杨 静 综述，董 剑审校

(重庆市大足区人民医院检验科 402360)

·综述·

miRNA与结核分枝杆菌感染的研究进展

杨 静 综述，董 剑△审校

(重庆市大足区人民医院检验科 402360)

microRNA；结核分枝杆菌；结核病

microRNA(miRNA)是一类长度为19～22个核苷酸、在转录后水平对基因的表达起调控作用的单链非编码RNA[1]。1993年起，Lee等[2]和Reinhart等[3]先后在秀丽隐杆线虫中发现lin-4和let-7可以负向调控靶基因的表达，迄今，已有24 000多个miRNA被收录并注释，而且数量逐年递增。研究表明，miRNA在细胞死亡与增殖、癌症发生与发展和疾病转归中发挥着重要的作用。尽管现代医学和诊断技术不断进步，结核病仍然是一个重大的挑战。据世界卫生组织(world health organization,WHO)最新统计，目前，全球结核感染者约占总人口的1/3，每年有800多万人发展为活动性结核病，并有140多万人死于该病。虽然结核分枝杆菌和宿主环境之间的相互作用已广泛研究，但对相关RNA的了解仍然非常有限。阐明miRNA在结核分枝杆菌感染中扮演的角色，有助于更透彻地了解结核病的发生、发展，为制订有效的控制策略提供新思路。

1 miRNA基因结构、生物合成和基本功能

pri-miRNA在多种酶的剪切作用下生成具有生物活性的、长度约22个核苷酸的成熟miRNA。大多数miRNA基因位于基因间隔区，与靶基因相距大于1 kb，被称为基因间miRNA，少部分被称为内含子miRNA的miRNA位于内含子区域、蛋白编码区或非编码区[4]。基因间miRNA由RNA聚合酶Ⅱ或Ⅲ在独立的启动子和调节子作用下转录而来，约50%的基因间miRNA紧邻其他miRNA，形成miRNA集群[5]。内含子miRNA可能与宿主基因的表达和剪接体剪切过程相关[6]。基因间miRNA的转录由独立的启动子启动编码，生成几kb长具有帽结构和polyA尾的pri-miRNA，而内含子miRNA的转录由宿主基因启动子控制，且必须从mRNA中被剪切出来并加工为成熟的miRNA[7]。

RNA聚合酶Ⅱ/Ⅲ在细胞核内聚合游离碱基形成大于1 kb的pri-miRNA，pri-miRNA被RNase Ⅲ Drosha和双链RNA结合蛋白Pasha剪切成约70个核苷酸组成的呈不完全茎环结构的pre-miRNA[8]。pre-miRNA经Ras相关核蛋白和exportin5输送到细胞质中后[9]，被Dicer剪切成约22个核苷酸长度的miRNA双链。解旋酶打开miRNA双链，其中，一条单链很快整合到miRISC复合体中，降解mRNA、阻遏翻译或使mRNA脱腺苷酸化。

在植物、动物和多种真核生物以及DNA病毒中均发现miRNA可以负向调控靶基因的表达。在植物和秀丽隐杆线虫中观察到的转录后抑制现象说明这种抑制并不是完全阻断翻译，而是miRNA对蛋白的合成进行微调[10-11]。尽管假说推测miRNA整合到miRISC复合体中后，通过与靶mRNA的3′-UTR区互补结合而阻遏翻译或使靶mRNA降解，从而干扰基因的表达[12]。但是，miRNA介导的调控并不需要miRNA全长与目标结合区域完全匹配，只需要5′端的2～8位核苷酸称为“种子区域”的碱基序列与mRNA完全配对即可。因此，一个miRNA可能影响多种蛋白质的合成，多个miRNA也可能会同时靶向一个mRNA而达到增强翻译抑制的效果。

2 miRNA与结核分枝杆菌感染

结核病发生、发展确切的分子机制尚未完全清楚，这是控制结核病的主要难点之一。结核分枝杆菌生长缓慢等特性，使其难以诊治，且多耐药和泛耐药结核分枝杆菌的出现给世界范围内卫生安全带来极大的威胁。一般情况下，宿主基因复杂的调控对疾病的发展至关重要，因此，深入了解miRNA调控真核基因表达的功能将为疾病的诊断及治疗提供新思路。

存在于组织、血清和血浆以及其他体液中的miRNA能有效抵抗内源性RNase的分解而以稳定形式存在。Fu等[13]首次把循环miRNA作为研究对象，采用miRNA芯片揭示了miRNA与活动性肺结核的相关性。该研究表明，与正常人相比，肺结核患者血清中有92个miRNA变化显著，其中，59个miRNA表达下调，33个miRNA表达上调；当用qRT-PCR验证时，miR-29a和miR-93*表达上调不仅存在于血清中，痰液标本中二者表达也增多。随后的研究中，活动性肺结核患者的痰液上清中差异表达的miRNA也被筛选出。与健康人相比，结核病患者痰液中发现95个差异表达的miRNA，其中miR-3179和miR-147过表达，miR-19b-2*表达受到抑制。因此，有望把循环miRNA作为疾病诊断的生物标志物和治疗的靶标。

在卡介苗感染的小鼠巨噬细胞中，miR-21表达显著上调，miR-142-3p表达显著下调，miR-203在24 h内表达下调，24 h后表达上调，说明这些miRNA可能通过调控免疫相关基因在巨噬细胞抗结核分枝杆菌的免疫应答中发挥着重要的作用[14]。此外，结核分枝杆菌感染人巨噬细胞后，结核分枝杆菌脂质及菌体可诱导巨噬细胞miR-125b表达上调和miR-155表达下调，伴随TNF-α表达下降[15]。然而，耻垢分枝杆菌脂质及菌体可诱导巨噬细胞miR-125b表达下调和miR-155表达上调，伴随TNF-α表达增加。2种不同分枝杆菌引起TNF-α生物合成的差异，可以理解为miR-125b的靶标为TNF-α的mRNA，而miR-155则通过延长TNF-α mRNA的半衰期，从而间接增强TNF-α的表达[16]。因此，结核分枝杆菌引起的miR-125b高表达，阻断TNF-α的生物合成，使结核分枝杆菌颠覆宿主免疫，并增加其毒力。通过研究结核分枝杆菌感染后miRNA参与调控宿主细胞免疫反应的机制，有利于结核病的早期诊断和治疗。

近期研究发现[17]，在结核分枝杆菌感染的树突状细胞和巨噬细胞中，表达上调的miR-99b能够抑制IL-6、IL-12和IL-1β等前炎性细胞因子的表达，敲减树突状细胞中的miR-99b导致TNF-α及前炎性细胞因子表达增加，且结核分枝杆菌存活率降低。因此，研究并利用miR-99b作为结核病诊断的生物标志物或治疗手段具有重要意义。

颗粒溶素是迄今为止发现的能够直接杀灭结核分枝杆菌的一种抗菌肽，已有研究证实颗粒溶素无论在细胞水平还是在小鼠体内都表现出良好的抗结核分枝杆菌活性[18-19]。然而，结核病患者体内颗粒溶素的表达却显著下降，成功治疗后则持续回升[20-21]。表明在机体受到结核分枝杆菌感染后，某种机制抑制体内颗粒溶素的表达，使其不能有效发挥灭菌作用。前期研究证实miR-218可以负向调控巨噬细胞中颗粒溶素的表达，且敲减miR-218能增加颗粒溶素的表达量，因此，进一步研究miR-218对颗粒溶素的调控机制会为结核病的诊断和治疗提供新思路[22]。

另有研究表明，在PPD刺激后的活动性肺结核患者外周血单个核细胞中检测到高表达的miR-155和miR-155*[23]，且结核分枝杆菌特异性分泌抗原ESAT-6在miR-155的诱导和其后续影响中发挥了关键作用，可以抑制Bach1和SHIP1的表达[24]。已知Bach1对血红素加氧酶1(结核分枝杆菌休眠的活化剂)的转录起阻遏作用，而SHIP1抑制丝氨酸/苏氨酸激酶AKT(结核分枝杆菌的存活所需)的激活。因此，miR-155对机体固有免疫和抗结核分枝杆菌感染的调节是至关重要的，关注miR-155及其在机体感染结核分枝杆菌后介导的细胞内反应能为结核病的诊断和治疗提供新方向。

3 miRNA在诊断和治疗中的作用

近几年，研究者发现多种miRNA参与了结核病的发生、发展，考虑到结核病对全球公共卫生造成的影响及其难以诊治的问题，仍需进一步研究以筛选出能高效诊断和治疗结核病的miRNA。与健康对照组相比，结核病患者外周血单个核细胞[23]、血清[13]和痰液中均可检测出表达水平发生改变的miRNA，在不同miRNA中，miR-29a、miR-155、miR-155*、miR-125b、miR-3179a和miR-147可能是结核病诊断的潜在生物标志物。

如果miRNA可以作为结核病诊断的标志物，那么，这些miRNA是结核病特有，还是与其他疾病共享，至少要考虑那些病理相似，但病因不同的疾病。最近一项研究将结核病患者全血miRNA与病理类似的结节病患者的全血miRNA表达谱进行比较，结果表明患病个体与健康人的miRNA表达有显著差异，但是结核病和结节病的miRNA表达谱高度相似[25]。因此，在寻找差异表达miRNA的同时，要着重筛选那些病理相似或密切相关病原体(如分枝杆菌属)引起疾病的miRNA生物标志物。

4 展望

miRNA是新兴基础生物学研究应用于创新治疗领域的一个代表者。机体感染结核分枝杆菌以后，miRNA表达的改变及其参与调节机体抗结核分枝杆菌感染的信号通路，为结核病的研究提供了新思路。近年来，关于miRNA的研究正如火如荼，发现更多相关miRNA并阐明其参与机体调控结核分枝杆菌感染的机制，更好地诊断和治疗结核病带来新希望。

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杨静(1988-)，检验师，硕士，主要从事结核感染与免疫的研究。△

,Tel:(023)43780101;E-mail:dongyjian@163.com。

10.3969/j.issn.1671-8348.2015.08.044

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