microRNA 在调节变应性疾病Th1/Th2 平衡中作用的研究进展

赵振安 综述 曹忠胜 审校 (苏州大学附属第二医院，苏州 215000)

目前认为，CD4+辅助性T 淋巴细胞Th 的两个亚群Th1/Th2 细胞失衡对变应性炎症的发生起着关键作用［1］。正常机体的Th1/Th2 细胞及细胞因子处于动态平衡，发生变应性疾病时，机体的Th1/Th2 细胞失衡，Th0 细胞向Th2 细胞的优势分化，表现为Th2 ＞Th1 免疫反应，从而引起变应性炎症［2］。实验证明未受抗原刺激的成熟Th0 细胞经变应原刺激后向Th1 或Th2 细胞分化的极性受到细胞因子及转录因子等的调控［3］。但整个体系非常复杂，具体机制还不完全清楚。microRNA 可在转录后水平调节多基因表达，直接或间接调节Th1/Th2 的平衡。

1 Th1 细胞及细胞因子

Th1 细胞主要产生干扰素γ(Interferon gamma，IFN-γ)、肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor beta，TNF-β)和白细胞介素2(Interleukin-2，IL-2)、IL-12等细胞因子，与迟缓型超敏反应及清除细胞内寄生虫和病毒的细胞免疫反应有关，在这些细胞因子的影响下，Th0 细胞向Th1 细胞分化;IFN-γ 是Th1 细胞因子的代表，具有拮抗IL-4 的作用，能抑制IL-4诱导的B 淋巴细胞增殖，抑制其分泌IgG 和IgE［4］。转录因子T-bet(T-box expressed in T cells)是Th1 特异性转录因子，可诱导Th0 细胞分化为Th1 细胞并产生IFN-γ，增强Th1 免疫反应［5］。

2 Th2 细胞及细胞因子

Th2 细胞主要产生细胞因子IL-4、IL-5、IL-9 和IL-13 等，参与变应性炎症反应。在这些细胞因子的影响下，Th0 细胞向Th2 细胞分化。其中，IL-4 是Th2 细胞因子的典型代表，在变应性炎症中的作用广泛，包括诱导IgE 的生成、嗜酸性粒细胞的成熟、肥大细胞的生长、气道的高反应性及黏液的大量生成等;GATA-3 作为Th2 特异性转录因子，可调节Th0 细胞分化为Th2 细胞并分泌Th2 细胞因子，增强Th2 免疫反应［6］。

机体Th1/Th2 细胞因子及转录因子T-bet/GATA-3 的水平能代表Th1/Th2 的平衡状态，可灵敏地反映并评价变应性疾病中Th1/Th2 失衡机制的相关变化［7］。

3 micrRNA 的发现及作用

自1993 年第一种微小RNA 被发现以来，迄今为止已被发现超过2 000 种。microRNA 由一大类约22nt 的非编码小RNA 组成，广泛存在于从低等的病毒、线虫、植物到高等的动物机体中。Dicer 酶是microRNA 产生的关键酶。microRNA 通过与靶基因mRNA 的3-非翻译区(UTR)的碱基互补配对而起作用。当其与mRNA 不完全互补配对时，会抑制翻译过程;而与mRNA 完全互补配对时，则切割或降解mRNA［8］。一个microRNA 可能会有多个靶基因，一个基因也可以对应多个microRNA。microRNA可以在生物过程中调节基因的表达，例如在动物的一些细胞中高表达，动态调节细胞的分化、凋亡、增殖、新陈代谢等。任何机体平衡的紊乱将造成microRNA 的变化。大多数的microRNA 是跨种族的，许多microRNA 的表达对于组织和一些生物阶段是特异性的，而且microRNA 的水平可以通过QRTPCR 很容易进行测量，允许高精度的信号放大［9］，方便进行探查后的验证。近年研究证实，microRNA在天然免疫和获得性免疫系统中作用巨大，可调控多种免疫细胞的增殖、分化及其免疫功能，特别是单个特异性microRNA 在免疫系统中的作用备受瞩目［10］。

4 microRNA 参与T 细胞的发育

microRNA 参与T 细胞发育和功能的调节。研究发现，在T 细胞发育的不同阶段，microRNA 表达水平呈现动态规律性变化。效应T 细胞与初始T细胞相比，7 个优势表达microRNA 中有6 个显著下调，而记忆性T 细胞中microRNA 表达水平上调。少数microRNA，特别是microRNA-21 在效应和记忆性T 细胞中比较高。表明多种microRNA 在T 细胞的发育中发挥了重要的调节作用［11］。已知Dicer 酶是microRNA 生产的关键酶，对microRNA 的产生过程进行干扰，要了解microRNA 在调节Th 细胞发育和功能等方面是否有作用，可以在不同阶段去除Dicer 后，检测Th 的分化与功能是否受到了影响［12］。得到的结果是，在T 细胞发育的双阴性期，去除Dicer 酶可导致胸腺细胞总量减少至原来的1/10 以下;在T 细胞发育的双阳性期，去除Dicer 酶则导致外周T 细胞数量的大幅下降，其中CD4+T 细胞下降50%，并且这些CD4+T 细胞更易在活化后向Th1 分化或走向凋亡，向Th1 分化说明了这些细胞在去除Dicer 后可能失去了抑制IFN-γ 表达的功能。

5 microRNA 参与Th1 反应

实验证明，microRNA 可以调节Th 细胞的分化，Dicer 酶缺乏的CD4+T 细胞，表现出Th1 细胞分化增多及相关的转录因子T-bet 和主要的细胞因子IFN-γ 表达的增多［13］。Dicer 酶缺乏导致的是全部的microRNA 的缺乏，Steiner 等分析了一系列在初始T 细胞中有功能的microRNA，发现单个microRNA 也可以调节Th 细胞的分化，即miR-29。miR-29通过抑制T-bet 和Eomes 的表达而抑制IFN-γ 的表达，最终抑制Th1 反应。mir-29ab1 敲除的小鼠的研究进一步证明了miR-29 在抑制IFN-γ 表达的重要性［14］。microRNA 还可以通过调节细胞因子而间接调节Th1 反应。例如，Xiang 等研究了miR-146a 对Th1/Th2 细胞因子影响，用小鼠RAW264.7 细胞系和腹膜巨噬细胞实验，得出miR-146a 可以特异性地抑制Th1 细胞因子IL-18 的表达，而miR-146a 抑制剂可以促进IL-18 的表达［15］。另有实验证明，在可以调节免疫稳态的Treg 细胞中，miR-146a 通过作用于其目的基因STAT1，抑制Treg 细胞的调节作用，最终抑制Th1 反应［16］。Banerjee 等研究证明，miR-155 通过作用于其目的基因IFN-γRα 而作用于早期CD4+T 细胞而最终促进Th1 的分化［17］。miR-17～92 簇也会通过作用于细胞因子而影响Th1 细胞的分化。在体外实验中，miR-17～92 转基因的CD4+T淋巴细胞在Th1 极化的条件下会产生更多的IFNγ［18］。Xiao 等在研究miR-17～92 在促进淋巴瘤生成的作用中发现，小鼠T 细胞中miR-17～92 的减少或缺失会导致CD4+T 淋巴细胞分泌IFN-γ 减少，从而抑制Th1 反应［19］。另有，Guan 等在研究自身免疫性脑炎时发现，高表达的let-7e 可以促进T 淋巴细胞向Th1 细胞分化，并且还发现IL-10 是其目的基因之一，而IL-10 可以抑制IFN-γ 的产生和Th1细胞的极化，所以高表达的let-7e 可抑制IL-10 的表达，从而促进T 淋巴细胞向Th1 细胞分化［20］。miRNAs 还可以通过作用于其他免疫细胞而间接地影响Th1 细胞的分化。例如，miR-21 可以通过调节由树突状细胞产生的IL-12 而抑制Th1 细胞的分化。IL-12 是诱导T-bet 和IFN-γ 表达的重要的细胞因子，从而抑制了Th1 细胞的分化和增殖。当然，还可能有其他microRNA 参与调节DC 细胞的活性和细胞因子的产生，从而促进Th1 细胞的分化和免疫应答。

6 microRNA 参与Th2 反应

同样，microRNA 也会作用于细胞因子或转录因子，从而间接调节Th2 的分化。Guerau-de-Arellano M 等在研究microRNA 对多发性硬化病中T 细胞分化的调节作用中发现，miR-27、miR-128 在固有淋巴细胞或miR-340 在记忆性CD4+T 细胞中的高表达会降低B 淋巴细胞BMI1 和IL-4 的表达，从而抑制了Th2 细胞的分化［21］。另外，Thai 等在体外实验中证明，miR-155 缺失的T 细胞表现出向Th2 分化的趋势，同时伴随着许多目的基因的异常表达，例如c-MAF(调节IL-4 的产生)［22，23］。Malmhäll 等研究证明，PU.1 是miR-155 的一个目的基因，而PU.1 可以通过抑制GATA3 的表达而抑制Th2 的应答，miR-155 表达的缺失会通过直接作用于目的基因PU.1，最终促进Th2 为主的炎症［24］。目前，microRNA 作为一种治疗手段，已经在小鼠哮喘模型中进行实验。Malmhäll 等在研究microRNA 在哮喘动物模型中的表达及作用时证明，用let-7 抑制剂后，可以减轻肺的炎症和气道高反应性，降低Th2 细胞因子IL-13的表达，从而抑制了Th2 反应［25］。另外，Mattes 等研究了miR-126 的抑制剂对哮喘小鼠的治疗作用，结论是miR-126 可以促进Th2 反应，增加气道的高反应性，而它的抑制剂可以降低哮喘小鼠气道的高反应性和减少嗜酸性粒细胞的聚集，从而抑制Th2反应［26］。此外，在用miR-145 抑制剂治疗哮喘的研究发现，miR-145 可以降低IL-5 和IL-13 的表达，从而抑制Th2 反应［27］。值得注意的是microRNA 的表达也受细胞因子的调节。例如IL-6 和IL-21 就可以通过SATA3 途径而促进miR-21 的表达，从而促进Th2 反应［28］。Sawant 等［29］在体外实验证明，转录因子Bcl6，通过SATA3 的激活而促进miR-21 的表达，促进Th2 反应。

7 总结

microRNA 在变应性疾病的发生发展中起重要的调节作用，特别是单个特异性microRNA 在免疫系统中的作用备受瞩目［30］。microRNA 可以通过多种途径和方式调节Th1/Th2 的平衡:直接调节Th细胞的分化极性;通过调节细胞因子和转录因子，从而间接调节Th 细胞的分化极性;调节其他免疫相关的细胞，从而间接调节Th 细胞的分化极性;同一个microRNA 可以有多个靶基因，即可以分别调节Th1细胞或细胞因子和Th2 细胞或细胞因子。一个基因可以由许多个microRNA 调节，也就是一个Th1 或Th2 相关的因子可以由多个microRNA 调节。通过对变应性疾病中microRNA 的研究，会更好地帮助我们了解疾病发生发展的机制，对于变应性疾病的认识有重要的意义。

8 展望

microRNA 在变应性疾病发生发展中的作用已经有了一些初步的认识，而且已经有动物实验把microRNA 作为诊断变应性疾病的生物标记和治疗手段进行研究。但是microRNA 的特性决定它更适合作为一种生物标记，用于诊断或治疗后的疗效判断。所以，我们希望能对microRNA 在变应性疾病中的作用有更为深入的理解，从而为变应性疾病的诊断、治疗和疗效判断提供新的思路和方向。

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