miRNA与真菌感染免疫反应相关性的研究进展

王一霖，滕 亮，王中志，姚国泰，林文婷，陈江汉

真菌是一种广泛分布于室内及自然环境中的真核生物，据估计共有115 ～140 万种真菌[1]，致病性真菌占其中的一小部分，大多数是能从有机体中获取营养的腐生菌。全球每年有数十亿人感染真菌，绝大多数是相对轻微的感染，但因接受现代医疗手段和免疫缺陷患者人群的增加，侵袭性真菌感染发病率逐年升高，每年导致至少150 万人死亡[2]。

人体感染真菌后能引起多种多样的损害，包括肺部感染、中枢神经系统感染、皮肤黏膜及皮下组织感染等，这些感染所造成的损害由宿主的免疫状态和感染的真菌类型共同决定的[3]。在自然环境中，真菌菌丝在适宜温度的土壤中生长可产生孢子，孢子可随着土壤播散最终进入哺乳动物宿主体内，在适宜的温度下能出芽生长成致病性酵母相，有助于逃避宿主免疫反应。在特定地区，双相真菌以环境中的菌丝形态或宿主中的酵母形态存在，能引起地方性流行的真菌病[4]。机会致病性真菌在自然界中广泛存在，主要感染艾滋病、器官移植及接受侵袭性操作等免疫功能低下人群，可导致慢性皮肤黏膜念珠菌病、侵袭性念珠菌病、侵袭性曲霉病和卡氏肺囊虫病等疾病[5]。

感染病原性真菌可能导致潜在的致死性威胁，因此研究宿主固有免疫和适应性免疫的调节机制十分有必要。目前已经有部分研究发现在真菌感染中发挥重要免疫调节作用的miRNA（MicroRNA），但尚未有系统的归纳总结。本文主要对这些miRNA 已有的研究成果进行归纳总结。

1 miRNA

miRNA 是一组能通过不同调节机制影响基因表达的重要调节因子，其结构是短链、单链非编码核糖核酸，能在转录后水平通过与靶信使RNA（mRNA）的3' 末端非翻译区(3'-UTR) 端结合沉默或降解mRNA，一个miRNA 分子可以调控上百个靶基因，反过来一个靶基因也可受许多miRNA 调控[6]。一些经典的miRNA 分子在肿瘤、心脏疾病、衰老、凋亡和炎症刺激免疫模型中被广泛研究[7-10]。

2 miRNA调控多种免疫反应

2.1 miRNA 与固有免疫

miRNA 在固有免疫相关的各种细胞中广泛表达，这些细胞是机体抵抗各种感染的第一道防线，包括单核巨噬细胞、树突状细胞、粒细胞和自然杀伤细胞，有充分的证据表明miRNA 在上述细胞的分化发育和功能发挥中起着重要作用[11]。

Toll 样受体（Toll-like receptor，TLR）位于细胞表面，可通过识别病原体诱导产生细胞因子在固有免疫反应中发挥重要作用。Monen-Heravi 和Bala[11]发 现let-7i、let-7e、miR-223、miR-146a、miR-146b和miR-511 可调节TLR4 的表达，而miR-155、miR-146a 和miR-26a 可调节TLR3 的表达。Mussbacher等[12]发现在单核细胞和中性粒细胞中，TLR2、TLR4 和TLR7/8 经配体刺激后miR-9 的表达增加。TLR 耐受是指免疫细胞中TLR 通路激活后，发生的一种对TLR 配体暂时性不应状态。研究发现巨噬细胞转染miR-146a 后可诱导产生TLR 耐受，相反抑制miR-146a 活性可激活髓样分化因子（myeloid differentiation factor 88，MyD88），进而使TLR 耐受转为高反应状态[13]。

单核巨噬细胞是人体固有免疫系统的重要组成部分，在外界因素刺激下可被激活为经典激活巨噬细胞（M1 型）和替代激活巨噬细胞（M2 型），介导不同的免疫反应。有研究发现miR-146b 和miR-34a 在转录水平诱导巨噬细胞向M1 型极化，miR-18a/miR-34a、miR-130b 和miR-125-5p 诱导巨噬细胞向M2 型极化，而miR-21 可使巨噬细胞从M1 型向M2 型极化[14]。有报道肺纤维化小鼠模型分离出的肺泡巨噬细胞中，miR-let-7c 相比对照组显著升高，并且过表达miR-let-7c 能调控巨噬细胞的极化[15]，另有研究表明miR-124 和miR-223 也能调控巨噬细胞的极化[16,17]。

2.2 miRNA 与适应性免疫

适应性免疫应答是指体内抗原特异性T/B 淋巴细胞接受抗原刺激后，活化、增殖、分化为效应细胞，产生一系列生物学效应的全过程[18]。研究发现miR-17-92 基因簇和miR-181 的过表达能够促进B淋巴细胞的增殖，miR-150 能调节B 淋巴细胞的分化[19-21]。另有研究表明miR-181 表达增加能调控辅助性T 淋巴细胞（CD4+T 细胞）功能[22]，miR-155能够调控抗原提呈反应[23]。有研究报道发现miR-155对于B 淋巴细胞、T 淋巴细胞和树突状细胞维持正常功能是必需的[24]。Good-Jacobson 和Groon[25]发现miR-101 可在转录后水平调节可诱导性共刺激分子（inducible costimulatory molecule，ICOS） 的 表达，这对T 淋巴细胞维持正常功能非常重要，而缺乏miR-101 可导致 ICOS 的表达增加，进而导致自身免疫反应。

许多研究已经验证了miRNA 在各种免疫反应中发挥的作用，但很少有研究报道miRNA 在真菌感染后的表达变化。研究这些miRNA 的表达差异，有助于深入了解宿主在感染真菌时miRNA 的作用及调节机制。

3 真菌感染时发挥免疫调节作用的miRNA及作用机制

3.1 巴西副球孢子菌感染后miRNA 的表达

巴西副球孢子菌感染可导致南美芽生菌病，常首先以孢子形式进入肺脏，引起肺部感染或播散至全身引起不同系统的感染，最终累及皮肤和口腔黏膜。Turini 等[26]对小鼠静脉注射巴西副球孢子菌后分析miRNA 的表达差异，发现大多数miRNA 在28 d 表达增加，如miR-126a-5p、miR-340-5p、miR-30b-5p、miR-19b-3p、miR-221-3p、miR-20a-5p、miR-130a-3p 和miR-301a-3p，56 d 后miR-26b-5p、miR-369-3p和let-7 家族的miRNA 增加最明显，在2 个时间点同时表达增加的是miR-466k。该研究发现miR-26b-5p 表达增加可抑制白细胞介素（IL）-6 的表达，进而促进调节性 T 淋巴细胞的增殖；miR-126a-5p 可通过增加转录因子GATA 结合蛋白-3 的表达，调节T淋巴细胞的分化；miR-369-3p 可调节促炎因子主要是肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的分泌，在巴西副球孢子菌感染相关免疫反应中发挥着重要作用[26]。关于人类患者血清中miRNA 表达变化，研究发现752个miRNA 中8 个有表达差异，其中miR-132-3p、miR-604、miR-186-5p、miR-29b-3p、miR-125b-5p、miR-376c-3p 和miR-30b-5p 表达增加,只有miR-423-3p 表达减少，同时发现这些miRNA 介导巨噬细胞极化或参与TLR2 信号通路，标志着它们调控辅助性T淋巴细胞Th1 参与的免疫反应（Th1 型免疫反应）[27]。上述两个研究均发现感染后miR-30b-5p 表达增加，表明其可能是巴西副球孢子菌感染潜在的生物标志物。

3.2 黑葡萄穗霉感染后miRNA 的表达

黑葡萄穗霉是亲水性真菌，可大量存在于水淹没过的工作或生活环境中。在洪水或飓风过后，黑葡萄穗霉广泛分布于室内建筑中，因此黑葡萄穗霉感染是值得重视的公众安全问题。Croston 等[28]发现miR-21a 和miR-706 在小鼠肺脏感染黑葡萄穗霉48 h 后表达增加。研究分析发现miR-21 可通过调节TNF-α 的表达，调控嗜酸粒细胞趋化因子和中性粒细胞活化肽78（ENA-78）的表达，最终调节Th1 型免疫反应和辅助性T 淋巴细胞Th2 参与的免疫反应（Th2 型免疫反应）。在检测的468 个miRNA 中只有2 个表达增加，没有发现表达减少的miRNA。这些初步的研究结果表明，黑葡萄穗霉感染相关免疫调节机制仍需进一步研究。

3.3 烟曲霉感染后miRNA 的表达

烟曲霉是一种常见的致病性真菌，常分布于土壤和工作环境中，吸入烟曲霉单细胞孢子后会导致不同程度的曲霉病。Croston 等[29]以小鼠吸入有活力的烟曲霉孢子为实验组，以吸入热灭活孢子为对照组，分析烟曲霉出芽对miRNA 表达的影响。研究发现，与对照组相比实验组小鼠415 个miRNA 约50%在48 h发生了表达变化，其中miR-29a-3p 和miR-23b-3p 表达降低较为明显。经预测miR-29a-3p 可靶向调控转化生长因子-β（TGF-β）和C 型凝集素域7 家族成员A，这两个基因均参与固有免疫反应。而miR-23b-3p可靶向调控TGF-β 信号通路的下游基因，包括Smad家族成员2 及IL-13 和IL-33，进而调节Th2 型免疫反应。结果表明烟曲霉出芽是肺脏急性炎症反应重要的诱发因素，miRNA 可能在相关免疫反应中发挥着重要作用[29]。以烟曲霉刺激人单核细胞和树突状细胞后，miR-132 的表达相比脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）组增加明显，分析表明烟曲霉可激活TLR2 和TLR4 通路，而LPS 仅能激活TLR4 通路，这导致了miR-132 的差异化表达[30]。

3.4 白念珠菌感染后miRNA 的表达

白念珠菌是最常见的真菌，常定植于正常人皮肤和黏膜而不引起感染，但是在免疫缺陷人群可导致胃肠道、手、足和腹股沟等局部感染，或发展成侵袭性念珠菌病，并扩散至血液引起心脏、大脑、眼和骨的感染。Wu 等[31]发现白念珠菌感染小鼠巨噬细胞后，miR-140-5p、miR-96-5p、miR-8109、miR-466i、miR-222、miR-301b-3p、miR-466g 和miR-7235-5p表达显著增加，而miR-3154、miR-223-3p、miR-494-3p、miR-6908、miR-188、miR-6769b、miR-7002和miR-1224-5p 表达显著减少。结果分析提示miR-466i、miR-140-5p 和miR-301b-3p 通 过 靶 向 调 控TGF-β，miR-223-3p 通过调节丝裂原活化蛋白激酶通路，共同参与白念珠菌感染相关免疫反应[31]。

3.5 新生隐球菌感染后miRNA 的表达

隐球菌属中新生隐球菌和格特隐球菌是主要致病菌，常生活在鸽粪或树旁的土壤中，可通过呼吸道进入人体引起严重的呼吸系统症状，也可导致其他系统感染如隐球菌性脑膜炎[32,33]。Chen 等[34]发现miR-146a、miR-30b 在人类单核细胞感染新生隐球菌时表达增加，miR-146a 在3 h 达到顶峰，随后逐渐恢复正常，其可通过靶向人IL 受体相关激酶1（interleukin receptor associated kinase 1，IRAK1）和肿瘤坏死因子受体相关因子6（tumor neorosis factor receptor related factor 6，TRAF6）基因抑制核转录因子-κB 的激活，进而抑制IL-1β 和TNF-α 等炎性因子的释放，最终调节新生隐球菌感染的炎症反应类型和转归。

4 总结

该文归纳总结了参与真菌感染免疫反应miRNA的表达变化及作用机制。与已知的急性炎症反应模型中miRNA 表达变化相比，真菌感染存在一些特异的差异化表达的miRNA，这些miRNA 可作为真菌感染潜在的生物标志物。通过转基因或基因敲除技术制作动物模型，有助于探明miRNA 及其靶基因的功能。可使用抗miRNA 或miRNA 模拟物上调或下调目标miRNA[35]，进而控制参与疾病进程的基因和蛋白表达，这是一个潜在的治疗真菌感染的方法，并可通过动物模型进一步验证。因此miRNA 是真菌感染潜在的生物标志物和治疗靶点，但目前相关研究和报道仍然较少，需要更多更充分的关于miRNA 与真菌感染免疫反应相关性的研究。