microRNA 在調(diào)節(jié)變應(yīng)性疾病Th1/Th2 平衡中作用的研究進(jìn)展

趙振安 綜述 曹忠勝 審校 (蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院，蘇州 215000)

目前認(rèn)為，CD4+輔助性T 淋巴細(xì)胞Th 的兩個亞群Th1/Th2 細(xì)胞失衡對變應(yīng)性炎癥的發(fā)生起著關(guān)鍵作用［1］。正常機(jī)體的Th1/Th2 細(xì)胞及細(xì)胞因子處于動態(tài)平衡，發(fā)生變應(yīng)性疾病時，機(jī)體的Th1/Th2 細(xì)胞失衡，Th0 細(xì)胞向Th2 細(xì)胞的優(yōu)勢分化，表現(xiàn)為Th2 ＞Th1 免疫反應(yīng)，從而引起變應(yīng)性炎癥［2］。實驗證明未受抗原刺激的成熟Th0 細(xì)胞經(jīng)變應(yīng)原刺激后向Th1 或Th2 細(xì)胞分化的極性受到細(xì)胞因子及轉(zhuǎn)錄因子等的調(diào)控［3］。但整個體系非常復(fù)雜，具體機(jī)制還不完全清楚。microRNA 可在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)多基因表達(dá)，直接或間接調(diào)節(jié)Th1/Th2 的平衡。

1 Th1 細(xì)胞及細(xì)胞因子

Th1 細(xì)胞主要產(chǎn)生干擾素γ(Interferon gamma，IFN-γ)、腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor beta，TNF-β)和白細(xì)胞介素2(Interleukin-2，IL-2)、IL-12等細(xì)胞因子，與遲緩型超敏反應(yīng)及清除細(xì)胞內(nèi)寄生蟲和病毒的細(xì)胞免疫反應(yīng)有關(guān)，在這些細(xì)胞因子的影響下，Th0 細(xì)胞向Th1 細(xì)胞分化;IFN-γ 是Th1 細(xì)胞因子的代表，具有拮抗IL-4 的作用，能抑制IL-4誘導(dǎo)的B 淋巴細(xì)胞增殖，抑制其分泌IgG 和IgE［4］。轉(zhuǎn)錄因子T-bet(T-box expressed in T cells)是Th1 特異性轉(zhuǎn)錄因子，可誘導(dǎo)Th0 細(xì)胞分化為Th1 細(xì)胞并產(chǎn)生IFN-γ，增強(qiáng)Th1 免疫反應(yīng)［5］。

2 Th2 細(xì)胞及細(xì)胞因子

Th2 細(xì)胞主要產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-4、IL-5、IL-9 和IL-13 等，參與變應(yīng)性炎癥反應(yīng)。在這些細(xì)胞因子的影響下，Th0 細(xì)胞向Th2 細(xì)胞分化。其中，IL-4 是Th2 細(xì)胞因子的典型代表，在變應(yīng)性炎癥中的作用廣泛，包括誘導(dǎo)IgE 的生成、嗜酸性粒細(xì)胞的成熟、肥大細(xì)胞的生長、氣道的高反應(yīng)性及黏液的大量生成等;GATA-3 作為Th2 特異性轉(zhuǎn)錄因子，可調(diào)節(jié)Th0 細(xì)胞分化為Th2 細(xì)胞并分泌Th2 細(xì)胞因子，增強(qiáng)Th2 免疫反應(yīng)［6］。

機(jī)體Th1/Th2 細(xì)胞因子及轉(zhuǎn)錄因子T-bet/GATA-3 的水平能代表Th1/Th2 的平衡狀態(tài)，可靈敏地反映并評價變應(yīng)性疾病中Th1/Th2 失衡機(jī)制的相關(guān)變化［7］。

3 micrRNA 的發(fā)現(xiàn)及作用

自1993 年第一種微小RNA 被發(fā)現(xiàn)以來，迄今為止已被發(fā)現(xiàn)超過2 000 種。microRNA 由一大類約22nt 的非編碼小RNA 組成，廣泛存在于從低等的病毒、線蟲、植物到高等的動物機(jī)體中。Dicer 酶是microRNA 產(chǎn)生的關(guān)鍵酶。microRNA 通過與靶基因mRNA 的3-非翻譯區(qū)(UTR)的堿基互補配對而起作用。當(dāng)其與mRNA 不完全互補配對時，會抑制翻譯過程;而與mRNA 完全互補配對時，則切割或降解mRNA［8］。一個microRNA 可能會有多個靶基因，一個基因也可以對應(yīng)多個microRNA。microRNA可以在生物過程中調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，例如在動物的一些細(xì)胞中高表達(dá)，動態(tài)調(diào)節(jié)細(xì)胞的分化、凋亡、增殖、新陳代謝等。任何機(jī)體平衡的紊亂將造成microRNA 的變化。大多數(shù)的microRNA 是跨種族的，許多microRNA 的表達(dá)對于組織和一些生物階段是特異性的，而且microRNA 的水平可以通過QRTPCR 很容易進(jìn)行測量，允許高精度的信號放大［9］，方便進(jìn)行探查后的驗證。近年研究證實，microRNA在天然免疫和獲得性免疫系統(tǒng)中作用巨大，可調(diào)控多種免疫細(xì)胞的增殖、分化及其免疫功能，特別是單個特異性microRNA 在免疫系統(tǒng)中的作用備受矚目［10］。

4 microRNA 參與T 細(xì)胞的發(fā)育

microRNA 參與T 細(xì)胞發(fā)育和功能的調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，在T 細(xì)胞發(fā)育的不同階段，microRNA 表達(dá)水平呈現(xiàn)動態(tài)規(guī)律性變化。效應(yīng)T 細(xì)胞與初始T細(xì)胞相比，7 個優(yōu)勢表達(dá)microRNA 中有6 個顯著下調(diào)，而記憶性T 細(xì)胞中microRNA 表達(dá)水平上調(diào)。少數(shù)microRNA，特別是microRNA-21 在效應(yīng)和記憶性T 細(xì)胞中比較高。表明多種microRNA 在T 細(xì)胞的發(fā)育中發(fā)揮了重要的調(diào)節(jié)作用［11］。已知Dicer 酶是microRNA 生產(chǎn)的關(guān)鍵酶，對microRNA 的產(chǎn)生過程進(jìn)行干擾，要了解microRNA 在調(diào)節(jié)Th 細(xì)胞發(fā)育和功能等方面是否有作用，可以在不同階段去除Dicer 后，檢測Th 的分化與功能是否受到了影響［12］。得到的結(jié)果是，在T 細(xì)胞發(fā)育的雙陰性期，去除Dicer 酶可導(dǎo)致胸腺細(xì)胞總量減少至原來的1/10 以下;在T 細(xì)胞發(fā)育的雙陽性期，去除Dicer 酶則導(dǎo)致外周T 細(xì)胞數(shù)量的大幅下降，其中CD4+T 細(xì)胞下降50%，并且這些CD4+T 細(xì)胞更易在活化后向Th1 分化或走向凋亡，向Th1 分化說明了這些細(xì)胞在去除Dicer 后可能失去了抑制IFN-γ 表達(dá)的功能。

5 microRNA 參與Th1 反應(yīng)

實驗證明，microRNA 可以調(diào)節(jié)Th 細(xì)胞的分化，Dicer 酶缺乏的CD4+T 細(xì)胞，表現(xiàn)出Th1 細(xì)胞分化增多及相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子T-bet 和主要的細(xì)胞因子IFN-γ 表達(dá)的增多［13］。Dicer 酶缺乏導(dǎo)致的是全部的microRNA 的缺乏，Steiner 等分析了一系列在初始T 細(xì)胞中有功能的microRNA，發(fā)現(xiàn)單個microRNA 也可以調(diào)節(jié)Th 細(xì)胞的分化，即miR-29。miR-29通過抑制T-bet 和Eomes 的表達(dá)而抑制IFN-γ 的表達(dá)，最終抑制Th1 反應(yīng)。mir-29ab1 敲除的小鼠的研究進(jìn)一步證明了miR-29 在抑制IFN-γ 表達(dá)的重要性［14］。microRNA 還可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子而間接調(diào)節(jié)Th1 反應(yīng)。例如，Xiang 等研究了miR-146a 對Th1/Th2 細(xì)胞因子影響，用小鼠RAW264.7 細(xì)胞系和腹膜巨噬細(xì)胞實驗，得出miR-146a 可以特異性地抑制Th1 細(xì)胞因子IL-18 的表達(dá)，而miR-146a 抑制劑可以促進(jìn)IL-18 的表達(dá)［15］。另有實驗證明，在可以調(diào)節(jié)免疫穩(wěn)態(tài)的Treg 細(xì)胞中，miR-146a 通過作用于其目的基因STAT1，抑制Treg 細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用，最終抑制Th1 反應(yīng)［16］。Banerjee 等研究證明，miR-155 通過作用于其目的基因IFN-γRα 而作用于早期CD4+T 細(xì)胞而最終促進(jìn)Th1 的分化［17］。miR-17～92 簇也會通過作用于細(xì)胞因子而影響Th1 細(xì)胞的分化。在體外實驗中，miR-17～92 轉(zhuǎn)基因的CD4+T淋巴細(xì)胞在Th1 極化的條件下會產(chǎn)生更多的IFNγ［18］。Xiao 等在研究miR-17～92 在促進(jìn)淋巴瘤生成的作用中發(fā)現(xiàn)，小鼠T 細(xì)胞中miR-17～92 的減少或缺失會導(dǎo)致CD4+T 淋巴細(xì)胞分泌IFN-γ 減少，從而抑制Th1 反應(yīng)［19］。另有，Guan 等在研究自身免疫性腦炎時發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)的let-7e 可以促進(jìn)T 淋巴細(xì)胞向Th1 細(xì)胞分化，并且還發(fā)現(xiàn)IL-10 是其目的基因之一，而IL-10 可以抑制IFN-γ 的產(chǎn)生和Th1細(xì)胞的極化，所以高表達(dá)的let-7e 可抑制IL-10 的表達(dá)，從而促進(jìn)T 淋巴細(xì)胞向Th1 細(xì)胞分化［20］。miRNAs 還可以通過作用于其他免疫細(xì)胞而間接地影響Th1 細(xì)胞的分化。例如，miR-21 可以通過調(diào)節(jié)由樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生的IL-12 而抑制Th1 細(xì)胞的分化。IL-12 是誘導(dǎo)T-bet 和IFN-γ 表達(dá)的重要的細(xì)胞因子，從而抑制了Th1 細(xì)胞的分化和增殖。當(dāng)然，還可能有其他microRNA 參與調(diào)節(jié)DC 細(xì)胞的活性和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而促進(jìn)Th1 細(xì)胞的分化和免疫應(yīng)答。

6 microRNA 參與Th2 反應(yīng)

同樣，microRNA 也會作用于細(xì)胞因子或轉(zhuǎn)錄因子，從而間接調(diào)節(jié)Th2 的分化。Guerau-de-Arellano M 等在研究microRNA 對多發(fā)性硬化病中T 細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)作用中發(fā)現(xiàn)，miR-27、miR-128 在固有淋巴細(xì)胞或miR-340 在記憶性CD4+T 細(xì)胞中的高表達(dá)會降低B 淋巴細(xì)胞BMI1 和IL-4 的表達(dá)，從而抑制了Th2 細(xì)胞的分化［21］。另外，Thai 等在體外實驗中證明，miR-155 缺失的T 細(xì)胞表現(xiàn)出向Th2 分化的趨勢，同時伴隨著許多目的基因的異常表達(dá)，例如c-MAF(調(diào)節(jié)IL-4 的產(chǎn)生)［22，23］。Malmh?ll 等研究證明，PU.1 是miR-155 的一個目的基因，而PU.1 可以通過抑制GATA3 的表達(dá)而抑制Th2 的應(yīng)答，miR-155 表達(dá)的缺失會通過直接作用于目的基因PU.1，最終促進(jìn)Th2 為主的炎癥［24］。目前，microRNA 作為一種治療手段，已經(jīng)在小鼠哮喘模型中進(jìn)行實驗。Malmh?ll 等在研究microRNA 在哮喘動物模型中的表達(dá)及作用時證明，用let-7 抑制劑后，可以減輕肺的炎癥和氣道高反應(yīng)性，降低Th2 細(xì)胞因子IL-13的表達(dá)，從而抑制了Th2 反應(yīng)［25］。另外，Mattes 等研究了miR-126 的抑制劑對哮喘小鼠的治療作用，結(jié)論是miR-126 可以促進(jìn)Th2 反應(yīng)，增加氣道的高反應(yīng)性，而它的抑制劑可以降低哮喘小鼠氣道的高反應(yīng)性和減少嗜酸性粒細(xì)胞的聚集，從而抑制Th2反應(yīng)［26］。此外，在用miR-145 抑制劑治療哮喘的研究發(fā)現(xiàn)，miR-145 可以降低IL-5 和IL-13 的表達(dá)，從而抑制Th2 反應(yīng)［27］。值得注意的是microRNA 的表達(dá)也受細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)。例如IL-6 和IL-21 就可以通過SATA3 途徑而促進(jìn)miR-21 的表達(dá)，從而促進(jìn)Th2 反應(yīng)［28］。Sawant 等［29］在體外實驗證明，轉(zhuǎn)錄因子Bcl6，通過SATA3 的激活而促進(jìn)miR-21 的表達(dá)，促進(jìn)Th2 反應(yīng)。

7 總結(jié)

microRNA 在變應(yīng)性疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要的調(diào)節(jié)作用，特別是單個特異性microRNA 在免疫系統(tǒng)中的作用備受矚目［30］。microRNA 可以通過多種途徑和方式調(diào)節(jié)Th1/Th2 的平衡:直接調(diào)節(jié)Th細(xì)胞的分化極性;通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和轉(zhuǎn)錄因子，從而間接調(diào)節(jié)Th 細(xì)胞的分化極性;調(diào)節(jié)其他免疫相關(guān)的細(xì)胞，從而間接調(diào)節(jié)Th 細(xì)胞的分化極性;同一個microRNA 可以有多個靶基因，即可以分別調(diào)節(jié)Th1細(xì)胞或細(xì)胞因子和Th2 細(xì)胞或細(xì)胞因子。一個基因可以由許多個microRNA 調(diào)節(jié)，也就是一個Th1 或Th2 相關(guān)的因子可以由多個microRNA 調(diào)節(jié)。通過對變應(yīng)性疾病中microRNA 的研究，會更好地幫助我們了解疾病發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，對于變應(yīng)性疾病的認(rèn)識有重要的意義。

8 展望

microRNA 在變應(yīng)性疾病發(fā)生發(fā)展中的作用已經(jīng)有了一些初步的認(rèn)識，而且已經(jīng)有動物實驗把microRNA 作為診斷變應(yīng)性疾病的生物標(biāo)記和治療手段進(jìn)行研究。但是microRNA 的特性決定它更適合作為一種生物標(biāo)記，用于診斷或治療后的療效判斷。所以，我們希望能對microRNA 在變應(yīng)性疾病中的作用有更為深入的理解，從而為變應(yīng)性疾病的診斷、治療和療效判斷提供新的思路和方向。

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