miRNA在感染性疾病炎症反应中的作用
时间：2022-12-07 08:55:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
邹锐涛, 蔡桂月, 陈晓旋, 李志嘉, 陈嵘祎
1.广东医科大学，广东 湛江 523024;2.南方医科大学皮肤病医院，广东 广州 510091
microRNA(miRNA)是在真核细胞中一类内源性且具有调控功能的非编码RNA，长度约为19～25 nt[1]。这种小RNA是通过结合并切割其信使RNA(mRNA)或以其他方式抑制其翻译成蛋白质来抑制特定靶基因的表达[2]。近年来，越来越多的证据显示病原体在感染期间能够通过对宿主细胞miRNA表达水平的调控来抑制或增强宿主自身免疫炎症反应，进而影响疾病的发生、发展以及转归。本文主要就miRNA在感染性疾病炎症反应中的作用作一综述，以期为miRNA在免疫调控中的作用及感染性疾病的研究提供新思路。
miRNA普遍存在于细胞、组织和体液当中，并在不同液体类型中表现出不同的组成。第一个miRNA lin-4是1993年在秀丽隐杆线虫上被发现的[3]。在真核生物细胞核内，基因组DNA在DNA聚合酶Ⅱ作用下编码生成长度大约为300～1 000 nt的pri-miRNA；
pri-miRNA经过第一个双链RNA 特异的核糖核酸酶 Drosha 切割后，生成具有茎环结构的pre-miRNA，即microRNA前体，长度大约为70～90 nt；
在 Ran-GTP依赖的核质/细胞质转运蛋白Exportin5的作用下, 将pre-miRNA从细胞核内转运至细胞质中，经过核糖核酸酶Dicer酶切割后，成为长约19～25 nt的成熟miRNA双链体[4]。每个miRNA分子可以靶向100个或更多转录物，并且多个miRNA物种可能调节单个mRNA，miRNAs基本上涉及到迄今为止研究的每一个细胞过程，包括细胞的生长和凋亡、组织分化以及机体发育等多种生理过程[5]。有研究表明，miRNAs对mRNA表达的调控通常是细胞或器官特异性的;高度依赖于机体的应激和代谢状态，通常与miRNA表达水平不相关[6]。
miRNA诱导沉默复合物(miRNA-induced silencing complex，miRISC)是由成熟的miRNA双链体将其中一条单链加载到Argonaute家族的效应蛋白上所形成的。并且miRISC是真核生物体内一种广泛使用的基因表达调节机制。其通常与靶mRNA的3′非翻译区内碱基配对，引起靶mRNA的去烯化、亚基脱蛋白和衰变[7]。
2.1 miRNA在梅毒螺旋体感染中的作用
梅毒螺旋体(Treponemapallidum，TP)是梅毒的病原体，菌体细长，形似弹簧，因其透明且不易着色，又称苍白密螺旋体。关于梅毒发病机制的研究还存在诸多障碍，尤其是无法体外培养和基因操纵梅毒，但在近年来，在阐明TP的隐性致病性结构、生理和调控方面已取得了相当大的进展。有研究发现，宿主细胞在感染TP后，自身多个miRNA的表达水平发生改变，且这些miRNA的改变在TP的感染与繁殖过程中发挥重要作用。
Huang等[8]发现在梅毒患者的外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中miR-101-3P的表达水平因梅毒亚型而变化，他们还发现miR-101-3P通过下调TLR2受体的表达，从而导致TP刺激的巨噬细胞的细胞因子如IL-1β、 IL-6、 IL-12 以及 TNF-α等分泌降低，表明miR-101-3P在梅毒发展中的致病作用。miR-223-3p也被证实是炎症性疾病的负调控因子，与健康人相比，梅毒患者miR-223-3p表达水平降低，且与Caspase-1激活和IL-1β表达呈负相关。而miR-223-3p可通过靶向NLRP3抑制TP感染的内皮细胞中的炎症小体激活和焦亡[9]。Hu等[10]通过提取TP刺激的巨噬细胞分泌的外泌体(exosome)，证明外泌体中高表达miR-146a-5p，并且发现miR-146a-5p通过结合JAM-C的3′非翻译区(3′UTR)，下调连接黏附分子C(JAM-C)的表达而降低内皮细胞的通透性以及单核细胞的迁移。这也提示miRNA可作为隐性梅毒患者的潜在标记物，并且miRNA能够在血液中稳定存在，这是否可以作为神经梅毒的标志物，有待进一步研究。
2.2 miRNA在衣原体感染中的作用
衣原体(Chlamydia)为革兰阴性病原体，是具有独特发育周期的原核细胞性微生物，能引起人类和动物罹患多种疾病。沙眼衣原体(Chlamydiatrachomatis, Ct)是最常见的性传播细菌之一，也是非淋球菌性尿道炎的主要病原体。有研究表明，沙眼衣原体在引起生殖道感染过程中出现miRNA的表达水平发生改变，这提示miRNA可能参与沙眼衣原体引起的女性生殖道感染。
沙眼衣原体感染女性生殖道后可导致盆腔炎和输卵管炎，并且可导致输卵管性不孕症。Yeruva等[11]构建衣原体减毒株(NiggA)和衣原体强毒株(NiggV)两种小鼠生殖道感染模型，结果显示，NiggV组小鼠中参与抑制纤维化的miRNA显著下调(miR-200b、miR-200b-5p和200b-3p miR-200a-3p)，同时上调了促纤维化的miR-142和miR-147，而细胞炎症因子IL-8、CXCL2、IL-1β、TNF-α和IL-6等表达增加。结果表明，衣原体在感染过程中通过抑制宿主细胞多种miRNA的表达，导致炎症因子表达增加和病理改变。Benyeogor等[12]通过构建衣原体初次感染以及再感染模型，发现生殖道组织中的miRNA表达谱不同，再感染后有更多的miRNA表达，并且随着时间的推移，再感染模型相比初次感染模型出现miR-378b、miR-204-5p、miR-151-5p等10个miRNA的显著下调，这也提示了miRNA与衣原体感染引起的病理改变有关。该团队也通过敲除小鼠miR-378b基因表达，发现miR-378b的缺失导致小鼠无法清除衣原体感染，但也对小鼠生殖道病理发展起到保护作用，因为他们发现miR-378b的缺失，同时抑制了小鼠的炎症反应，下调了TNF-α、IL-12，这种miRNA的缺失导致衣原体持续感染而病理减轻的情况为后续研究提供新的思路[13]。
2.3 miRNA在淋病奈瑟菌感染中的作用
淋病奈瑟菌(N.gonorrhoeae)为革兰阴性双球菌，又称淋球菌，是淋病的致病病原体。淋病是一种社会性性传播疾病，由于临床抗生素的滥用，导致许多临床菌株产生耐药性，使得淋病的治疗迫在眉睫[14]。
关于miRNA在淋病中的研究相对较少。Liu等[15]采用淋病奈瑟菌或纯化的脂寡聚糖(LOS)对人类单核细胞(THP-1)和原代单核细胞进行处理之后，发现IL-1β、TNF-α表达下降，二者均可诱导宿主细胞免疫耐受，同时发现miR-146a显著上调。他们研究发现，宿主在初次接触后，更高强度的炎症反应导致miR-146a的显著上调，导致免疫反应的抑制，从而促进淋球菌的存活和传播。Kalantari等[16]为了研究miR-718是否参与巨噬细胞对淋球菌的免疫应答，分别用淋球菌感染表达miR-718的巨噬细胞和抗miR-718的巨噬细胞，结果发现，表达miR-718的巨噬细胞组中淋球菌存活量明显高于抗miR-718的巨噬细胞组，表明miR-718有助于淋球菌的感染。
综上所述，TP、衣原体、淋球菌等均可通过感染宿主细胞，影响宿主细胞miRNA的表达水平，抑制机体的免疫炎症反应从而实现自身的生存，但miRNA是通过何种方式调节细胞炎症因子的表达进而影响机体免疫反应尚未有深入研究，若能探究这多种miRNA水平的改变调控炎症因子表达的具体机制，将对于性传播疾病的治疗有着更大的启发。
3.1 miRNA在病毒感染过程中的作用
病毒是一类结构简单、仅由内部的遗传物质和蛋白质外壳组成的微生物。目前，已知有300多个由不同病毒家族编码的病毒miRNA。一些病毒miRNA的一个特征性功能是调节病毒转录物,而宿主miRNA也可以调节病毒基因的表达。研究表明，宿主miRNA与RNA病毒基因组结合，调节其翻译和复制，改变病毒发病机制[17]。RNA病毒在感染宿主细胞时可介导其miRNA表达的改变，导致宿主转录组下游的变化，这可能对病毒有利,但是miRNA表达的改变同时也会导致抗病毒效应活性的增加，从而导致病毒复制减少，这或许可成为治疗病毒感染的新靶点。
在甲型流感病毒(influenza A virus， IAV)感染中,有研究者证明流感病毒的复制受细胞miRNA调控的影响，miR-323、miR-491和miR-654通过与MDCK细胞中的病毒RNA聚合酶PB1亚基基因结合，对H1N1IAV复制具有隐性保护作用[18]。此外，Hu等[19]报道了miR-33a干扰了IAV复制。Zeng等[20]研究发现，塞卡病毒(Zika virus，ZIKV)感染宿主之后，导致138个显著下调的miRNA，只有2个上调的miRNA，并且证明了ZIKV衣壳介导的Dicer抑制是ZIKV感染时宿主miRNA合成的主要抑制机制。严重急性呼吸道冠状病毒2型(SARS-CoV-2)在感染的情况下，非编码的SARS-CoV-2 miRNA可能通过上调宿主mRNA水平(通常由宿主miRNA控制)来干扰正常的细胞稳态,因此，SARS-CoV-2通过下调宿主的特定miRNA，增强了自身的复制周期，减弱了宿主的免疫应答[21-22]。病毒变异能力强正是由于许多RNA病毒的单链RNA不稳定所导致，这些研究表明了解miRNA在病毒感染反应中的作用可能有助于确定新的诊断方法和抗病毒策略，并且对于病毒疫苗的研制具有重要启发。
3.2 miRNA在细菌感染中的作用
关于miRNA在调节细菌感染中作用的研究结果相对比较少，最早发现miRNA在细菌感染中起了调节作用的证据是用细胞外病原体丁香假单胞菌感染植物拟南芥后获得的[23]。丁香假单胞菌感染宿主之后，诱导宿主细胞miR-393a的转录，其抑制植物防御的负调节物激素生长素的受体。在这种情况下，miR-393a的上调有助于植物对细菌病原体的抗性。Navarro等[24]发现，丁香假单胞菌将效应蛋白分泌到宿主细胞中，能抑制宿主细胞miRNA的转录、加工和活性。Schnitger等[25]用单核细胞增生性李斯特菌感染小鼠骨髓巨噬细胞观察其全基因组的miRNA表达谱，发现与免疫相关的miR-155、miR-146a、miR-125a-3p/5p和miR-149被显著诱导,均提示miRNA参与了细菌感染的免疫调控作用。
研究发现沙门氏菌感染小鼠巨噬细胞后miR-155、miR-146a / b和miR-21被显著诱导上调[26]。分枝杆菌属也可以在感染后调节miR-155的表达。牛分枝杆菌感染后通过TLR2和NF-κB信号传导显示上调miR-155在巨噬细胞中的表达，进而导致感染细胞凋亡增加。上述李斯特菌、沙门氏菌和分枝杆菌已经确立了miR-155的调控在病原菌引发的免疫应答中的中心作用。Maudet等[27]的研究确定了沙门氏菌感染中17种下调和11种上调的miRNA，提供证据表明miRNA可以用于调节细菌性病原体的感染，鉴定了沙门氏菌感染下调的miR-15家族，从而显示出沙门氏菌通过在下调宿主miRNA中抵抗感染，促进其自身存活和复制。现在越来越多的人认识到，调控与生物过程相关的miRNA是细菌病原体在宿主细胞内存活的策略之一，例如兼性细胞内细菌病原体在宿主细胞中改变宿主miRNA的表达从而实现在细胞内环境中有利于病原体的存活。
尽管在上述几种细菌病原体感染后，宿主miRNA表达研究一直在进行中，但是对于miRNA在调节细菌感染中的作用了解较少。目前最有吸引力的研究方向是对于miRNA在宿主对细菌感染反应的不同阶段中的参与，并通过调节宿主细胞miRNA的水平来操纵细菌感染的可能性，该研究具有明显的治疗应用。
3.3 miRNA在真菌感染中的作用
外阴阴道念珠菌病(vulvovaginal candidiasis，VVC)是由白色念珠菌引起的一种常见妇科疾病。Liu等[28]研究发现，miR-1192可通过抑制VVC小鼠中的CXCR4基因而直接影响VVC的发生和发展。他们构建了小鼠VVC模型，并分别用雌二醇和橄榄油处理，结果发现，经过处理的两组小鼠miR-1192表达水平降低，而相应的促炎因子CXCR4、IL-6、IL-17和IL-23表达水平明显上升，同时在细胞层面验证了miR-1192抑制剂处理的细胞，其CXCR4、IL-6、IL-17和IL-23的表达上升，与用miR-1192模拟物处理组结果相反。在其他真菌感染中也发现miRNA表达水平发生变化，例如miR-369-3p可通过调节促炎因子TNF-α的分泌，而影响巴西副球孢子菌感染相关的免疫反应；
miR-29a-3p和miR-23b-3p在烟曲霉感染中明显下调；
miR-146a、miR-30b在新生隐球菌感染中表达增加，抑制炎症因子的释放而调节炎症反应类型及转归[29-31]。关于miRNA在真菌感染中的研究仍然比较少，并且许多研究仅存在于细胞层面，动物层面的验证缺乏相应的研究。
现阶段miRNA的研究已较成熟，但miRNA在感染性疾病领域的研究还是相对比较少。目前研究表明，病原体感染机体可通过调控miRNA的表达水平而影响细胞炎症因子的分泌，抑制或增强机体的免疫炎症反应进而影响疾病的发生、发展过程。研究表明miRNA可调控JAK/STAT通路，如miR-19a、miR-21、miR-155可抑制SOCS激活JAK/STAT通路并在直肠癌或膀胱炎、淋巴瘤致病中起重要作用[32]。Circular RNAs(cricRNAs)作为海绵螯合miR-19a、miR-21、miR-155抑制了SOCS表达，从而下调JAK/STAT通路避免促炎因子分泌及炎症进一步扩大导致无症状感染。在感染性疾病中， miRNA是否与circRNAs存在某种特定的关系，是否可通过JAK/STAT通路来影响炎症反应类型及转归，具体作用机制还有待进一步研究。
随着研究技术的不断成熟，人们对于miRNA的认识将会不断提升，对于miRNA 在感染性疾病中的作用也将会有更为深入的了解。miRNA有可能成为感染的标志物，其在感染性疾病中的研究具有很大探索空间。了解miRNA 在感染性疾病中作用的具体机制，将可能会给人类的疾病治疗提供一种新的手段。
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