MicroRNAs對巨噬細胞的調節(jié)作用

王鳳嬌, 張美玲， 孫播東， 孫 鵬， 欒維民,2， 楊樹寶

(1.吉林農業(yè)大學動物科學技術學院 ， 吉林長春130118 ; 2.吉林農業(yè)大學動物生產及產品質量安全教育部重點實驗室 ， 吉林長春130118)

MicroRNAs對巨噬細胞的調節(jié)作用

王鳳嬌1, 張美玲1， 孫播東1， 孫 鵬1， 欒維民1,2， 楊樹寶1

(1.吉林農業(yè)大學動物科學技術學院 ， 吉林長春130118 ; 2.吉林農業(yè)大學動物生產及產品質量安全教育部重點實驗室 ， 吉林長春130118)

巨噬細胞是一種抗原遞呈細胞，同時具有很強的吞噬和消化異物抗原的能力，是固有免疫系統(tǒng)的主要效應細胞之一。巨噬細胞存在于機體的各個組織內，幾乎參與機體的每一個生物過程，從發(fā)育、穩(wěn)態(tài)到對病原體的免疫應答[1]，在抗炎、抗纖維化、抗癌的治療方面起著重要的作用。miRNA一種微小的未編碼的RNA，可以對基因表達進行調控，直接抑制目的基因mRNA的表達，參與各種生物功能的調節(jié)，包括免疫細胞的分化、成熟、維持免疫內環(huán)境穩(wěn)態(tài)和正常的生物功能等。因此本文主要介紹miRNA對巨噬細胞分化、極化和凋亡產生的影響。

1 miRNA的產生

第一個miRNA lin-4，是1993年在歐洲的秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)的[2]。2000年，同樣是在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)了第二種miRNA let-7[3]。miRNAs 由RNA聚合酶II進行轉錄，初級轉錄產物稱為“pri -miRNA”。pri-miRNA被核酶復合物裂解，這些被裂解后的初級轉錄產物稱為“pre-miRNA”。Pre-miRNAs 從細胞核運到細胞質，通過Dicer酶進一步處理。Dicer處理Pre-miRNAs是一個不完整的過程，將其加工成雙體miRNA，之后再接頭蛋白的幫助下形成RNA誘導沉默復合體(RNA-induced sliencing complex,RISC)。在RNA誘導沉默復合體中，雙體miRNA仍然結合靶基因的mRNA(這個miRNA稱為成熟miRNA)，其他互補的非功能雙體miRNA降解[4-5]。因此成熟的miRNA主要在細胞質中表達，與mRNA和靶基因結合。

2 miRNA對巨噬細胞的調節(jié)作用

2.1 miRNA對巨噬細胞分化的影響 單核細胞來源于骨髓中的前體細胞，巨噬細胞是由單核細胞分化而來。miRNA在巨噬細胞分化和病理過程如腫瘤、動脈粥樣硬化中扮演著重要的角色。在單核-巨噬細胞分化時， miR-223, miR-15a和miR-16 的表達顯著降低，導致巨噬細胞中絲氨酸蘇氨酸激酶IKKα 的表達增加，大量IKKα的表達與激酶NIK 共同促進p52的提高[6]。Shuai Wang等[7]人也證實在這個過程中miR-29a 和清道夫受體A(scavenger receptor-A,SR-A)的表達增加,RNA結合酶QKI的表達被抑制。miR-29a在QKI上面的結合位點是mRNA 3′UTR。miR-29a直接在轉錄后水平抑制QKI的表達。此外，單核細胞向巨噬細胞分化過程中，miR-24, miR-30b和 miR-142-3p 的表達均下調，抑制促炎性因子腫瘤壞死因子α (tumor necrosis factor α，TNF-α),白細胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)的釋放[8]。腫瘤的形成伴隨著一系列的變化。miR-142-3p通過改變IL-6的表達和信號調節(jié)巨噬細胞分化。miR-142-3p在IL-6信號通路上有雙倍的影響。實際上，miR-142-3p直接調節(jié)gp130，也調節(jié)CCAAT 增強子結合蛋白(CCAAT/ enhancer-binding protein，C/EBP) 家族中C/EBPβ信號下游的元素。miR- 142-3p下調促進巨噬細胞分化，使其在腫瘤中具有免疫抑制功能，增強腫瘤免疫治療的功效[9]。在一定條件下，巨噬細胞可以轉變成樹突狀細胞(dendritic cell,DCs)[10]。在正常情況下，miR-155在RAW264.7細胞中的表達水平很低，用LPS和oxLDL處理RAW264,.7細胞時，miR-155上調，誘導形態(tài)學、表面分子和促炎性因子的表達，包括MHC-II,MHC-I, CD86,CD83，IL-12, IL-6, IL-1b。CD83是成熟樹突狀細胞(mature dendritic cell,mDCs)表面特殊的標志，這些分子的表達是DCs成熟和活化T淋巴細胞所必須的。miR-155誘導CD83的表達，說明miR-155誘導RAW264.7細胞向mDCs.轉化[11]。

2.2 miRNA對巨噬細胞極化的影響 巨噬細胞具有可塑性，在不同的功能表型之間發(fā)生動態(tài)轉變。通過Toll 樣受體(Toll-like receptors，TLR)和干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)激活的稱為M1巨噬細胞(也稱作經典激活的巨噬細胞)。相反的，由白細胞介素-4(Interleukin-4，IL-4)或白細胞介素-13(Interleukin-13，IL-13)，白細胞介素-10(Interleukin-10，IL-10)，轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)或糖皮質激素誘導產生M2巨噬細胞(也稱作非經典激活的巨噬細胞)。M1巨噬細胞產生大量的促炎性因子和NO，通過一氧化氮合成酶(inductible nitric oxide synthase，iNOS)表達，對于消除細菌、真菌、病毒的入侵非常重要。M2巨噬細胞表達精氨酸酶1(arginase-1，Arg1)、可以對調節(jié)寄生蟲感染產生的應答、促進組織修復和血管生成、參與腫瘤過程[9-12]。

miRNA可以通過轉錄因子控制巨噬細胞極化的方向。在腫瘤相關巨噬細胞(tumor associated macrophages，ATMs)中，miR-223啟動子區(qū)的PPREs直接與過氧化物酶體增殖物激活受體γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)結合，促進M2巨噬細胞極化，有助于維持脂肪組織內環(huán)境穩(wěn)態(tài)，減少腫瘤疾病的發(fā)生[13]。當巨噬細胞中缺乏miR-223時，經脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導產生大量的TNF-α，而Arg1的表達則削弱，減少M2巨噬細胞極化[14]。miR-124，1個腦特異性miRNA，在小膠質細胞中高度表達。Ponomarev E D等人[18]發(fā)現(xiàn)，miR-124通過C/EBP-δ，影響巨噬細胞極化。在骨髓來源的巨噬細胞(BMDMs)中miR-124的過量表達使M1表面標記CD45, CD11b, F4/80, 主要組織相容性復合體Ⅱ(major histocompatibility complex Ⅱ，MHCⅡ), 和CD86減少，M2表面標記、類抵抗素α (resistin-like-α，Retnla 或稱Fizz1)和Arg1增加。Sen Lu,等[19]人在腫瘤的研究中也發(fā)現(xiàn)，miR-214可以促進M2巨噬細胞轉換成M1巨噬細胞，發(fā)揮抗腫瘤的作用。Sami Banerjee等[20]人通過將let-7c基因敲除的方式證實microRNA let-7c也可以通過轉錄因子C/EBP-δ促進M2巨噬細胞極化。M2巨噬細胞涉及纖維化疾病，促進過量的膠原蛋白沉積和細胞內基質蛋白的產生。因此，let-7c在解決肺纖維化疾病有潛在的功效。Xing Cai等[21]人通過基因芯片的數(shù)據(jù)顯示，在M1和M2巨噬細胞中miRNA的表達顯著不同。特別是當BMDMs向M1巨噬細胞極化時，miRNA包括miR-155, miR-147, miR-214和miR-455,，均顯著上調，然而在BMDMs向M2巨噬細胞極化時沒有發(fā)現(xiàn)這些miRNAs上調。qRT-PC試驗進一步顯示，在檢測的miRNA中，miRNA在BMDMs向M1極化時上調的最多。

2.3 miRNA對巨噬細胞凋亡的影響 細胞凋亡是指為維持內環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主的程序性死亡。早期分泌抗原靶分子-6 (Early secreting antigen target-6，ESAT-6)激活TLR2/NF-κB 刺激誘導miR-155的表達，通過與miR-155-細胞因子信號轉導抑制蛋白1(suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1，SOCS1)相互作用促進巨噬細胞凋亡[22]。Guo-fu Zhu等[23]人 用不同時間和計量的氧化性低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,OxLDL) 刺激RAW264.7細胞。熒光素酶試驗和Western Blot顯示，miR-155通過直接針對3，UTR抑制相關功能死亡域(Fas-associated death domain protein,FADD)的表達，進而使巨噬細胞凋亡變弱。巨噬細胞凋亡是宿主防御肺結核的機制。用結核桿菌株H37Rv感染人類巨噬細胞，與健康組相比，肺結核患者外周血巨噬細胞凋亡的比率下降，在感染H37Rv后,miR-223 的表達顯著增加。miR-223直接抑制FOXO3，而FOXO3是巨噬細胞凋亡的重要的調節(jié)劑，所以miR-223 抑制巨噬細胞凋亡[24]。巨噬細胞凋亡有助于早期和晚期動脈粥樣硬化的治療[25-26]。研究顯示，TGF-β2 是miR-142-5p的靶基因，miR-142-5p 通過對TGF-β2產生負調節(jié)影響巨噬細胞凋亡。這也為動脈粥樣硬化的研究提供了一個新的靶基因[27]。

2.4 miRNA對巨噬細胞其他方面的影響 miRNA對于在穩(wěn)態(tài)代謝平衡中基因的調節(jié)是非常重要的[28]。例如，miR-33a 和 miR-33b，宿主基因分別是SREBF2 和 SREBF1，是膽固醇代謝的主要調節(jié)劑[29]。然而miR-103和miR-107通過在脂肪細胞中調節(jié)小窩蛋白-1來調節(jié)胰島素敏感性和葡萄糖穩(wěn)態(tài)[30]。在許多組織中發(fā)生巨噬細胞滲透現(xiàn)象。血管平滑肌細胞表達高水平的miR-145可以減少巨噬細胞的滲透，可以根據(jù)這一特點研究一個新的治療動脈粥樣硬化策略[31]。另外，有研究顯示，miR-223的減少可以導致巨噬細胞滲透進入肥胖小鼠的內臟脂肪組織內[32]。

3 小結與展望

近年來，miRNA 的研究已經成為生物學領域的一個重要方向。miRNA 的分布范圍較廣，調控的靶基因較多，參與的生物學過程也很多。因此，對于miRNA 的功能和作用機制的研究是很有意義的。 miRNA 在巨噬細胞的分化、極化、凋亡等生物學過程中均發(fā)揮重要作用。目前，對于 miRNA 參與調節(jié)巨噬細胞的極化研究較多，它們通過調節(jié)靶基因表達改變巨噬細胞表型。但是對于巨噬細胞極化時涉及的通路還沒有被完全揭示，許多 miRNA的靶基因與巨噬細胞極化的關系還沒有明確，未來需要增加研究的深度和廣度。此外， miRNA在免疫應答調控中發(fā)揮的作用也備受關注。巨噬細胞中miRNA為治療動脈粥樣硬化和心血管疾病開辟的一個新的視角。通過miRNA調節(jié)基因的表達對于維持巨噬細胞性能穩(wěn)定是非常重要的。

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2016-09-29

王鳳嬌(1992-)，女，碩士生，研究方向為動物形態(tài)與發(fā)生，E-mail:2444982435@qq.com

楊樹寶，E-mail:yangshubao1981@163.com

S852

A

0529-6005(2017)05-0075-03