miRNA與家禽主要疾病的致病機制研究進展

王 微， 袁 陽， 曾茂芹， 劉妍罕， 楊 穎，2，3， 溫貴蘭，2，3， 程振濤，2，3， 文 明，2，3*

(1. 貴州大學動物科學學院，貴州 貴陽 550025； 2. 貴州省動物疫病與獸醫(yī)公共衛(wèi)生重點實驗室，貴州 貴陽 550025；3. 貴州省動物生物制品工程技術研究中心，貴州 貴陽 550025)

微小RNA(miRNA)是1類高度保守、長度為20～24 nt的內源性非編碼單鏈小分子RNA，在細胞中有多種調節(jié)作用。miRNA多在內分泌、神經內分泌或上皮組織中富集，可促進細胞分裂、調節(jié)肝臟代謝、調控肌肉發(fā)育、誘導骨骼肌分化等[1]。我國家禽養(yǎng)殖量位居世界前列，但是近年來多發(fā)的禽類疾病常給養(yǎng)禽業(yè)造成巨大的經濟損失。隨著核酸高通量測序技術的發(fā)展，人們發(fā)現miRNA在轉錄表達過程中產生負調控作用，從而引起各種疾病的發(fā)生，禽類疾病與miRNA調控的作用機制開始引起人們的廣泛關注[2]。本文對miRNA與禽類主要疾病之間關系的研究進展進行綜述，以期為進一步研究其在家禽疾病防治中的作用提供幫助。

1 miRNA概述

1993年研究人員在秀麗隱桿線蟲中首次發(fā)現了miRNA分子的存在，同時還發(fā)現了該分子在時間和空間上對細胞發(fā)育過程具有調控作用[3]。通常miRNA在細胞核內由RNA聚合酶Ⅱ(polⅡ)轉錄而成，最終形成成熟的單鏈miRNA保留在RNA誘導的沉默復合體(RNA-induced silencing complex，RISC)中[4，5]。成熟的miRNA在真核細胞生物中廣泛存在，并且不具有蛋白質的編碼功能；5’端有1個磷酸基團，3’端為羥基，這是其他長度相同的功能RNA降解片段與miRNA的關鍵區(qū)別，其上游和下游的序列通過不完全配對的方式形成莖環(huán)結構[6]。miRNA靶向靶基因的3’-UTR，通過負向調節(jié)抑制mRNA翻譯或加速mRNA降解。成熟的miRNA與相應序列按照堿基互補配對的原則形成雙螺旋結構， 隨后雙螺旋解旋成2條單鏈，其中1條與RNA誘導的RISC結合，形成能夠與目標mRNA特異性結合的非對稱RISC復合物，通過引起靶mRNA的降解而實現調控，每個miRNA可以有多個靶基因，每個靶基因可以有多個miRNA[7]。通常來說，miRNA-RISC對靶基因主要有2種作用方式：(1)miRNA與靶基因不完全互補結合，抑制靶基因的翻譯，從而調節(jié)靶基因表達。(2)與靶基因完全互補結合，降解靶基因mRNA分子[8]。

2 與禽類常見致病菌相關的miRNA研究

2.1 腸炎沙門氏菌腸炎沙門氏菌(Salmonellaenteritidis，SE)是1種常見的沙門氏菌，雞感染后會出現嚴重的腹瀉和脫水癥狀，甚至會導致大批量死亡。相關研究發(fā)現，miRNA是沙門氏菌感染宿主細胞過程中的關鍵因子，miRNA和信號通路的相互作用成為調節(jié)沙門氏菌感染的重要因素[9]。劉敏等[10]用SE感染2日齡雞群后，不同時間段采集正常組和實驗組的空腸組織樣品，發(fā)現了4個與腸炎沙門氏菌感染相關的SNP位點突變，其中gga-miR-215和gga-miR-1416與腸炎沙門氏菌感染顯著相關，可以作為抗腸炎沙門氏菌感染的分子標記。孫瑋瑋等[11]發(fā)現SE感染雛雞后，各種組織(脾臟、法氏囊、盲腸扁桃體、盲腸)以及脂多糖(LPS)刺激后的HD11細胞中，gga-miR-1306-5p和gga-miR-155表達水平均顯著上調，抑制了靶基因Tollip的表達，進而刺激了下游促炎性因子的產生。張?zhí)熨x[12]通過致病型沙門氏菌SE2472感染小鼠，發(fā)現miR-128上升的水平與沙門氏菌感染小鼠的能力呈正相關，最終發(fā)現anti-miR-128 反義寡核苷酸(ASO)可以顯著增加巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)介導的巨噬細胞招募，并且能夠抑制沙門氏菌感染。上述研究表明，免疫相關miRNA結合其靶基因從而抑制或促進基因表達，這對家禽免疫調控機制具有重要作用。

2.2 大腸桿菌致病性大腸桿菌(Avian pathogenicEscherichiacoli，APEC)是家禽中最常見且重要的細菌性病原。臨床表現主要為肝周炎、心包炎、氣囊炎和臍炎等癥狀[13]。宋祥軍等[14]將APEC分離株AE17和生理鹽水分別注入14日齡雞后，采集脾臟組織進行miRNA測序，共篩選了21個差異表達miRNA的靶基因，其中8個下調和13個上調，并發(fā)現雛雞脾臟組織miRNA表達豐富且表達量各異。Jia X等[15]利用APEC感染肉雞，發(fā)現gga-miR-21在抗性雞和易感雞中表達高，說明gga-miR-21對感染雞免疫反應具有一定的影響；gga-miR-429通過與TMEFF2、NTRK2、SHISA2基因的3’端結合，實現轉錄的調控。gga-miR-429通過抑制雞HD11巨噬細胞中TMEFF2和SHISA2基因的表達，從而參與免疫系統(tǒng)相關的血小板源生長因子(PDGF)、Wnt等信號通路調控，這在抗病性免疫中具有重要意義。

3 與禽類常見病毒相關的miRNA研究

3.1A型流感病毒高致病性禽流感 (Highly pathogenic Avian influenza，HPAI) 是由正粘病毒科的A型禽流感病毒(Avian influenza virus，AIV) H5、H7亞型毒株(以H5N1和H7N1為代表) 引起的以呼吸系統(tǒng)或全身出血性、敗血性為癥狀的急性、熱性、高度接觸性禽類傳染病， 占我國禽流感疫情的90%以上[16]。Kumar Amod等[17]發(fā)現，雞肺中gga-miR-133c、gga-miR-1710、gga-miR-146c可以靶向PB1、PB1- f2、N40蛋白的表達調控，從而抑制禽流感病毒(H5N1亞型)的復制。Li H等[18]采用高通量測序技術測定H5N1感染與未感染雞和鴨的胸腺、脾臟以及法氏囊的miRNA，發(fā)現感染比未感染雞和鴨的同種免疫器官中miRNA表達差異較高。上述研究表明，miRNA對AIV具有調控作用，這將對進一步研究miRNA在防控高致病性禽流感中的作用提供重要依據。

3.2 馬立克氏病病毒馬立克氏病 (Marek’s disease，MD)是由馬立克氏病病毒(Marek’s disease virus，MDV)引起雞的1種腫瘤性疾病，具有高度接觸傳染性，臨床癥狀包括免疫抑制、多發(fā)性神經炎、T淋巴細胞腫瘤。目前miRBase數據庫(序列數據庫)已記錄的病毒miRNA有406個，其中皰疹病毒編碼的miRNA 392個，有 90個 miRNA由3種MDV編碼[6]。中國農業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所通過對MDV易感宿主和病毒miRNA表達譜進行研究分析，結果79個miRNA有明顯的差異表達，而差異表達的miRNA可能在MDV引起的腫瘤發(fā)生過程中起主要作用[19]。鄭惠文等[20]利用基因芯片技術對MD腫瘤組織中MDV編碼的miRNA表達豐度進行了分析，證實MDV編碼的3種miRNA(MDV1-miR-M4-5p、MDV1-miR-M8-3p、MDV1-miR-M12-3p)在腫瘤組織中高度表達，證明這3種miRNA在MDV致瘤過程中起重要作用。上述研究表明，MDV編碼的miRNA與病毒的潛伏、復制及腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關，這為miRNA在MDV腫瘤調控、遺傳學及免疫學等方面的深入研究提供了重要參考。

3.3 傳染性法氏囊病病毒傳染性法氏囊病 (Infectious bursal disease，IBD) 是由傳染性法氏囊病病毒 (Infectious bursal disease virus，IBDV) 引起的主要以侵害幼禽法氏囊為特征的傳染病，不僅會引起患病動物死亡，還會導致機體免疫抑制，使機體的免疫防御能力降低，對多種疫苗免疫接種失敗。歐陽偉等[21]用IBDV感染DT40細胞，結果在IBDV感染的DT40細胞中chMDA5的表達水平顯著升高，gga-miR-142-5p可作用于chMDA5的3’UTR，并且可以使chMDA5的蛋白水平表達降低，證明了gga-miR-142-5p可以通過作用于chMDA5的3’UTR負調控chMDA5的表達，從而影響其下游IFN-β promoter和Mx promoter活性來發(fā)揮抗IBDV感染的作用。Mengjiao Fu等[22]用miR-454轉染DF-1細胞，發(fā)現可以直接靶向IBDV基因組B段的特異性序列，抑制IBDV復制，而用抑制劑阻斷內源性miR-454可以增強病毒復制，證明了miR-454對宿主防御IBDV感染具有重要作用。Ouyang Wei等[23]發(fā)現在雞感染IBDV后，大量miRNA顯著上調；并證明 gga-miR-9可以通過靶向IRF2基因抑制Ⅰ型干擾素(IFN)的產生，負調控宿主細胞的抗病毒先天免疫應答。上述研究證明，miRNA在IBDV的致病機制中發(fā)揮著重要作用。

4 小結與展望

綜上所述，miRNA參與了病原微生物的生長繁殖、入侵復制和脂質代謝等多個生物學過程，對于了解家禽疾病的致病機制具有重要作用。目前miRNA的相關研究還停留在差異表達層面，對于其調控機制尚未有更深入的研究，尤其是病毒miRNA對家禽疾病的影響。隨著對miRNA的不斷深入研究，以及miRNA檢測技術的不斷發(fā)展，將會發(fā)現不同miRNA的更多功能，為家禽疾病的防控提供分子生物學方面的思路和途徑。