微小核糖核酸(microRNA,miRNA)是在真核生物中发现的一类可调控基因表达且高度保守的非编码小分子RNA,由约22个核苷酸构成。1993年,miRNA在秀丽隐杆线虫内首次被发现,至今已发现的miRNA超过1 000种。作为一种新的基因表达调控因子,miRNA主要通过与靶基因3端非翻译区(3Untranslated Regions,3-UTR)不完全配对,对mRNA进行切割或抑制翻译,促进mRNA 降解或抑制其转录发挥其蛋白水平的调节功能。除能够调控宿主细胞内基因表达外,受到刺激的细胞还可以选择性分泌miRNA,通过微粒体(microvesicles)、外泌体(exosomes)、高密度脂蛋白或RNA 结合蛋白如Argonaute2、nucleophosmin 1在细胞间进行传递,进而影响靶细胞的生物学功能。

1 miRNA与炎症

炎症是机体对外来伤害性刺激的一种防御反应,适度的炎症能够帮助机体清除有害物质、修复组织损伤。但如果无特定的内部负调控子进行严格控制,免疫反应将无法及时终止,继而导致多种不同形式的慢性炎症性疾病,如心血管系统疾病、糖尿病、癌症、阿尔茨海默病等。研究表明miRNA 直接参与了免疫细胞的分化成熟,通过与炎症相关信号通路发生作用,调节炎性细胞因子的合成及分泌影响免疫反应,因而与炎症反应密切相关。在固有免疫中,单核/巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞通过细胞表面Toll样受体(Toll-likereceptor,TLR)识别不同的病原体相关分子模式(pathogen associated molecular patterns,PAMPs),激活细胞内髓样分化因子88(myeloid differentiation factor88,MyD88)、干扰素Toll/IL-1受体结构域衔接蛋白(Toll/IL-1receptor domain-containing adapterinducing interferon-,TRIF)、Toll/IL-1受体域接受子蛋白(Toll/IL-1receptor domain-containing adapter protein,TIRAP)介导的炎性通路,启动免疫反应。在此过程中亦可激活多种miRNA的表达,其中研究较为充分的是miR-155、miR-146a及miR-21。miR-155在脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)处理后的Raw-264巨噬细胞中显著升高,且miR-155基因改造鼠对LPS的敏感性增强,更容易发生内毒素休克。miR-146a及miR-21与miR-155促进免疫反应的作用相反,主要参与炎症的负反馈调节从而弱化炎症反应。LPS 处理后的巨噬细胞可以通过TLR4/MyD88/NF-B通路诱导miR-21产生,miR-21可进一步降解PDCD4蛋白,从而提高抗炎因子IL-10的水平,抑制NF-B 的活性形成负调控环路。与miR-21类似,miR-146a可以降低IL-6、TNF-等促炎物质水平。在适应性免疫中,miRNA可以通过干预T细胞、B细胞分化成熟以及激活后的行为,从而从多个环节对免疫反应进行调节。淋巴细胞成熟过程中,机体主要通过凋亡清除不能行使正常免疫功能的细胞克隆;miR-17-92簇可以通过抑制前凋亡因子BIM、PTEN 信号通路阻止T细胞阴性、阳性选择过程,诱发淋巴细胞增生性疾病。淋巴细胞成熟后进入外周循环,接受不同的抗原刺激分化为不同的细胞亚型,产生不同的免疫效应。如Th1主要参与细胞内感染及迟发型超敏反应,Th2则介导体液免疫应答,参与Ⅰ型超敏反应。miR-155可在活化后的CD4+ T细胞中表达,降低miR-155的表达能够提高细胞内cMaf蛋白的水平,使其向Th2分化增多,向Th1、Th17分化减少;另一种影响T细胞分化的miRNAmiR-326,可以通过靶定抑制Th17分化的Ets1因子,进而干预自身免疫性疾病进展。就B 细胞而言,致敏后的B-2细胞若缺乏miR-155可导致抗体亲和力降低,抗体分泌减少,这可能与PU.1因子的过表达有关。

2 白藜芦醇与炎症

白藜芦醇(3,4,5-三羟基芪)是一种生物性很强的天然多酚类物质,又称为芪三酚白藜芦醇,其最先被发现能够抑制皮肤癌大鼠模型肿瘤的发生和发展。白藜芦醇也被用来预防和(或)治疗肥胖和糖尿病。同时,白藜芦醇的毒性很小,即使是在快速更新的组织,如骨髓和消化道也未产生明显的不良反应。白藜芦醇主要通过其m-羟基二苯乙烯(m-hydroxyquinone)及4-羟基苯乙烯基(4-hydroxystyryl)位点发挥对多种酶的抑制效应。这些酶中包括通过水解花生四烯酸产生促炎介质的脂氧合酶、环氧酶、蛋白激酶C和D、受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase,RTK)、IB激酶(inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase,IKK)等。因此,白藜芦醇在炎症过程及肿瘤发生发展中发挥着巨大的作用。白藜芦醇之所以能够影响如此之多的细胞因子并发挥如此广泛的保健作用,说明它的调控作用依赖于细胞内某些能够影响整体的物质。另一方面,miRNA可以潜在地影响上百个目的基因的活性,因此,白藜芦醇可能通过调节miRNA组成比例来发挥其广泛的细胞内调节作用。研究证实,白藜芦醇可以降低促炎或促癌的miRNA 的水平,提高抗炎、抗肿瘤miRNA的含量。

3 白藜芦醇通过调节miRNA介导炎症反应

3.1 白藜芦醇与miR-21

miR-21也叫做hsamiR-21,编码基因定位于17q 23.2。miR-21与心血管疾病关系十分密切。在动脉硬化中,miR-21可以通过TLR4/NF-B 信号通路促进LPS处理后的RAW 264.7巨噬细胞摄入氧化型低密度脂蛋白(oxidized-low density lipoprotein,ox-LDL),形成充满脂质的泡沫细胞,从而影响粥样斑块的形成和稳定性[16];miR-21可以下调RECK 基因的表达,进而上调基质金属蛋白酶-9 (matrix metallopeptidase 9,MMP-9)使斑块纤维帽变薄,更易破裂;miR-21也参与了其他心血管疾病的发生发展,如心力衰竭、球囊损伤后血管平滑细胞的增殖及内膜增厚等。此外,在多种癌细胞系中均检测到其含量异常,是目前公认的致癌性miRNA。已鉴定的miR-21调控基因绝大多数为抑癌基因,如BTG2基因、RhoB基因、P12/CDK2AP1信号通路等。白藜芦醇可降低miR-21含量,从而降低Akt/Bcl-2通路的活性,促进癌细胞的凋亡。miR-21能够抑制LRRFIP1蛋白的表达,从而激活NF-B通路,促进胶质母细胞瘤U251 的成活和增殖;加入白藜芦醇的U251细胞凋亡增加,NF-B通路受到抑制,但先加入miR-21则不能观察到白藜芦醇对IB磷酸化及NF-B转录活性的抑制,因此白藜芦醇能够通过降低miR-21含量抑制NF-B活性。

3.2 白藜芦醇与miR-663

miR-663是一种灵长类动物特有的miRNA,参与了多种重要的生命活动,包括病毒感染、免疫应答及自身免疫性疾病等。在肿瘤疾病中,miR-663在不同来源的恶性肿瘤表现出不同的作用。在肺癌、鼻咽癌及乳腺癌中,miR-663为致癌基因并促进肿瘤的恶变。但在胃癌、直肠结肠癌、前列腺癌、急性淋巴细胞型白血病中,miR-663起抑癌作用。AP-1蛋白在人肿瘤细胞中高度表达,且在肿瘤侵袭及转移中至关重要。白藜芦醇可通过miR-663依赖的方式降低AP-1的活性,抑制LPS处理后miR-155的升高,进而发挥抗炎、抗肿瘤的作用。白藜芦醇还可通过miR-663 抑制TGF1/Smad 信号通路,而TGF通路是人类癌症中常发生突变的信号通路之一。此外,血液流变学的改变也会影响miR-663的 含量。剪切应力为血流与管壁摩擦产生的平行于管壁的切线应力,振荡剪切应力会损伤动脉内皮功能,并与动脉粥样硬化密切相关;暴露于振荡剪切力下的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelialcell,HUVEC)miR-633大量表达,进而调控多种炎性基因如KLF4因子(Kruppel-like factor 4,KLF4)、C/EBP蛋白并促进单核细胞的粘附从而介导内皮的炎性反应。一项在同时患有2型糖尿病、高血压病及冠心病人群中展开的研究表明,在正常药物治疗的同时服用白藜芦醇,可使患者血清中的CCL3促炎性因子、IL-1、TNF-及外周血单核细胞miR-663、miR-21、miR-155的表达显著降低,从而初步证明了白藜芦醇可通过miRNA调节人体免疫系统。

3.3 白藜芦醇和miR-200c

miR-200家族主要包括包括miR-200a、miR-200b、miR-200c、miR-141和miR-429,根据基因组定位不同可分为两个基因簇,miR-200a、miR-200b、miR-429 位于1号染色体,miR-200c 及miR-141 位于12 号染色体。miR-200在上皮组织中含量丰富并与肿瘤的发生密切相关。较高的血清miR-200c水平与结直肠癌淋巴结转移、远端转移之间显著相关,同时亦有助预测CRC患者的预后或复发,是一种潜在的高效非侵袭标记物miRNA。而白藜芦醇可以通过影响Argonaute2的活性,进而影响包括miR-200c在内多种miRNA含量。

miRNA 是近年来新的研究热点,几乎参与调节各种生物学功能(从细胞分化、增殖和凋亡到病理生理状态),有望成为多种疾病的生物标志物及新的药物干预靶点。白藜芦醇及miRNA 与免疫应答的关系十分密切,近年来,越来越多的资料表明白藜芦醇可以通过影响miRNA 的表达进而参与到炎症反应之中。但白藜芦醇可同时影响数十甚至上百种miRNA,明确白藜芦醇调控某种特定miRNA 的表达以及miRNA之间的相互作用显得尤为重要,也是目前研究的热点和难点。因此,随着研究的不断深入,笔者期待更多与白藜芦醇相关的miRNA 被发现并明确miRNA之间相互影响的机制,不仅能够更为深刻地理解miRNA与免疫应答网络,也能为慢性炎症相关疾病提供新思路及新靶点。