎn)PU．1

轉(zhuǎn)錄因子PU．1是目前各領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。作為Ets家族的成員之一，PU．1在造血細(xì)胞的生存、生長(zhǎng)和分化方面起著重要的作用。PU．1主要表達(dá)于大多數(shù)的造血細(xì)胞，可以通過結(jié)合和抑制主要的紅系促進(jìn)因子，阻斷紅系的分化［24］。在髓系和B細(xì)胞成熟過程中也是必不可少的，Leddin等［25］通過組建組織特異性模型，發(fā)現(xiàn)PU．1通過順式作用元件上的特殊結(jié)構(gòu)，在不同階段差異性的關(guān)聯(lián)指定轉(zhuǎn)錄因子來完成這一過程，PU．1與Flt3基因直接結(jié)合調(diào)控Flt3蛋白表達(dá)，隨后影響DC分化印證了這個(gè)原理。

PU．1和MafB之間的平衡對(duì)于單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞還是樹突細(xì)胞起著很重要的作用［26］。PKCδ誘導(dǎo)PU．1磷酸化，促進(jìn)造血干細(xì)胞分化為樹突狀細(xì)胞［27］。最新的研究認(rèn)為，PU．1是樹突狀細(xì)胞的主要調(diào)控子，雖然大量的轉(zhuǎn)錄因子參與了特異樹突狀細(xì)胞的分化，但已經(jīng)證實(shí)PU．1是所有樹突狀細(xì)胞亞群都必需的單個(gè)核心轉(zhuǎn)錄因子［16］。miR-155對(duì)PU．1的表達(dá)起到抑制作用。miR-155正是通過PU．1調(diào)控 DC發(fā)育的。在 DC中，PU．1在CD80和CD86的表達(dá)也起關(guān)鍵作用［28］。

一個(gè)單一的轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)能決定細(xì)胞命運(yùn)［29］。Foxler［30］通過 siRNA 技術(shù)，證明 PU．1 是抑癌基因LIMD1的一個(gè)重要的轉(zhuǎn)錄激活因子。Hikami等［31］對(duì)日本大樣本病人調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，PU．1的單核苷酸多態(tài)性導(dǎo)致了免疫病系統(tǒng)性紅斑狼瘡的易感性。NF-κB通過miR-155/PU．1途徑向下調(diào)節(jié)B細(xì)胞淋巴瘤的標(biāo)記CD10的表達(dá)［32］。

5 前景和展望

十多年來，miR-155在造血系統(tǒng)，免疫細(xì)胞和相關(guān)信號(hào)通路方面的調(diào)節(jié)機(jī)制已經(jīng)被初步證明，但在諸多細(xì)節(jié)上仍有待于進(jìn)一步探索。隨著miR-155特異性目標(biāo)蛋白的逐步發(fā)現(xiàn)，研究人員對(duì)miR-155和其他相關(guān)microRNAs與免疫系統(tǒng)之間作用的研究將更加深入和直接。總之，作為在各種各樣的免疫細(xì)胞中具有強(qiáng)大廣泛監(jiān)管潛力的一員，miR-155不僅有著巨大的研究空間，而且對(duì)將來的癌癥攻克，新藥制成都能發(fā)揮舉足輕重的作用［33］。相信未來的研究將啟迪人們運(yùn)用miR-155于多功能治療，如腫瘤、炎癥、移植免疫等各領(lǐng)域。

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