張育銘,陳喬光,候照峰,劉丹丹,陶建平,許金俊
(1.揚州大學獸醫學院,揚州 225009;2.江蘇動物重要疫病與人獸共患病防控協同創新中心,揚州 225009)
microRNAs(miRNAs)是由動物、植物、病毒和部分單細胞生物表達的一種短的非蛋白編碼RNA,大小約為22個核苷酸[1]。Lee等[2]在1993年從秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditiselegans)中首次發現可調控胚胎后期發育的小分子RNAlin-4,miRNAs對細胞信號網絡具有不可忽視的調控作用。在真核生物中有2/3的編碼基因受miRNAs的調控[3],參與許多生理過程的調控,如發育、細胞分裂、增殖和調亡、脂類代謝、激素分泌等,并且在炎癥反應、免疫相關途徑、腫瘤發生相關途徑、蛋白質修飾相關途徑等過程中發揮著重要作用。隨著測序技術的發展,miRNAs的研究也越來越深入,近年來研究發現,病原如病毒[4]、細菌[5]、寄生蟲[6]感染雞后均會引起miRNAs的變化。文章就近年來部分病毒、細菌、寄生蟲感染后,雞miRNAs的變化和調控機制的研究進行綜述,以期為從miRNAs的角度對雞病的診斷、治療和防控提供一定的參考。
在動物中,miRNAs的生物合成起始于細胞核內RNA聚合酶Ⅱ或RNA聚合酶Ⅲ對DNA的轉錄[7],生成初級miRNA(primary-miRNA,pri-miRNA)。之后pri-miRNA在細胞核內被核酸內切酶RNase Ⅲ(drosha ribonuclease Ⅲ,Drosha)切割成具有特征性發夾結構的前體miRNA(precursor-miRNA,pre-miRNA)[8-9]。隨后,轉運蛋白Exportin-5識別pre-miRNA的3′-端,將其運送到細胞質中。在細胞質中,雙鏈RNA專一性內切酶(Dicer酶)識別pre-miRNA雙鏈的3′和5′-末端信號,將其剪切成22個核苷酸左右的成熟miRNA雙鏈。隨后,雙鏈分離成2條單獨的鏈,其中1條miRNA鏈通常被降解,另一條miRNA鏈與AGO蛋白、雙鏈RNA結合蛋白、Dicer酶結合形成RNA誘導基因沉默復合物(RISC)后發揮功能[10]。miRNA 5′-區域存在一段2~8個核苷酸的種子序列,該段序列通常特異性的與其靶基因3′-非翻譯區(UTR)部分或完全結合,在轉錄后水平抑制或降解mRNA介導的基因沉默[11],調控生理機能如發育、細胞增殖、細胞凋亡、細胞分化等,參與免疫反應、代謝、生物合成,并可以作為疾病預后和診斷的生物標志物。此外,miRNAs的表達在真核生物不同發育階段有其特定的表達模式,具有嚴格的組織和時間特異性。
雛雞是傳染性法氏囊病病毒(Infectious bursal disease virus,IBDV)的自然宿主之一,感染后會導致發病雞法氏囊先腫大后萎縮,引起免疫功能障礙,造成嚴重的免疫抑制。IBDV感染后,會激活雞體內的部分miRNAs,這些miRNAs可以靶向IBDV的衣殼蛋白(VP)或基因組的特定序列,抑制IBDV的復制[4,12]。 Wang等[4]篩選了5種抗VP2的miRNAs用于構建表達載體,并將其轉染進雞胚成纖維細胞(DF-1)中,可顯著抑制VP2的表達。 隨后選擇了更有效的miR-VP2A和miR-VP2E轉染進DF-1細胞中,之后感染IBDV,結果顯示單獨和共表達的miR-VP2A和miR-VP2E引起病毒滴度顯著降低,抑制作用至少持續120 h。這表明靶向VP2的miRNAs可以有效抑制IBDV病毒的復制。Wang等[12]利用基因芯片技術從IBDV感染的DF-1和法氏囊中篩選出gga-miR-21,構建慢病毒載體使其在感染IBDV的DF-1中過表達,發現IBDV VP1的表達水平下降,IBDV的復制受到抑制。
樹突狀細胞(DC)作為一種抗原遞呈細胞,在免疫系統中發揮著重要作用。干擾素(IFN)是機體受到病原刺激后,產生的一種具有抗病毒、抗腫瘤、抑制細胞增殖、調節免疫作用的糖蛋白。IFN的表達與宿主細胞中細胞因子信號轉導抑制因子(SOCS)的表達密切相關。Fu等[13]在感染IBDV的DF-1細胞中發現了一系列顯著差異表達的miRNAs,其中gga-miR-130b可以通過靶向IBDV基因組片段A的特定序列抑制IBDV復制,并通過靶向宿主細胞中SOCS5增強IFN-β的表達。同時,Fu等[14]還發現,gga-miR-454可以靶向IBDV基因組片段B的特定序列抑制IBDV復制,并且gga-miR-454通過靶向SOCS6增加了IFN-β的表達。之后Duan等[15]的研究也發現了一種誘導性的抗IBDV感染的介質——gga-miR-27b-3p,它可以靶向SOCS3和SOCS6,從而增強Ⅰ型干擾素表達,提高信號轉導與轉錄激活因子1(signal transducer and activator of transcription 1,STAT1)在701位酪氨酸的磷酸化水平,抑制IBDV的復制。
miRNAs的變化不只是有利于宿主的,也可能是有利于病毒的。IBDV感染DF-1后,會引起雞p53(Chp53)表達上調,從而抑制IBDV的復制。Ouyang等[16]的研究表明,gga-miR-2127能夠靶向Chp53 mRNA的3′-UTR,抑制Chp53的表達,從而促進IBDV的復制。 此外,Ouyang等[17]研究也發現,干擾素調節因子2(IRF2)的3′-UTR與gga-miR-9*有2個結合位點,gga-miR-9*通過靶向IRF2抑制抗病毒先天免疫中IFN的產生,負調節宿主的抗病毒天然免疫反應,促進IBDV復制。
禽白血病是一種能夠在雞群中垂直傳播的腫瘤性疾病,一直以來J亞型禽白血病病毒(Avian leukosis virus-J,ALV-J)被認為可以通過精子進行垂直傳播,精子miRNAs的變化與該病的發生發展密切相關。Chen等[18]對ALV-J感染雞的精子細胞外小泡進行深度測序,發現了9種差異表達的miRNAs,6個上調,3個下調,其中下調的miR-138-5p被認為是一種腫瘤抑制因子,在多種癌癥中表達下調,包括乳腺癌[19]和肺癌[20]。該研究的結果表明,ALV-J感染后會引起雞精子miRNAs發生變化,且部分變化的miRNAs被證明與腫瘤性疾病相關。
禽白血病的特征性病變是引起肝臟等器官出現淋巴瘤,導致肝臟破裂出血,引起感染雞死亡。許多報告表明,差異表達的miRNAs可以促進癌癥的發生和發展[21-23]。Li等[24]利用miRNAs微陣列技術在未感染和感染ALV-J的10周齡雛雞肝臟中檢測出12個差異表達的miRNAs,其中gga-miR-221、gga-miR-222、gga-miR-1456、gga-miR-1704、gga-miR-1777、gga-miR-1790和gga-miR-2127表達上調,gga-let-7b、gga-let-7i、gga-miR-125b、gga-miR-375和gga-miR-458表達下調。Wang等[25]利用miRNAs微陣列研究了ALV-J感染238 d后雞肝臟腫瘤中miRNAs表達的變化,與對照組相比,4個miRNAs表達差異,gga-miR-221表達顯著上調,gga-miR-193a、gga-miR193b和gga-miR-125b表達顯著下調。差異表達的miRNAs與Li等[24]的研究結果略有不同,可能是雞品種和日齡差異的原因導致。在Lambeth等[26]的研究中,差異表達的miRNAs中上調的miR-221和miR-222可抑制腫瘤抑制因子和細胞周期抑制因子p27Kip1的表達;在Garofalo等[27]的報道中,miR-221和miR-222的下調導致癌細胞凋亡。Ji等[28]的研究首次報道了ALV-J感染過程中DF-1細胞miRNAs表達水平的變化,選取了7個已報道的miRNAs(let-7b/7i、miR-221/222、miR-125b、miR-375b和miR-2127),其中6個miRNAs與腫瘤發生相關。研究結果表明,在感染引起骨髓瘤的ALV-J株(NX0101)和引起血管瘤的ALV-J株(GD1109)的細胞中,除gga-miR-375外,其余6個miRNAs均在感染后1 h表達上調。在感染后第2天,7個miRNAs在感染的DF-1細胞中均表達上調。感染后第6天,2株不同表型的ALV-J株感染DF-1細胞后,gga-let-7b、gga-miR-125b和gga-miR-375表達下調,gga-miR-221和gga-miR-222表達上調。而感染NX0101的DF-1細胞中gga-let-7i的表達降低,感染GD1109的細胞中gga-let-7i的表達增強,而gga-miR-2127在感染和未感染細胞中的表達無顯著差異。該研究加深了對腫瘤相關機制和ALV-J與宿主相互作用的理解,證明了在ALV-J感染過程中,miRNAs可動態調節靶基因的表達。
巨噬細胞在宿主防御入侵病原體中起著至關重要的作用。Dai等[29]采用全轉錄組分析的方法,對雞原代單核細胞來源的巨噬細胞(MDM)中的宿主因子包括基因、miRNAs、長鏈非編碼RNA(lncRNA)及其調控網絡進行了分析。在ALV-J感染后3 h(3hpi),在MDM中共檢測到128個差異表達的lncRNAs和15個差異表達的miRNAs,在感染后36 h的MDM中分別檢測到30個差異表達的lncRNAs和8個差異表達的miRNAs。該研究進一步構建了差異表達的lncRNAs-mRNAs、miRNA-mRNAs和lncRNAs-miRNA-mRNAs相互作用網絡。結果提示,在ALV-J感染后3 h的MDM中,差異表達的lncRNAs和miRNAs通過互作網絡參與了非受體酪氨酸激酶-信號轉導與轉錄激活因子(janus kinase-signal transducer and activator of transcription,Jak-STAT)信號通路中細胞周期蛋白D3(CCND3)和SOCS5的調控。該研究結果全面揭示了雞原代巨噬細胞中非編碼RNA與ALV-J的關系。
環狀RNA(circRNAs)在進化上是保守的,并且廣泛存在,circRNAs比線性RNA更穩定,因此可能參與不同的生物學過程[30]。而且有越來越多的證據表明,circRNAs可以與癌癥相關的miRNAs聯系起來,通過circRNA/miRNA/mRNA軸作為癌癥相關途徑的調節因子[31-32]。miR-375是一種成熟的腫瘤抑制因子miRNA,在許多類型的癌癥中異常表達,是潛在的抑制癌癥和藥物治療的靶點[33]。miR-375的差異表達已被證明與腫瘤侵襲性和發展過程相關[34-35]。在Li等[36]的報道中,證明了下調的gga-miR-375可以作為一種腫瘤抑制因子,靶向Yes相關蛋白(YAP)基因,抑制細胞增殖,促使癌細胞凋亡。Zhang等[37]的研究證明了YAP1是gga-miR-375的靶基因,支持了Li等[36]的研究結果。隨后在此基礎上通過RNA免疫沉淀(RIP)、生物素化RNA下拉實驗和RNA熒光原位雜交(RNA-FISH)實驗,證實CIRC-Vav3是gga-miR-375的上游靶基因,證明了ALV-J可以通過CIRC-Vav3/gga-miR-375/YAP1軸影響上皮-間質轉化(EMT)標志物從而促進腫瘤發生。
ALV-J感染雞后miRNAs的變化,可能有利于宿主,也可能有利于病毒。Yu等[38]研究發現,在ALV-J感染雞胚成纖維細胞(CEF)過程中,gga-miR-148a-5p的表達明顯下調。雙熒光素酶報告基因分析表明,3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶-1(PDPK1)是gga-miR-148a-5p的直接靶基因,在體外,gga-miR-148a-5p過表達顯著促進ALV-J感染的CEF細胞增殖,包括細胞周期,而抑制gga-miR-148a-5p則相反。抑制PDPK1可促進ALV-J感染細胞增殖和細胞周期,說明gga-miR-148a-5p靶向PDPK1可抑制ALV-J感染細胞的增殖和細胞周期。此外,Li等[39]在ALV-J感染雞的脾臟與未感染脾臟167個差異表達的miRNAs中,驗證了上調的miR-34b-5p可以直接靶向黑色素瘤分化相關基因5(MDA5),抑制MDA5可加速了ALV-J感染細胞的增殖、細胞周期和遷移,促進ALV-J的復制。此外,在Li等[40]先前的報道中,上調的miR-23b可以直接靶向干擾素調節因子1(IRF1),顯著降低IRF1 mRNA表達水平,從而降低IFN-β,負調節宿主的抗病毒天然免疫反應,從而促進ALV-J的復制。
禽流感是一種傳染性強,傳播速度快的人獸共患傳染病,禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)變異速度快、基因型眾多,給全球養雞業造成了巨大的經濟損失。Wang等[41]通過高通量測序技術在H5N3感染雞的肺臟和氣管中分別鑒定出73和36個差異表達的miRNAs,其中在感染和未感染肺臟的比較中,下調的miRNAs的靶基因顯著富集在對病毒的應答、免疫系統反應、淋巴細胞和肺臟發育的過程,在感染和未感染氣管的比較中,下調的miRNAs靶標中,白細胞介素12(IL-12)的產生和生物合成過程富集倍數最高;肺臟、氣管感染組與非感染組比較表達上調miRNAs的靶點,在免疫相關的GO富集項中顯著富集;在H5N3感染雞后,肺臟和氣管中下調的miRNAs調控幾乎不同的過程,而上調的miRNAs調控幾乎相同的過程,以應對病毒的感染;該結果表明,miRNAs即便存在組織特異性,但在病原感染后,相關聯的組織如肺臟和氣管中部分miRNAs依然能夠發揮相同或相似的功能以應對病原感染。隨后,Wang等[42]通過對H5N3感染雞肺臟組織miRNAs表達與mRNA轉錄組的綜合分析,發現了121個差異表達的miRNAs和508個差異表達的mRNAs;通過結合平行mRNA表達譜,發現某些mRNA在差異表達的miRNAs的調控下并沒有發生差異表達,如在免疫相關基因IL-17受體D中預測了7個差異表達的miRNAs的結合位點,其中5個miRNAs在H5N3感染后上調,2個miRNAs下調,導致IL-17受體D在這些差異表達miRNAs不同的調控方向下沒有發生差異表達。此外,病毒侵入后,細胞miRNAs也可以靶向病毒基因,如gga-miR-34a不僅有14個免疫相關靶基因,而且還針對AIVHA、NA、PA、聚合酶堿性蛋白1(PB1)和PB2基因,gga-miR-32可以靶向HA和NS基因,gga-miR-30b靶向M和NA基因。O’Dowd等[43]通過分析低致病性AIV H4N6感染雞氣管環后氣管細胞釋放的胞內和胞外小泡(EV)的miRNAs表達譜,在所有的細胞和胞外小泡樣本中,有67個上調的miRNAs,157個下調的miRNAs。隨后預測了差異表達miRNAs靶向的幾個基因或通路,其中凋亡過程中的細胞凋亡蛋白酶(Caspase)受gga-miR-1784b-5p的調控,gga-miR-205b參與調控mRNA加工、p53轉錄因子和Ras-相關C3肉毒毒素底物1(RAC1)途徑,gga-miR-282-5p參與了促癌基因(c-myc)途徑。此外,該研究還發現了26種miRNAs可以靶向病毒基因組片段,如gga-miR-1784b-5p可以靶向H4N6病毒片段5(NP蛋白)和片段7(M1蛋白)。 這與Wang等[42]的研究結果一致。
DC的抗原遞呈能力在識別和清除病毒方面發揮著不可替代的重要作用。Lin等[44]通過全基因組miRNAs圖譜揭示了H9N2 AIV與禽DC的相互作用,發現H9N2 AIV的活性和非活性均增強了DC遞呈抗原和激活T淋巴細胞的能力。其次,通過全基因芯片分析表明,H9N2 AIV刺激涉及蛋白質定位、核苷酸結合、白細胞內皮細胞遷移和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號轉導。此外,該研究還證明了gga-miR-1644可以靶向肌盲蛋白2(MBNL2)以增強DC抑制病毒復制的能力,gga-miR-6675靶向PB1的核定位序列以觸發PB1基因的沉默,從而抑制H9N2 AIV的復制。Yang等[45]通過分析H9N2 AIV感染DC后的miRNAs表達譜發現66個已知miRNAs和36個新miRNAs在感染后差異表達,其中72個上調,30個下調。對預測靶基因的GO富集分析顯示,在細胞過程、蛋白質修飾過程、MAPK級聯反應、對刺激的反應、蛋白質代謝等過程顯著富集。KEGG分析表明,這些miRNAs的預測靶點在內吞、溶酶體、p53、Rig-I樣受體和Nod樣受體信號通路中顯著富集。這些大多與DC促進感知入侵的病毒并且參與宿主抵御病原感染的第一道防線相關。
腸炎沙門氏菌病是一種重要的食源性疾病之一,動物及動物性產品包括蛋、奶、奶制品均可能是腸炎沙門氏菌(Salmonellaenteritidis,SE)的載體,對人類健康造成威脅。Wu等[5]通過深度測序方法分析了SE感染白來航蛋雞后盲腸miRNAs的表達,發現了37個差異表達的miRNAs,其中22個表達上調,15個表達下調。 通過對差異表達的miRNAs預測的靶基因進行GO富集分析發現,大多靶基因富集在免疫和代謝相關功能。說明在產蛋初期,miRNAs主要通過調節代謝和免疫之間的動態平衡,參與雞體對SE感染的應答。
SE感染不同抗性和易感性雞群時,雞體的miRNAs調控途徑具有不同的趨向性。Li等[46]通過高通量測序技術研究了SE易感組、抵抗組和對照組雞脾臟miRNAs的表達,鑒定出32個差異表達的miRNAs,易感組和對照組之間有16個,抵抗組和對照組之間有13個,易感組和抵抗組之間有13個。對靶基因進行富集分析顯示,細胞凋亡和NOD樣受體(Nod-like receptor protein,NLRP)信號通路及獲得性免疫應答明顯豐富,且易感組與對照組相比凋亡途徑顯著豐富,抵抗組與對照組相比NOD樣受體途徑顯著富集。此外,通過熒光素酶報告基因系統,證明了gga-miR-101-3p和gga-miR-155可以分別靶向免疫相關基因干擾素調節因子4(IRF4)和富含亮氨酸的重復序列蛋白59(LRRC59)的3′-UTR,從而負反饋促炎細胞因子的產生。
禽致病性大腸桿菌病是雞群中最常見的細菌性疾病之一,主要通過呼吸道在雞群傳播,引起不同年齡雞的急性和慢性感染。與SE感染時相似,禽致病性大腸桿菌(avian pathogenicEscherichiacoli,APEC)感染不同抗性和易感性雞群時,雞體的miRNAs調控也具有差異。Jia等[47]通過高通量測序和整合分析鑒定易感組、抵抗組和對照組肉雞脾臟miRNAs的表達,共鑒定出27個差異表達的miRNAs,其中13個在對照組與抵抗組之間、17個在對照組與易感組之間、14個在抵抗組與易感組之間。在這些差異表達的miRNAs中gga-miR-429的表達水平持續上調,抵抗組約為對照組的1.4倍,易感組約為抵抗組的2.3倍,因此,gga-miR-429可能與雞對APCE的抗性有關。miRNAs的最終功能依賴于靶基因的活性,通過對靶基因的潛在功能分析,這些基因在12個與免疫相關的過程顯著富集。說明在APEC感染過程中,雞脾臟中差異表達的miRNAs可以對免疫相關靶點進行調控。Jia等[47]通過熒光素酶報告基因系統驗證了gga-miR-429可以靶向跨膜蛋白(TMEFF2)的3′-UTR,在體外HD11巨噬細胞系中過表達gga-miR-429,顯著抑制TMEFF2的表達,而TMEFF2參與脂多糖誘導的Wnt信號通路。該結果表明,gga-miR-429參與感染過程,是一個潛在的、新的與APEC抗性相關的基因。
宋祥軍等[48]通過分析感染APEC的雛雞脾臟miRNAs表達譜,鑒定出21個差異表達的miRNAs,其中差異表達的gga-miR-1416-5p和gga-miR-1662在Wu等[5]鑒定的SE感染的雞盲腸miRNAs中也被發現,說明這2個miRNAs在雞體內組織特異性較低,可以在不同細菌感染時廣泛調控相關基因的表達,以應對病原感染。
雞是空腸彎曲菌(campylobacter jejuni)的天然宿主,盲腸是其定植感染的主要場所,盲腸扁桃體作為雞體最重要的免疫器官,在病原入侵后必然發揮重要的免疫功能。Liu等[49]通過Solexa測序分析雞盲腸miRNAs在接種空腸彎曲菌后的變化,發現了4個差異表達的miRNAs:gga-miR-155、gga-miR-1416-5p、gga-miR-19a-3p和gga-miR-19b-3p;通過生物學軟件預測的1 114個靶基因在14條通路中顯著富集,其中有5種免疫相關通路,包括MAPK信號通路、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號通路、Wnt信號通路、胰島素信號通路和Jak-STAT信號通路。
病原感染雞后,miRNAs及其功能靶點會隨時間的改變發生動態的變化。Wang等[50]通過實時熒光定量PCR分析了空腸彎曲菌感染后4、8、12、16、20和24 h雞盲腸miRNAs與靶基因的表達情況,結果發現,gga-miR-1416-5p在感染后8 h表達顯著上調,在20 h表達顯著下調;gga-miR-30b和gga-miR-30c表達模式一致,在感染后8 h表達顯著上調,24 h表達顯著下調。表明gga-miR-30家族在抗菌感染中發揮重要作用,可能協同抑制空腸彎曲桿菌的增殖。此外,SOCS3在感染后8 h的調控方向與gga-miR-30b、gga-miR-30c、gga-miR-148a、gga-miR-1416-5p相反,表明SOCS3是這些miRNAs的潛在靶基因。
由于在寄生蟲方面僅有球蟲與雞體miRNAs相互作用的研究報道,所以作者僅對球蟲感染后雞體miRNAs的調控進行了綜述。雞球蟲病是由雞球蟲引起的,在雞群中最常見的寄生蟲病,主要引起腸道黏膜的炎癥病變,其病變部位差異表達的miRNAs大多參與細胞生長發育、免疫反應等過程。Hong等[6]通過分析壞死性腸炎抗性和敏感品系雞混合感染巨型艾美耳球蟲和C型產氣莢膜梭菌后脾臟和腸上皮淋巴細胞(IEL)miRNAs和轉錄組表達情況。在2個品系脾臟和IEL中發現gga-miR-30b、gga-miR-30c和gga-miR-455-5p與SOCS3轉錄水平相反;Ⅰ型膠原蛋白α2(COL1A2)轉錄水平與gga-miR-196和gga-let-7之間,以及可溶性蛋白質(Calbindin-D28k,CALB1)轉錄水平和gga-miR-130b之間,也觀察到類似的負調控;在炎癥反應中發揮重要作用的趨化因子配體14(CXCL14)的轉錄水平只與2個品系脾臟中gga-miR-181a和gga-miR-181b呈負相關。此外,該研究通過對差異表達miRNAs的免疫相關靶基因進行了生物學過程和通路分析,生物學過程主要集中在炎癥反應、免疫性疾病或癌癥、細胞發育,細胞生長和增殖、血液系統發育和功能、組織形態、體液免疫反應等;顯著富集的通路途徑包括Ⅰ型糖尿病信號傳導、肝纖維化/肝星狀細胞活化、輔助T細胞分化、JAK2在激素樣細胞因子信號傳導中的作用以及IL-6信號傳導等。
在球蟲感染和炎癥期間,腸道中常發生細胞增殖。膽固醇作為細胞膜的基本成分,是細胞增殖和生長所必需的。Sun等[51]通過分析堆型艾美耳球蟲感染的十二指腸miRNAs表達譜,發現gga-miR-1699、gga-miR-7477-5p、gga-miR-1451-5p和gga-miR-1608表達顯著增加與CYP27A1表達下調;通過雙熒光素酶基因報告系統,驗證了gga-miR-1608和gga-miR-1699可以靶向CYP27A1基因的3′-UTR;下調的CYP27A1蛋白降低了腸道中膽固醇的代謝水平,這可能是為了促進球蟲感染誘導的炎癥過程中上皮細胞的增殖。
之后的一項研究似乎支持了Hong等[6]和Sun等[51]的試驗結果,即球蟲感染后,會激活部分miRNAs參與調控腸道炎癥部位的細胞增殖,以應對球蟲感染。Liu等[52]通過高通量測序方法鑒定了毒害艾美耳球蟲感染后108 h雞小腸的miRNAs表達情況,鑒定出了35個差異表達的miRNAs,其中16個上調,19個下調;通過生物信息學軟件預測差異表達miRNAs的靶基因,對靶基因進行KEGG富集分析,發現了一些與細胞增殖和凋亡相關的通路,如MAPK信號通路和過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors,PPARs)信號通路,其中差異表達的gga-miR-1453、gga-miR-1464、gga-miR-34a-5p、novel-100-mature、novel-78-mature的靶基因參與了細胞分化和細胞黏附,表明這些差異表達miRNAs在細胞發育過程中起著重要的調節作用。此外,差異表達的gga-miR-1453、gga-miR-1464、novel-188-mature、novel-271-mature和novel-78-mature預測的靶基因顯著集中在Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)信號通路和腫瘤壞死因子(TNF)信號通路,這2個通路已被鑒定為宿主抗艾美耳球蟲感染的重要途徑[53-54]。
宿主miRNAs還可以作為禽病早期的診斷標志物。Tim等[55]利用NextSeq500測序技術,比較了自然感染和亞臨床感染巨型和堆型艾美耳球蟲的羅斯308肉雞腸道中miRNAs的表達,發現gga-miR-31-5p僅在臨床感染組中差異表達,gga-miR-122-5p在臨床和亞臨床感染雞中差異表達,gga-miR-144-5p和gga-miR-205b僅在亞臨床感染雞中差異表達。綜合上述研究結果,確定gga-mir-122-5p、gga-miR-144-5p和gga-miR-205b可以用于診斷羅斯308肉雞的亞臨床巨型和堆型艾美耳球蟲病。
病原微生物感染雞體是一個非常復雜的對抗過程,既包括雞體通過免疫系統清除病原微生物,又包括病原微生物對雞體的侵害。宿主miRNAs作為一種參與轉錄后調節的小分子RNA,在病原感染過程中發揮著重要作用。病原侵入后,雞體miRNAs可以靶向自身的基因來調控雞體先天免疫信號,也可以靶向病原的基因從而影響病原的吸附、侵入、增殖。但同時,宿主miRNAs的變化不止是有利于雞體的,也可能是有利于病原的,如IBDV體外感染DF-1,gga-miR-2127和gga-miR-9*可促進IBDV的復制。不同病原微生物感染雞后,會激活相同的miRNAs調控途徑,如gga-miR-32、gga-miR-30b、gga-miR-155和gga-miR-1416等在部分病毒、細菌、寄生蟲感染雞后均被檢測為差異表達的miRNAs。此外,宿主miRNAs還可以作為禽病早期的診斷標志物,如gga-miR-122-5p、gga-miR-144-5p和gga-miR-205b可以用于診斷羅斯308肉雞的亞臨床巨型和堆型艾美爾球蟲病。目前,對宿主miRNAs的研究還只是冰山一角,一些宿主miRNAs的功能、靶點和作用機制還需要進一步的研究。了解雞miRNAs在病原感染和致病過程中的作用機制,有助于為雞病的診斷、治療和防控提供新的思路和理論依據。