牛奶蛋白過敏相關(guān)微小RNA的研究進(jìn)展

譚超元 綜述 朱達(dá)堅(jiān) 審校

廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東 湛江 524000

牛奶蛋白過敏(cow's milk protein allergy，CMPA)是兒童期最常見的食物過敏之一，據(jù)報(bào)道全球CMPA發(fā)生率為2.5%～3.0%[1]。CMPA 的臨床表現(xiàn)主要為過敏原導(dǎo)致消化道黏膜損傷而引起的消化道癥狀，主要表現(xiàn)為嘔吐、腹痛、腹脹、腹瀉、消化道出血等[2]。CMPA 病因機(jī)制復(fù)雜，現(xiàn)尚未完全了解清楚；目前基本確定CMPA是由免疫調(diào)控異常引起，其中涉及多種細(xì)胞及其細(xì)胞因子，如CD4+T輔助(Th)細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T(Treg)細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(DC)、B 細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞和白細(xì)胞介素-1 (IL-1)、白細(xì)胞介素-4 (IL-4)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)、白細(xì)胞介素-10(IL-10)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)等。微小RNA(MicroRNA，MiRNA)是細(xì)胞中一類進(jìn)化保守的短的單鏈非編碼RNA 分子，長(zhǎng)度約為19～24 個(gè)核苷酸，可在多種細(xì)胞中大量表達(dá)，包括嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、2 型先天淋巴樣細(xì)胞(ILC2)、交替激活的巨噬細(xì)胞(AAM)、T輔助(Th)2 細(xì)胞、T 調(diào)節(jié)(Treg)細(xì)胞和B細(xì)胞等[3]。MiRNA 被認(rèn)為是在轉(zhuǎn)錄后抑制水平上控制多種生物過程的負(fù)調(diào)控因子，是過敏性免疫反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)劑，在過敏反應(yīng)中起著重要而古老的作用。MiRNA 在過敏性疾病(如哮喘)中發(fā)揮的作用已有較多研究成果，但目前對(duì)MiRNA 在CMPA 中的分子機(jī)制和功能的了解較少，近年來已有研究結(jié)果提示MiRNA 是CMPA 的重要調(diào)節(jié)劑，通過精密的機(jī)制來嚴(yán)格控制先天性和后天性免疫應(yīng)答的激活以控制它們的發(fā)作和終止[4]。最近也發(fā)現(xiàn)特定的MiRNA 在調(diào)節(jié)CMPA 的關(guān)鍵細(xì)胞具有重要作用，包括嗜酸性粒細(xì)胞(MiRNA-21、MiRNA-135、MiRNA-146、MiRNA-223)、肥大細(xì)胞(MiRNA-155、MiRNA-223、MiRNA-142、MiRNA-221)、巨噬細(xì)胞(MiRNA-124、MiRNA-146、MiRNA-155)、CD4+Treg 細(xì)胞(MiRNA-155、MiRNA-193、MiRNA-21、MiRNA-128、MiRNA-27)等[5-6]。本文將對(duì)CMPA 中有關(guān)MiRNA 的免疫調(diào)控病因機(jī)制方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 MiRNA-193a

MiRNA-193a 是位于人類17q.11.2 染色體上由22個(gè)核苷酸組成的非編碼RNA，在進(jìn)化過程中以成熟形式高度保守表達(dá)[7-8]。有研究報(bào)道Ig-E 介導(dǎo)的CMPA患兒在6 個(gè)月飲食干預(yù)治療后，MiRNA-193a 的表達(dá)水平相比未治療前顯著增加[9]，說明機(jī)體受到牛奶過敏原刺激時(shí)可能會(huì)減少M(fèi)iRNA-193a 的表達(dá)，對(duì)機(jī)體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生調(diào)控作用。由于Ig-E 型過敏反應(yīng)是機(jī)體再次接觸過敏原時(shí)，Th2細(xì)胞功能失調(diào)，產(chǎn)生大量IL-4，進(jìn)而釋放炎性介質(zhì)所致[10]；而MiRNA-193a 是IL-4 表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子，有研究報(bào)道使用MiRNA-193a抑制劑轉(zhuǎn)染Ig-E介導(dǎo)的CMPA患兒外周血中CD4+T 細(xì)胞，結(jié)果顯示IL-4 mRNA 及IL-4 表達(dá)顯著上調(diào)[11]；上述結(jié)果提示MiRNA-193a 可能通過負(fù)向調(diào)控IL-4 mRNA在IgE 介導(dǎo)的CMPA中發(fā)揮作用，從而抑制CMPA的發(fā)生發(fā)展。另外，IL-4 mRNA可通過抑制PepT1(寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1，一種二肽/三肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)轉(zhuǎn)錄并隨后抑制核因子κB(NF-κB)通路，后者是針對(duì)先天免疫應(yīng)答信號(hào)蛋白的抑制通路[12]；有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)MiRNA-193a 可降低目標(biāo)基因PepT1 的表達(dá)與活性[13]，結(jié)果提示MiRNA-193a 可能通過IL-4 mRNA 以及NF-κB 通路在CMPA 病因機(jī)制中發(fā)揮作用。而D'ARGENIO 等[11]的研究也表明，在CMPA患兒中MiRNA-193a 水平較正?；純猴@著降低，但已獲得牛奶免疫耐受的兒童中MiRNA-193a水平卻與正常兒童水平相似，且活躍期CMPA 患者的MiRNA-193a表達(dá)明顯低于健康對(duì)照者，這進(jìn)一步證實(shí)了MiRNA-193a 在IgE 介導(dǎo)的CMPA 發(fā)病中的調(diào)節(jié)作用，因此MiRNA-193a 可能是童年時(shí)期常見病CMPA的新穎治療靶標(biāo)。

2 MiRNA-155

MiRNA-155 是由非編碼RNA BIC (B 細(xì)胞整合簇)基因轉(zhuǎn)錄而成的，最初被確定為一種具有免疫調(diào)節(jié)功能的微小RNA[14-15]。MiRNA-155 影響CMPA 的發(fā)展原因在于它可能通過IL-4和Th2細(xì)胞抑制腸道黏膜的損傷，OKOYE 等[16]通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)發(fā)現(xiàn)MiRNA-155在腸道損傷組織和Th2 細(xì)胞中的含量顯著上升；已經(jīng)證明CMPA發(fā)病機(jī)理與Th2細(xì)胞功能失調(diào)和及其釋放的細(xì)胞因子IL-4 過多有關(guān)[10]；當(dāng)靶向抑制Th2 細(xì)胞中的MiRNA-155時(shí)，鞘氨醇1 磷酸酯受體1(S1pr1)以及IL-4 的調(diào)控基因Fizz-1、Arg-1 轉(zhuǎn)錄表達(dá)上升，證明MiRNA-155 可以通過控制S1pr1 的表達(dá)和IL-4 的生成來調(diào)節(jié)Th2 細(xì)胞介導(dǎo)過敏反應(yīng)的功能[16]；在腸道T細(xì)胞中，MiRNA-155 也可在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)的作用下調(diào)節(jié)腸道細(xì)胞因子和免疫反應(yīng)[17]；上述研究表明MiRNA-155 可能通過調(diào)節(jié)Th2 細(xì)胞和IL-4 在CMPA的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。另外有研究者發(fā)現(xiàn)MiRNA-155是初母乳中最主要的外泌體，并且可被腸道巨噬細(xì)胞吸收，并隨后增加細(xì)胞中MiRNA-155 的水平，且已有證據(jù)表明生命早期食用母乳是嬰幼兒特應(yīng)性疾病發(fā)展的保護(hù)因素[18-19]，這也解釋了母乳喂養(yǎng)發(fā)生CMPA 的患兒要比普通奶粉喂養(yǎng)的患兒少的原因。動(dòng)物模型證明了CMPA 與CD4+Treg 細(xì)胞的損傷或失調(diào)有關(guān)，并且Treg 細(xì)胞對(duì)于增強(qiáng)機(jī)體對(duì)牛奶的耐受性至關(guān)重要[5，20]；有研究表明，在牛奶蛋白過敏小鼠中使用非消化性低聚糖(FOS)可以增強(qiáng)口服免疫治療(OIT)的效果，其原因可能是因?yàn)樵黾恿四c系膜淋巴結(jié)中Foxp3+Treg 細(xì)胞的水平[21]。MiRNA-155通過其靶標(biāo)細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)1 抑制因子(SOCS1)維持STAT5 活性，從而進(jìn)一步增強(qiáng)Treg 細(xì)胞的分化[22]；另外，MiRNA-155 參與Treg 細(xì)胞的分化，并通過表達(dá)叉頭蛋白3 (Foxp3)促進(jìn)其發(fā)育并減少IL-4的產(chǎn)生從而達(dá)到預(yù)防Th2 細(xì)胞介導(dǎo)的過敏反應(yīng)的作用[18，23-24]；飲食干預(yù)研究中，使用含有益生菌的廣泛水解酪蛋白配方對(duì)CMPA 患兒進(jìn)行飲食干預(yù)后發(fā)現(xiàn)其外周血MiRNA-155 表達(dá)增加明顯更高，并且Treg 細(xì)胞中FoxP3 去甲基化率的顯著增加[9]，這為MiRNA-155 在預(yù)防CMPA 的作用機(jī)制提供了進(jìn)一步的論證。

3 MiRNA-146

MiRNA-146位于人q34 染色體上，主要由白細(xì)胞表達(dá)，分為MiRNA-146a與MiRNA-146b，其功能與炎癥和免疫反應(yīng)有關(guān)[25-26]。黏膜免疫系統(tǒng)的完整發(fā)育是CMPA 獲得免疫耐受的條件之一[27]；MiRNA-146 是調(diào)節(jié)腸道菌群免疫系統(tǒng)發(fā)育的介質(zhì)，可以靶向加速腸道組織和免疫系統(tǒng)發(fā)育的基因表達(dá)[28]。MiRNA-146a對(duì)CMPA 的調(diào)節(jié)作用也與Treg 細(xì)胞有關(guān)，研究表明Treg 細(xì)胞中MiRNA-146a 的缺失會(huì)導(dǎo)致外圍功能不良的FoxP3+Treg 細(xì)胞數(shù)量增加致使機(jī)體的免疫耐受性被破壞[29]；用肽聚糖誘導(dǎo)激活NF-κB 通路增加Treg 細(xì)胞相關(guān)的細(xì)胞因子可減輕小鼠β-乳球蛋白過敏的過敏性炎癥[30]；在NF-κB 驅(qū)動(dòng)下，MiRNA-146a 通過Toll 樣受體(TLR)在免疫系統(tǒng)的穩(wěn)定中發(fā)揮作用[31-32]；說明MiRNA-146a 可以通過Treg 細(xì)胞調(diào)節(jié)CMPA 的發(fā)生發(fā)展。有證據(jù)表明MiRNA-146b是在小鼠哮喘模型試驗(yàn)中始終被上調(diào)的唯一MiRNA，通過減少腫瘤壞死因子超家族-9(TNFRSF9)的生成來促進(jìn)過敏性哮喘的發(fā)展[33]。但是最近有研究者報(bào)道IL-10缺陷型小鼠的腸道巨噬細(xì)胞中缺乏MiRNA-146b 的表達(dá)，在他們的后續(xù)研究中證實(shí)MiRNA-146b 缺陷型小鼠更容易發(fā)生腸道炎癥并增強(qiáng)了M1 巨噬細(xì)胞的活化[34]，提示MiRNA-146b 具有抑制腸道炎癥的作用?；诂F(xiàn)如今關(guān)于MiRNA-146 對(duì)CMPA 的調(diào)節(jié)機(jī)制研究較少，且MiRNA 具有復(fù)雜的調(diào)節(jié)機(jī)制，因此對(duì)MiRNA-146 參與CMPA 進(jìn)行更深入的研究可能有助于CMPA 患兒發(fā)病機(jī)理的進(jìn)一步理解。

4 其他相關(guān)MiRNA

已經(jīng)表明Let-7 MiRNA 是肺部過敏性疾病所必需的，Let-7 MiRNA 通過其靶標(biāo)IL-13 和兒茶酚胺受體b2-腎上腺素能受體(adrb2)發(fā)揮作用[35]；浙江大學(xué)附屬兒童醫(yī)院的一項(xiàng)研究也表明哮喘嬰兒肺泡灌洗液中MiRNA-Let 家族(7a、7b 和7c)的表達(dá)與對(duì)照組相比均顯著增加[36]；CHAO 等[37]通過大鼠內(nèi)臟超敏反應(yīng)模型亦支持Let-7 MiRNA在腸道過敏反應(yīng)的表達(dá)上調(diào)；證明Let-7 MiRNA 可能在CMPA 發(fā)病機(jī)制中占有重要地位，但具體調(diào)節(jié)機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。

另外有報(bào)道指出MiRNA-124 可以通過靶向卷曲螺旋蛋白激酶1(ROCK1)抑制TLR-9 的表達(dá)，促進(jìn)腸道炎性細(xì)胞浸潤(rùn)[38]；過敏患者中的CD14+、CD16+中間單核細(xì)胞數(shù)量增加，并且高表達(dá)MiRNA-124[39]；說明MiRNA-124 對(duì)腸道過敏性炎癥具有一定的促進(jìn)作用。最新的研究也發(fā)現(xiàn)在β-乳球蛋白過敏小鼠和正常小鼠的結(jié)腸中共檢測(cè)到15 種差異表達(dá)的MiRNA，其中有六個(gè)MiRNA 上調(diào)(如MiRNA-19a、MiRNA-224 和MiRNA-106a 等)以及九個(gè)MiRNA 下調(diào)(如MiRNA-30a、MiRNA-150 和MiRNA-194等)[40]。以上研究已初步顯示出MiRNA調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)功能及機(jī)制，特別在哮喘患兒中已確定部分MiRNA 調(diào)控高氣道反應(yīng)的分子機(jī)制，但對(duì)于CMPA 來說MiRNA 的調(diào)控機(jī)制研究較少，仍需進(jìn)一步探索其中的發(fā)病機(jī)理?？偨Y(jié)MiRNA 調(diào)節(jié)CMPA 通路見圖1。

圖1 MiRNA在CMPA中的作用機(jī)制和通路

5 小結(jié)

以上這些研究表明，MiRNA可以通過調(diào)節(jié)其靶細(xì)胞、靶目標(biāo)、細(xì)胞因子或受體通路影響CMPA 的發(fā)生發(fā)展。作為CMPA中的內(nèi)源性調(diào)節(jié)劑，MiRNA可以增強(qiáng)或減少CMPA 患兒的過敏反應(yīng)，并提示MiRNA 的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)會(huì)影響CMPA 的免疫反應(yīng)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外各種CMPA 指南推薦采用飲食回避的方式或者高水解蛋白配方替代喂養(yǎng)以及對(duì)癥處理[2，27，41]，其或多或少會(huì)導(dǎo)致各種并發(fā)癥如生長(zhǎng)發(fā)育障礙、營(yíng)養(yǎng)不良、誤接觸牛奶導(dǎo)致過敏反應(yīng)等，OIT 是近幾年來發(fā)現(xiàn)比較有前景且有效的CMPA 治療方法[42-43]。OIT 可以促進(jìn)部分MiRNA 增強(qiáng)Treg 細(xì)胞發(fā)揮其免疫耐受作用，但現(xiàn)如今對(duì)MiRNA 的研究仍較少，需要更多的研究來探索這些相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)制。總之，MiRNA在CMPA中的作用才剛剛開始探索，需要進(jìn)一步的研究來揭示MiRNA在CMPA發(fā)展中的全面影響，以及揭示其在CMPA中作為治療靶標(biāo)和新型生物標(biāo)志物的潛力。