miRNA與真菌感染免疫反應相關性的研究進展

王一霖，滕 亮，王中志，姚國泰，林文婷，陳江漢

真菌是一種廣泛分布于室內及自然環(huán)境中的真核生物，據(jù)估計共有115 ～140 萬種真菌[1]，致病性真菌占其中的一小部分，大多數(shù)是能從有機體中獲取營養(yǎng)的腐生菌。全球每年有數(shù)十億人感染真菌，絕大多數(shù)是相對輕微的感染，但因接受現(xiàn)代醫(yī)療手段和免疫缺陷患者人群的增加，侵襲性真菌感染發(fā)病率逐年升高，每年導致至少150 萬人死亡[2]。

人體感染真菌后能引起多種多樣的損害，包括肺部感染、中樞神經系統(tǒng)感染、皮膚黏膜及皮下組織感染等，這些感染所造成的損害由宿主的免疫狀態(tài)和感染的真菌類型共同決定的[3]。在自然環(huán)境中，真菌菌絲在適宜溫度的土壤中生長可產生孢子，孢子可隨著土壤播散最終進入哺乳動物宿主體內，在適宜的溫度下能出芽生長成致病性酵母相，有助于逃避宿主免疫反應。在特定地區(qū)，雙相真菌以環(huán)境中的菌絲形態(tài)或宿主中的酵母形態(tài)存在，能引起地方性流行的真菌病[4]。機會致病性真菌在自然界中廣泛存在，主要感染艾滋病、器官移植及接受侵襲性操作等免疫功能低下人群，可導致慢性皮膚黏膜念珠菌病、侵襲性念珠菌病、侵襲性曲霉病和卡氏肺囊蟲病等疾病[5]。

感染病原性真菌可能導致潛在的致死性威脅，因此研究宿主固有免疫和適應性免疫的調節(jié)機制十分有必要。目前已經有部分研究發(fā)現(xiàn)在真菌感染中發(fā)揮重要免疫調節(jié)作用的miRNA（MicroRNA），但尚未有系統(tǒng)的歸納總結。本文主要對這些miRNA 已有的研究成果進行歸納總結。

1 miRNA

miRNA 是一組能通過不同調節(jié)機制影響基因表達的重要調節(jié)因子，其結構是短鏈、單鏈非編碼核糖核酸，能在轉錄后水平通過與靶信使RNA（mRNA）的3' 末端非翻譯區(qū)(3'-UTR) 端結合沉默或降解mRNA，一個miRNA 分子可以調控上百個靶基因，反過來一個靶基因也可受許多miRNA 調控[6]。一些經典的miRNA 分子在腫瘤、心臟疾病、衰老、凋亡和炎癥刺激免疫模型中被廣泛研究[7-10]。

2 miRNA調控多種免疫反應

2.1 miRNA 與固有免疫

miRNA 在固有免疫相關的各種細胞中廣泛表達，這些細胞是機體抵抗各種感染的第一道防線，包括單核巨噬細胞、樹突狀細胞、粒細胞和自然殺傷細胞，有充分的證據(jù)表明miRNA 在上述細胞的分化發(fā)育和功能發(fā)揮中起著重要作用[11]。

Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）位于細胞表面，可通過識別病原體誘導產生細胞因子在固有免疫反應中發(fā)揮重要作用。Monen-Heravi 和Bala[11]發(fā) 現(xiàn)let-7i、let-7e、miR-223、miR-146a、miR-146b和miR-511 可調節(jié)TLR4 的表達，而miR-155、miR-146a 和miR-26a 可調節(jié)TLR3 的表達。Mussbacher等[12]發(fā)現(xiàn)在單核細胞和中性粒細胞中，TLR2、TLR4 和TLR7/8 經配體刺激后miR-9 的表達增加。TLR 耐受是指免疫細胞中TLR 通路激活后，發(fā)生的一種對TLR 配體暫時性不應狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)巨噬細胞轉染miR-146a 后可誘導產生TLR 耐受，相反抑制miR-146a 活性可激活髓樣分化因子（myeloid differentiation factor 88，MyD88），進而使TLR 耐受轉為高反應狀態(tài)[13]。

單核巨噬細胞是人體固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分，在外界因素刺激下可被激活為經典激活巨噬細胞（M1 型）和替代激活巨噬細胞（M2 型），介導不同的免疫反應。有研究發(fā)現(xiàn)miR-146b 和miR-34a 在轉錄水平誘導巨噬細胞向M1 型極化，miR-18a/miR-34a、miR-130b 和miR-125-5p 誘導巨噬細胞向M2 型極化，而miR-21 可使巨噬細胞從M1 型向M2 型極化[14]。有報道肺纖維化小鼠模型分離出的肺泡巨噬細胞中，miR-let-7c 相比對照組顯著升高，并且過表達miR-let-7c 能調控巨噬細胞的極化[15]，另有研究表明miR-124 和miR-223 也能調控巨噬細胞的極化[16,17]。

2.2 miRNA 與適應性免疫

適應性免疫應答是指體內抗原特異性T/B 淋巴細胞接受抗原刺激后，活化、增殖、分化為效應細胞，產生一系列生物學效應的全過程[18]。研究發(fā)現(xiàn)miR-17-92 基因簇和miR-181 的過表達能夠促進B淋巴細胞的增殖，miR-150 能調節(jié)B 淋巴細胞的分化[19-21]。另有研究表明miR-181 表達增加能調控輔助性T 淋巴細胞（CD4+T 細胞）功能[22]，miR-155能夠調控抗原提呈反應[23]。有研究報道發(fā)現(xiàn)miR-155對于B 淋巴細胞、T 淋巴細胞和樹突狀細胞維持正常功能是必需的[24]。Good-Jacobson 和Groon[25]發(fā)現(xiàn)miR-101 可在轉錄后水平調節(jié)可誘導性共刺激分子（inducible costimulatory molecule，ICOS） 的 表達，這對T 淋巴細胞維持正常功能非常重要，而缺乏miR-101 可導致 ICOS 的表達增加，進而導致自身免疫反應。

許多研究已經驗證了miRNA 在各種免疫反應中發(fā)揮的作用，但很少有研究報道m(xù)iRNA 在真菌感染后的表達變化。研究這些miRNA 的表達差異，有助于深入了解宿主在感染真菌時miRNA 的作用及調節(jié)機制。

3 真菌感染時發(fā)揮免疫調節(jié)作用的miRNA及作用機制

3.1 巴西副球孢子菌感染后miRNA 的表達

巴西副球孢子菌感染可導致南美芽生菌病，常首先以孢子形式進入肺臟，引起肺部感染或播散至全身引起不同系統(tǒng)的感染，最終累及皮膚和口腔黏膜。Turini 等[26]對小鼠靜脈注射巴西副球孢子菌后分析miRNA 的表達差異，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)miRNA 在28 d 表達增加，如miR-126a-5p、miR-340-5p、miR-30b-5p、miR-19b-3p、miR-221-3p、miR-20a-5p、miR-130a-3p 和miR-301a-3p，56 d 后miR-26b-5p、miR-369-3p和let-7 家族的miRNA 增加最明顯，在2 個時間點同時表達增加的是miR-466k。該研究發(fā)現(xiàn)miR-26b-5p 表達增加可抑制白細胞介素（IL）-6 的表達，進而促進調節(jié)性 T 淋巴細胞的增殖；miR-126a-5p 可通過增加轉錄因子GATA 結合蛋白-3 的表達，調節(jié)T淋巴細胞的分化；miR-369-3p 可調節(jié)促炎因子主要是腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的分泌，在巴西副球孢子菌感染相關免疫反應中發(fā)揮著重要作用[26]。關于人類患者血清中miRNA 表達變化，研究發(fā)現(xiàn)752個miRNA 中8 個有表達差異，其中miR-132-3p、miR-604、miR-186-5p、miR-29b-3p、miR-125b-5p、miR-376c-3p 和miR-30b-5p 表達增加,只有miR-423-3p 表達減少，同時發(fā)現(xiàn)這些miRNA 介導巨噬細胞極化或參與TLR2 信號通路，標志著它們調控輔助性T淋巴細胞Th1 參與的免疫反應（Th1 型免疫反應）[27]。上述兩個研究均發(fā)現(xiàn)感染后miR-30b-5p 表達增加，表明其可能是巴西副球孢子菌感染潛在的生物標志物。

3.2 黑葡萄穗霉感染后miRNA 的表達

黑葡萄穗霉是親水性真菌，可大量存在于水淹沒過的工作或生活環(huán)境中。在洪水或颶風過后，黑葡萄穗霉廣泛分布于室內建筑中，因此黑葡萄穗霉感染是值得重視的公眾安全問題。Croston 等[28]發(fā)現(xiàn)miR-21a 和miR-706 在小鼠肺臟感染黑葡萄穗霉48 h 后表達增加。研究分析發(fā)現(xiàn)miR-21 可通過調節(jié)TNF-α 的表達，調控嗜酸粒細胞趨化因子和中性粒細胞活化肽78（ENA-78）的表達，最終調節(jié)Th1 型免疫反應和輔助性T 淋巴細胞Th2 參與的免疫反應（Th2 型免疫反應）。在檢測的468 個miRNA 中只有2 個表達增加，沒有發(fā)現(xiàn)表達減少的miRNA。這些初步的研究結果表明，黑葡萄穗霉感染相關免疫調節(jié)機制仍需進一步研究。

3.3 煙曲霉感染后miRNA 的表達

煙曲霉是一種常見的致病性真菌，常分布于土壤和工作環(huán)境中，吸入煙曲霉單細胞孢子后會導致不同程度的曲霉病。Croston 等[29]以小鼠吸入有活力的煙曲霉孢子為實驗組，以吸入熱滅活孢子為對照組，分析煙曲霉出芽對miRNA 表達的影響。研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比實驗組小鼠415 個miRNA 約50%在48 h發(fā)生了表達變化，其中miR-29a-3p 和miR-23b-3p 表達降低較為明顯。經預測miR-29a-3p 可靶向調控轉化生長因子-β（TGF-β）和C 型凝集素域7 家族成員A，這兩個基因均參與固有免疫反應。而miR-23b-3p可靶向調控TGF-β 信號通路的下游基因，包括Smad家族成員2 及IL-13 和IL-33，進而調節(jié)Th2 型免疫反應。結果表明煙曲霉出芽是肺臟急性炎癥反應重要的誘發(fā)因素，miRNA 可能在相關免疫反應中發(fā)揮著重要作用[29]。以煙曲霉刺激人單核細胞和樹突狀細胞后，miR-132 的表達相比脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）組增加明顯，分析表明煙曲霉可激活TLR2 和TLR4 通路，而LPS 僅能激活TLR4 通路，這導致了miR-132 的差異化表達[30]。

3.4 白念珠菌感染后miRNA 的表達

白念珠菌是最常見的真菌，常定植于正常人皮膚和黏膜而不引起感染，但是在免疫缺陷人群可導致胃腸道、手、足和腹股溝等局部感染，或發(fā)展成侵襲性念珠菌病，并擴散至血液引起心臟、大腦、眼和骨的感染。Wu 等[31]發(fā)現(xiàn)白念珠菌感染小鼠巨噬細胞后，miR-140-5p、miR-96-5p、miR-8109、miR-466i、miR-222、miR-301b-3p、miR-466g 和miR-7235-5p表達顯著增加，而miR-3154、miR-223-3p、miR-494-3p、miR-6908、miR-188、miR-6769b、miR-7002和miR-1224-5p 表達顯著減少。結果分析提示miR-466i、miR-140-5p 和miR-301b-3p 通 過 靶 向 調 控TGF-β，miR-223-3p 通過調節(jié)絲裂原活化蛋白激酶通路，共同參與白念珠菌感染相關免疫反應[31]。

3.5 新生隱球菌感染后miRNA 的表達

隱球菌屬中新生隱球菌和格特隱球菌是主要致病菌，常生活在鴿糞或樹旁的土壤中，可通過呼吸道進入人體引起嚴重的呼吸系統(tǒng)癥狀，也可導致其他系統(tǒng)感染如隱球菌性腦膜炎[32,33]。Chen 等[34]發(fā)現(xiàn)miR-146a、miR-30b 在人類單核細胞感染新生隱球菌時表達增加，miR-146a 在3 h 達到頂峰，隨后逐漸恢復正常，其可通過靶向人IL 受體相關激酶1（interleukin receptor associated kinase 1，IRAK1）和腫瘤壞死因子受體相關因子6（tumor neorosis factor receptor related factor 6，TRAF6）基因抑制核轉錄因子-κB 的激活，進而抑制IL-1β 和TNF-α 等炎性因子的釋放，最終調節(jié)新生隱球菌感染的炎癥反應類型和轉歸。

4 總結

該文歸納總結了參與真菌感染免疫反應miRNA的表達變化及作用機制。與已知的急性炎癥反應模型中miRNA 表達變化相比，真菌感染存在一些特異的差異化表達的miRNA，這些miRNA 可作為真菌感染潛在的生物標志物。通過轉基因或基因敲除技術制作動物模型，有助于探明miRNA 及其靶基因的功能?？墒褂每筸iRNA 或miRNA 模擬物上調或下調目標miRNA[35]，進而控制參與疾病進程的基因和蛋白表達，這是一個潛在的治療真菌感染的方法，并可通過動物模型進一步驗證。因此miRNA 是真菌感染潛在的生物標志物和治療靶點，但目前相關研究和報道仍然較少，需要更多更充分的關于miRNA 與真菌感染免疫反應相關性的研究。