王鳳嬌, 張美玲， 孫播東， 孫 鵬， 欒維民,2， 楊樹寶

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 ， 吉林長春130118 ; 2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點實驗室 ， 吉林長春130118)

MicroRNAs對巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用

王鳳嬌1, 張美玲1， 孫播東1， 孫 鵬1， 欒維民1,2， 楊樹寶1

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 ， 吉林長春130118 ; 2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點實驗室 ， 吉林長春130118)

巨噬細(xì)胞是一種抗原遞呈細(xì)胞，同時具有很強(qiáng)的吞噬和消化異物抗原的能力，是固有免疫系統(tǒng)的主要效應(yīng)細(xì)胞之一。巨噬細(xì)胞存在于機(jī)體的各個組織內(nèi)，幾乎參與機(jī)體的每一個生物過程，從發(fā)育、穩(wěn)態(tài)到對病原體的免疫應(yīng)答[1]，在抗炎、抗纖維化、抗癌的治療方面起著重要的作用。miRNA一種微小的未編碼的RNA，可以對基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，直接抑制目的基因mRNA的表達(dá)，參與各種生物功能的調(diào)節(jié)，包括免疫細(xì)胞的分化、成熟、維持免疫內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和正常的生物功能等。因此本文主要介紹miRNA對巨噬細(xì)胞分化、極化和凋亡產(chǎn)生的影響。

1 miRNA的產(chǎn)生

第一個miRNA lin-4，是1993年在歐洲的秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)的[2]。2000年，同樣是在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)了第二種miRNA let-7[3]。miRNAs 由RNA聚合酶II進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物稱為“pri -miRNA”。pri-miRNA被核酶復(fù)合物裂解，這些被裂解后的初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物稱為“pre-miRNA”。Pre-miRNAs 從細(xì)胞核運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)，通過Dicer酶進(jìn)一步處理。Dicer處理Pre-miRNAs是一個不完整的過程，將其加工成雙體miRNA，之后再接頭蛋白的幫助下形成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體(RNA-induced sliencing complex,RISC)。在RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體中，雙體miRNA仍然結(jié)合靶基因的mRNA(這個miRNA稱為成熟miRNA)，其他互補(bǔ)的非功能雙體miRNA降解[4-5]。因此成熟的miRNA主要在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)，與mRNA和靶基因結(jié)合。

2 miRNA對巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用

2.1 miRNA對巨噬細(xì)胞分化的影響 單核細(xì)胞來源于骨髓中的前體細(xì)胞，巨噬細(xì)胞是由單核細(xì)胞分化而來。miRNA在巨噬細(xì)胞分化和病理過程如腫瘤、動脈粥樣硬化中扮演著重要的角色。在單核-巨噬細(xì)胞分化時， miR-223, miR-15a和miR-16 的表達(dá)顯著降低，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞中絲氨酸蘇氨酸激酶IKKα 的表達(dá)增加，大量IKKα的表達(dá)與激酶NIK 共同促進(jìn)p52的提高[6]。Shuai Wang等[7]人也證實在這個過程中miR-29a 和清道夫受體A(scavenger receptor-A,SR-A)的表達(dá)增加,RNA結(jié)合酶QKI的表達(dá)被抑制。miR-29a在QKI上面的結(jié)合位點是mRNA 3′UTR。miR-29a直接在轉(zhuǎn)錄后水平抑制QKI的表達(dá)。此外，單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化過程中，miR-24, miR-30b和 miR-142-3p 的表達(dá)均下調(diào)，抑制促炎性因子腫瘤壞死因子α (tumor necrosis factor α，TNF-α),白細(xì)胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)的釋放[8]。腫瘤的形成伴隨著一系列的變化。miR-142-3p通過改變IL-6的表達(dá)和信號調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞分化。miR-142-3p在IL-6信號通路上有雙倍的影響。實際上，miR-142-3p直接調(diào)節(jié)gp130，也調(diào)節(jié)CCAAT 增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(CCAAT/ enhancer-binding protein，C/EBP) 家族中C/EBPβ信號下游的元素。miR- 142-3p下調(diào)促進(jìn)巨噬細(xì)胞分化，使其在腫瘤中具有免疫抑制功能，增強(qiáng)腫瘤免疫治療的功效[9]。在一定條件下，巨噬細(xì)胞可以轉(zhuǎn)變成樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DCs)[10]。在正常情況下，miR-155在RAW264.7細(xì)胞中的表達(dá)水平很低，用LPS和oxLDL處理RAW264,.7細(xì)胞時，miR-155上調(diào)，誘導(dǎo)形態(tài)學(xué)、表面分子和促炎性因子的表達(dá)，包括MHC-II,MHC-I, CD86,CD83，IL-12, IL-6, IL-1b。CD83是成熟樹突狀細(xì)胞(mature dendritic cell,mDCs)表面特殊的標(biāo)志，這些分子的表達(dá)是DCs成熟和活化T淋巴細(xì)胞所必須的。miR-155誘導(dǎo)CD83的表達(dá)，說明miR-155誘導(dǎo)RAW264.7細(xì)胞向mDCs.轉(zhuǎn)化[11]。

2.2 miRNA對巨噬細(xì)胞極化的影響 巨噬細(xì)胞具有可塑性，在不同的功能表型之間發(fā)生動態(tài)轉(zhuǎn)變。通過Toll 樣受體(Toll-like receptors，TLR)和干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)激活的稱為M1巨噬細(xì)胞(也稱作經(jīng)典激活的巨噬細(xì)胞)。相反的，由白細(xì)胞介素-4(Interleukin-4，IL-4)或白細(xì)胞介素-13(Interleukin-13，IL-13)，白細(xì)胞介素-10(Interleukin-10，IL-10)，轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)或糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)產(chǎn)生M2巨噬細(xì)胞(也稱作非經(jīng)典激活的巨噬細(xì)胞)。M1巨噬細(xì)胞產(chǎn)生大量的促炎性因子和NO，通過一氧化氮合成酶(inductible nitric oxide synthase，iNOS)表達(dá)，對于消除細(xì)菌、真菌、病毒的入侵非常重要。M2巨噬細(xì)胞表達(dá)精氨酸酶1(arginase-1，Arg1)、可以對調(diào)節(jié)寄生蟲感染產(chǎn)生的應(yīng)答、促進(jìn)組織修復(fù)和血管生成、參與腫瘤過程[9-12]。

miRNA可以通過轉(zhuǎn)錄因子控制巨噬細(xì)胞極化的方向。在腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor associated macrophages，ATMs)中，miR-223啟動子區(qū)的PPREs直接與過氧化物酶體增殖物激活受體γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)結(jié)合，促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化，有助于維持脂肪組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，減少腫瘤疾病的發(fā)生[13]。當(dāng)巨噬細(xì)胞中缺乏miR-223時，經(jīng)脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的TNF-α，而Arg1的表達(dá)則削弱，減少M2巨噬細(xì)胞極化[14]。miR-124，1個腦特異性miRNA，在小膠質(zhì)細(xì)胞中高度表達(dá)。Ponomarev E D等人[18]發(fā)現(xiàn)，miR-124通過C/EBP-δ，影響巨噬細(xì)胞極化。在骨髓來源的巨噬細(xì)胞(BMDMs)中miR-124的過量表達(dá)使M1表面標(biāo)記CD45, CD11b, F4/80, 主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ(major histocompatibility complex Ⅱ，MHCⅡ), 和CD86減少，M2表面標(biāo)記、類抵抗素α (resistin-like-α，Retnla 或稱Fizz1)和Arg1增加。Sen Lu,等[19]人在腫瘤的研究中也發(fā)現(xiàn)，miR-214可以促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)換成M1巨噬細(xì)胞，發(fā)揮抗腫瘤的作用。Sami Banerjee等[20]人通過將let-7c基因敲除的方式證實microRNA let-7c也可以通過轉(zhuǎn)錄因子C/EBP-δ促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化。M2巨噬細(xì)胞涉及纖維化疾病，促進(jìn)過量的膠原蛋白沉積和細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)蛋白的產(chǎn)生。因此，let-7c在解決肺纖維化疾病有潛在的功效。Xing Cai等[21]人通過基因芯片的數(shù)據(jù)顯示，在M1和M2巨噬細(xì)胞中miRNA的表達(dá)顯著不同。特別是當(dāng)BMDMs向M1巨噬細(xì)胞極化時，miRNA包括miR-155, miR-147, miR-214和miR-455,，均顯著上調(diào)，然而在BMDMs向M2巨噬細(xì)胞極化時沒有發(fā)現(xiàn)這些miRNAs上調(diào)。qRT-PC試驗進(jìn)一步顯示，在檢測的miRNA中，miRNA在BMDMs向M1極化時上調(diào)的最多。

2.3 miRNA對巨噬細(xì)胞凋亡的影響 細(xì)胞凋亡是指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞自主的程序性死亡。早期分泌抗原靶分子-6 (Early secreting antigen target-6，ESAT-6)激活TLR2/NF-κB 刺激誘導(dǎo)miR-155的表達(dá)，通過與miR-155-細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制蛋白1(suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1，SOCS1)相互作用促進(jìn)巨噬細(xì)胞凋亡[22]。Guo-fu Zhu等[23]人 用不同時間和計量的氧化性低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,OxLDL) 刺激RAW264.7細(xì)胞。熒光素酶試驗和Western Blot顯示，miR-155通過直接針對3，UTR抑制相關(guān)功能死亡域(Fas-associated death domain protein,FADD)的表達(dá)，進(jìn)而使巨噬細(xì)胞凋亡變?nèi)酢＞奘杉?xì)胞凋亡是宿主防御肺結(jié)核的機(jī)制。用結(jié)核桿菌株H37Rv感染人類巨噬細(xì)胞，與健康組相比，肺結(jié)核患者外周血巨噬細(xì)胞凋亡的比率下降，在感染H37Rv后,miR-223 的表達(dá)顯著增加。miR-223直接抑制FOXO3，而FOXO3是巨噬細(xì)胞凋亡的重要的調(diào)節(jié)劑，所以miR-223 抑制巨噬細(xì)胞凋亡[24]。巨噬細(xì)胞凋亡有助于早期和晚期動脈粥樣硬化的治療[25-26]。研究顯示，TGF-β2 是miR-142-5p的靶基因，miR-142-5p 通過對TGF-β2產(chǎn)生負(fù)調(diào)節(jié)影響巨噬細(xì)胞凋亡。這也為動脈粥樣硬化的研究提供了一個新的靶基因[27]。

2.4 miRNA對巨噬細(xì)胞其他方面的影響 miRNA對于在穩(wěn)態(tài)代謝平衡中基因的調(diào)節(jié)是非常重要的[28]。例如，miR-33a 和 miR-33b，宿主基因分別是SREBF2 和 SREBF1，是膽固醇代謝的主要調(diào)節(jié)劑[29]。然而miR-103和miR-107通過在脂肪細(xì)胞中調(diào)節(jié)小窩蛋白-1來調(diào)節(jié)胰島素敏感性和葡萄糖穩(wěn)態(tài)[30]。在許多組織中發(fā)生巨噬細(xì)胞滲透現(xiàn)象。血管平滑肌細(xì)胞表達(dá)高水平的miR-145可以減少巨噬細(xì)胞的滲透，可以根據(jù)這一特點研究一個新的治療動脈粥樣硬化策略[31]。另外，有研究顯示，miR-223的減少可以導(dǎo)致巨噬細(xì)胞滲透進(jìn)入肥胖小鼠的內(nèi)臟脂肪組織內(nèi)[32]。

3 小結(jié)與展望

近年來，miRNA 的研究已經(jīng)成為生物學(xué)領(lǐng)域的一個重要方向。miRNA 的分布范圍較廣，調(diào)控的靶基因較多，參與的生物學(xué)過程也很多。因此，對于miRNA 的功能和作用機(jī)制的研究是很有意義的。 miRNA 在巨噬細(xì)胞的分化、極化、凋亡等生物學(xué)過程中均發(fā)揮重要作用。目前，對于 miRNA 參與調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的極化研究較多，它們通過調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)改變巨噬細(xì)胞表型。但是對于巨噬細(xì)胞極化時涉及的通路還沒有被完全揭示，許多 miRNA的靶基因與巨噬細(xì)胞極化的關(guān)系還沒有明確，未來需要增加研究的深度和廣度。此外， miRNA在免疫應(yīng)答調(diào)控中發(fā)揮的作用也備受關(guān)注。巨噬細(xì)胞中miRNA為治療動脈粥樣硬化和心血管疾病開辟的一個新的視角。通過miRNA調(diào)節(jié)基因的表達(dá)對于維持巨噬細(xì)胞性能穩(wěn)定是非常重要的。

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2016-09-29

王鳳嬌(1992-)，女，碩士生，研究方向為動物形態(tài)與發(fā)生，E-mail:2444982435@qq.com

楊樹寶，E-mail:yangshubao1981@163.com

S852

A

0529-6005(2017)05-0075-03