miRNA调控血液发育机制的研究进展

廖晓棠

（1.中南大学湘雅医院，湖南长沙 410008；2.湖南省药品审评认证与不良反应监测中心，湖南长沙 410013）

血液及血管疾病已成为一种严重危害人身体健康的常见疾病，如再生障碍性贫血、白血病、血友病等。所有的血细胞最初都来源于一个细胞群，即造血干细胞。造血干细胞在精细复杂的分子信号网络调控下形成髓系祖细胞和红系祖细胞，髓系祖细胞进一步发育形成中性粒细胞、嗜酸性细胞、嗜碱性细胞和单核细胞；红系祖细胞形成红细胞。上述任何一个关键的调控因子异常都可能会导致严重的发育缺陷甚至重大疾病。然而，调控造血与血管发育过程的分子机制尚不是很清楚。但在近几年，一种新型机制出现在人们的视野，即microRNA（miRNA）对血液发育的影响[1-3]，给人们探究调控造血与血管发育过程的分子机制提供了新思路。本文拟对近期miRNA与血液发育的研究进展作一简介。

1 miRNA概述

miRNA是一类非编码小分子RNA，长度约为22个核苷酸，自1993年在秀丽线虫中被发现起，被证实参与多种生物学过程[4]，如增殖、分化、自噬、造血等。miRNA与其他基因一样在RNA聚合酶Ⅱ的作用下转录，很少利用RNA聚合酶Ⅲ[5]。转录完成之后形成原始miRNA，后者含有经典的发夹结构，5'端带帽结构和3'端含多聚A尾[6]。原始miRNA在Drosha/DGCR8核酸酶的作用下，形成大概70bp长度的前体miRNA，后者在核输出蛋白Exportin 5的作用下出核入细胞质，前体miRNA经过细胞质中的Dicer/TRBP核酸酶的作用下被剪切成18～25nt的成熟的单链miRNA。成熟的miRNA与一些蛋白形成复合体，即RNA诱导的沉默复合体（RISC），它们通常与靶基因的3'UTR、5'UTR或者ORF结合使靶基因的mRNA降解，从而抑制基因的表达。目前为止，在人类基因组中发现了700个miRNA[7]。

2 miRNA与血液发育调控

一直以来，血液发育的机制是人们研究的热点，但是有关血液发育具体的机制莫衷一是。Georgantas等研究表明，miRNA对血液细胞的发育有重要的调控的作用[8]。血液细胞有多种，调控每种类型血细胞发育的转录因子不同，所以不同的miRNA在不同类型血细胞中的作用不同。

2.1 miRNA与红系血细胞的发育

红细胞一个很重要的生理功能就是运输O2和一部分的CO2，当组织缺氧时，就必然会影响红细胞的变化。Shi XF等[9]发现，miR-486通过调节其靶基因sirt1的表达来调控TF1细胞中红细胞的生长和分化，当组织缺氧时，miR-486表达上调，其靶基因sirt1也上调，诱导红细胞的生长和分化。而miR-363是通过红系细胞的一个关键的转录因子gata1蛋白来调节缺氧时红细胞的生长分化[10]。除此之外，Mir-451、let-7也是通过调节各自的靶基因从而影响红细胞的生长分化，进而调控红细胞的数量。并且let-7还可通过其靶基因Hmga2调控髓红祖细胞的数量，即let-7还可以影响髓系细胞的生长分化[11]。综上所述，红系细胞的发育受miRNA调控，红细胞数量的多少与疾病息息相关。红细胞过多或红细胞减少，都会引发疾病。

2.2 miRNA与髓系血细胞的发育

同红细胞一样，髓系细胞也受miRNA调控。已有研究表明，miR-149-5p可通过调节其靶基因Fas配体的表达来抑制急性淋巴白血病细胞的增殖促进凋亡。miR-150在LSCs中表达下调，但过表达miR-150能显著抑制增殖促进凋亡从而能抑制肿瘤的生长，而其主要靶信号通路是Nanog信号通路。有意思的是，miR-150还能与Notch2和CTNNB1相互作用调控其他信号通路[12]。上述miRNA都是通过抑制增殖、促进凋亡来抑制血液肿瘤的；还有一类是通过影响表观遗传来调控血液，如miR-124，它是通过影响组蛋白乙酰化来影响血液病；miR-126通过影响甲基化酶DNMT1的活性，而后者与骨髓增生异常和急性髓系淋巴白血病相关。髓系细胞种类较多，因此相关的疾病也较多，但所有的机制不外乎上述几种，一是正调控，一是负调控。再就是通过影响表观遗传修饰来调控。

2.3 miRNA与B淋巴血细胞的发育

B细胞是一类非常重要的免疫细胞，由造血干细胞发育而来，在骨髓中产生，至第二淋巴器官中成熟。Jeffrey L等用小鼠实验发现microRNA-23a，-24-2和27a对免疫细胞的形成是必要的，进一步分析发现，所谓的免疫细胞大部分是指B细胞。通过基因表达分析，microRNA-24-2的靶基因是假性蛋白酶家族3，后者既能促进肿瘤细胞凋亡又能抑制其增殖[13]。B细胞与多发性骨髓瘤密切相关，有研究表明，在多发性骨髓瘤中过表达MiR-34a，能通过其靶基因TGIF2能抑制肿瘤细胞的增殖和促进肿瘤细胞的凋亡。因此，MiR-34a成为治疗多发性骨髓瘤的可能靶点[14]。研究表明：miR-340、miR-155和miR-203都与B淋巴细胞白血病有关。

2.4 miRNA与T淋巴血细胞的发育

T淋巴细胞是另一类非常重要的免疫细胞。由造血干细胞发育而来，在胸腺中成熟。T细胞的异常会引发多种疾病。Jin C等[15]表明MicroRNA-155调节T细胞的分化和细胞活性。MicroRNA-21在抑制T细胞凋亡过程中有非常重要的作用，在T细胞中抑制MicroRNA-21的表达，细胞的生长明显受到抑制，同时增加了细胞凋亡。MicroRNA-210能调节化学过敏时T细胞活性。此外，细胞外的miRNA也能够调节T细胞活性。

2.5 miRNA与巨噬细胞的发育

巨噬细胞在生物体的免疫反应中有重要的作用，它是血小板的前体，而后者是凝血和止血所必需的成分。有研究表明，在人类造血干细胞向巨噬细胞分化时，miRNA17-5p和miRNA106a家族成员成下调趋势。这些miRNA与runx1相互作用并形成一个负反馈环来来抑制单核细胞的分化。A.Rosa等人表明：miRNA424和髓系转录因子NFI-A形成的复合体与pu.1相互作用在单核细胞分化的过程中发挥着重要作用。miRNA23还可以通过调节NFI-A来调节粒细胞的分化[16]。miRNA146b-5p的转录可以被红系以及聚合系转录因子GATA1蛋白激活，并且通过调节血小板源生长因子受体a信号通路来调节人类红系和巨核系细胞的分化。此外，与巨核系细胞发育相关的miRNA还有miRNA105、miR-99a/100～125b，由此看出miRNA对巨核细胞的发育有重大作用。

3 结束语

miRNA在血液发育过程中有重要的调控作用。虽然有些miRNA被研究的比较多，并且取得了一定的进展，如miRNA196、miRNA155等，但是些miRNA的功能还是未知的，如miRNA104等。而且，miRNA涉及信号通路之广，人们对其了解还远远不够。所以，未来需要更多关于miRNA的功能的研究，以便人们更清楚地了解miRNA在血液发育以及血液病中的作用机制，为血液疾病的诊断和治疗提供的理论依据。

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