神經系統疾病中MicroRNA調控小膠質細胞極化機制研究

王洪超 趙亦慢

（昆明衛生職業學院（中專部） 云南昆明 650101）

神經系統疾病中MicroRNA調控小膠質細胞極化機制研究

王洪超 趙亦慢

（昆明衛生職業學院（中專部） 云南昆明 650101）

在多種神經系統的損傷和疾病中，神經炎癥都發揮著重要的作用，而小膠質細胞是中樞炎癥反映的重要招募者和執行者，是中樞主要的免疫監督細胞，是定居于中樞神經系統的巨噬細胞。本文通過分析小膠質細胞的極化，探討了MiRNA參與小膠質細胞和巨噬細胞極化的調控，并且對在神經系統疾病中，MicroRNA影響小膠質細胞極化的重要性進行分析。

神經系統疾病 MicroRNA 小膠質細胞 極化機制

通過轉錄后調控作用,作為重要的基因調控分子,非編碼RNA—mincroRNA涉及人類生命體生長、發育和死亡各個階段,影響著大約30%～90%的人類基因表達。在炎癥反應和免疫應答中,minRNA發揮也重要作用。

1 小膠質細胞的極化

小膠質細胞占中樞神經膠質細胞總量的5%～12%,經過遷移定位于中樞神經系統,起源于胚胎其卵黃囊中的共同淋巴細胞前體。在發育過程中,小膠質細胞可以參與中樞神經系統的塑形,清楚凋亡的細胞和錯配的神經連接。當中樞損傷時,小膠質細胞發揮細胞吞噬、產生氧自由基等功能。從形態和功能等方面,中樞常駐的靜止小膠質細胞激活后分支狀的突起回縮,轉變為阿米巴樣,因此,其與巨噬細胞很難明確區分。激活的小膠質細胞包括經典激活（M1）小膠質細胞和選擇性激活（M2）小膠質細胞兩種截然相反的極化類型。而干擾素和Toll樣受體的配體可以促進外周巨噬細胞分泌大量的促炎因子等,可以刺激靜息的小膠質細胞極化為M1型,并有效殺滅細胞內病原體,加強呈抗原的能力。而由Th2型細胞因子IL-4、IL-13協同TLR配體等可誘導產生M2型的小膠質細胞,從而抑制促炎因子的產生,分泌抗炎因子,減少呼吸爆發的激活。同時還能促進神經損傷修復。

M2型細胞可以分為M2a型、M2b型和M2c型。由IL-4介導,選擇性激活的小膠質細胞M2a型能夠修復組織、抗炎。M2b型具有促進Th2型分化的抗原提呈功能。并且由于缺少殺滅病原菌的作用,一些抗炎刺激得到的小膠質細胞仍然保留了吞噬功能等,因此,被稱為M2c型。另外,靜止的小膠質細胞與激活的小膠質細胞等在抗原標記和形態上,也存著明顯的區別。他們能敏銳地感受外界環境變化并維持動態的平衡,另外,經典的小鼠M2型巨噬細胞表面標志物Argl等在人巨噬細胞中并不能被IL-4誘導產生,因此,要注意任何小鼠免疫系統的差異。

2 MiRNA參與小膠質細胞和巨噬細胞極化的調控

2.1 不同極化小膠質細胞和巨噬細胞中MiRNA的差異表達

隨著小膠質細胞和巨噬細胞的極化,minRNA的表達水平會發生改變,并且結果也具有較大的差異。采用IL-4刺激誘導M2型極化,LPS加IFN-將小鼠骨髓來源巨噬細胞刺激誘導M1型極化, miRNA芯片分析及PCR驗證結果顯示,M1型巨噬細胞中,miR-181a等的表達高于M2型巨噬細胞。而miR-125-5p等表達低于M2型巨噬細胞。另外,結合miRNA等表達譜芯片及生物信息學分析手段,將體外培養純化的小鼠小膠質細胞分別進行LPS和IL-4刺激,堅定了6種可能調控小膠質細胞極化的miRNAs。其中,miR-124等可能參與調控抗炎通路和M2型極化,而miR-689等可能與促炎通路和M1型極化有關。

通過miRNA表達譜,對極化的人類單核細胞來源巨噬細胞進行體外給予人類MDM不同細胞因子刺激,得到M1、M2a等四種激活表型,結合qPCR檢測,在不同極化條件下,miRNA芯片發現有8種miRNA表達變化具有統計學意義。發現絕大部分都是過客鏈,只有miR-193b是引導鏈。由于過客鏈在體內表達豐度較低,在miRNA誘導下,大部分過客鏈不會發揮生物學功能,會在沉默復合體中被剔除,因此,在人巨噬細胞極化中,這些表達變化的miRNA過客鏈的作用和意義有待驗證。另外,在M1型細胞中,采用二代測序比較M1、M2a和M2c極化狀態人類MDM的基因表達,發現,miR-181b特意在M2a細胞中下調,miR-145-5P在M1型細胞中上調。而miR-200a-3p在M2c型巨噬細胞中特異性下調。

2.2 miRNA調控小膠質細胞和巨噬細胞炎癥反應及M1極化

miRNA可調控小膠質和巨噬細胞具有多用M1極化,其中,能明確促炎性miRNA分子的是miR-155,巨噬細胞中過表達miR-155將促進腫瘤壞死因子的表達增加；而TNF的表達水平較低,并且小鼠出現免疫缺陷。通過作用于幾個比較重要的幸好轉導分析TAK結合蛋白1等,miR-155能夠起到促進M1極化的作用。MiR-155能夠參與促進細胞的炎癥反應,直接結合并抑制多種抗炎相關蛋白。另外,通過下調MRK-1,miR-101可以促進MAPK通路激活和IL-6等的表達,促進M1極化。通過靶向,miR-92a可以抑制磷酸化絲裂原活化蛋白激酶4,抑制M1極化,調控JNK/c-Jun通路。而通過促進巨噬細胞共刺激因子的表達,miR-125b可以促進M1極化。miRNAs可以參與調控TLR4/NF-κB通路炎癥反應,由于TLR4/NF-κB通路激活可以誘導巨噬細胞經典激活,進而調控M1型極化。如：通過結合To11/白細胞借宿1受體結構域,miR-145可以銜接蛋白抑制TLR信號的傳導。而在這些miRNA中,部分miRNA對炎癥反應就有負反饋調節作用。如：通過MyD88和TRIF依賴途徑激活TLR2-4,可以進一步組織巨噬細胞過渡炎癥反應,誘導產生miR-147。在炎癥方法反應前饋網絡中,miRNAs也是重要組分。在多種M1型極化條件中miR-155可以在lps、TNF-α等的刺激下都發生上調。另外,一些miRNAs在LPS刺激和微生物感染后是下調的,會導致免疫反應的增加。

2.3 miRNA調節小膠質細胞和巨噬細胞M2極化

miR-124能夠促進小膠質細胞和巨噬細胞M2極化的miRNA,早中樞常駐的小膠質細胞中,MiR-124是腦特異性miRNA能夠維持腦內小膠質細胞靜息狀態。而過表達的miR-124,對導致M1型細胞表面分子的減少。一些對M1極化具有重要調節作用的分子也會調控M2極化,如：M2型極化的重要轉錄因子C/EBP-β可以調節Arg1、IL-10等的表達。由此可見,在抑制巨噬細胞向M2型極化中, miR-155也能發揮重要作用。IRF4能夠參與M2極化調控的重要轉錄因子,而MiR-125b可以下調IRF4表達,因此,MiR-125b可能抑制巨噬細胞M2極化。

3 MicroRNA影響小膠質細胞極化的重要性

在多種系統疾病中,神經炎癥反應都發揮重要作用,在中樞炎癥反應中,小膠質細胞居于核心地位。如：多發性硬化癥是一種自身免疫性中樞神經系統脫髓鞘疾病,發病初期的神經癥狀表現為復發和緩解過程。目前,在MS的發生和發展中,小膠質細胞極化具有重要作用。在MS及其動物模型試驗性自身免疫性腦脊髓膜炎的發病總,小膠質細胞存在明顯的時空差異。在大鼠急性FAE模型中,在疾病發病期和高峰期,M1極化小膠質細胞比例明顯上調,疾病恢復期, M2細胞比例上升,M1細胞比例下調。由于病灶在髓鞘化障礙的重要原因,MS患者慢性非活動性病灶中M2型小膠質細胞缺失。另外,通過分泌促炎和毒性因子,M1極化小膠質細胞會導致軸突變損。其次,通過靶向激活p38MAPK等依賴性信號通路,半乳糖凝集素抑制iNOS等下游促炎型介質的表達,從而促進M2極化,抑制小膠質細胞M1極化。在EAE模型中,移植分泌Ga11的星形膠質細胞等可以抑制EAE發病,Ga11的表達將導致炎癥誘導的神經退變加重。研究表明MS患者外周血單核細胞和中樞小膠質細胞中miR-155表達明顯上調,可以刺進人MDM和M1型極化。另外,通過miRNA改變小膠質細胞極化狀態,也可以顯著影響MS動物模型發病的嚴重程度。體內注射miR-124過表達病毒可以抑制中樞神經系統炎癥反應,有效減緩EAE的進展。

而肌萎縮側索硬化癥發病機制尚未明確,是以選擇性運動神經元變形丟失,進行性癱瘓為特征的慢性致死性神經退行性疾病。在ALS的發生和發展中,運動神經元損傷區激活的小膠質細胞發揮著重要作用,疾病早期,以M2型極化的小膠質細胞占優勢,進展期以M1型居多,ALS小鼠的小膠質細胞中特異性表達的很多miRNAs,并且通過反復注射LPS可以增加ALS小鼠中樞M1型小膠質細胞的比例。如：miR-155、miR-21等都可以促進炎癥反應和M1型極化。

［1］楊蘊天，福泉.PrP105-132作用下體外小膠質細胞分泌IL-8及可能產生途徑［J］.中國人獸共患病學報，2015（11）.

［2］李小媚，李愛萍.小膠質細胞的發育和功能［J］.解剖學研究，2010（03）.

［3］李慧泉，陳聰，婁繪芳，段樹民.小膠質細胞在腦中的生理功能［J］.生命科學，2014（06）.

R741

A

1674-2060（2016）03-0132-01

王洪超（1984—），男，云南賓川人，本科，執業醫師，主要研究方向：解剖學臨床研究。趙亦慢（1989—），男，瑤族，云南廣南人，本科，護士資格證，研究方向：解剖學臨床研究。