微小RNA和STAT在自身免疫性疾病中的研究

摘要：微小RNA（miR）在多種炎癥性疾病中失調，是自身免疫性疾病發(fā)病的重要基因表達調控者。信號轉導和轉錄激活因子（STAT）在調節(jié)免疫細胞的動態(tài)平衡、分化和細胞功能中發(fā)揮關鍵作用。本文旨在討論miR與STATs在自身免疫性疾病中相互作用的最新進展，提供自身免疫性疾病發(fā)病機制的信息，為尋找新的治療方法提供參考。

關鍵詞：微小RNA；STATs；T細胞；自身免疫性疾病

微小RNA是一類長度約21～25個核苷酸的非編碼小分子RNA，參與轉錄后水平的調控。初始miR（pri-miR）由RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ轉錄成含有發(fā)夾結構的成熟miR。該pri-miR發(fā)夾結構被RNA酶ⅢDrosha切割，形成前體miR（pre-miR），隨后由核內轉運蛋白-5轉運出細胞核。在胞質中，RNA酶Ⅲ超家族成員Dicer切割發(fā)夾環(huán)結構形成兩條單鏈RNA。一條鏈被降解，另一條長度約22個核苷酸的成熟miR結合到RNA誘導的沉默復合體（RISC）上。結合的成熟miR種子序列區(qū)域與信使RNA的3'非翻譯區(qū)（UTR）部分或完全互補，導致信使RNA降解或翻譯受抑制 。預測的miR調節(jié)約90%的人類基因，從而成為細胞過程的一個重要組成部分。微小RNA正逐漸成為重要的基因表達調控者，參與自身免疫性疾病的發(fā)病機制。

信號轉導和轉錄激活因子（STAT）是許多哺乳動物細胞因子和生長因子的重要信號蛋白。STATs在調節(jié)免疫細胞的動態(tài)平衡，分化和細胞功能等方面發(fā)揮了關鍵的作用。現發(fā)現的STAT共有7種，包括STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a和STAT5b、STAT6及其異構體，每種STAT在免疫細胞發(fā)揮作用的過程中扮演其特定的角色。STATs的關鍵調控通常由Janus激酶磷酸化介導。其中，STAT1和STAT2由干擾素（IFNs）激活，從而 促進IFNs激活的基因表達和抗病毒免疫。STAT3的激活因素，包括IL-6，IL-10和血管內皮生長因子，且STAT3還參與了輔助性T細胞17（Th17）和調節(jié)性T細胞（Treg）的發(fā)育以及腫瘤的發(fā)生。而由IL-12和IL-4/13激活的STAT4和STAT6，調控Th0向Th1或Th2的細胞分化。STAT5a和STAT5b都參與了NK細胞的活化和IL-2誘導的T細胞增殖。STATs參與各種細胞過程，并且它們的活化過程受到嚴格的調控。

STAT1和STAT2是干擾素網絡的\"控制器\"，干擾素（IFNs）是宿主對病毒感染防御機制的關鍵因子。Ⅰ型干擾素（IFN-α和IFN-β）通過STAT1、STAT2和STAT3通路，而Ⅱ型干擾素（IFN-γ）只通過STAT1通路。STAT1缺陷小鼠對IFN-α或IFN-γ無應答，以致這種體內缺乏STAT1的小鼠容易受到病毒和細菌感染[1]。

在系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）的研究中發(fā)現，通過SLE患者和健康對照組的對比，發(fā)現T細胞中STAT1的mRNA水平和miR-145的表達存在顯著的相關性。將miR-145轉染到Jurkat T細胞后抑制了STAT1的mRNA和蛋白的表達。另外，對STAT1的mRNA表達水平與狼瘡性腎炎進行相關性研究，結果顯示兩者存在顯著的相關性。miR-145過度表達抑制了STAT1的基因表達，這可能與狼瘡性腎炎的免疫病理機制有關[2]。另一項對SLE的研究顯示，Ⅰ型IFN-STAT1通路受到miR-146a的負向調控。SLE患者外周血白細胞中的miR-146a表達下降，并且miR-146a表達水平和SLE的疾病活動呈負相關。進一步的的機制研究表明，miR-146a通過調控Ⅰ型IFN通路的關鍵蛋白IRF-5和STAT1的表達，來調節(jié)SLE患者體內的免疫激活作用[3]。

STAT3響應各種細胞信號，包括生長因子、細胞因子和原癌基因。因為STAT3參與許多不同的信號通路，實驗證實STAT3的缺乏可致小鼠胚胎死亡[4]。近年來研究miR/STAT相互作用中最廣泛的是miR-21/STAT3途徑。STAT3直接激活miR-21已是公認的。

在自身免疫性脫髓鞘疾病的研究中發(fā)現miR-301a干擾IL-6-STAT3的磷酸化途徑。深入研究顯示，miR-301a通過抑制IL-6誘導的STAT3通路，來影響Th17的發(fā)展[5]。另外，在一項關于實驗性自身免疫性葡萄膜炎的研究中發(fā)現，STAT3調節(jié)Th17細胞中miR-155的表達。進一步研究顯示，STAT3和miR-155形成一個促進介導葡萄膜炎的致病性Th17細胞發(fā)展的軸[6]。

在CD4+輔助性T細胞的發(fā)展中，影響1型和2型分化的主要細胞因子分別是IL-12和IL-4。在1型分化中，IL-12激活STAT4和T-bet，而與IL-13密切相關的IL-4，刺激作為2型分化的主要調控者--STAT6和GATA3。小鼠缺乏STAT4或STAT6是無法啟動有效的1型或2型免疫[7]。此外，STAT6還是B細胞抗體類別轉換成IgE和IgG1所必須的重要信號轉導蛋白[8-9]。

miR-155在免疫調節(jié)和前Th1以及1型極化的巨噬細胞上所起的作用是十分重要的。已證實，miR-155直接抑制IL-13受體α1，后者為II型IL-4受體的一個組成部分。下調IL-13受體α1會進一步減少人巨噬細胞中STAT6的活化。雖然這些結果只是證明miRs間接調控STAT，但是這種間接調節(jié)通過直接靶標可以介導重要的生物學機制。

STAT5a和STA5b是同源的STATs。盡管具有很高的同源性，每種STAT5卻具有自己獨特的功能。在小鼠中，STAT5a對乳腺的發(fā)育和控制泌乳的催乳素信號的激活具有重要的作用[8-9]。STA5b控制生長激素信號和調節(jié)小鼠性別異形基因的表達，而這種基因能控制小鼠雌雄的性別差異。除了上述所討論的兩種STAT5的獨特功能，當STAT5a/5b缺陷的小鼠有其他的表型時，它們也具有其他的功能。此外，進一步的研究證實，STAT5還調節(jié)IL-3，IL-5，IL-7，血小板生成素，促紅細胞生成素以及粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子的表達[8-10]。

STAT5a介導T細胞來源的IL-3和血管內皮細胞中的成纖維細胞生長因子（FGF）的生物效應[11]。經IL-3及FGF刺激后，血管內皮細胞下調miR-296、miR-126、miR-221和miR-222，從而促進血管內皮細胞增殖、遷移和炎癥介導的血管重塑[11]。通過功能獲得型研究，經IL-3及FGF刺激后，向血管內皮細胞轉染pre-miR-296、pre-miR-126、pre-miR-221和 pre-miR-222，結果顯示只有pre-miR-222阻礙了IL-3和FGF促進血管內皮細胞增殖的反應。另外，miR-222直接針對STAT5a的熒光素酶報告實驗證明，miR-222是一個調控STAT5a潛在的靶標[11]。

目前miR與STAT在自身免疫性疾病中的研究尚處于初期的研究階段。隨著miR通路更深入的研究，為進一步揭示疾病的發(fā)病機制，并獲得控制自身免疫性疾病免疫調節(jié)紊亂的方法提供了新的思路。雖然人們還沒有完全了解細胞中所有關鍵的miR通路，但現有的研究已奠定了基礎和方向，miR在免疫治療上將具有巨大的治療潛力。

參考文獻：

[1]Meraz MA， et al. Targeted disruption of the Stat1 gene in mice reveals unexpected physiologic specificity in the JAK-STAT signaling pathway. Cell 1996；84（3）：431-42

[2]Lu MC. et al. Decreased microRNA（miR）-145and increased miR-224expression in T cells from patients with systemic lupus erythematosus involved in lupus immunopathogenesis.Clin Exp Immunol 2012；171（1）：91-9

[3]Tang YJ et al. MicroRNA-146a contributes to abnormal activation of the type I pathway in human lupus by targeting the key signaling proteins.Arthritis Rheum 2009；60（4）：1065-75

[4]Akira S. Functional roles of STAT family proteins：lessons from knockout mice.Stem Cells 1999；17（3）：138-46

[5]Mycko MP et al. MicroRNA-301a regulation of a T-helper 17 immune response controls autoimmune demyelination. Proc Natl Acad Sci U S A2012；109（20）：1248-57

[6]Escobar T. et al. STAT3 activates miR-155 in Th17 cells and acts in concert to promote experimental autoimmune uveitis.Invest Ophthalmol Vis Sci 2013；54（6）：4017-25

[7]Kaplan MH， et al. Impaired IL-12responses and enhanced development of Th2 cells in Stat4-deficient mice. Nature 1996；382（6587）：174-7

[8]Ihle JN. The Stat family in cytokine signaling.Curr Opin Cell Biol 2001；13（2）：211-7

[9]Horvath CM. STAT proteins and transcriptional responses to extracellular signals.Trends Biochem Sci 2000；25（10）：496-502

[10]Shuai K， Liu B. Regulation of JAK-STAT signalling in the immune system. Nat Rev Immunol 2003；3（11）：900-11

[11]Dentelli P， et al. MicroRNA-222 controls neovascularization by regulating signal transducer and activator of transcription 5A expression. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2010；30（8）：1562-8

編輯/肖慧