microRNA通过调节/微调炎症反应在免疫系统中扮演着关键角色

microRNA（miRNA）已被证明是基因表达调节机制中极其重要的成员。作为第一流的miRNA微阵列服务提供商，LC  Sciences已协助众多的科研人员开展了miRNA细胞网络的探索和检测。MiRNA表达谱和功能研究揭示，miRNA参与调控了几乎所有已研究的细胞生理过程，而且miRNA表达水平的变化将对它们靶基因的活动产生深远的影响。尽管miRNA在细胞发育和肿瘤发生中发挥的作用在早期研究中已被发现，但这些小分子RNA在免疫系统发育与功能上的重要性直到最近才被触碰。早期的研究揭示，miRNA在调节免疫反应和炎症反应中发挥作用。虽然炎症反应可以抵抗病原刺激并促进愈合，但如果没有必要的内部负调控子进行严格控制，炎症反应可能会造成比病原感染更严重的损害。失控的免疫反应将会导致多种不同形式的慢性炎症性疾病。



最近有4篇文章报道，miRNA可作为出色的调节器调节免疫反应来应对不同病原或刺激。其中许多文章是首次在他们研究的领域内阐释miRNA表达谱，并且清晰地说明了免疫信号通路和miRNA的生物发生机制，这有助于更好地理解这个出色调节器的调节过程。



上海交通大学医学院王长谦教授研究团队，利用微阵列和Real-time  PCR技术分析oxLDL（oxidized  Low  Density  Lipoprotein）刺激的人原代外周血单核细胞的miRNA表达谱，研究miRNA在这些细胞的动脉粥样硬化（atherosclerosis）过程中所起的作用1。动脉粥样硬化是一种高发的动脉血管壁慢性炎症性疾病。基本发生过程是，巨噬细胞摄取oxLDL，转变成泡沫细胞，分泌促炎症因子，并发生细胞坏死形成噬斑。miRNA微阵列分析显示在oxLDL刺激的细胞中miRNA表达异常，实时定量PCR结果证实了这点。



具体的情况是，他们发现miRNA-125a-5p的表达水平上调超过11倍。利用生物信息学预测到它的靶基因为ORP9基因，很显然，该基因调控着脂质代谢。荧光素酶检测进一步验证了这一发现。接着他们说明，抑制miRNA-125a-5p的表达将增加炎症细胞因子的分泌，并显著促进了脂质的摄取。这一结果表明miRNA-125a-5p可能是oxLDL刺激的单核/巨噬细胞中炎症反应的重要负调控子，而且可能起着保护作用，避免发生过度的炎症以致形成动脉粥样硬化。



病毒侵染会引发先天性免疫反应，但正如前面讨论的那样，如果任由失控的免疫反应进行将会导致炎症反应紊乱。因此免疫细胞有必要利用不同级别的负调控子（包括miRNA的表达）来避免由于病毒侵染发生的过度炎症反应。然而，另一种可能是，这些负调控子，尽管对宿主很关键，但事实上也有可能会被病毒用来躲避和扰乱宿主的免疫反应，帮助病毒在宿主细胞中存活。第二军医大学曹雪涛院士课题组研究了miRNA在病毒侵染时对炎症反应的微调作用，并提出了一条新的病毒躲避先天性免疫控制的机制2。



在识别病毒成分后，宿主细胞被激活产生干扰素和促炎症细胞因子。当这些蛋白处于正确的表达水平可以促进细胞抵抗病毒侵染；然而，过度的表达可能会诱发产生免疫病理学条件或是免疫紊乱。因此，它们的表达量必须被严格控制以获得微妙的平衡。



miRNA微阵列数据揭示，并经过实时定量PCR验证，在水泡性口炎病毒（Vesicular  Stomatitis  Virus,  VSV）侵染的小鼠巨噬细胞中出现许多上调miRNA。特别是miR-146a  的表达出现显著上调。进一步的研究揭示，miR-146a对VSV诱发的干扰素表达进行负调控(干扰素的表达是进行炎症反馈控制必须的)，促进了VSV在巨噬细胞中的复制。



早期的研究揭示，除病毒自身编码的miRNA外，病毒侵染会引起宿主细胞内miRNA的表达出现上调或下调。这说明miRNA表达和免疫反应的调控网络至少可以说是非常复杂的。然而，还存在另一个错综复杂的网络，那就是miRNA调控免疫反应应对刺激因子和病原的网络。



意大利热那亚RNA技术中心的Tina  Ruggiero和她的同事对miRNA调控炎症反应的发生机制进行了研究3。他们分析了miRNA在受脂多糖（lipopolysaccharide,  LPS）诱发的巨噬细胞活化中所起的作用。对特定的巨噬细胞进行miRNA微阵列分析后揭示，LPS显著诱导了miR-155的表达，而该诱导是通过KH型剪切调控蛋白（KSRP）促进miR-155成熟实现的。除此之外，他们还证明同时抑制miR-155和抑制KSRP能提高LPS诱导的特定炎症介质的表达。由于抑制KSRP引起的作用可由成熟miR-155复原，说明miR-155可以很好地调节炎症介质的表达来应对LPS。



早期的研究已经证明Toll样受体（Toll-like  Receptor,  TLR）刺激会诱发不同的，但重叠的T  helper细胞因子/趋化因子表达谱，暗示刺激信号与抑制信号之间复杂的相互作用需要受到严格的调控。意大利罗马Instituto  Superiore  di  Sanita的Manuela  Del  Corno研究小组研究了病原体引起的TLR信号激活，并在此项研究中报道，由TLR4或TLR8引发的CC趋化因子配体2（CC  Chemokine  Ligand  2,  CCL2）分泌受到人单核细胞源树突状细胞（Monocyte-Derived  Dendritic  Cells,  MD-DCs)中2种同时激活的TLR的强烈抑制作用4。作者使用miRNA微阵列分析来说明刺激物的结合同样会影响miRNA表达，并想弄清这些基因表达调节因子是否以某种方式协助MD-DC中CCL2表达的微调。他们提出，要全面理解TLR在宿主应对病原的过程中所起的作用，就需要全面地破译这些多重受体间的相互作用，而他们的研究结果可促进今后对miRNA在DC驱动的免疫反应中所起作用的研究。



现在，科研人员已经知道miRNA在调节细胞活动中扮演着重要的角色，它们参与到需要进行合适调控以保证正常运行的系统中，如免疫系统。miRNA表达谱分析通常最先发现miRNA可能在生物系统中扮演的角色，并促使研究人员在这一令人激动的领域内做出新的发现。



最后，鉴定miRNA和它们各自的靶基因，更好的理解各种刺激因子/病原作用下的miRNA表达，或许能揭示miRNA可提供多种新的治疗靶标/策略，通过微调免疫反应来治疗和预防一系列炎症性疾病。