miRNA与家禽主要疾病的致病机制研究进展

王 微， 袁 阳， 曾茂芹， 刘妍罕， 杨 颖，2，3， 温贵兰，2，3， 程振涛，2，3， 文 明，2，3*

(1. 贵州大学动物科学学院，贵州 贵阳 550025； 2. 贵州省动物疫病与兽医公共卫生重点实验室，贵州 贵阳 550025；3. 贵州省动物生物制品工程技术研究中心，贵州 贵阳 550025)

微小RNA(miRNA)是1类高度保守、长度为20～24 nt的内源性非编码单链小分子RNA，在细胞中有多种调节作用。miRNA多在内分泌、神经内分泌或上皮组织中富集，可促进细胞分裂、调节肝脏代谢、调控肌肉发育、诱导骨骼肌分化等[1]。我国家禽养殖量位居世界前列，但是近年来多发的禽类疾病常给养禽业造成巨大的经济损失。随着核酸高通量测序技术的发展，人们发现miRNA在转录表达过程中产生负调控作用，从而引起各种疾病的发生，禽类疾病与miRNA调控的作用机制开始引起人们的广泛关注[2]。本文对miRNA与禽类主要疾病之间关系的研究进展进行综述，以期为进一步研究其在家禽疾病防治中的作用提供帮助。

1 miRNA概述

1993年研究人员在秀丽隐杆线虫中首次发现了miRNA分子的存在，同时还发现了该分子在时间和空间上对细胞发育过程具有调控作用[3]。通常miRNA在细胞核内由RNA聚合酶Ⅱ(polⅡ)转录而成，最终形成成熟的单链miRNA保留在RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)中[4，5]。成熟的miRNA在真核细胞生物中广泛存在，并且不具有蛋白质的编码功能；5’端有1个磷酸基团，3’端为羟基，这是其他长度相同的功能RNA降解片段与miRNA的关键区别，其上游和下游的序列通过不完全配对的方式形成茎环结构[6]。miRNA靶向靶基因的3’-UTR，通过负向调节抑制mRNA翻译或加速mRNA降解。成熟的miRNA与相应序列按照碱基互补配对的原则形成双螺旋结构， 随后双螺旋解旋成2条单链，其中1条与RNA诱导的RISC结合，形成能够与目标mRNA特异性结合的非对称RISC复合物，通过引起靶mRNA的降解而实现调控，每个miRNA可以有多个靶基因，每个靶基因可以有多个miRNA[7]。通常来说，miRNA-RISC对靶基因主要有2种作用方式：(1)miRNA与靶基因不完全互补结合，抑制靶基因的翻译，从而调节靶基因表达。(2)与靶基因完全互补结合，降解靶基因mRNA分子[8]。

2 与禽类常见致病菌相关的miRNA研究

2.1 肠炎沙门氏菌肠炎沙门氏菌(Salmonellaenteritidis，SE)是1种常见的沙门氏菌，鸡感染后会出现严重的腹泻和脱水症状，甚至会导致大批量死亡。相关研究发现，miRNA是沙门氏菌感染宿主细胞过程中的关键因子，miRNA和信号通路的相互作用成为调节沙门氏菌感染的重要因素[9]。刘敏等[10]用SE感染2日龄鸡群后，不同时间段采集正常组和实验组的空肠组织样品，发现了4个与肠炎沙门氏菌感染相关的SNP位点突变，其中gga-miR-215和gga-miR-1416与肠炎沙门氏菌感染显著相关，可以作为抗肠炎沙门氏菌感染的分子标记。孙玮玮等[11]发现SE感染雏鸡后，各种组织(脾脏、法氏囊、盲肠扁桃体、盲肠)以及脂多糖(LPS)刺激后的HD11细胞中，gga-miR-1306-5p和gga-miR-155表达水平均显著上调，抑制了靶基因Tollip的表达，进而刺激了下游促炎性因子的产生。张天赋[12]通过致病型沙门氏菌SE2472感染小鼠，发现miR-128上升的水平与沙门氏菌感染小鼠的能力呈正相关，最终发现anti-miR-128 反义寡核苷酸(ASO)可以显著增加巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)介导的巨噬细胞招募，并且能够抑制沙门氏菌感染。上述研究表明，免疫相关miRNA结合其靶基因从而抑制或促进基因表达，这对家禽免疫调控机制具有重要作用。

2.2 大肠杆菌致病性大肠杆菌(Avian pathogenicEscherichiacoli，APEC)是家禽中最常见且重要的细菌性病原。临床表现主要为肝周炎、心包炎、气囊炎和脐炎等症状[13]。宋祥军等[14]将APEC分离株AE17和生理盐水分别注入14日龄鸡后，采集脾脏组织进行miRNA测序，共筛选了21个差异表达miRNA的靶基因，其中8个下调和13个上调，并发现雏鸡脾脏组织miRNA表达丰富且表达量各异。Jia X等[15]利用APEC感染肉鸡，发现gga-miR-21在抗性鸡和易感鸡中表达高，说明gga-miR-21对感染鸡免疫反应具有一定的影响；gga-miR-429通过与TMEFF2、NTRK2、SHISA2基因的3’端结合，实现转录的调控。gga-miR-429通过抑制鸡HD11巨噬细胞中TMEFF2和SHISA2基因的表达，从而参与免疫系统相关的血小板源生长因子(PDGF)、Wnt等信号通路调控，这在抗病性免疫中具有重要意义。

3 与禽类常见病毒相关的miRNA研究

3.1A型流感病毒高致病性禽流感 (Highly pathogenic Avian influenza，HPAI) 是由正粘病毒科的A型禽流感病毒(Avian influenza virus，AIV) H5、H7亚型毒株(以H5N1和H7N1为代表) 引起的以呼吸系统或全身出血性、败血性为症状的急性、热性、高度接触性禽类传染病， 占我国禽流感疫情的90%以上[16]。Kumar Amod等[17]发现，鸡肺中gga-miR-133c、gga-miR-1710、gga-miR-146c可以靶向PB1、PB1- f2、N40蛋白的表达调控，从而抑制禽流感病毒(H5N1亚型)的复制。Li H等[18]采用高通量测序技术测定H5N1感染与未感染鸡和鸭的胸腺、脾脏以及法氏囊的miRNA，发现感染比未感染鸡和鸭的同种免疫器官中miRNA表达差异较高。上述研究表明，miRNA对AIV具有调控作用，这将对进一步研究miRNA在防控高致病性禽流感中的作用提供重要依据。

3.2 马立克氏病病毒马立克氏病 (Marek’s disease，MD)是由马立克氏病病毒(Marek’s disease virus，MDV)引起鸡的1种肿瘤性疾病，具有高度接触传染性，临床症状包括免疫抑制、多发性神经炎、T淋巴细胞肿瘤。目前miRBase数据库(序列数据库)已记录的病毒miRNA有406个，其中疱疹病毒编码的miRNA 392个，有 90个 miRNA由3种MDV编码[6]。中国农业科学院哈尔滨兽医研究所通过对MDV易感宿主和病毒miRNA表达谱进行研究分析，结果79个miRNA有明显的差异表达，而差异表达的miRNA可能在MDV引起的肿瘤发生过程中起主要作用[19]。郑惠文等[20]利用基因芯片技术对MD肿瘤组织中MDV编码的miRNA表达丰度进行了分析，证实MDV编码的3种miRNA(MDV1-miR-M4-5p、MDV1-miR-M8-3p、MDV1-miR-M12-3p)在肿瘤组织中高度表达，证明这3种miRNA在MDV致瘤过程中起重要作用。上述研究表明，MDV编码的miRNA与病毒的潜伏、复制及肿瘤的发生发展密切相关，这为miRNA在MDV肿瘤调控、遗传学及免疫学等方面的深入研究提供了重要参考。

3.3 传染性法氏囊病病毒传染性法氏囊病 (Infectious bursal disease，IBD) 是由传染性法氏囊病病毒 (Infectious bursal disease virus，IBDV) 引起的主要以侵害幼禽法氏囊为特征的传染病，不仅会引起患病动物死亡，还会导致机体免疫抑制，使机体的免疫防御能力降低，对多种疫苗免疫接种失败。欧阳伟等[21]用IBDV感染DT40细胞，结果在IBDV感染的DT40细胞中chMDA5的表达水平显著升高，gga-miR-142-5p可作用于chMDA5的3’UTR，并且可以使chMDA5的蛋白水平表达降低，证明了gga-miR-142-5p可以通过作用于chMDA5的3’UTR负调控chMDA5的表达，从而影响其下游IFN-β promoter和Mx promoter活性来发挥抗IBDV感染的作用。Mengjiao Fu等[22]用miR-454转染DF-1细胞，发现可以直接靶向IBDV基因组B段的特异性序列，抑制IBDV复制，而用抑制剂阻断内源性miR-454可以增强病毒复制，证明了miR-454对宿主防御IBDV感染具有重要作用。Ouyang Wei等[23]发现在鸡感染IBDV后，大量miRNA显著上调；并证明 gga-miR-9可以通过靶向IRF2基因抑制Ⅰ型干扰素(IFN)的产生，负调控宿主细胞的抗病毒先天免疫应答。上述研究证明，miRNA在IBDV的致病机制中发挥着重要作用。

4 小结与展望

综上所述，miRNA参与了病原微生物的生长繁殖、入侵复制和脂质代谢等多个生物学过程，对于了解家禽疾病的致病机制具有重要作用。目前miRNA的相关研究还停留在差异表达层面，对于其调控机制尚未有更深入的研究，尤其是病毒miRNA对家禽疾病的影响。随着对miRNA的不断深入研究，以及miRNA检测技术的不断发展，将会发现不同miRNA的更多功能，为家禽疾病的防控提供分子生物学方面的思路和途径。