miR-155/GATA3/CD4+T细胞通路对变应性鼻炎发病机制的调控

李荣荣 瞿申红 张少杰 黄雪颖 钟自玲 （1.右江民族医学院，百色 533000；.广西壮族自治区人民医院耳鼻咽喉头颈科，南宁 53001；3.榆林市星元医院，榆林 719000）

变应性鼻炎（allergic rhinitis，AR）又称过敏性鼻炎，是耳鼻咽喉头颈科一种常见病、多发病，是发生于鼻黏膜的非感染性慢性炎症，由遗传因素和环境因素共同作用，相互影响所致［1-2］。据统计，目前全球已有高达40%人口患有AR，随着各国化、工、农业快速发展以及人们生活方式改变，AR患病率有逐年上升趋势，不仅严重影响AR患者日常生活质量和工作学习效率，而且加重社会经济和医疗资源负担［3-4］。AR发病主要由于特异性个体接触特定过敏原后诱发免疫球蛋白E（immunoglobulin E，IgE）介导的速发型变态反应，也称为Ⅰ型变态反应，机体第二次接触相同过敏原后，过敏原与致敏肥大细胞表面IgE的Fab段交联，引起肥大细胞脱颗粒，释放组胺、趋化因子等活性介质，这些介质引起呼吸道腺体分泌增多、毛细血管扩张和通透性增加，导致临床出现频繁打喷嚏、流水样涕、鼻塞等症状［5］。AR长期反复刺激亦可致毗邻器官受影响，如AR患者可并发鼻窦炎、鼻息肉、分泌性中耳炎、过敏性结膜炎，甚至引发过敏性哮喘（allergic asthma，AA）和过敏性皮炎（atopic dermatitis，AD），其中，AR是AA的独立危险因素，故有“同一气道，同一疾病”理论［6-7］。可见AR严重影响人民健康和国家经济发展，明确其发病机制有的放矢实施治疗措施对患者十分重要。由于miR-155和转录因子GATA3对CD4+T细胞分化趋势和ILC2表达有重要调控作用，本文以miR-155/GATA3调控通路为中心，对AR的发病机制进行综述。

1 miR-155在AR发病机制中的作用

1.1 miRNA的合成和功能 miRNA即微小RNA，是平均碱基数约22 bp的小分子非编码RNA，广泛存在于动植物体内，其合成需经过初级转录产物miRNA（primary-miRNA，pri-miRNA）、miRNA前体（precursor-miRNA，pre-miRNA）和成熟miRNA 3个步骤，最终剪切为19～25个核苷酸长度的单链RNA片段［8］。miRNA不直接参与蛋白合成及加工，而是通过与mRNA 3'非翻译区碱基配对结合发挥调控作用，因此，miRNA在RNA水平即可行使各自的特定生理功能。miRNA参与物种间多种分子生物学过程，如信号转导、细胞增殖和分化、细胞凋亡和应激反应，在炎症、肿瘤、造血及免疫系统疾病中均发挥重要作用，在不同T细胞亚群发育、成熟和功能中不可或缺［9-10］。XIA等［11］研究发现慢性鼻窦炎伴鼻息肉患者与单纯慢性鼻窦炎患者相比，鼻黏膜miR-125b和miR-155表达显著上调，而miR-92a、miR-26b、miR-181b明显下调。此外，多种miRNAs均可通过影响Th1/Th2细胞比例促进鼻黏膜上皮细胞慢性炎症、组织重塑以及激活固有免疫细胞，促进AR和AA等过敏性疾病发生发展［9］。近年研究发现AR相关miRNAs种类不断增加，miR-466a-3p、let-7e、miR-767、miR-886和miR-187等在AR中表达呈下调趋势，反之，miR-155、miR-26a、miR-223、miR-498和miR-19a表达呈上调趋势［11-15］。

1.2 miR-155对AR的调控 miR-155在B淋巴细胞、T淋巴细胞、树突状细胞功能以及宿主防御功能中发挥重要作用，且直接靶向作用于人巨噬细胞的IL-13R1受体，在AR经典IL-13通路中发挥关键作用，IL-13不仅是AR的代表细胞因子，又是调节M1型巨噬细胞（典型活化型）和M2型巨噬细胞（替代活化型）比例平衡与激活的重要细胞因子［14，16］。STAT6是触发IL-13介导的Th2细胞级联反应的主要介质，参与反应的细胞因子刺激后被磷酸化并激活，miR-155过表达导致STAT6磷酸化水平降低，而不影响STAT6总蛋白水平［16-17］。可见在免疫系统疾病中，miR-155、STAT6及IL-13有密切联系。此外，miR-155还参与Treg/Th17细胞平衡调控，miR-155-5p是miR-155亚型之一，研究显示miR-155-5p过表达与Treg表达呈负相关，与Th17细胞和RORγt表达呈正相关，进而抑制IL-10、TGF-β等合成，促进IL-17、IL-23等合成［12，18-19］。

JIANG等［20］通过荧光素酶实验发现AR小鼠鼻黏膜组织circ_0067835核酸表达升高，且正性靶向调控miR-155，GATA3作为miR-155下游靶点被正向调控，进一步优势表达Th2型细胞因子和ILC2。通过抑制或沉默circ_0067835表达进一步验证上述结论，结果显示沉默表达circ_0067835的AR小鼠Th2型细胞因子和ILC2水平均降低，过敏症状有所缓解，因此AR发病机制中，circ_0067835通过miR-155/GATA3通路调控Th2型细胞因子及ILC2表达。

1.3 miR-155的AR治疗前景 miRNAs还可调节编码各种细胞因子和炎症介质基因表达，是炎症和免疫应答的重要调节因子，因此，miRNAs对气道炎症发病必不可少［21-22］。CD4+T细胞在过敏性炎症中起核心作用，受miRNAs高度调控，尤其Th2细胞是过敏性炎症的主要驱动因素，IL-4、IL-5和IL-13等Th2型细胞因子对嗜酸性粒细胞招募、气道炎症高反应性和重塑及促进IgE分泌至关重要，因此认为miRNAs是过敏反应和慢性炎症发展的核心，并可帮助寻找潜在的抗过敏和抗炎治疗靶点［10，23-24］。研究认为miR-155可能是过敏性T细胞反应中起核心作用的miRNA，可通过抑制细胞因子产生的抑制剂SOCS1使自身作用更显著，敲除miR-155或SOCS1过表达会抑制GATA3表达，显著影响Th2型淋巴细胞因子等炎症介质产生和释放［25-27］。糖皮质激素是过敏性疾病一线治疗药物，miR-155除参与CD4+T淋巴细胞过敏反应，还是类固醇的抗炎、抗过敏治疗靶点［25］。因此，miRNAs是过敏性气道炎症很有前景的诊断、预后评估生物标志物及治疗靶点。

2 GATA3对AR的调控

2.1 GATA结合蛋白3（GATA3）依赖STAT6激活转录因子是一种与DNA结合激活或抑制基因表达的蛋白。GATA蛋白家族转录调控因子一般具有锌指结构，目前已发现该家族有6个成员，即GATA1～6［28］。GATA3作为该家族成员，于1991年首次在T淋巴细胞和胚胎脑组织中发现，GATA3基因位于10号染色体，是GATA家族中唯一在T淋巴细胞谱系中表达的成员［29］。在胸腺早期T细胞发育过程中，GATA3对CD4+T谱系分化必不可少，可促进外周血中成熟的CD4+T细胞向Th2和ILC2细胞分化，且通过miRNA靶标预测联络工具被鉴定为其靶基因之一［13，30-31］。一旦转录因子被激活，信号传感器和转录激活因子6（STAT6）便被磷酸化并与DNA结合，以响应不同信号通路。IL-4R/STAT6信号通路和IL-13/STAT6是Th2型分化的经典诱导途径，其中STAT6激活和随后的GATA3转录因子调控都是诱导Th2型淋巴细胞发育的必需条件，GATA3又进一步正反馈合成IL-4、IL-5和IL-13等其他Th2型细胞因子，并在数天内使IL-4位点染色体发生重构［17，32］。而Th1型转录失调可能由STAT6和GATA3表达升高导致，使Th2型细胞因子驱动的过敏性气道炎症、气道高反应性以及呼吸道嗜酸性粒细胞和淋巴细胞浸润等对应的临床症状表现更为显著［33］。STAT6和GATA3在AR发病过程中不仅有密切联系，其表达可能存在动力学差异，以时间依赖方式诱导，血清中IL-4浓度上调是早期事件，与T细胞受体（TCR）连接后6～8 h达到峰值，STAT6在白介素诱导下即可激活，相比之下，GATA3表达涉及程序性连续激活，由IL-4/IL-4R连接，使细胞质中STAT6上调，约48 h后进一步诱导GATA3表达增强［32，34］。

2.2 GATA3与T-bet相互作用 GATA3和T-box转录因子（T-bet）在AR发病机制中相互影响，通过miRNAs等上游基因调控与下游各类效应因子反馈调节，参与CD4+T细胞表型分化诱导和增强，即由Naive T细胞分化为Th1型和Th2型淋巴细胞［33，35］。Naive T细胞与TCR连接并在Th1型促细胞因子刺激下分化为Th1型淋巴细胞，诱导T-bet转录因子表达。研究表明STAT1以IFN-γ作为Th1型促进因子，诱导T-bet表达；通过IL-12/IL-12R信号通路激活STAT4，进而上调新分化的Th1细胞中T-bet表达［33，36］。EIFAN等［33］研究发现，过敏性鼻炎个体中，过敏原激发表达IL-4的Th2细胞增加以及Th2依赖性过敏反应与STAT6和GATA3表达增加密切相关，但与T-bet无明显相关性；而在过敏性和非特应性对照组，结核菌素激发的Th1依赖的48 h晚期皮肤过敏反应结果则明显相反，因此得出过敏性个体中T-bet相对损伤可能是导致观察到的Th2反应强化的原因，从而诱发过敏性疾病。亦有动物实验证实T-bet缺陷小鼠Th1细胞发育受到严重损害，且伴有IFN-γ生成障碍［37］。

2.3 GATA3与Foxp3、RORγt的关系 AR除与GATA3和T-bet转录因子有关外，叉头盒P3（Foxp3）和维甲酸相关孤儿受体γt（RORγt）对AR调控十分重要［38］。AR发病过程中，RORγt上调，而Foxp3相对表达降低，对应调控的Th17细胞增多，Treg减少［39-40］。通过上调Foxp3抑制GATA3和RORγt核易位，从而阻断GATA-3/Th2和RORγt/Th17信号通路激活，促进Foxp3表达，增加Treg调节CD4+T细胞优势表达趋势，恢复Th1/Th2和Treg/Th17细胞比例平衡，进而抑制Th2型细胞因子、IL-17和特异性IgE分泌，对呼吸道炎症发挥抑制作用，具有治疗呼吸道过敏性疾病的潜力［41］。AA和AR联系密切，因此该理论在AR中类似，T-bet、GATA-3和Foxp3被认为是评价AR疗效的生物指标［37，39］。

3 T淋巴细胞及ILC2在AR中的变化趋势

3.1 人体免疫系统 人体免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子等组成，具有识别和排除抗原性异物及病原体入侵的功能，与各系统协调共同维持机体内环境稳定和生理平衡，是机体执行免疫应答及免疫功能的重要系统，功能异常亢进也会对自身组织或器官造成伤害［42］。其中，适应性免疫细胞包括B淋巴细胞、T淋巴细胞，B淋巴细胞约占外周淋巴细胞总数的20%，主要功能为产生抗体介导体液免疫应答和提呈可溶性抗原［43-44］；T淋巴细胞主要在胸腺中发育成熟，根据功能不同可分为不同亚群，如辅助性T细胞、杀伤性T细胞和Treg，主要功能为介导细胞免疫［23］；固有免疫细胞也称先天性免疫细胞，主要包括ILC2、中性粒细胞、单核吞噬细胞、树突状细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞等［45］。

3.2 Th1/Th2比例失衡及ILC2应答 参与AR免疫应答的细胞主要有适应性免疫系统中的B淋巴细胞和T淋巴细胞，此外，近年发现固有免疫系统中的ILC2也在AR发生发展中发挥重要作用。Th2细胞表达激活和Th1表达抑制导致Th1/Th2动态失衡是AR发病最重要的标志［20］。一定水平的GATA3表达对CD4+T细胞维持非极化表型至关重要，而非极化表型可直接与Foxp3结合并抑制其转录［40］。也有学者提出GATA3和T-bet在功能上以竞争方式相互作用，两者最终的功能优势决定T细胞极化结果［46］。此外，GATA3抑制Th1细胞的调控机制使Th1细胞产生的IFN-γ浓度显著降低［33］。表明Th2型淋巴细胞过表达可负反馈调节Treg和Th1型细胞免疫应答，且大量研究已证实AR患者或动物模型血清中IL-4、IL-5和IL-13等Th2型标志性细胞因子浓度较正常对照组升高，IL-5驱动气道嗜酸性粒细胞增多，IL-13诱导气道高反应性、杯状细胞化生、黏液高分泌和IgE类转换［47-48］。GATA3与这些细胞因子相互促进，推动AR发病过程，而IL-2、IL-12和IFN-γ等典型Th1型细胞因子表达则受到抑制。大量细胞因子合成及释放趋化以嗜酸粒细胞为主的局部浸润、鼻黏膜毛细血管扩张、腺体分泌增强的变态反应［9］。

ILC2是近年新发现的固有免疫淋巴细胞，形态与淋巴细胞相似但较小，缺乏T淋巴细胞、B淋巴细胞、自然杀伤细胞和其他细胞谱系标志物，也缺乏B淋巴细胞、T淋巴细胞和自然杀伤T细胞等表面受体，因此不以抗原特异性方式调控，通过与多种细胞和细胞因子相互作用，在AR、AA及慢性鼻窦炎等过敏性气道疾病中发挥作用，使固有免疫和适应性免疫密切关联［47，49-50］。ILC2主要由IL-25、IL-33或胸腺基质淋巴生成素（TSLP）等介导激活，亦发现IL-1、IL-7、IL-9和干扰素等可激活ILC2，趋化外周血ILC2向鼻黏膜聚集，诱导AR发生发展，ILC2又分泌大量IL-5、IL-13等Th2型细胞因子［51-54］。研究发现IL-33诱导ILC2激活后产生大量IL-5和IL-13，而IL-4较少，脂质物质诱导产生的ILC2产生大量IL-4，粉尘螨相关AR患者外周血ILC2数量更多，活性更强［55-56］。多数上皮来源IL-5、IL-9和IL-13细胞因子均由ILC2产生，糖皮质激素作为AR和AA一线治疗药物，可通过MEK/JAK-STAT信号通路逆转ILC2表达及降低IL-5、IL-9和IL-13高表达有效治疗过敏性气道炎症，为糖皮质激素在过敏性疾病中的应用提供新的认识［57］。

3.3 Treg/Th17比例失衡 miRNAs在Treg分化和免疫性疾病中起重要作用［10］，且Treg和Th17细胞已被鉴定为独立于Th1和Th2的两种Th细胞亚型，在体内起相反的免疫调节作用［38-39］。既往普遍认为AR发病的根本原因是Th1/Th2细胞免疫失衡，近年发现Th2细胞表达升高可能由Treg对Th2细胞调控减弱所致。由于Treg可调节Th1/Th2平衡，有将Th2型炎症向Th1型炎症转化的功能［58］，可见Treg可抑制免疫和炎症反应、维持免疫平衡和免疫耐受性。Treg除调控Th2外，还与Treg/Th17免疫比例失衡有关，miR-155过表达后Th17表达呈正相关性升高，而Treg表达减弱是由于Th17细胞促进免疫应答进程，使免疫应答异常激活，造成自身免疫损伤等［12］。Treg表达降低是由于其独特的转录因子Foxp3表达相对降低，GATA-3表达升高后促进CD4+T淋巴细胞向Th2细胞分化，再者Th1细胞分化受抑制，使Th1/Th2细胞比例严重失调［59］。Treg发挥保护性免疫调节的功能通过细胞-细胞接触依赖方式实现，直接抑制效应T细胞增殖和激活或由抗原提呈细胞辅助，而非细胞因子调控［40］。Th17细胞的作用与Treg相反，RORγt已被确定为Th17细胞分化过程中的重要转录因子，是ROR的剪接体［60］，RORγt诱导依赖于STAT3活性，染色质免疫共沉淀分析表明STAT3能够直接结合IL-17A启动子，两者协同调控Th17细胞转录谱［61］。Th17细胞可分泌IL-17、IL-6、粒细胞集落刺激因子、趋化因子及基质金属蛋白酶等，使中性粒细胞、巨噬细胞不断聚集，进而导致炎症细胞浸润、组织严重破坏，参与机体免疫系统调控［39］。Treg通过分泌IL-10、转化生长因子β等抑制炎症因子，使Th2细胞活性降低，IgE合成减少，并使嗜酸性粒细胞及细胞因子募集、活化功能减弱，变态反应性炎症症状得到缓解［62］。因此，治疗AR可通过增强Foxp3蛋白表达抑制RORγt蛋白表达，调节Th17/Treg平衡，从而显著升高血清IL-10水平，降低血清IL-17表达，缓解免疫炎症反应。

4 miR-155、GATA3与CD4+T细胞的联系

miR-155是miR-155/GATA3/CD4+T通路核心，而circ_0067835是一种环状RNA，作为miRNA上游调控基因正向调控miR-155［20］。双荧光素酶报告验证显示GATA3可作为miR-155的直接靶标调控GATA3表达［20，63-64］。不同种属、不同疾病中，miR-155对GATA3的调控作用不尽相同，AR小鼠双荧光素酶报告检测发现miR-155直接靶向正调控GATA3［20］，但在一些临床肿瘤疾病研究中，双荧光素酶报告检测显示GATA3也是miR-155的直接靶点，但对GATA3起负调控作用，可能由于肿瘤细胞和外泌体存在影响靶点的调控作用［63-64］。此外，GATA3表达依赖于STAT6，且存在时间依赖性诱导表达，免疫应答或炎症发生6～8 h时血清IL-4升高后STAT6即可激活，而GATA3表达在约48 h时才通过程序性激活升高［32，34］，因此GATA3表达不仅受上游circ_0067835和miR-155靶向调控，还与STAT6诱导表达时间有关。GATA3又可促进CD4+T淋巴细胞向Th2细胞优势分化，直接抑制其向Th1细胞分化［59］。或由于炎症刺激使Treg调控紊乱及Treg/Th17比例失衡，进而抑制Th1分化能力，造成Th1/Th2细胞比例失衡［12，58］，上游基因circ_0067835表达增强，不仅靶向调控miR-155，同时促进Th2细胞优势表达和ILC2增殖，使Th2细胞分泌大量IL-4、IL-5和IL-13等Th2型细胞因子，诱发鼻塞、鼻痒、流清涕、喷嚏及鼻黏膜苍白水肿等典型AR临床表现［20］。

5 结语

AR发病机制复杂，尚未阐明。本文以miR-155/GATA3通路为中心及其上游基因、下游转录因子、免疫细胞和细胞因子探讨其相互影响机制，发现通过阻断该通路各调控环节可缓解AR临床症状，这些指标还可作为评估疗效的指标，对AR诊治起指导作用。miR-155/GATA3通路也是AR发病机制之一，其余复杂的调控机制有待进一步研究。