微小RNA與外周免疫耐受

周　琴，盛德喬

(三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院 腫瘤微環(huán)境與免疫治療湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北宜昌 443002)

免疫耐受是指機(jī)體免疫系統(tǒng)接觸某種特定抗原后表現(xiàn)出特異性免疫無(wú)應(yīng)答狀態(tài)。根據(jù)耐受機(jī)制的不同，通常將免疫耐受分為中樞免疫耐受和外周免疫耐受。中樞免疫耐受是T細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中通過(guò)陰性選擇清除自身反應(yīng)性T細(xì)胞克隆，避免自身免疫應(yīng)答。陰性選擇能清除大多數(shù)的自身反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞，但仍有部分T淋巴細(xì)胞能逃避陰性選擇到達(dá)外周淋巴器官，機(jī)體通過(guò)克隆清除、激活調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs)、抑制樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells，DCs)活性、調(diào)控共刺激分子表達(dá)等多種機(jī)制限制自身反應(yīng)性T細(xì)胞的活性。微小RNA(microRNA，miRNA)通過(guò)與靶基因mRNA的特異性堿基互補(bǔ)配對(duì)，引起mRNA的降解或者抑制其翻譯，從而下調(diào)靶基因表達(dá)。miRNA參與了多種生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)，包括細(xì)胞發(fā)育、分化、病毒防御、增殖和凋亡等。miRNA在調(diào)控T細(xì)胞發(fā)育和成熟、Tregs和DCs功能、共刺激分子表達(dá)等方面都發(fā)揮著重要作用，與外周免疫耐受調(diào)控密切相關(guān)。

miRNA生物合成與功能

miRNA基因轉(zhuǎn)錄生成初級(jí)轉(zhuǎn)錄物后，經(jīng)Drosha酶加工處理成發(fā)夾狀的前體miRNA(pre-miRNA)[1]，pre-miRNA在Exportin 5蛋白的幫助下從細(xì)胞核運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)[2]，被Dicer酶剪切成約22個(gè)核苷酸的雙鏈miRNA，其中一條成熟的miRNA結(jié)合到RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(miRNA-induced silencing complex，miRISC)中[3]，結(jié)合到靶mRNA的3′端非翻譯區(qū)域(untranslated region，UTR)特異性位點(diǎn)而抑制翻譯，或與靶mRNA分子結(jié)合引起靶mRNA的降解。

最近的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA通過(guò)調(diào)控基因表達(dá)參與了一系列免疫學(xué)事件，在調(diào)控免疫耐受過(guò)程中發(fā)揮有重要作用。miRNA-181a參與了陰性選擇和陽(yáng)性選擇，它可通過(guò)調(diào)控T細(xì)胞對(duì)抗原的敏感性來(lái)調(diào)控免疫應(yīng)答和耐受[4]；miRNA-132和miRNA-212在Toll樣受體(toll-like receptors，TLRs)信號(hào)通路中，通過(guò)TLR2信號(hào)誘導(dǎo)其下調(diào)白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1受體相關(guān)激酶4(IL-1 receptor-associated kinase 4，IRAK4)，調(diào)控免疫應(yīng)答和耐受[5]；miRNA-146a通過(guò)下調(diào)IL-1相關(guān)激酶1(IL-1 receptor-associated kinase 1，IRAK1)調(diào)控外周耐受[6]。這些研究揭示了miRNA在外周免疫耐受中起著重要的調(diào)控作用。

miRNA與T細(xì)胞發(fā)育

miRNA參與了T細(xì)胞的發(fā)育、分化及調(diào)節(jié)功能。未成熟T淋巴細(xì)胞在胸腺中要經(jīng)歷陽(yáng)性選擇和陰性選擇才能發(fā)育為成熟T細(xì)胞，再移居于外周淋巴組織，發(fā)揮細(xì)胞免疫功能。

最近研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-181a對(duì)陽(yáng)性選擇和陰性選擇過(guò)程中有重要影響，其機(jī)制主要是在T細(xì)胞胸腺發(fā)育階段通過(guò)下調(diào)多磷酸化位點(diǎn)調(diào)控T細(xì)胞受體(T cell receptor，TCR)信號(hào)強(qiáng)度，使可被磷酸化區(qū)域增加并降低TCR信號(hào)閾值，T細(xì)胞受到抗原刺激后，miRNA-181a表達(dá)減少，將導(dǎo)致有缺陷的免疫應(yīng)答發(fā)生[7]。在T細(xì)胞發(fā)育的晚期，miRNA-181通過(guò)調(diào)控人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源的基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)的表達(dá)調(diào)控磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)信號(hào)，影響自然殺傷T細(xì)胞(nature kill T cell，NKT)發(fā)育及內(nèi)穩(wěn)態(tài)[8]。另外，miRNA-150在T細(xì)胞發(fā)育的Notch通路中起著重要的作用，Notch3是miRNA-150的一個(gè)靶點(diǎn)，miRNA-150可通過(guò)靶向Notch3調(diào)控T細(xì)胞發(fā)育[9]。

陰性選擇依賴外周組織抗原(peripheral tissue antigen，PTA)在胸腺的異位表達(dá)，未成熟T細(xì)胞與這些抗原肽結(jié)合后會(huì)誘導(dǎo)凋亡而被清除。自身免疫調(diào)控因子(autoimmune regulator，Aire)在胸腺中可調(diào)控成百上千個(gè)PTA基因表達(dá)，在誘導(dǎo)中樞免疫耐受中發(fā)揮重要作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，miRNA也參與了這個(gè)過(guò)程，miRNA 不僅在胸腺中調(diào)控PTA表達(dá)，而且與Aire存在相互依賴關(guān)系[10-11]。敲除小鼠胸腺髓質(zhì)上皮細(xì)胞Aire基因后發(fā)現(xiàn)其miRNA表達(dá)譜發(fā)生變化；miRNA-220b可通過(guò)與Aire基因的3′UTR區(qū)域結(jié)合抑制Aire基因的翻譯[11-12]，由此推測(cè)Aire基因也可通過(guò)調(diào)控miRNAs的表達(dá)來(lái)調(diào)控PTA表達(dá)，而且可能存在相互依存關(guān)系，共同在胸腺髓質(zhì)上皮細(xì)胞中調(diào)控PTA的異位表達(dá)，介導(dǎo)陰性選擇。

這些研究表明，miRNA可通過(guò)調(diào)控PTA基因的表達(dá)在T細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

miRNA與T細(xì)胞活化

T細(xì)胞的活化有賴于TCR識(shí)別抗原并結(jié)合特異性人肽-主要組織相容性復(fù)合體復(fù)合物(human peptide-major histocompatibility complex complexes，PMHC)提供第一信號(hào)，介導(dǎo)APC和T細(xì)胞間相互作用的表面共刺激分子提供第二信號(hào)，除此之外，T細(xì)胞的充分活化還有賴于多種細(xì)胞因子的參與。

在外周，幼稚T細(xì)胞在遭遇PTAs后，調(diào)控與PTAs受體結(jié)合的親和力，影響提呈抗原信號(hào)，導(dǎo)致克隆選擇并分化成效應(yīng)細(xì)胞，使T細(xì)胞成為失活狀態(tài)(耐受)或直接表現(xiàn)出效應(yīng)功能[13]，miRNA逐漸被認(rèn)為是參與此過(guò)程的重要調(diào)控因子[14]。miRNA-21通過(guò)調(diào)控Sprouty1靶點(diǎn)，促進(jìn)活化T細(xì)胞中的細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)信號(hào)，通過(guò)這個(gè)正反饋機(jī)制調(diào)控T細(xì)胞免疫應(yīng)答[15]。miRNA-155通過(guò)靶向細(xì)胞因子信號(hào)1抑制因子(suppressor of cytokine signaling-1，SOCS1)誘導(dǎo)T細(xì)胞活化，促進(jìn)自身免疫炎癥疾病的發(fā)生[16-17]；相反，miR-146a表達(dá)增加可抑制T細(xì)胞活化，形成免疫耐受[18]；miRNA-27可靶向TCR信號(hào)通路成分和下游效應(yīng)因子，能很好抑制絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinases，MAPKs)通路的活化，從而抑制T細(xì)胞活化[19]。

由此可見(jiàn)，miRNA在調(diào)控T細(xì)胞活化及免疫耐受過(guò)程中發(fā)揮重要作用。

miRNA與Treg細(xì)胞

Treg細(xì)胞在維持外周免疫耐受、阻止自身免疫疾病發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮重要作用，Treg細(xì)胞介導(dǎo)的免疫耐受依賴相關(guān)miRNA表達(dá)。

小鼠體內(nèi)的Treg細(xì)胞中miRNA缺失將導(dǎo)致致命的自身免疫疾病[20]。miRNA-155、miRNA-126和miRNA-146a是3種在Treg中高表達(dá)的miRNA，與Treg的發(fā)育和功能密切相關(guān)。最近有研究報(bào)道，由叉頭框蛋白3(forkhead transcription factor，F(xiàn)OXP3)調(diào)控的miR-155的表達(dá)與Treg細(xì)胞的分化、維持及功能有關(guān)[21]，miRNA-155通過(guò)抑制Janus激酶信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(Janus Kinase-Signal transducers and activators of transcription，JAK-STAT)信號(hào)通路，靶向負(fù)調(diào)控因子SOCS1，影響Treg細(xì)胞的發(fā)育和調(diào)控Treg功能[22]；miRNA-126是通過(guò)抑制p85β和調(diào)節(jié)PI3K/AKT通路來(lái)調(diào)控CD4+Foxp3+Tregs的抑制功能[23]；miRNA-146a通過(guò)靶向STAT1來(lái)調(diào)控Treg細(xì)胞介導(dǎo)的Th1應(yīng)答[24]。miRNA-17-92是一類(lèi)多順?lè)醋有缘膍iRNA族包含7種miRNA(miRNA-17-5p、miRNA-17-3p、miRNA-18a、miRNA-19a、miRNA-20a、miRNA-19b和miRNA-92)[25]，其中miRNA-17和miRNA-19b是調(diào)控Th1應(yīng)答及Foxp3+Treg細(xì)胞重要調(diào)控因子[25-26]。miRNA-10a在Treg中高表達(dá)，通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)及全反式維甲酸促進(jìn)誘導(dǎo)Treg的分型[27]。Treg細(xì)胞來(lái)源的含miRNA的外泌體介導(dǎo)調(diào)控抑制致病性Th1細(xì)胞，其中miRNA-Let-7d在此抑制作用中有重要貢獻(xiàn)[28]。近期，有研究者建立了一種新型的人類(lèi)Treg細(xì)胞，稱之為HOZOT細(xì)胞[29]，它是一種CD4+CD8+表型的多功能Treg細(xì)胞，miRNA-155通過(guò)靶向AKT信號(hào)的一個(gè)負(fù)調(diào)控因子-FOXP3a，影響HOZOT細(xì)胞發(fā)育及功能。

以上研究表明，miRNA與Treg有著密切關(guān)系，影響Treg細(xì)胞和FOXP3+Treg的發(fā)育及內(nèi)穩(wěn)態(tài)，在外周耐受維持中發(fā)揮重要作用。

miRNA調(diào)控共刺激分子表達(dá)

T細(xì)胞活化依賴T細(xì)胞和APC表面黏附分子作用提供的共刺激信號(hào)。共刺激分子包括共刺激分子通路和共抑制分子通路。共刺激分子通路包括來(lái)源于CD28/B7或腫瘤壞死因子受體(tumor necrosis factor receptor，TNFR)/TNF共刺激家族的CD80/CD86/CD28、CD40/CD40L、ICOSL/ICOS、CD70/CD27等；共抑制分子通路包括來(lái)源于CD28家族或B7家族的CD80/CD86/CTLA- 4，程序性死亡受體-1(programmed cell death-1，PD-1)及其配體(PD-L1，PD-L2)PD-L1/PD-L2/PD-1，B7-H3等。共刺激分子可促進(jìn)T細(xì)胞的增殖和活化，共抑制分子則減弱T細(xì)胞應(yīng)答，誘導(dǎo)耐受。miRNA可通過(guò)調(diào)控共刺激分子的表達(dá)來(lái)調(diào)控免疫應(yīng)答的強(qiáng)度。

miRNA-210可抑制CD28的表達(dá)，調(diào)控T細(xì)胞分化，阻止免疫疾病發(fā)生[30]。miRNA-126通過(guò)調(diào)控PI3K/AKT信號(hào)通路調(diào)控細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原(cytotoxic T-lymphocyte antigen- 4，CTLA- 4)與B7結(jié)合激發(fā)的抑制信號(hào)，抑制T細(xì)胞活化及增殖，并發(fā)揮負(fù)調(diào)節(jié)作用[23]。PD-1缺陷小鼠通過(guò)PD-1/STAT5/miR-21/PDCD4信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)調(diào)控免疫耐受和免疫活性之間的平衡[31]。

這些研究表明，miRNA參與共刺激通路的調(diào)控，在不同階段發(fā)揮正或負(fù)調(diào)節(jié)作用，其中負(fù)調(diào)節(jié)在建立和維持免疫耐受中有著重要作用。然而miRNA與這些共刺激分子在外周免疫耐受中的作用是復(fù)雜的，至今還沒(méi)有明確的機(jī)制說(shuō)明。

討　　論

miRNA在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)，在各種生命活動(dòng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。在免疫系統(tǒng)中，miRNA參與了調(diào)控免疫系統(tǒng)的發(fā)育、分化、凋亡、免疫細(xì)胞的效應(yīng)功能及腫瘤的發(fā)生。miRNA不僅在調(diào)控T細(xì)胞的發(fā)育、成熟及活化的過(guò)程中發(fā)揮重要作用，而且還能通過(guò)調(diào)控Tregs細(xì)胞的功能，DCs的發(fā)育和成熟，以及調(diào)控共刺激分子的表達(dá)來(lái)調(diào)控免疫耐受，其在調(diào)控免疫耐受中的作用正逐漸被認(rèn)識(shí)。自身免疫疾病，包括1型糖尿病、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病的發(fā)生與外周免疫耐受被打破有關(guān)，但確切的病因還不十分清楚。miRNA在調(diào)控外周免疫耐受過(guò)程中作用的研究將有助于明確自身免疫疾病發(fā)生的分子機(jī)制，為早期干預(yù)和治療這些疾病提供了新思路和靶標(biāo)。

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