周香君,张烁
作者单位:1 150000 黑龙江哈尔滨,哈尔滨医科大学附属第二医院心内科
心脏移植是终末期心血管疾病最有效的治疗措施,而同种异体移植排斥是影响移植物存活的主要限制因素。尽管免疫抑制剂治疗已取得了进展,但仍有一些副作用如心血管疾病、癌症、肾衰竭和感染等会导致移植物丢失和死亡。因此,诱导器官特异性免疫耐受是解决问题的关键。近年来,长链非编码RNA(lncRNA)在心血管疾病中的研究越来越广泛,lncRNA参与调节T细胞的发育和活化,而调节性T细胞(Treg)可以抑制移植物排斥,参与器官移植免疫耐受。研究发现,lncRNA可以作为心脏移植免疫耐受的调节因子。本文就lncRNA在免疫系统中的作用及在心脏移植免疫耐受中的研究进展做一简要综述。
lncRNA被定义为一类长度超过200个核苷酸的非编码内源性单链RNA,其由RNA聚合酶II转录。lncRNA可以通过核苷酸碱基配对与DNA或RNA相互作用,或折叠成复杂的三维结构通过高级的RNA结构与蛋白质相互作用。lncRNA可以通过修饰转录、转录后、表观遗传和翻译水平的基因表达,在一些生理和病理过程中发挥关键作用[1,2]。有证据表明,lncRNA已成为癌症、心血管疾病和糖尿病等疾病中基因表达的关键调节因子[3]。
lncRNA在免疫系统的调控中起重要作用,包括先天性免疫和适应性免疫。一些lncRNAs参与调节巨噬细胞、树突状细胞、NK细胞的发育和分化。最近研究表明,lncRNA在T细胞和B细胞的许多亚群中差异表达,lincRNA-Cox2可以介导不同类别的免疫基因的激活和抑制[4,5]。lncRNA在T细胞的发育和活化中起着重要的调节作用。幼稚CD4+T淋巴细胞在不同的细胞因子激活和诱导下分化为效应辅助性T细胞,如Th1,Th2,Th17和Treg,从而协调免疫应答[6,7]。同样地,幼稚CD8+T细胞分化为细胞毒性T淋巴细胞(CTL),其被聚集到外周部位以在抗病毒防御期间提供保护[8]。许多研究报道,lncRNA可通过结合和调节T细胞转录因子如T-bet,GATA-3,STAT4和STAT6来影响Th1/Th2细胞分化。Kanduri等人鉴定了参与早期Th1和Th2分化的谱系特异性lncRNAs,并通过基因本体论分析预测其预期功能,研究表明这些lncRNAs在自身免疫性疾病的病因学中起作用[9]。事实上,在T细胞分化过程中,lncRNAs可与谱系特异性转录因子和细胞因子协调,作为控制CD8+和CD4+T细胞的灵活性和可塑性的调节因子[10]。
Treg是CD4+T细胞的特化亚群,对T细胞受体(TCR)的刺激具有无反应性或低反应性,通过细胞间连接抑制辅助性CD4+T细胞和细胞毒性CD8+T细胞的增殖和活化。FoxP3是Treg的关键转录调节因子,具有FoxP3表达标志物的Treg强烈抑制效应T细胞和记忆T细胞的增殖,从而控制外来抗原的过度免疫应答并维持自身耐受[11-13]。Treg的生成也是产生耐受性树突状细胞(tDC)的关键特征之一。最新研究发现,Treg可能通过控制供体反应性T细胞的活化和扩增来预防或延迟异种移植物的排斥,从而掩盖抗供体的免疫应答,进而延长异种心脏移植物的长期存活[14]。近年来,CD4+CD25+FoxP3+Tregs已成为维持自身和同种异体移植物耐受性中最有效和最重要的群体。带有治疗性Treg细胞的混合嵌合体疗法已经在临床前期动物模型的安全性和功效方面显示出巨大的效力。Treg治疗不仅减少了受体条件,满足了临床广泛应用的先决条件,还产生了抑制同种异体移植物慢性排斥的真性耐受[15]。
心脏移植是终末期心力衰竭的首选治疗方法。然而心脏移植排斥反应在移植后的第一年仍然是严重的并发症,40%的移植患者在此期间至少发生一次排斥反应[16]。此外,心脏移植排斥反应是移植后一年内死亡率达12%的原因,也是心脏移植物血管病变的独立危险因素[17]。此外,有证据表明,心脏移植物血管病和恶性肿瘤仍是移植5年后患者死亡的主要原因[18]。这也强调了长期免疫抑制的局限性,而且现阶段免疫抑制药物治疗仍有一些致命性并发症。因此,诱导移植免疫耐受是延长移植物存活的关键。
研究发现,在小鼠心脏移植模型中,l n c R N AA930015D03Rik和mouse lincRNA1055在同种异体心脏移植物和移植物浸润淋巴细胞中高表达。lncRNA-A930015D03Rik和mouse lincRNA1055随着急性排斥反应的发展而增加,并与Th1反应途径中最重要的分子IL-12Rβ1(白介素-12受体)呈正相关。在体外分化的Th1细胞中敲低lncRNAA930015D03Rik和mouse lincRNA1055后,Th1细胞中IL-12Rβ1的表达显著抑制,证明它们可作为急性排斥反应的新型生物标志物[19]。近来已有研究证明,耐受性树突状细胞(tDC)能预防器官移植中的同种异体免疫排斥[20]。Wu等[21]研究发现,功能性lncRNA MALAT1(肺腺癌转移相关转录子1 )参与心脏移植和实验性自身免疫性心肌炎(EAM)中tDC的诱导和免疫耐受。功能上,MALAT1过表达有利于DC转变为耐受表型;机制上,过表达的MALAT1通过细胞质中miR155起作用来促进树突状细胞表面特异性细胞间粘附因子3结合非整合素分子(DC-SIGN)和IL10的产生,这对于tDC的诱导和维持以及DC-SIGN阳性亚群的更有效的致耐受功能是必需的。lncRNA MALAT1是一种新型的免疫耐受调节因子,对于一些涉及到DC的疾病具有重要的治疗意义,如移植、自身免疫性疾病、癌症及致病性感染。Zhang等[22]研究发现,lncRNA NEAT1(核旁斑组装转录本1)可以作为免疫相关疾病的治疗靶点,敲低lncRNA NEAT1可以诱导体内免疫耐受。在EAM和心脏移植的小鼠模型中,输注敲低 NEAT1的DC可以减少炎症细胞的浸润、抑制T细胞的增殖、增加Treg的数量;应用敲低NEAT1的DC治疗可以延长心脏移植后小鼠的同种异体移植物的存活。Zhang等[23]在培养小鼠骨髓来源的DC时,发现生长分化因子15(GDF15)在DC中表达。敲除GDF15可以促进DC成熟,增强免疫应答功能,上调环状RNA malat-1(circ_Malat1)表达及激活NF-κB途径。GDF15过表达可以增强免疫抑制/抑制分子,促进DC诱导T细胞衰竭,增强免疫抑制基因IDO依赖性的Treg产生。在心脏移植后的小鼠中输注GDF15处理的DC可以促进免疫耐受的诱导。GDF15可以通过抑制circ_Malat1和NF-κB信号转导途径以及IDO的上调导致tDC,GDF15-DC可以预防心脏移植后同种免疫排斥并延长移植物的存活,可能作为一种新的潜在的治疗方法。
近年来研究发现,lncRNAs参与胚胎发生发育、器官功能稳态维持以及疾病发生发展等多种生理和病理过程,一些lncRNAs在心血管疾病如心肌肥厚、心力衰竭、心肌梗死、心脏缺血再灌注损伤和心律失常(房颤)等的发生发展中差异表达。一些特异性 lncRNAs已应用为癌症等疾病更敏感、更便捷、更安全的生物学标志物和新型诊疗手段。LncRNAs也是免疫细胞分化、先天免疫系统和适应性免疫系统激活的重要调节因子,在调节免疫功能和自身免疫中起关键作用。随着lncRNAs在同种异体心脏移植中研究的深入,发现几种lncRNAs在心脏移植后排斥和免疫耐受中差异表达,参与调节DC从而诱导免疫耐受,可以考虑作为心脏移植免疫耐受的调节因子及潜在的治疗靶点。综上所述,lncRNAs在心脏移植免疫耐受中起着重要作用,开展lncRNAs与心脏移植后发生机制的相关研究可以为诱导心脏移植免疫耐受和心脏移植后免疫排斥的诊疗开辟新路径。