王凤娇, 张美玲， 孙播东， 孙 鹏， 栾维民,2， 杨树宝

(1.吉林农业大学动物科学技术学院 ， 吉林长春130118 ; 2.吉林农业大学动物生产及产品质量安全教育部重点实验室 ， 吉林长春130118)

MicroRNAs对巨噬细胞的调节作用

王凤娇1, 张美玲1， 孙播东1， 孙 鹏1， 栾维民1,2， 杨树宝1

(1.吉林农业大学动物科学技术学院 ， 吉林长春130118 ; 2.吉林农业大学动物生产及产品质量安全教育部重点实验室 ， 吉林长春130118)

巨噬细胞是一种抗原递呈细胞，同时具有很强的吞噬和消化异物抗原的能力，是固有免疫系统的主要效应细胞之一。巨噬细胞存在于机体的各个组织内，几乎参与机体的每一个生物过程，从发育、稳态到对病原体的免疫应答[1]，在抗炎、抗纤维化、抗癌的治疗方面起着重要的作用。miRNA一种微小的未编码的RNA，可以对基因表达进行调控，直接抑制目的基因mRNA的表达，参与各种生物功能的调节，包括免疫细胞的分化、成熟、维持免疫内环境稳态和正常的生物功能等。因此本文主要介绍miRNA对巨噬细胞分化、极化和凋亡产生的影响。

1 miRNA的产生

第一个miRNA lin-4，是1993年在欧洲的秀丽隐杆线虫中发现的[2]。2000年，同样是在秀丽隐杆线虫中发现了第二种miRNA let-7[3]。miRNAs 由RNA聚合酶II进行转录，初级转录产物称为“pri -miRNA”。pri-miRNA被核酶复合物裂解，这些被裂解后的初级转录产物称为“pre-miRNA”。Pre-miRNAs 从细胞核运到细胞质，通过Dicer酶进一步处理。Dicer处理Pre-miRNAs是一个不完整的过程，将其加工成双体miRNA，之后再接头蛋白的帮助下形成RNA诱导沉默复合体(RNA-induced sliencing complex,RISC)。在RNA诱导沉默复合体中，双体miRNA仍然结合靶基因的mRNA(这个miRNA称为成熟miRNA)，其他互补的非功能双体miRNA降解[4-5]。因此成熟的miRNA主要在细胞质中表达，与mRNA和靶基因结合。

2 miRNA对巨噬细胞的调节作用

2.1 miRNA对巨噬细胞分化的影响 单核细胞来源于骨髓中的前体细胞，巨噬细胞是由单核细胞分化而来。miRNA在巨噬细胞分化和病理过程如肿瘤、动脉粥样硬化中扮演着重要的角色。在单核-巨噬细胞分化时， miR-223, miR-15a和miR-16 的表达显著降低，导致巨噬细胞中丝氨酸苏氨酸激酶IKKα 的表达增加，大量IKKα的表达与激酶NIK 共同促进p52的提高[6]。Shuai Wang等[7]人也证实在这个过程中miR-29a 和清道夫受体A(scavenger receptor-A,SR-A)的表达增加,RNA结合酶QKI的表达被抑制。miR-29a在QKI上面的结合位点是mRNA 3′UTR。miR-29a直接在转录后水平抑制QKI的表达。此外，单核细胞向巨噬细胞分化过程中，miR-24, miR-30b和 miR-142-3p 的表达均下调，抑制促炎性因子肿瘤坏死因子α (tumor necrosis factor α，TNF-α),白细胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)的释放[8]。肿瘤的形成伴随着一系列的变化。miR-142-3p通过改变IL-6的表达和信号调节巨噬细胞分化。miR-142-3p在IL-6信号通路上有双倍的影响。实际上，miR-142-3p直接调节gp130，也调节CCAAT 增强子结合蛋白(CCAAT/ enhancer-binding protein，C/EBP) 家族中C/EBPβ信号下游的元素。miR- 142-3p下调促进巨噬细胞分化，使其在肿瘤中具有免疫抑制功能，增强肿瘤免疫治疗的功效[9]。在一定条件下，巨噬细胞可以转变成树突状细胞(dendritic cell,DCs)[10]。在正常情况下，miR-155在RAW264.7细胞中的表达水平很低，用LPS和oxLDL处理RAW264,.7细胞时，miR-155上调，诱导形态学、表面分子和促炎性因子的表达，包括MHC-II,MHC-I, CD86,CD83，IL-12, IL-6, IL-1b。CD83是成熟树突状细胞(mature dendritic cell,mDCs)表面特殊的标志，这些分子的表达是DCs成熟和活化T淋巴细胞所必须的。miR-155诱导CD83的表达，说明miR-155诱导RAW264.7细胞向mDCs.转化[11]。

2.2 miRNA对巨噬细胞极化的影响 巨噬细胞具有可塑性，在不同的功能表型之间发生动态转变。通过Toll 样受体(Toll-like receptors，TLR)和干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)激活的称为M1巨噬细胞(也称作经典激活的巨噬细胞)。相反的，由白细胞介素-4(Interleukin-4，IL-4)或白细胞介素-13(Interleukin-13，IL-13)，白细胞介素-10(Interleukin-10，IL-10)，转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)或糖皮质激素诱导产生M2巨噬细胞(也称作非经典激活的巨噬细胞)。M1巨噬细胞产生大量的促炎性因子和NO，通过一氧化氮合成酶(inductible nitric oxide synthase，iNOS)表达，对于消除细菌、真菌、病毒的入侵非常重要。M2巨噬细胞表达精氨酸酶1(arginase-1，Arg1)、可以对调节寄生虫感染产生的应答、促进组织修复和血管生成、参与肿瘤过程[9-12]。

miRNA可以通过转录因子控制巨噬细胞极化的方向。在肿瘤相关巨噬细胞(tumor associated macrophages，ATMs)中，miR-223启动子区的PPREs直接与过氧化物酶体增殖物激活受体γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)结合，促进M2巨噬细胞极化，有助于维持脂肪组织内环境稳态，减少肿瘤疾病的发生[13]。当巨噬细胞中缺乏miR-223时，经脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)诱导产生大量的TNF-α，而Arg1的表达则削弱，减少M2巨噬细胞极化[14]。miR-124，1个脑特异性miRNA，在小胶质细胞中高度表达。Ponomarev E D等人[18]发现，miR-124通过C/EBP-δ，影响巨噬细胞极化。在骨髓来源的巨噬细胞(BMDMs)中miR-124的过量表达使M1表面标记CD45, CD11b, F4/80, 主要组织相容性复合体Ⅱ(major histocompatibility complex Ⅱ，MHCⅡ), 和CD86减少，M2表面标记、类抵抗素α (resistin-like-α，Retnla 或称Fizz1)和Arg1增加。Sen Lu,等[19]人在肿瘤的研究中也发现，miR-214可以促进M2巨噬细胞转换成M1巨噬细胞，发挥抗肿瘤的作用。Sami Banerjee等[20]人通过将let-7c基因敲除的方式证实microRNA let-7c也可以通过转录因子C/EBP-δ促进M2巨噬细胞极化。M2巨噬细胞涉及纤维化疾病，促进过量的胶原蛋白沉积和细胞内基质蛋白的产生。因此，let-7c在解决肺纤维化疾病有潜在的功效。Xing Cai等[21]人通过基因芯片的数据显示，在M1和M2巨噬细胞中miRNA的表达显著不同。特别是当BMDMs向M1巨噬细胞极化时，miRNA包括miR-155, miR-147, miR-214和miR-455,，均显著上调，然而在BMDMs向M2巨噬细胞极化时没有发现这些miRNAs上调。qRT-PC试验进一步显示，在检测的miRNA中，miRNA在BMDMs向M1极化时上调的最多。

2.3 miRNA对巨噬细胞凋亡的影响 细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细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 刺激诱导miR-155的表达，通过与miR-155-细胞因子信号转导抑制蛋白1(suppressor of cytokine signaling 1，SOCS1，SOCS1)相互作用促进巨噬细胞凋亡[22]。Guo-fu Zhu等[23]人 用不同时间和计量的氧化性低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,OxLDL) 刺激RAW264.7细胞。荧光素酶试验和Western Blot显示，miR-155通过直接针对3，UTR抑制相关功能死亡域(Fas-associated death domain protein,FADD)的表达，进而使巨噬细胞凋亡变弱。巨噬细胞凋亡是宿主防御肺结核的机制。用结核杆菌株H37Rv感染人类巨噬细胞，与健康组相比，肺结核患者外周血巨噬细胞凋亡的比率下降，在感染H37Rv后,miR-223 的表达显著增加。miR-223直接抑制FOXO3，而FOXO3是巨噬细胞凋亡的重要的调节剂，所以miR-223 抑制巨噬细胞凋亡[24]。巨噬细胞凋亡有助于早期和晚期动脉粥样硬化的治疗[25-26]。研究显示，TGF-β2 是miR-142-5p的靶基因，miR-142-5p 通过对TGF-β2产生负调节影响巨噬细胞凋亡。这也为动脉粥样硬化的研究提供了一个新的靶基因[27]。

2.4 miRNA对巨噬细胞其他方面的影响 miRNA对于在稳态代谢平衡中基因的调节是非常重要的[28]。例如，miR-33a 和 miR-33b，宿主基因分别是SREBF2 和 SREBF1，是胆固醇代谢的主要调节剂[29]。然而miR-103和miR-107通过在脂肪细胞中调节小窝蛋白-1来调节胰岛素敏感性和葡萄糖稳态[30]。在许多组织中发生巨噬细胞渗透现象。血管平滑肌细胞表达高水平的miR-145可以减少巨噬细胞的渗透，可以根据这一特点研究一个新的治疗动脉粥样硬化策略[31]。另外，有研究显示，miR-223的减少可以导致巨噬细胞渗透进入肥胖小鼠的内脏脂肪组织内[32]。

3 小结与展望

近年来，miRNA 的研究已经成为生物学领域的一个重要方向。miRNA 的分布范围较广，调控的靶基因较多，参与的生物学过程也很多。因此，对于miRNA 的功能和作用机制的研究是很有意义的。 miRNA 在巨噬细胞的分化、极化、凋亡等生物学过程中均发挥重要作用。目前，对于 miRNA 参与调节巨噬细胞的极化研究较多，它们通过调节靶基因表达改变巨噬细胞表型。但是对于巨噬细胞极化时涉及的通路还没有被完全揭示，许多 miRNA的靶基因与巨噬细胞极化的关系还没有明确，未来需要增加研究的深度和广度。此外， miRNA在免疫应答调控中发挥的作用也备受关注。巨噬细胞中miRNA为治疗动脉粥样硬化和心血管疾病开辟的一个新的视角。通过miRNA调节基因的表达对于维持巨噬细胞性能稳定是非常重要的。

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2016-09-29

王凤娇(1992-)，女，硕士生，研究方向为动物形态与发生，E-mail:2444982435@qq.com

杨树宝，E-mail:yangshubao1981@163.com

S852

A

0529-6005(2017)05-0075-03