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      miRNA對(duì)結(jié)核感染免疫調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展

      2023-06-25 17:02:21宋婷趙倩雯余嬌梁梅楊峻
      右江醫(yī)學(xué) 2023年2期
      關(guān)鍵詞:結(jié)核

      宋婷 趙倩雯 余嬌 梁梅 楊峻

      【關(guān)鍵詞】 結(jié)核;microRNA;免疫調(diào)控

      中圖分類號(hào):R52?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A?? DOI:10.3969/j.issn.1003-1383.2023.02.014

      2020年,在全球范圍內(nèi)新增結(jié)核分枝桿菌(mycobacterium tuberculosis,MTB)的感染者約990萬(wàn)人,其中我國(guó)新發(fā)病例84.2萬(wàn),位居世界第二。而且,2020年全球因結(jié)核感染導(dǎo)致死亡人數(shù)超過(guò)150萬(wàn),致死人數(shù)在單一病原體感染性疾病中僅次于新型冠狀病毒[1]。MTB感染后能夠?qū)C(jī)體免疫反應(yīng)進(jìn)行調(diào)控,如吞噬、凋亡、自噬、炎癥、固有免疫反應(yīng)、MHC抗原表達(dá)與遞呈等,以確保其在宿主中長(zhǎng)期存活[2]。miRNA即微小RNA(microRNA,miRNA),作為一類18~24個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的非編碼RNA,MTB感染后miRNA對(duì)機(jī)體免疫反應(yīng)的異常調(diào)控是MTB的重要免疫逃逸機(jī)制之一[3]。因此,對(duì)機(jī)體免疫狀態(tài)與MTB感染相互作用的分子機(jī)制進(jìn)一步明確,對(duì)于結(jié)核病早期診療、預(yù)防意義重大,現(xiàn)就miRNA對(duì)結(jié)核免疫調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展作一綜述。

      1 miRNA在結(jié)核感染免疫調(diào)控過(guò)程中的作用機(jī)制

      MTB在侵入機(jī)體后,菌體細(xì)胞壁中的甘露聚糖等抗原可被巨噬細(xì)胞表面受體識(shí)別并激活巨噬細(xì)胞、釋放腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等炎癥因子,從而抑制MTB的生長(zhǎng)和擴(kuò)散。同時(shí)巨噬細(xì)胞通過(guò)遞呈抗原致敏T淋巴細(xì)胞,激活核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)相關(guān)信號(hào)通路,釋放炎癥因子,如γ-干擾素(interferon-γ,IFN-γ)、白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)等,進(jìn)而誘導(dǎo)輔助性T細(xì)胞平衡形成及介導(dǎo)效應(yīng)T細(xì)胞的直接殺傷作用導(dǎo)致MTB清除[4]。

      在感染期間,宿主細(xì)胞往往會(huì)觸發(fā)相應(yīng)機(jī)制如觸發(fā)凋亡途徑,誘導(dǎo)自噬,刺激IFN-γ和TNF-α分泌等,以激活宿主先天性和適應(yīng)性免疫及病原體清除。已有多項(xiàng)研究[5-7]通過(guò)miRNA的差異表達(dá)對(duì)MTB患者體內(nèi)miRNA表達(dá)與活動(dòng)性結(jié)核感染間的關(guān)系進(jìn)行了研究,結(jié)果證實(shí)MTB可以誘導(dǎo)或抑制miRNA表達(dá),進(jìn)而調(diào)節(jié)主要免疫細(xì)胞中相關(guān)基因表達(dá),如巨噬細(xì)胞、DC、自然殺傷(NK)細(xì)胞和T細(xì)胞,以逃避免疫反應(yīng)。

      2 miRNA對(duì)MTB感染患者免疫的調(diào)控

      2.1 miR-155-5p抑制宿主固有免疫并促進(jìn)MTB清除

      miR-155-5p的過(guò)表達(dá)在MTB感染早期可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞存活并增強(qiáng)MTB在胞內(nèi)的復(fù)制,同時(shí)增強(qiáng)潛伏期MTB增長(zhǎng)的控制[8]。在MTB感染期間,miR-155-5p的上調(diào)直接抑制巨噬細(xì)胞與T細(xì)胞中SHIP1的表達(dá),進(jìn)而激活PI3K/Akt信號(hào)通路導(dǎo)致活性氧產(chǎn)量增加,促進(jìn)細(xì)胞凋亡[9]。ETNA等[10]的研究表明,miR-155-5p作為固有免疫的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,在感染MTB小鼠中的巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)。

      2.2 miR-29a-3p靶向調(diào)控IFN-γ并在MTB感染中表達(dá)下調(diào)

      CD4+T細(xì)胞分泌IFN-γ被認(rèn)為是MTB感染的主要防御機(jī)制,付玉榮等[11]研究表明,在MTB胞內(nèi)感染期間,miR-29a-3p表達(dá)與IFN-γ呈負(fù)相關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),IFN-γ mRNA是miR-29a-3p的直接靶標(biāo),并且miR-29a-3p通過(guò)靶向抑制IFN-γ對(duì)細(xì)胞內(nèi)病原體的免疫應(yīng)答,miR-29a-3p下調(diào)時(shí),CD4+或CD8+T細(xì)胞中的IFN-γ mRNA水平較非感染組表達(dá)增高[12]。

      2.3 miR-26a-5p靶向調(diào)控IFN-γ表達(dá)

      miR-26a-5p和miR-132-3p可以減弱宿主免疫反應(yīng)和IFN-γ對(duì)巨噬細(xì)胞的活化,這兩種miRNA在MTB感染時(shí)上調(diào),直接靶向轉(zhuǎn)錄共激活TAK1位點(diǎn),進(jìn)而增加IFN-γ表達(dá)[13]。然而,SAHU等人[14]的研究獲得了相反的結(jié)果,在MTB感染小鼠巨噬細(xì)胞研究中發(fā)現(xiàn),miR-26a-5p過(guò)表達(dá)導(dǎo)致MTB在巨噬細(xì)胞的存活率下降,與轉(zhuǎn)錄因子KLF4的表達(dá)上調(diào)相關(guān)。KLF4可以產(chǎn)生精氨酸酶和抑制自噬,抑制MTB向溶酶體輸送,并驅(qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞向M2表型分化。

      3 miRNA對(duì)炎癥信號(hào)通路的抑制

      對(duì)MTB感染的抵抗需要增強(qiáng)機(jī)體免疫反應(yīng),較低的炎癥反應(yīng)無(wú)法限制MTB增殖,但Th1細(xì)胞誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)過(guò)度反而會(huì)損害獲得性免疫反應(yīng)并傷及機(jī)體。因此,調(diào)節(jié)性T細(xì)胞作為免疫抑制細(xì)胞能夠平衡由Th1細(xì)胞介導(dǎo)的保護(hù)性及促炎性免疫應(yīng)答,其功能在結(jié)核免疫中至關(guān)重要[15]。

      3.1 miR-21-5p在分枝桿菌感染中上調(diào)發(fā)揮抗炎作用

      miR-21-5p的表達(dá)在MTB感染小鼠模型中獲得的肺巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞中出現(xiàn)上調(diào)[16],miR-21-5p通過(guò)靶向IL-12抑制宿主Th1反應(yīng)并促進(jìn)DC通過(guò)靶向Bcl-2進(jìn)行凋亡。HACKETT等[5]研究表明,巨噬細(xì)胞的結(jié)核分枝桿菌感染與抑制相關(guān)機(jī)體糖酵解有關(guān),即miR-21-5p對(duì)磷酸果糖激酶(PFK-M)亞型的調(diào)控,MTB誘導(dǎo)上調(diào)miR-21-5p可逃避宿主的抗菌反應(yīng),并確保細(xì)胞內(nèi)存活和復(fù)制。

      3.2 let-7f在MTB感染時(shí)下調(diào)

      let-7f 在MTB感染的巨噬細(xì)胞中表達(dá)下調(diào),下調(diào)水平與MTB感染早期分泌的6-kDa蛋白(ESAT-6)調(diào)控相關(guān),ESAT-6可以調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)并促進(jìn)MTB從吞噬體中逸出[17]。當(dāng)let-7f水平增加時(shí),MTB感染小鼠體內(nèi)脫泛素酶A20表達(dá)下調(diào),通過(guò)降低NF-κB活性來(lái)減少促炎細(xì)胞因子、趨化因子和NO的生成,從而促進(jìn)MTB的存活[18]。

      3.3 miR-125b-5p抑制TNF-α的產(chǎn)生和自噬活化

      結(jié)核分枝桿菌通過(guò)巨噬細(xì)胞結(jié)合脂甘露聚糖和ESAT-6誘導(dǎo)miR-155-5p低表達(dá)和miR-125b-5p高表達(dá)[19]。miR-125b-5p直接作用于靶基因TNFA,致使巨噬細(xì)胞生成TNF-α水平下調(diào),減少宿主炎癥反應(yīng),繼而通過(guò)抑制宿主固有免疫和自噬激活來(lái)免疫逃逸[20]。

      3.4 miR-146a-5p靶向調(diào)控TNF受體相關(guān)因子6(TRAF6)

      在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中均證實(shí)miR-146a-5p在MTB感染的巨噬細(xì)胞中上調(diào),miR-146a-5p上調(diào)促進(jìn)MTB的存活,而不影響吞噬作用[21]。miR-146a-5p靶向TRAF6,抑制NF-κB與絲裂原激活蛋白激酶信號(hào)通路,進(jìn)而抑制NO合成酶(iNOS)表達(dá)并減少NO生成 [22]。

      3.5 miR-223-3p和miR-99b-5p在MTB感染時(shí)表達(dá)上調(diào),降低炎癥反應(yīng)

      研究證實(shí)[23],miR-223-3p在小鼠血液及肺實(shí)質(zhì)的嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中高表達(dá),調(diào)控TLR-2/MyD88/NF-kB誘導(dǎo)的信號(hào)通路并抑制促炎細(xì)胞因子生成,導(dǎo)致異常中性粒細(xì)胞增多和炎癥加重。miR-99b-5p在MTB感染的DC和巨噬細(xì)胞中明顯上調(diào),能夠通過(guò)調(diào)控TNF-α的生成影響宿主免疫,抑制miR-99b-5p表達(dá)導(dǎo)致減少DC中的細(xì)菌生長(zhǎng)和促炎細(xì)胞因子如IL-6、IL-12和IL-1β的上調(diào)[24]。

      4 miRNA對(duì)MTB感染后吞噬體成熟和自噬的調(diào)控

      抑制自噬是MTB的重要致病機(jī)制,可以以此逃避巨噬細(xì)胞的殺傷,確保在宿主體內(nèi)的長(zhǎng)期生存[25]。MTB感染時(shí),有多種miRNA可對(duì)自噬過(guò)程和吞噬溶解體成熟進(jìn)行調(diào)控。

      4.1 miR-33a-5p和miR-33b-5p靶向調(diào)控自噬效應(yīng)器

      研究表明[26],在MTB感染的巨噬細(xì)胞中miR-33a-5p和miR-33b-5p表達(dá)上調(diào),共同靶向編碼脂質(zhì)體形成的多個(gè)基因(如ATG5、ATG12、LC3B和LAMP1)。脂質(zhì)體作為細(xì)胞內(nèi)MTB的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源,并能對(duì)自噬通路、溶酶體功能和脂肪酸氧化進(jìn)行抑制。對(duì)巨噬細(xì)胞中miR-33表達(dá)沉默后,可以通過(guò)調(diào)控腺苷50單磷酸激活蛋白激酶(AMPK)自噬途徑增強(qiáng)MTB清除[27]。

      4.2 miR-27a-5p下調(diào)銅信號(hào)傳導(dǎo)和自噬體形成

      有研究表明[28],活動(dòng)性MTB感染患者及小鼠的巨噬細(xì)胞中miR-27a-5p呈高表達(dá),其通過(guò)抑制自噬體形成促進(jìn)MTB存活,敲除miR-27a-5p的小鼠較野生型小鼠在MTB感染過(guò)程中受到的組織學(xué)損傷和肺部炎癥浸潤(rùn)更少。miR-27a-5p作用的靶基因?yàn)镃ACNA2D3,靶向此轉(zhuǎn)運(yùn)通道可導(dǎo)致對(duì)Ca2+信號(hào)傳導(dǎo)的下調(diào),從而抑制自噬體和異噬體的形成,進(jìn)而促進(jìn)MTB在細(xì)胞內(nèi)存活[28]。

      4.3 miR-144-5p抑制吞噬體成熟和T細(xì)胞功能

      miR-144-3p靶向調(diào)控DRAM2(DNA損傷調(diào)節(jié)自噬調(diào)節(jié)因子2)表達(dá),DRAM2編碼跨膜溶酶體與自噬機(jī)制的關(guān)鍵成分相互作用的蛋白質(zhì)[29]。研究證實(shí)[30],miR-144-5p在活動(dòng)性結(jié)核病患者的血液、PBMC和痰液中過(guò)表達(dá)且其表達(dá)水平在抗結(jié)核治療后減少,miR-144-5p 過(guò)表達(dá)抑制T細(xì)胞分化并減少IFN-γ和TNF-α的分泌。

      4.4 miR-155-5p增強(qiáng)自噬促進(jìn)結(jié)核分枝桿菌的殺滅

      在MTB感染患者的DC中,miR-155-5p靶向抑制E2-泛素樣偶聯(lián)酶ATG3,從而調(diào)控DC中的自噬,通過(guò)促進(jìn)吞噬體成熟和自噬誘導(dǎo)抑制細(xì)胞內(nèi)分枝桿菌的存活[10]。

      4.5 miR-889-5p在潛伏期MTB感染患者中表達(dá)上調(diào)抑制自噬

      miR-889-5p靶向調(diào)控巨噬細(xì)胞和PBMC中的TNF樣細(xì)胞凋亡弱誘導(dǎo)劑(TWEAK),TWEAK誘導(dǎo)自噬并促進(jìn)通過(guò)激活A(yù)MP的蛋白激酶實(shí)現(xiàn)自噬體成熟[31]。潛伏期MTB感染患者外循環(huán)中miR-889-5p水平顯著升高,并且在治療后水平下降,而進(jìn)入潛伏期后,升高的miR-889-5p水平與TNF-α及肉芽腫形成/維持相關(guān)[31]。

      5 miRNA調(diào)控巨噬細(xì)胞凋亡

      MTB能夠抑制巨噬細(xì)胞凋亡并引發(fā)機(jī)體吞噬細(xì)胞壞死進(jìn)而實(shí)現(xiàn)免疫逃逸,并延緩獲得性免疫反應(yīng)。當(dāng)MTB從吞噬體逸出并擴(kuò)散到巨噬細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)時(shí),導(dǎo)致細(xì)胞裂解和MTB細(xì)胞向外播散,進(jìn)而感染周邊的其他巨噬細(xì)胞[2]。

      5.1 miR-20b-5p在結(jié)核分枝桿菌感染中下調(diào),抑制炎癥小體活化和促進(jìn)細(xì)胞凋亡

      miR-20b-5p的轉(zhuǎn)染誘導(dǎo)TB小鼠中巨噬細(xì)胞通過(guò)NLRP3/caspase-1/IL-1β途徑由M1分化至M2,這表明miR-20b-5p通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡促進(jìn)MTB在體內(nèi)存活[32]。在MTB感染小鼠模型中觀察到低miR-20b-5p表達(dá)及NLRP3/caspase-1/IL-1β途徑活化,而注射miR-20b-5p后可緩解炎癥反應(yīng)[33]。

      5.2 miR-325-3p在MTB感染中上調(diào),抑制細(xì)胞凋亡

      miR-325-3p直接靶向調(diào)控巨噬細(xì)胞LNX1,LNX1編碼E3泛素絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶NEK6的連接酶。miR-325-3p在MTB感染小鼠巨噬細(xì)胞及MTB感染潛伏期患者中表達(dá)上調(diào),miR-325-3p表達(dá)上調(diào)可抑制 LNX1表達(dá),導(dǎo)致NEK6的積累,進(jìn)而通過(guò)激活STAT3信號(hào)通路抑制凋亡[34]。

      6 總結(jié)

      結(jié)核病的免疫機(jī)制十分復(fù)雜,許多細(xì)胞因子以及免疫細(xì)胞都參與其中,miRNA與Tregs之間聯(lián)系非常密切。miRNA 可以通過(guò)不同的信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié) Treg 細(xì)胞的數(shù)量和功能。相信隨著研究的不斷深入,miRNA很有可能成為結(jié)核病治療過(guò)程中的一個(gè)新靶點(diǎn),對(duì)于明確結(jié)核病的免疫機(jī)制具有重要意義。以上多項(xiàng)研究[2-4]表明,在MTB感染的免疫調(diào)控中,miRNA發(fā)揮了重要作用。MTB感染后,miRNA通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)錄后分子水平的調(diào)控影響機(jī)體免疫功能,從而促進(jìn)MTB在機(jī)體內(nèi)感染并長(zhǎng)期存活。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究多為篩選MTB感染患者miRNA差異表達(dá)情況,而對(duì)于miRNA表達(dá)、功能及與MTB感染的免疫調(diào)控機(jī)制相關(guān)研究尚不多見(jiàn)。因此,我們?cè)诖藲w納miRNA與MTB感染的免疫調(diào)控機(jī)制的相關(guān)性,均為結(jié)核防治奠定了研究基礎(chǔ)和新思路。miRNA在宿主感染MTB的免疫應(yīng)答中具有重要調(diào)控作用,闡明miRNA免疫調(diào)控機(jī)制在將來(lái)的結(jié)核病臨床用藥和治療上可以提供更多的幫助。

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      (收稿日期:2022-04-28 修回日期:2022-08-06)

      (編輯:潘明志)

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