miR-31免疫调节作用的机制研究进展

周方伟综述 许昱审校

微小RNA(miRNA)是一类在进化上高度保守的单链非编码RNA，长度为18～25个核苷酸,广泛存在于植物、线虫和人类的细胞中[1]。miRNA通过与靶基因mRNA3′非翻译区(3′UTR)的序列元件完全或不完全配对，降解靶基因mRNA或抑制其翻译并对蛋白编码基因进行转录后调控，从而参与个体发育及细胞的分化、增殖、凋亡和应激等生物学过程[2]。有研究发现miRNA通过影响DNA甲基化及TLR信号通道等来调控免疫系统中的多种免疫细胞和免疫分子，并与其他系统之间相互作用，使得免疫应答维持在相对稳定水平[3]。尽管miRNAs只占人类基因组的3%，却能调控大约90%的基因，形成了极其复杂的生理调控网络，参与细胞增殖、分化、胚胎发育、肿瘤发生及免疫应答和炎性反应等各种生命活动[4]。近年来，越来越多的研究已证实miRNA参与肿瘤、心血管疾病、自身免疫性疾病和过敏性疾病等多种疾病的发病及发展过程，且其表达变化还与病变严重程度密切相关[5]。

研究表明，超过1 200种miRNA在人类表达，其中miR-31作为miRNA 家族中一员，广泛参与了人类生育、胚胎发育、骨形成和肌细胞生成[6]。miR-31还参与了机体免疫应答的多个环节，与多种感染性疾病、自身免疫性疾病及肿瘤等疾病有关，在抑制免疫炎性反应的加重和维持免疫稳态的平衡中发挥重要作用[7]。miR-31作为重要的免疫信号调节分子，可以通过调节免疫相关基因或免疫细胞的某种细胞因子的表达，也可通过影响免疫细胞的发育和分化，从而多途径调控免疫相关疾病的发生发展。研究发现miR-31与自身免疫性疾病、肿瘤、炎性反应及过敏性疾病的发生发展及治疗、预后密切相关，可能是临床疾病的治疗靶点[8]。本文就miR-31免疫调节作用的机制研究作一综述。

1 miR-31概述

miR-31是近年来较为热门的miRNA之一，它不仅在胚胎早期发育过程中高表达，还在许多生物发育过程中发挥重要作用，包括生殖发育、胚胎植入、骨骼形成和肌肉生长等方面，且与免疫系统密切相关。miR-31在不同肿瘤组织中的表达有明显的差异，其在肝癌、肺癌、结直肠癌等癌组织中呈高表达[9]。有文献报道，过表达的miR-31可显著抑制肺腺癌肿瘤干细胞的增殖，阻滞细胞周期并诱导细胞调亡[10]。在卵巢癌、前列腺癌和急性髓型白血病等肿瘤的发生发展过程中，miR-31的过表达并不是引起或加重肿瘤的原因，而是机体对肿瘤的发生、发展而自发形成的一种保护机制[11]。提示miR-31的过表达在抑制某些肿瘤方面能发挥重要作用，为治疗肿瘤提供新的策略和方向。有学者发现，miR-31参与了脊髓损伤后内源性神经干细胞的激活、募集和促进其定向分化为神经元的作用，还可以调控脊髓损伤的炎性反应微环境[12]。在心血管系统方面，Michell等[13]通过基因芯片分析发现，miR-31在成年大鼠血管壁平滑肌细胞中含量十分丰富。杨四宝[14]发现miR-31在心肌梗死后心力衰竭的表达水平显著升高，并且心功能恶化程度与其表达水平呈正相关。据文献报道，miR-31在自身免疫性脑脊髓炎小鼠的致病性CD4+T细胞和脾细胞中高表达，而miR-31敲除后显著降低了自身免疫性脑脊髓炎的严重程度[15]。

2 miR-31与免疫细胞

在免疫细胞中，miR-31主要表达在T细胞并调控T细胞的分化与成熟。调节性T细胞(Treg细胞)是一类具有独特免疫抑制作用的T细胞，通过分泌IL-10、TGF-β发挥免疫调节作用[16]。免疫系统的稳态主要是由Treg细胞所介导,miR-31可以通过多种机制参与Treg细胞的调节，从而对免疫系统的稳态进行调节。叉头状螺旋转录因子(FOXP3)是Treg细胞发育和发挥功能的主调控因子，不仅是因为它在T细胞中的表达会影响Treg细胞的表型和功能，还因为它的缺失、失活和突变是多种免疫疾病的基础。Sun等[17]发现miR-31可通过直接与FOXP3mRNA的3'UTR中的潜在靶点结合，负性调控FOXP3的表达，从而对Treg细胞进行调节。此外，miR-31还可以抑制外周来源的Treg细胞的产生。外周衍生性Treg细胞的产生是由视黄酸诱导蛋白3所介导，miR-31可以抑制视黄酸诱导蛋白3的表达，最终抑制外周衍生性Treg细胞的分化进而导致自身免疫性疾病的发生[18]。miR-31在哮喘CD4+T细胞中表达升高，其主要是能通过结合FOXP3mRNA的3'UTR，抑制FOXP3的表达，从而抑制Treg细胞发挥作用，加重气道的炎性反应[19]。Catalfamo等[20]发现在慢性感染中miR-31是T细胞衰竭的重要调控因子，可以增加T细胞对Ⅰ型干扰素的敏感性，并干扰效应T细胞功能，同时增加与T细胞功能障碍相关蛋白的表达。

3 miR-31与相关疾病

3.1 miR-31与自身免疫性疾病 miR-31在多种免疫系统疾病中发挥重要作用，其中以系统性红斑狼疮和银屑病为代表。在系统性红斑狼疮患者的T细胞中，miR-31的水平与正常对照组相比显著降低[21]。miR-31是通过抑制归巢淋巴细胞的感染关键基因RHOA(Ras同源家族成员A)来调控系统性红斑狼疮，而RHOA能够通过干扰活化T细胞核因子的活性来降低乙酰化组蛋白3在IL-2启动子的表达，间接抑制IL-2的转录[22]。其中IL-2是一类多功能的细胞生长因子，对于T细胞活化和增殖至关重要。与正常人相比，系统性红斑狼疮患者T细胞中miR-31的表达水平显著下降，miR-31的低表达使得RHOA累积，抑制了IL-2的转录从而导致免疫应答系统性失调。

银屑病是一种慢性自身免疫性疾病，其特征是皮肤上形成发痒的银白色鳞片。Xu等[23]发现miR-31在银屑病患者的角质细胞中过表达，导致了趋化因子和细胞因子表达上调，增强了角质细胞招募白细胞的能力，最终引起了表皮的炎性反应。miR-31主要是通过间接激活NF-κB信号通路增加银屑病表皮的炎性反应，并直接抑制PPP6C(一种编码G1-S期的负调控因子)从而调节角质细胞的增殖。此外，角质细胞的分化是银屑病发生的另一重要生物学过程，上皮细胞中miR-31的过表达直接抑制多功能羟化酶(FIH1)从而间接激活NOTCH信号通路，进而导致角质细胞的分化增加[24]。抑制miR-31可减少表皮的增生，降低疾病的严重程度，这就使得miR-31可能成为治疗银屑病的潜在靶点。

3.2 miR-31与肿瘤 越来越多的证据表明, miR-31在不同的肿瘤中可表现出不同的功能,它可以促进胰腺癌、结直肠癌等肿瘤的发展，但是却可以抑制卵巢癌、前列腺癌等肿瘤的发生。miR-31在肿瘤中的功能取决于所处的微环境及与其他免疫调节因子复杂的相互作用，可能是与RAS/MARK、PI3K/AKT、RB/E2F等多种信号通路相互作用出现的结果[25]。Hassan等[26]发现miR-31在卵巢癌中的缺失会导致机体对酪氨酸激酶受体(MET)的抑制减弱，从而增加抗肿瘤药物紫杉醇的耐药性。MET是一个跨膜受体，有助于细胞获得化疗时的凋亡抗性。miR-31低表达导致MET的积累，使得癌细胞在化疗时免于凋亡。在血液系统肿瘤中，miR-31在慢性髓型白血病及T细胞白血病中表达下调[27]。miR-31可通过靶向抑制HuR基因，以抑癌基因的方式参与急性髓型白血病的调控，可作为急性髓型白血病早期诊断和治疗的潜在靶点。此外，miR-31可作为一种促癌的miRNA(oncomiR)发挥作用。miR-31在结肠癌中发挥oncomiR作用已被广泛报道，靶基因中包括一些重要的肿瘤抑制因子，如E2F2、SATB2、RASA1等。miR-31在结肠癌细胞中下调会导致癌细胞对化疗药物氟尿嘧啶的敏感性增加，提示miR-31可能是结肠癌的治疗靶点。Yu等[28]报道miR-31在宫颈癌中可直接促进肿瘤抑制因子激活基因转录染色质的重构，导致癌细胞生长停滞和迁徙能力减弱。miR-31在肺癌中也可起到oncomiR的作用，可直接靶向调控肿瘤抑制因子，如大型肿瘤因子2、肺癌易感基因1相关蛋白[29]。虽然miR-31在大多数类型肺癌中呈现高表达，但在一些肺癌中仍出现低表达现象，这说明miRNA只是肿瘤调控的一种途径。

3.3 miR-31与过敏性疾病 miR-31能够直接靶向抑制FOXP3的表达水平而拮抗Treg细胞的表型，从而影响过敏性炎性反应的进展。在过敏性炎性反应中，肿瘤坏死因子能够增强miR-31的表达而导致内皮黏附分子选择素表达下调，进而抑制内皮细胞和中性粒细胞间的相互作用，最终触发炎性反应信号通路的负反馈[30]。Ge等[31]发现miR-31与小鼠过敏性气道疾病的进展有关，与免疫显性变应原及气道中性粒细胞募集程度呈正相关，与氧化应激反应蛋白1(OXSR1)和N-乙基马来酰亚胺敏感融合蛋白(NSF)水平呈负相关。NSF参与了变态反应中囊泡的转运和分解，而OXSR1则可以防止氧化应激发生在许多过敏性疾病和自身免疫性疾病。OXSR1和NSF均含有miR-31结合位点，二者皆受到miR-31调控。此外，Li等[32]发现miR-31在哮喘患者的上皮细胞和血浆中表达增强，可通过直接结合CD44基因启动子区域调控哮喘的进展，而CD44表达的再抑制和恢复逆转了miR-31对哮喘相关细胞因子表达的影响。

3.4 miR-31与炎性疾病 miR-31在炎性疾病中发挥着重要作用，其中最具代表性的是参与了脓毒症和炎性反应性肠病的免疫调节。有研究发现miR-31在脓毒症中表达下调与NF-κB诱导激酶、HIF-1α、SLAM相关蛋白的表达密切相关，从而促进CD4+T细胞向Th2表型转变[33]。miR-31还可以支持Th1细胞因子转录和防止Th2细胞因子过度转录，维持Th1/Th2细胞因子转录的平衡。在脓毒症中，miR-31可以提高IFN-γ和IL-4的mRNA转录，而IFN-γ和IL-4在脓毒症期间复杂的免疫反应网络中发挥重要作用。此外，miR-31与炎性反应性肠病的发生、发展密切相关。Simon等[34]发现miR-31在溃疡性结肠炎患者的结肠组织中表达上调，靶向抑制胸腺间质淋巴生成素在CD4+T细胞中的表达，促进了溃疡性结肠炎的发展。近来研究表明，miR-31/IL-25信号轴调控Th1/Th17介导的炎性反应，从而对克罗恩病进行调节。通过结肠内给予miR-31抑制剂，恢复结肠中IL-25的表达和阻断Th1/Th17反应，可能是治疗克罗恩病的一种有希望的方法[35]。

4 展望

综上所述，miR-31在免疫调控中发挥着重要作用，不仅可以调节免疫细胞，且与自身免疫性疾病、肿瘤、炎性反应及过敏性疾病密切相关。miR-31的作用靶点分布广泛，决定其调控方式不是单一的代谢途径，而是复杂的代谢调控网络。miR-31可能是一个极具潜力的免疫相关疾病诊断及预后评估的新靶点，进一步研究miR-31在免疫调节中的作用机制，将有利于阐明miR-31与疾病发生、发展之间的联系，并为miR-31的临床应用提供可靠的科学依据。