microRNA 在調節變應性疾病Th1/Th2 平衡中作用的研究進展

趙振安 綜述 曹忠勝 審校 (蘇州大學附屬第二醫院，蘇州 215000)

目前認為，CD4+輔助性T 淋巴細胞Th 的兩個亞群Th1/Th2 細胞失衡對變應性炎癥的發生起著關鍵作用［1］。正常機體的Th1/Th2 細胞及細胞因子處于動態平衡，發生變應性疾病時，機體的Th1/Th2 細胞失衡，Th0 細胞向Th2 細胞的優勢分化，表現為Th2 ＞Th1 免疫反應，從而引起變應性炎癥［2］。實驗證明未受抗原刺激的成熟Th0 細胞經變應原刺激后向Th1 或Th2 細胞分化的極性受到細胞因子及轉錄因子等的調控［3］。但整個體系非常復雜，具體機制還不完全清楚。microRNA 可在轉錄后水平調節多基因表達，直接或間接調節Th1/Th2 的平衡。

1 Th1 細胞及細胞因子

Th1 細胞主要產生干擾素γ(Interferon gamma，IFN-γ)、腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor beta，TNF-β)和白細胞介素2(Interleukin-2，IL-2)、IL-12等細胞因子，與遲緩型超敏反應及清除細胞內寄生蟲和病毒的細胞免疫反應有關，在這些細胞因子的影響下，Th0 細胞向Th1 細胞分化;IFN-γ 是Th1 細胞因子的代表，具有拮抗IL-4 的作用，能抑制IL-4誘導的B 淋巴細胞增殖，抑制其分泌IgG 和IgE［4］。轉錄因子T-bet(T-box expressed in T cells)是Th1 特異性轉錄因子，可誘導Th0 細胞分化為Th1 細胞并產生IFN-γ，增強Th1 免疫反應［5］。

2 Th2 細胞及細胞因子

Th2 細胞主要產生細胞因子IL-4、IL-5、IL-9 和IL-13 等，參與變應性炎癥反應。在這些細胞因子的影響下，Th0 細胞向Th2 細胞分化。其中，IL-4 是Th2 細胞因子的典型代表，在變應性炎癥中的作用廣泛，包括誘導IgE 的生成、嗜酸性粒細胞的成熟、肥大細胞的生長、氣道的高反應性及黏液的大量生成等;GATA-3 作為Th2 特異性轉錄因子，可調節Th0 細胞分化為Th2 細胞并分泌Th2 細胞因子，增強Th2 免疫反應［6］。

機體Th1/Th2 細胞因子及轉錄因子T-bet/GATA-3 的水平能代表Th1/Th2 的平衡狀態，可靈敏地反映并評價變應性疾病中Th1/Th2 失衡機制的相關變化［7］。

3 micrRNA 的發現及作用

自1993 年第一種微小RNA 被發現以來，迄今為止已被發現超過2 000 種。microRNA 由一大類約22nt 的非編碼小RNA 組成，廣泛存在于從低等的病毒、線蟲、植物到高等的動物機體中。Dicer 酶是microRNA 產生的關鍵酶。microRNA 通過與靶基因mRNA 的3-非翻譯區(UTR)的堿基互補配對而起作用。當其與mRNA 不完全互補配對時，會抑制翻譯過程;而與mRNA 完全互補配對時，則切割或降解mRNA［8］。一個microRNA 可能會有多個靶基因，一個基因也可以對應多個microRNA。microRNA可以在生物過程中調節基因的表達，例如在動物的一些細胞中高表達，動態調節細胞的分化、凋亡、增殖、新陳代謝等。任何機體平衡的紊亂將造成microRNA 的變化。大多數的microRNA 是跨種族的，許多microRNA 的表達對于組織和一些生物階段是特異性的，而且microRNA 的水平可以通過QRTPCR 很容易進行測量，允許高精度的信號放大［9］，方便進行探查后的驗證。近年研究證實，microRNA在天然免疫和獲得性免疫系統中作用巨大，可調控多種免疫細胞的增殖、分化及其免疫功能，特別是單個特異性microRNA 在免疫系統中的作用備受矚目［10］。

4 microRNA 參與T 細胞的發育

microRNA 參與T 細胞發育和功能的調節。研究發現，在T 細胞發育的不同階段，microRNA 表達水平呈現動態規律性變化。效應T 細胞與初始T細胞相比，7 個優勢表達microRNA 中有6 個顯著下調，而記憶性T 細胞中microRNA 表達水平上調。少數microRNA，特別是microRNA-21 在效應和記憶性T 細胞中比較高。表明多種microRNA 在T 細胞的發育中發揮了重要的調節作用［11］。已知Dicer 酶是microRNA 生產的關鍵酶，對microRNA 的產生過程進行干擾，要了解microRNA 在調節Th 細胞發育和功能等方面是否有作用，可以在不同階段去除Dicer 后，檢測Th 的分化與功能是否受到了影響［12］。得到的結果是，在T 細胞發育的雙陰性期，去除Dicer 酶可導致胸腺細胞總量減少至原來的1/10 以下;在T 細胞發育的雙陽性期，去除Dicer 酶則導致外周T 細胞數量的大幅下降，其中CD4+T 細胞下降50%，并且這些CD4+T 細胞更易在活化后向Th1 分化或走向凋亡，向Th1 分化說明了這些細胞在去除Dicer 后可能失去了抑制IFN-γ 表達的功能。

5 microRNA 參與Th1 反應

實驗證明，microRNA 可以調節Th 細胞的分化，Dicer 酶缺乏的CD4+T 細胞，表現出Th1 細胞分化增多及相關的轉錄因子T-bet 和主要的細胞因子IFN-γ 表達的增多［13］。Dicer 酶缺乏導致的是全部的microRNA 的缺乏，Steiner 等分析了一系列在初始T 細胞中有功能的microRNA，發現單個microRNA 也可以調節Th 細胞的分化，即miR-29。miR-29通過抑制T-bet 和Eomes 的表達而抑制IFN-γ 的表達，最終抑制Th1 反應。mir-29ab1 敲除的小鼠的研究進一步證明了miR-29 在抑制IFN-γ 表達的重要性［14］。microRNA 還可以通過調節細胞因子而間接調節Th1 反應。例如，Xiang 等研究了miR-146a 對Th1/Th2 細胞因子影響，用小鼠RAW264.7 細胞系和腹膜巨噬細胞實驗，得出miR-146a 可以特異性地抑制Th1 細胞因子IL-18 的表達，而miR-146a 抑制劑可以促進IL-18 的表達［15］。另有實驗證明，在可以調節免疫穩態的Treg 細胞中，miR-146a 通過作用于其目的基因STAT1，抑制Treg 細胞的調節作用，最終抑制Th1 反應［16］。Banerjee 等研究證明，miR-155 通過作用于其目的基因IFN-γRα 而作用于早期CD4+T 細胞而最終促進Th1 的分化［17］。miR-17～92 簇也會通過作用于細胞因子而影響Th1 細胞的分化。在體外實驗中，miR-17～92 轉基因的CD4+T淋巴細胞在Th1 極化的條件下會產生更多的IFNγ［18］。Xiao 等在研究miR-17～92 在促進淋巴瘤生成的作用中發現，小鼠T 細胞中miR-17～92 的減少或缺失會導致CD4+T 淋巴細胞分泌IFN-γ 減少，從而抑制Th1 反應［19］。另有，Guan 等在研究自身免疫性腦炎時發現，高表達的let-7e 可以促進T 淋巴細胞向Th1 細胞分化，并且還發現IL-10 是其目的基因之一，而IL-10 可以抑制IFN-γ 的產生和Th1細胞的極化，所以高表達的let-7e 可抑制IL-10 的表達，從而促進T 淋巴細胞向Th1 細胞分化［20］。miRNAs 還可以通過作用于其他免疫細胞而間接地影響Th1 細胞的分化。例如，miR-21 可以通過調節由樹突狀細胞產生的IL-12 而抑制Th1 細胞的分化。IL-12 是誘導T-bet 和IFN-γ 表達的重要的細胞因子，從而抑制了Th1 細胞的分化和增殖。當然，還可能有其他microRNA 參與調節DC 細胞的活性和細胞因子的產生，從而促進Th1 細胞的分化和免疫應答。

6 microRNA 參與Th2 反應

同樣，microRNA 也會作用于細胞因子或轉錄因子，從而間接調節Th2 的分化。Guerau-de-Arellano M 等在研究microRNA 對多發性硬化病中T 細胞分化的調節作用中發現，miR-27、miR-128 在固有淋巴細胞或miR-340 在記憶性CD4+T 細胞中的高表達會降低B 淋巴細胞BMI1 和IL-4 的表達，從而抑制了Th2 細胞的分化［21］。另外，Thai 等在體外實驗中證明，miR-155 缺失的T 細胞表現出向Th2 分化的趨勢，同時伴隨著許多目的基因的異常表達，例如c-MAF(調節IL-4 的產生)［22，23］。Malmh?ll 等研究證明，PU.1 是miR-155 的一個目的基因，而PU.1 可以通過抑制GATA3 的表達而抑制Th2 的應答，miR-155 表達的缺失會通過直接作用于目的基因PU.1，最終促進Th2 為主的炎癥［24］。目前，microRNA 作為一種治療手段，已經在小鼠哮喘模型中進行實驗。Malmh?ll 等在研究microRNA 在哮喘動物模型中的表達及作用時證明，用let-7 抑制劑后，可以減輕肺的炎癥和氣道高反應性，降低Th2 細胞因子IL-13的表達，從而抑制了Th2 反應［25］。另外，Mattes 等研究了miR-126 的抑制劑對哮喘小鼠的治療作用，結論是miR-126 可以促進Th2 反應，增加氣道的高反應性，而它的抑制劑可以降低哮喘小鼠氣道的高反應性和減少嗜酸性粒細胞的聚集，從而抑制Th2反應［26］。此外，在用miR-145 抑制劑治療哮喘的研究發現，miR-145 可以降低IL-5 和IL-13 的表達，從而抑制Th2 反應［27］。值得注意的是microRNA 的表達也受細胞因子的調節。例如IL-6 和IL-21 就可以通過SATA3 途徑而促進miR-21 的表達，從而促進Th2 反應［28］。Sawant 等［29］在體外實驗證明，轉錄因子Bcl6，通過SATA3 的激活而促進miR-21 的表達，促進Th2 反應。

7 總結

microRNA 在變應性疾病的發生發展中起重要的調節作用，特別是單個特異性microRNA 在免疫系統中的作用備受矚目［30］。microRNA 可以通過多種途徑和方式調節Th1/Th2 的平衡:直接調節Th細胞的分化極性;通過調節細胞因子和轉錄因子，從而間接調節Th 細胞的分化極性;調節其他免疫相關的細胞，從而間接調節Th 細胞的分化極性;同一個microRNA 可以有多個靶基因，即可以分別調節Th1細胞或細胞因子和Th2 細胞或細胞因子。一個基因可以由許多個microRNA 調節，也就是一個Th1 或Th2 相關的因子可以由多個microRNA 調節。通過對變應性疾病中microRNA 的研究，會更好地幫助我們了解疾病發生發展的機制，對于變應性疾病的認識有重要的意義。

8 展望

microRNA 在變應性疾病發生發展中的作用已經有了一些初步的認識，而且已經有動物實驗把microRNA 作為診斷變應性疾病的生物標記和治療手段進行研究。但是microRNA 的特性決定它更適合作為一種生物標記，用于診斷或治療后的療效判斷。所以，我們希望能對microRNA 在變應性疾病中的作用有更為深入的理解，從而為變應性疾病的診斷、治療和療效判斷提供新的思路和方向。

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