miRNA調控血液發育機制的研究進展

廖曉棠

（1.中南大學湘雅醫院，湖南長沙 410008；2.湖南省藥品審評認證與不良反應監測中心，湖南長沙 410013）

血液及血管疾病已成為一種嚴重危害人身體健康的常見疾病，如再生障礙性貧血、白血病、血友病等。所有的血細胞最初都來源于一個細胞群，即造血干細胞。造血干細胞在精細復雜的分子信號網絡調控下形成髓系祖細胞和紅系祖細胞，髓系祖細胞進一步發育形成中性粒細胞、嗜酸性細胞、嗜堿性細胞和單核細胞；紅系祖細胞形成紅細胞。上述任何一個關鍵的調控因子異常都可能會導致嚴重的發育缺陷甚至重大疾病。然而，調控造血與血管發育過程的分子機制尚不是很清楚。但在近幾年，一種新型機制出現在人們的視野，即microRNA（miRNA）對血液發育的影響[1-3]，給人們探究調控造血與血管發育過程的分子機制提供了新思路。本文擬對近期miRNA與血液發育的研究進展作一簡介。

1 miRNA概述

miRNA是一類非編碼小分子RNA，長度約為22個核苷酸，自1993年在秀麗線蟲中被發現起，被證實參與多種生物學過程[4]，如增殖、分化、自噬、造血等。miRNA與其他基因一樣在RNA聚合酶Ⅱ的作用下轉錄，很少利用RNA聚合酶Ⅲ[5]。轉錄完成之后形成原始miRNA，后者含有經典的發夾結構，5'端帶帽結構和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長度的前體miRNA，后者在核輸出蛋白Exportin 5的作用下出核入細胞質，前體miRNA經過細胞質中的Dicer/TRBP核酸酶的作用下被剪切成18～25nt的成熟的單鏈miRNA。成熟的miRNA與一些蛋白形成復合體，即RNA誘導的沉默復合體（RISC），它們通常與靶基因的3'UTR、5'UTR或者ORF結合使靶基因的mRNA降解，從而抑制基因的表達。目前為止，在人類基因組中發現了700個miRNA[7]。

2 miRNA與血液發育調控

一直以來，血液發育的機制是人們研究的熱點，但是有關血液發育具體的機制莫衷一是。Georgantas等研究表明，miRNA對血液細胞的發育有重要的調控的作用[8]。血液細胞有多種，調控每種類型血細胞發育的轉錄因子不同，所以不同的miRNA在不同類型血細胞中的作用不同。

2.1 miRNA與紅系血細胞的發育

紅細胞一個很重要的生理功能就是運輸O2和一部分的CO2，當組織缺氧時，就必然會影響紅細胞的變化。Shi XF等[9]發現，miR-486通過調節其靶基因sirt1的表達來調控TF1細胞中紅細胞的生長和分化，當組織缺氧時，miR-486表達上調，其靶基因sirt1也上調，誘導紅細胞的生長和分化。而miR-363是通過紅系細胞的一個關鍵的轉錄因子gata1蛋白來調節缺氧時紅細胞的生長分化[10]。除此之外，Mir-451、let-7也是通過調節各自的靶基因從而影響紅細胞的生長分化，進而調控紅細胞的數量。并且let-7還可通過其靶基因Hmga2調控髓紅祖細胞的數量，即let-7還可以影響髓系細胞的生長分化[11]。綜上所述，紅系細胞的發育受miRNA調控，紅細胞數量的多少與疾病息息相關。紅細胞過多或紅細胞減少，都會引發疾病。

2.2 miRNA與髓系血細胞的發育

同紅細胞一樣，髓系細胞也受miRNA調控。已有研究表明，miR-149-5p可通過調節其靶基因Fas配體的表達來抑制急性淋巴白血病細胞的增殖促進凋亡。miR-150在LSCs中表達下調，但過表達miR-150能顯著抑制增殖促進凋亡從而能抑制腫瘤的生長，而其主要靶信號通路是Nanog信號通路。有意思的是，miR-150還能與Notch2和CTNNB1相互作用調控其他信號通路[12]。上述miRNA都是通過抑制增殖、促進凋亡來抑制血液腫瘤的；還有一類是通過影響表觀遺傳來調控血液，如miR-124，它是通過影響組蛋白乙酰化來影響血液病；miR-126通過影響甲基化酶DNMT1的活性，而后者與骨髓增生異常和急性髓系淋巴白血病相關。髓系細胞種類較多，因此相關的疾病也較多，但所有的機制不外乎上述幾種，一是正調控，一是負調控。再就是通過影響表觀遺傳修飾來調控。

2.3 miRNA與B淋巴血細胞的發育

B細胞是一類非常重要的免疫細胞，由造血干細胞發育而來，在骨髓中產生，至第二淋巴器官中成熟。Jeffrey L等用小鼠實驗發現microRNA-23a，-24-2和27a對免疫細胞的形成是必要的，進一步分析發現，所謂的免疫細胞大部分是指B細胞。通過基因表達分析，microRNA-24-2的靶基因是假性蛋白酶家族3，后者既能促進腫瘤細胞凋亡又能抑制其增殖[13]。B細胞與多發性骨髓瘤密切相關，有研究表明，在多發性骨髓瘤中過表達MiR-34a，能通過其靶基因TGIF2能抑制腫瘤細胞的增殖和促進腫瘤細胞的凋亡。因此，MiR-34a成為治療多發性骨髓瘤的可能靶點[14]。研究表明：miR-340、miR-155和miR-203都與B淋巴細胞白血病有關。

2.4 miRNA與T淋巴血細胞的發育

T淋巴細胞是另一類非常重要的免疫細胞。由造血干細胞發育而來，在胸腺中成熟。T細胞的異常會引發多種疾病。Jin C等[15]表明MicroRNA-155調節T細胞的分化和細胞活性。MicroRNA-21在抑制T細胞凋亡過程中有非常重要的作用，在T細胞中抑制MicroRNA-21的表達，細胞的生長明顯受到抑制，同時增加了細胞凋亡。MicroRNA-210能調節化學過敏時T細胞活性。此外，細胞外的miRNA也能夠調節T細胞活性。

2.5 miRNA與巨噬細胞的發育

巨噬細胞在生物體的免疫反應中有重要的作用，它是血小板的前體，而后者是凝血和止血所必需的成分。有研究表明，在人類造血干細胞向巨噬細胞分化時，miRNA17-5p和miRNA106a家族成員成下調趨勢。這些miRNA與runx1相互作用并形成一個負反饋環來來抑制單核細胞的分化。A.Rosa等人表明：miRNA424和髓系轉錄因子NFI-A形成的復合體與pu.1相互作用在單核細胞分化的過程中發揮著重要作用。miRNA23還可以通過調節NFI-A來調節粒細胞的分化[16]。miRNA146b-5p的轉錄可以被紅系以及聚合系轉錄因子GATA1蛋白激活，并且通過調節血小板源生長因子受體a信號通路來調節人類紅系和巨核系細胞的分化。此外，與巨核系細胞發育相關的miRNA還有miRNA105、miR-99a/100～125b，由此看出miRNA對巨核細胞的發育有重大作用。

3 結束語

miRNA在血液發育過程中有重要的調控作用。雖然有些miRNA被研究的比較多，并且取得了一定的進展，如miRNA196、miRNA155等，但是些miRNA的功能還是未知的，如miRNA104等。而且，miRNA涉及信號通路之廣，人們對其了解還遠遠不夠。所以，未來需要更多關于miRNA的功能的研究，以便人們更清楚地了解miRNA在血液發育以及血液病中的作用機制，為血液疾病的診斷和治療提供的理論依據。

[1]Cao RY,Li Q,YiM,et al.The Emerging Role of MicroRNA-155 in Cardiovascular Diseases[J].BioMed Research International,2016,2016(3):1-5.

[2]Economou E K,Oikonomou E,Siasos G,et al.The role of microRNAs in Coronary Artery Disease: From Pathophysiology to Diagnosis and Treatment[J].Atherosclerosis,2015,241(2):624.

[3]Raimondi L,De LA,Morelli E,et al.MicroRNAs: Novel Crossroads between Myeloma Cells and the Bone Marrow Microenvironment[J].Biomed Research International,2016,2016(4):6504593.

[4]Lee RC,Feinbaum RL,Ambros V.The C.elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14.[J].Cell,1993,75(5):843.

[5]Borchert G M,Lanier W,Davidson B L.RNA polymeraseⅢTranscribes Human Micrornas[J].Nature Structural & Molecular Biology,2006,13(12):1097-1101.

[6]Krol J,Loedige I,Filipowicz W.The Widespread Regulation of microRNA Biogenesis,Function and Decay[J].Nature reviews.Genetics,2010,11(9):597-610.

[7]RM.O'Connell,DS.Rao,AA.Chaudhuri,et al.Physiological and Pathological Roles for microRNAs in the Immune System[J].Nature reviews.Immunology,2010,10(2):111-122.

[8]Merkerova M,Vasikova A,Belickova M,et al.MicroRNA expression profiles in umbilical cord blood cell lineages[J].Stem Cells &Development,2010,19(1):17.

[9]Shi X F,Wang H,Kong F X,et al.Exosomal miR-486 Regulates Hypoxia-Induced Erythroid Differentiation of Erythroleukemia Cells through Targeting Sirt1[J].Experimental Cell Research,2017,351(1):74-81.

[10]Xie Y,Li W,Feng J,et al.MicroRNA-363 and GATA-1 are Regulated by HIF-1α in K562 Cells under Hypoxia[J].Molecular Medicine Reports,2016,14(3):2503.

[11]Rowe R G,Wang L D,Coma S,et al.Developmental Regulation of Myeloerythroid Progenitor Function by the Lin28b–let-7–Hmga2 axis[J].Journal of Experimental Medicine,2016,44(9):1497-1512.

[12]Xu D,Zhou P,Wang Y,et al.miR-150 Suppresses the Proliferation and Tumorigenicity of Leukemia Stem Cells by Targeting the Nanog Signaling Pathway[J].Frontiers in Pharmacology,2016,7(246):439.

[13]Kurkewich J L,Bikorimana E,Nguyen T,et al.The mirn23a microRNA Cluster Antagonizes B Cell Development[J].Journal of Leukocyte Biology,2016,100(4):665.

[14]J Yu,R Wang,J Chen,et al.miR-340 Inhibits Proliferation and Induces Apoptosis in Gastric Cancer Cell Line SGC-7901,Possibly via the AKT Pathway:[J].Medical Science Monitor International Medical Journal of Experimental & Clinical Research,2017,23:71-77.

[15]Jin C,Cheng L,H?xtermann S,et al.MicroRNA‐155 is a Biomarker of T-cell Activation and Immune Dysfunction in HIV-1-infected Patients[J].Hiv Medicine,2016,18(5):354.

[16]Francesco Fazi,Alessandro Rosa,Alessandro Fatica,et al.A Minicircuitry Comprised of MicroRNA-223 and Transcription Factors NFI-A and C/EBPα Regulates Human Granulopoiesis[J].Cell,2005,123(5):819-831.