微小核糖核酸-124与免疫系统和炎症的研究现状*

尹芳蕊, 王永福

(1.包头医学院第一附属医院中心实验室，内蒙古包头 014010;2.包头医学院风湿免疫研究所)



微小核糖核酸-124与免疫系统和炎症的研究现状*

尹芳蕊1,2, 王永福1,2

(1.包头医学院第一附属医院中心实验室，内蒙古包头 014010;2.包头医学院风湿免疫研究所)

微小核糖核酸(micro ribonucleic acid，miRNA)是真核细胞中由内源性基因编码的长约19～24个核苷酸的非编码小分子核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)，miRNA在细胞的增殖、生长、发育、分化、信号转导及免疫调控中发挥着广泛而重要的调控功能[1]。

miRNA-124属于高度保守的miRNAs家族，miRNA-124是在小鼠的脑内被发现，其中大脑皮质的含量最高，并且其在果蝇、线虫到哺乳动物等两侧对称的动物中均有一致性的表达。人类miRNA-124的3个编码基因位于8q12.3、8p23.1和20q13.33，其启动子内均含CpG岛，后者甲基化，可使miRNA-124编码基因沉默，使miRNA-124的表达异常，从而诱发多种疾病产生及发展。与其他miRNA表达相似，miRNA-124基因的产生通过转录、细胞核加工、核输出、细胞质加工四个步骤。RNA聚合酶Ⅱ与miRNA基因上游启动子结合，转录为初级转录物，初级转录物可自发形成茎环结构，主要包含内含子、3’端多聚腺嘌呤和5’端帽子；初级转录物在核酸酶Drosha作用下被剪切为70-100 nt发卡miRNA前体，然后在转运蛋白Exportin-5的作用下由细胞核转运到细胞质中，在Dicer内切酶的切割下变为成熟的21～24的双链miRNA。成熟miRNA可以与信使RNA(miRNA)3’端非编码区(3’UTR)相结合，成熟的miRNA对特定的靶miRNA进行转录后调控，主要有两种方式：降解和阻遏基因转录后的翻译过程。并且miRNA可以有多个靶基因，形成复杂的调控网络，精细调控基因的精细表达。

miRNA-124可诱导炎症及免疫系统紊乱，影响自身免疫性疾病的发生发展，本文就miRNA-124的作用及在免疫系统和炎症中的研究现状进行综述。

1 miRNA-124与免疫系统

免疫系统是机体保护自身的防御性结构，执行免疫应答及免疫功能，是防卫病原体入侵最有效的机制，它能发现并清除异物，近年研究发现，miRNA-124在对免疫细胞信号转导的调控发挥着巨大的作用。

1.1 miRNA-124与巨噬细胞 巨噬细胞表现出高水平的异质性，其活化有两种不同的模式,经典的M1路径与炎症和组织损伤相关，M2路径在过敏性免疫反应、组织维护和修复中起重要作用。但是M2型巨噬细胞的激发机制不明确，Veremeyko等[2]研究表明在巨噬细胞中过表达的miRNA-124导致M1型巨噬细胞表面标志物(MHC Ⅱ类，CD86)下调同时M2型巨噬细胞表面标志物上调，miRNA-124作为在体外和体内巨噬细胞向M2型巨噬细胞极化起重要作用。

Ma C等[3]研究发现结核分枝杆菌感染诱导的肺脏上皮细胞和肺泡巨噬细胞后，miRNA-124表达上调，miRNA-124可直接调控TLR信号途径中的靶基因MyD88、TLR6、TRAF6和肿瘤坏死因子-α转录后水平，对免疫反应起负调控作用，同时过表达和RNA干扰抑制MyD88表达可分别提高和降低细胞内miRNA-124转录水平。该研究证明miRNA-124和TLR负反馈调控环在机体抗结核分枝杆菌感染过程中的免疫调控作用与机理，miRNA-124可作为治疗结核病的一个靶位点。

急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征是机体受外界刺激而引发的复杂的呼吸系统疾病。肺内的肺泡巨噬细胞参与这一过程，主要症状为低氧血症、弥漫性肺细胞损伤和肺水肿。王易林等[4]研究发现肺泡巨噬细胞中的核受体超家族成员之一过氧化物酶增殖体激活受体(peroxisome proliferators activated receptor，PPAr)通过上调miRNA-124抑制肺泡巨噬细胞炎症反应，同时该通路对小鼠急性肺损伤有保护作用，表明PPAr和miRNA-124对急性肺损伤有保护作用，PPARr和miRNA-124有望成为急性肺损伤防治的新靶标。

1.2 miRNA-124与T淋巴细胞 CD4+T淋巴细胞是人体免疫系统中一种重要的免疫细胞，CD4分子分布在T细胞的表面能指挥身体对抗微生物、病毒。CD4+T根据生物功能和细胞因子的不同，分为Th1和Th2细胞亚群。Th1细胞活化巨噬细胞清除病原微生物；Th2细胞由嗜酸性粒细胞引起的炎性反应，清除细胞外病原微生物。CD4+T细胞分化调节机制的研究尚不明确，目前有研究表明miRNA对于CD4+T细胞活化及分化的调节起重要作用，甲基化DNA结合蛋白2(Methyl CpG binding protein 2，MeCP2)在CD4+T细胞中的功能未知，Jiang等[5]发现MeCP2是促进Th1，Th17分化的重要调节分子，主要通过调节miRNA-124的表达影响细胞因子信号抑制分子5 ( suppressor of cytokine signaling 5，SOCS5)的蛋白质水平，进而影响信号转导子和转录激活子1(signal transducer and activator of transcription 1，STAT1)和STAT3的活化，调节Th1细胞和Th17细胞的分化。Bo等[6]发现miRNA-124的表达能影响白细胞介素-2、干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α的表达，miRNA-124间接影响T细胞介导的特异性免疫应答。

1.3 miRNA-124与类风湿关节炎滑膜细胞 近期研究发现miRNA表达水平在自身免疫性疾病中发生变化,包括类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、银屑病。类风湿关节炎(rheumatoid arthr it is,RA)是自身免疫性疾病，主要特征为关节滑膜慢性炎症。RA患者滑膜液和滑膜组织中有多种细胞因子和免疫细胞,它们与RA的发生发展密切相关。Nakamachi等[7]发现miRNA-124参与类风湿关节炎的发病过程，miRNA-124在类风湿关节炎病人滑膜细胞的表达水平明显少于骨关节炎病人。在类风湿关节炎病人的滑膜细胞转染miRNA-124的前体将明显抑制细胞增殖，发生在细胞周期的G1期,推断miRNA-124结合在激酶2(cyclin-dependent kinase 2，CDK2)和单核细胞化学引诱物蛋白1(monocyte chemoattractant protein 1，MCP-1)的特定位点上抑制CDK2和MCP-1蛋白质的生产。本研究表明miRNA-124通过对类风湿关节炎病人的滑膜细胞转录后调控来参与类风湿关节炎发病。

2 miRNA-124与疼痛和炎症

炎症是对于生存至关重要的生理过程，是生物组织受到某种刺激如外伤、感染等损伤因子的刺激所发生的一种以防御反应为主的基本病理过程，但同时它又是人类多种疾病与死亡的主要诱因。炎症过程会有一连串的化学物质包括细胞的酵素系统、补体系统和菌细胞的作用(尤其是嗜中性白细胞及巨噬细胞等交互作用，及大量促炎细胞因子产生，从而引起器官损伤和衰竭。

2.1 miRNA-124与炎症 miRNA-124是一个重要的炎症相关miRNA，miRNA-124可抑制TLR通路，抑制下游核因子-κB(nuclear factor-κB,NFκB)的活化，发挥抗炎作用[8]。胆碱能抗炎通路是新近发现的神经-免疫调节通路，它的激活可以有效减少多种促炎因子的释放，对全身和局部炎症均具有明显的抑制作用，为调节细胞因子功能和炎症反应提供了潜在的有效途经。Yang[9]提出胆碱能抗炎的miRNAs机制，筛选出了参与胆碱能抗炎的miRNA-124，并从细胞和动物水平验证了miRNA-124的抗炎作用。阐明mi R-124通过靶蛋白STAT3来调节白细胞介素-6的RNA与蛋白水平，通过降低肿瘤坏死因子蛋白稳定性来调节肿瘤坏死因子蛋白表达。

2.2 miRNA-124与炎症肠病 罗恩病(Crohn's disease,CD)是一种慢性复发性炎症性疾病,其病变累及整个消化系统,其发病机制尚不清楚,普遍认为是由免疫、环境、遗传等因素共同作用所致。芳香烃受体(arylhydrocarbon receptor,AHR)在一些自身免疫性疾病的发病中起重要作用。它的异常表达会扰乱Th17及调节性T细胞之间的平衡状态,Chen等[10]通过定量聚合酶链式反应检测发现miRNA-124在CD患者病变肠道黏膜组织中表达上调,生物信息学预测软件发现AHR可能是miRNA-124的靶点之一，可调节AHR蛋白的表达。本实验证实了AHR是miRNA-124的靶点之一,为miRNA-124用于CD的诊断及治疗提供了初步的理论依据。在炎症时STAT3具有两面性，它过度表达会引起炎症性关节炎的自发发生，同时它能正性调控JAK/STAT通路控制肺损伤发生。Koukos等[11]的研究发现miRNA-124可直接靶向转录激活因子3 mRNA，活动期溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)患儿结肠组织中miRNA-124表达降低，STAT3表达和活性增强，提示可通过上调miRNA-124抑制STAT3活化，进而抑制UC患者的结肠炎症的发生发展。

2.3 miRNA-124与疼痛 近来研究发现miRNA-124对小鼠的慢性炎性疼痛及神经性疼痛有一定的治疗作用[12]。在疼痛模型的小鼠中，促炎因子逐渐增多，鞘内注射不同剂量miRNA-124后，可抑制小胶质细胞的激活，减少促炎因子的释放，使促炎因子与抗炎因子的比值趋于正常化，进而大大提高慢性疼痛小鼠的痛阈。另有研究[13]指出，小鼠脊髓损伤后，在损伤后1至7天，损伤部位周围组织中观察到miRNA-124的表达显著降低，具有时间依赖性，可能与脊髓损伤后的炎症反应有关。miRNA-124是慢性神经性疼痛大鼠模型体内表达最多的miRNA，可增加脊髓小胶质细胞内G蛋白偶联受体激酶2的表达，从而降低小胶质细胞或巨噬细胞M1/M2亚型比例，使小胶质细胞或巨噬细胞处于静息状态，可缓解疼痛[14]。Ponomarev等[15]研究发现,miRNA-124的过表达能明显抑制实验性自身免疫性脑脊髓炎，减少中枢神经系统炎症和疼痛。miRNA-124与C/EBPa结合并抑制其活性，导致其下游基因PU.1活性随之受到抑制，使小胶质细胞表型由炎性向静息状态转变。

miRNA的发现为我们展示了一个全新的免疫调控机制，然而，miRNA与免疫反应的关系尚处于探索阶段，随着研究的深入miRNAs在免疫系统中的作用越来越受到重视，miRNA被证实对免疫反应进行精细调控，miRNA-124可诱导炎症及免疫系统紊乱。然而关于miRNA-124在免疫系统生物学功能及作用机制研究还有待我们进一步探索：(1)miRNA-124在免疫系统的靶基因，及其上、下游调控靶点；(2)miRNA-124如何抑制靶基因蛋白质的翻译，这个过程受到哪些因素的调控；(3)miR-124在机体生理状态下和疾病状态下发挥作用及其作用机制；(4)miRNA-124与各类细胞及其网络调控机制；(5)miRNA-124的定量研究及其表达调控的研究；(6)miRNA-124与免疫系统包括抗炎症介质释放、免疫耐受等的关系。总之随着研究的不断深入，miRNA-124在生物体的作用机制将得到揭示，miRNA-124将成为新的诊断和治疗人类疾病的靶点，为临床的诊断和治疗提供新思路和新途径，也为免疫反应的机制研究和免疫疾病的诊断治疗提供了新思路和新线索。

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内蒙古自治区卫生和计划生育委员会医疗卫生科研计划项目(201301070)

王永福

2016-03-22)