MicroRNA-155在免疫调控中的作用①



MicroRNA-155在免疫调控中的作用①

龚瑞张锴胡悦刘莉

(华中科技大学同济医学院附属协和医院肿瘤中心，武汉430023)

①本文受国家自然科学基金面上项目资助(No.81372260)。

microRNAs(miRNAs)是一种具有高度保守序列的非编码微小RNA分子，能在转录后通过与靶基因的特异性相互作用来降解mRNA或者抑制靶基因的翻译，也可以在特定条件下上调靶基因的翻译和转录水平、microRNA-155与micRNA家族中的一员，介导多种生理病理过程，在炎症反应、免疫反应、肿瘤的发生和发展中发挥重要作用。现就miRNA-155的主要特点及其功能的研究进展予以综述。

1microRNA的基本特性(包括microRNA-155)

miRNA广泛存在于多种真核生物中，具有高度保守性、时序表达特异性和组织表达特异性。在细胞核内，miRNA基因由RNA聚合酶Ⅱ(RNApol Ⅱ)转录生成初级转录物(pri-microRNA)。进而被核酸酶Drosha及其辅助因子处理成约70～90 nt的microRNA前体(pre-miRNA)，其被运送到胞质并在Dicer酶的作用下形成20～22 nt成熟的miRNAs，随后组装入RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)中[1]，通过与靶基因的3′非翻译区(UTR)碱基互补配对的方式识别靶基因，并根据互补程度的不同，降解靶RNA或者阻碍靶RNA的翻译。目前研究发现，约30%的真核生物基因受到miRNAs的调控,估计约60%的蛋白编码基因受到miRNA的调控[2]。

miR-155是一种多功能的microRNA，位于人类21号染色体上B细胞非编码集合基因簇(B cell integration cluster，BIC)的第3个外显子中[3]。有研究表明，成熟miR-155单链序列为：5′-UUAAUGCUAAUCGUGAUAGGGG-3′，在转录后水平调控靶基因表达，在免疫细胞的发育和成熟，免疫应答的调控，肿瘤的发生和发展中发挥着重要的作用。

2microRNA-155与免疫调节

miR-155在多种免疫细胞中表达，其中包括巨噬细胞、树突状细胞、B细胞及T细胞等，表明它在这些细胞的活化中起到重要作用。miR-155可以直接作用于多个靶点，如转录因子、细胞因子、蛋白受体及酶类等，进而影响免疫细胞的功能，在免疫系统中发挥正向或负向调节作用。

2.1miR-155与巨噬细胞根据功能的不同，巨噬细胞被分成M1型和M2型巨噬细胞。M1型巨噬细胞通过分泌促炎因子和趋化因子，并专职提呈抗原，参与正向免疫应答；M2型巨噬细胞则通过分泌抑制因子，下调免疫应答。白介素13(IL-13)是巨噬细胞向M2型分化的重要细胞因子。Martinez等[4]研究发现，miR-155能调控M1/M2之间的平衡。miR-155可通过作用于IL-13的α1受体基因(IL-13Rα1),降低信号传导及转录激活因子6(STAT6)的活性，从而使巨噬细胞向M1型方向分化，还通过作用于IL-13 依赖的因子(SOCS1、DC-SIGN、CCL18、CD18等)来负调控巨噬细胞的M2/pro-Th2 表型。

转化生长因子-β(TGF-β)是一种多效细胞因子，在免疫抑制和抗炎效应中发挥重要作用。SMAD2是TGF-β信号传导的介质之一，也是miR-155的靶点之一。在单核细胞中，miR-155高表达可以降低SMAD2蛋白水平并抑制TGF-β诱导的SMAD2磷酸化。表明了miR-155通过改变一组参与炎症和免疫的基因的表达来调控巨噬细胞对TGF-β的应答。

研究表明，1，25(OH)2D3可通过抑制巨噬细胞miR-155的表达，激活SOCS1(细胞因子信号传导抑制蛋白 1)，SOCS1可直接作用于白介素1受体相关激酶1(IRAK1)和白介素1受体相关激酶4(IRAK4)，阻断Toll样受体(TLR)介导的炎症信号通路，进而抑制细菌脂多糖(LPS)诱导的炎症反应[5]。

尚菲等[6]发现miR-155通过降低巨噬细胞清道夫受体SR-A和CD36的表达抑制巨噬细胞源性泡沫细胞的形成。也有研究表明，miR-155通过作用于MAP3K10抑制氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导产生的巨噬细胞源性泡沫细胞的炎症反应[7]。

库普弗细胞(Kupffer cell，KC)是位于肝窦内表面的巨噬细胞，能够清除血液中的外来抗原、抗原-抗体复合物和细胞碎片等物质。研究发现，敲除miR-155的KC表达MHCⅡ、CD40和CD86的水平下降，抗原提呈功能受到抑制，并且影响了SOCS1/JAK/STAT炎症信号通路。用miR-155拮抗剂转染后的KC与T淋巴细胞共培养后显示T细胞效应减弱，出现大量凋亡T细胞。敲除miR-155的KC可产生免疫抑制的效果并延长肝移植患者的生存期[8]。

2.2miR-155与树突状细胞在成熟的树突状细胞(DCs)中，miR-155表达明显上调。DC诱导miR-155表达依赖于TLR4/Myd88/NF-κB信号通路。miR-155通过作用于树突状细胞中特异性细胞间黏附分子3结合非整合素分子(DC-SIGN)、PU.1、SOCS1、C/EBPβ、SCG2、促泛素化复合物1(KPC1)等靶点，促进DC的成熟，调节其抗原提呈及诱导T淋巴细胞活化增殖的能力。抑制DC中miR-155的表达将明显降低LPS诱导产生的DC的成熟，并削弱其诱导T细胞增殖的能力[9]。

不成熟的DC与TLR配体结合后可引起一系列促炎因子的级联反应，如IL-1。TGF-β活性激酶1靶蛋白2(TAB2)是TLR/IL-1信号级联反应的衔接蛋白，也是miR-155的直接靶点。成熟的DC中，miR-155通过作用于TAB2限制炎性细胞因子如IL-1的过度产生而负反馈调节对微生物感染的免疫反应[10]。用miR-155的反义寡核苷酸沉默miR-155表达后，成熟DC产生的炎性因子如IL-1β明显增加。

精氨酸酶-2(Arg-2)是树突状细胞成熟过程中起重要作用的酶。研究发现，在老鼠DC中编码Arg-2的mRNA是miR-155的直接作用靶点，在敲除miR-155小鼠的DC中，Arg-2的表达及活性水平异常增高，且诱导T淋巴细胞抗原特异性免疫反应的能力大大受损。相反，过表达的miR-155可抑制树突状细胞Arg-2的表达，进而控制精氨酸的利用度，从而促进T细胞的增殖和活化[11]。

2.3miR-155与B淋巴细胞在B淋巴细胞中，miR-155可作用于c-Maf、PU.1、AID(活化诱导的胞苷脱氨酶)和SHIP等，影响B细胞的分化及功能。研究表明，miR-155缺失的小鼠其生发中心B细胞数量减少，抗体类型转换和产生高亲和力抗体的能力明显降低，B细胞分泌细胞因子的能力降低，记忆性B细胞数量明显减少[12]。

当转录因子PU.1在B细胞中过度表达，将导致IgG1产生减少，miR-155通过作用于PU.1调控B细胞的终末分化程序，防止PU.1过表达而导致IgG1抗体生成减少。

AID是一种有效的DNA诱变物，是实现B细胞抗体多样化的重要分子。B细胞在AID的诱导下开始进行体细胞阶段的高度突变，产生编码不同抗体的B细胞，进而完成抗体种类转换重组(Class-switch recombination,CSR)过程，最后在生发中心接受筛选，产生对病原体具有高亲和力且不会产生自身免疫的B细胞。AID过表达会导致突变出错，因此它在细胞内的表达必须受到严格的调节。当LPS和IL-4诱导B细胞发生CSR时，miR-155的表达量会发生上调。miR-155能够抑制AID在活化B细胞中的表达，去除该抑制效应会导致B细胞亲和力缺陷[13]。

Src同源2结构域肌醇5-磷酸酶1(SH2-containing inositol 5-phosphatase，SHIP1)是miR-155的直接靶点，是B细胞活化和存活的负调节因子。SHIP1完全缺陷的小鼠B细胞数目减少，导致生发中心形成和抗体类型转换。有研究发现，miR-155高表达的慢性淋巴细胞性白血病(CLL)细胞可下调SHIP，增强对B细胞抗原受体(BCR)结合的敏感性及反应性，而组织微环境的交互作用也可以诱导miR-155的表达，这可能与CLL患者临床不良预后有关[14]。

miR-155在人类各种B细胞恶性肿瘤中表达上调，如弥漫性大B细胞淋巴瘤、原发性纵隔B细胞淋巴瘤等,而在B细胞Burkitt淋巴瘤中表达降低。过表达miR-155的转基因小鼠出现前体B细胞增殖，并发展成淋巴细胞白血病和高级别淋巴瘤。

2.4miR-155与T淋巴细胞在T细胞中，miR-155通过直接作用于c-Maf、IFN-gRα、SOCS1、CTLA-4 及SMAD2等靶点，影响T细胞分化和功能。BIC缺陷的CD4+T细胞产生的Th2型细胞因子IL-4、IL-5和IL-10增加，表明BIC缺陷的CD4+T细胞偏向于分化为Th2型细胞。在CD4+T细胞中，miR-155通过下调c-Maf抑制Th0细胞向Th2和Treg细胞转化，限制CD4+T细胞产生IL-4[15]。SOCS1也可影响Th1和Th2分化，大量SOCS1蛋白可抑制IL-12和IFN-γ的表达导致CD4+T向Th1细胞分化受阻，促进Th2细胞的产生。IL-4和IFN-γ参与Th17细胞的分化，miR-155可能通过相关信号通路促进Th17细胞的分化及其介导的炎症反应。此外，细胞毒T淋巴细胞相关抗原4(Cytotoxic T lymphocyte-associated antigen,CTLA-4)是T细胞活化的重要的负性调节因子，也是miR-155的直接靶标。在Th细胞内过表达的miR-155可降低CTLA-4水平，促进Th细胞的增殖[16]。

调节性T细胞(Treg)是CD4+T细胞的一个亚群，可以维持免疫耐受，抑制Th细胞对机体的反应。Foxp3是控制Treg细胞发育和功能的关键转录因子之一，Foxp3能增加胸腺Treg前体细胞和外周Treg细胞中miR-155的表达。miR-155的高水平表达保持Treg细胞增殖的潜力，其通过SOCS1来负性调节IL-2/STAT5信号通路，从而调控Treg 的分化和增殖。当机体通过TLR与病原体结合后，体内miR-155升高，一方面参与调节急性炎症反应，另一方面调控Treg增殖，起到一定的免疫抑制作用。

研究发现，miR-155缺失的小鼠在病毒和细菌感染时，CD8+T细胞的数目大大减少，控制病毒复制的能力下降。miR-155通过PI3K/AKt通路作用于CD8+T细胞TCR(T细胞抗原受体)或者作用于SOCS1抑制STAT5通路影响T细胞的激活[17,18]。此外，Donald等[19]发现miR-155在效应和效应记忆CD8+T细胞中表达上调，而在初始T细胞及中心记忆性T细胞中表达较低。由于初次应答及记忆性应答大大减弱，miR-155缺失小鼠的CD8+T细胞抗病毒效应和病毒清除率均明显受损。相反，过表达miR-155可增强CD8+T细胞的抗病毒反应。基因表达分析表明miR-155缺失的CD8+T细胞Ⅰ型干扰素(INF-α)信号增强，并更容易受到干扰素抗增殖作用的影响。抑制INF-α有关的转录因子STAT1或IRF7可增强miR-155缺失的CD8+T细胞在体内的反应。

3microRNA-155与免疫性疾病

目前在许多免疫性疾病，包括类风湿性关节炎(RA)、系统性红斑狼疮(SLE)、艾滋病(AIDS)、多发性硬化症(MS)、炎性肠病、过敏性皮炎都发现了异常表达的miR-155。研究发现类风湿关节炎患者外周血单核细胞和成纤维样滑膜细胞中的miR-155均高水平表达。miR-155通过作用于B细胞κ轻肽基因增强子抑制因子激酶ε(IKBKE)，减少IKBK及基质蛋白金属酶3(MMP-3)表达，在一定程度上抑制RA炎症反应[20]。抗双链DNA抗体是SLE的主要致病性抗体，高迁移率族蛋白1(HMGB1)是诱导其产生的关键因子。研究发现，TLR2/MyD88/miR-155/Ets-1信号通路在HMGB1诱导产生抗双链DNA抗体中起重要作用[21]。Gokul等[22]发现TLR3/4可以刺激单核细胞来源的巨噬细胞(MDMCs)高表达miR-155，miR-155通过作用于多个HIV-1进入机体后及整合前依赖的细胞因子削弱HIV-1的感染。众所周知，可卡因可增强人类免疫缺陷病毒(HIV)诱导的免疫疾病发生，加快了HIV感染的传播。Jessica等[23]发现，可卡因通过明显抑制单核细胞来源的树突状细胞(MDDCs)中miR-155的表达，阻碍MDDCs成熟进而增加对HIV-1的易感性。过敏性皮炎患者皮肤组织高表达miR-155，miR-155可能通过下调CTLA-4促进Th细胞的增殖和活化，进而导致慢性皮肤炎性反应[16]。这些发现都可能开启miR-155的干预治疗作用，成为诸多免疫系统疾病的新靶点和新目标。

4小结

随着miR-155特异性靶基因的逐步发现，miR-155在免疫系统中的调节机制已经被初步证明，但由于miR-155对机体生理及病理过程的调控具有复杂性和网络性，miR-155在不同的细胞、不同的环境下、靶向作用于不同基因，其调控作用表现出明显差异，其机制并未完全澄清。miR-155在免疫性、炎性疾病中发挥着重要作用，针对miR-155的反义寡核苷酸已成为研究热点，深入了解miRNA-155的潜在分子机制将有助于把miRNA-155转化应用为免疫性炎症疾病的治疗靶标。总之，miR-155有着巨大的研究空间，而且为免疫领域带来了广阔的应用前景。

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[收稿2015-01-20修回2015-03-12]

(编辑倪鹏)

通讯作者及指导教师：刘莉(1961年-)，女，博士，主任医师，博士生导师，主要从事肺癌发生发展、诊断、治疗等方面研究，E-mail:liulist2013@163.com。

作者简介：龚瑞(1989年-)，女，在读硕士，主要从事肺癌免疫方面研究，E-mail:413422540@qq.com。

中图分类号R392.11

文献标志码A

文章编号1000-484X(2016)01-0116-04

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.01.027