文摘
多发性硬化(MS)的特点是多病灶的病变,慢性炎症状态,和退化过程中中枢神经系统(CNS)导致脱髓鞘。最重要的细胞参与其发病机理是那些CD4+,特别是促炎Th1 / Th17和监管Treg。信号级联与CD4有关+分化是由小分子核糖核酸(microrna):短,单链rna,负责负调节基因表达的转录后的水平。一致报告,显示了microrna表达特异表达,女士和他们的表达模式可能升高或降低,这取决于特定的microrna的免疫系统的功能。MS患者的研究表明,mir - 141, mir - 200 a, mir - 155, mir - 223,和mir - 326是调节,而miR-15b miR-20b, miR-26a, miR-30a表达下调。这些microrna的失调可能导致失衡pro -和抗炎的过程,因为他们的目标是与监管相关Th1 / Th17和Treg细胞分化。高度microrna表达可以抑制翻译关键Th1 / Th17分化抑制剂。microrna的失调可能会由于各种因素的影响在每个阶段的生物转化。不成熟的microrna的经历多级转录和转录后的修改;因此,任何蛋白质参与处理microrna的表达可能导致骚乱。表观遗传修饰,直接影响microrna基因转录可能也发挥了重要作用。
1。介绍
神经系统自身免疫性疾病,如多发性硬化症(MS),特点是多病灶的病变,慢性炎症状态,和退化过程中中枢神经系统(CNS)。尽管各种症状的观察,他们通常与神经胶质增生,轴突损伤,和髓鞘变性。这些障碍导致显著的认知损伤和残疾,尤其是在年轻的成年人(1- - - - - -3]。髓鞘脱失是女士的主要综合症;然而,它的背景还没有完全理解。长期研究表明女士脱髓鞘过程很大程度上是与免疫病理相关。相关的一些因素已知女士的发展包括大脑和脊髓的巨噬细胞浸润,autoreactive抗体,补体的激活,增加生产促炎细胞因子(4,5]。然而,autoreactive CD4+细胞迁移到中枢神经系统病变也被认为是关键球员的发病机理[女士6]。
目前认为免疫系统失调可能是由于表观遗传机制如小,非编码rna,特别是改变微rna (microRNA)表达式[7]。小分子核糖核酸很短,单链rna负责负调控在转录后的基因表达水平。由于它们的属性,microrna能扮演一个角色在许多细胞过程,如维持体内平衡,分化的细胞,和组织发展,他们的活动可以由许多生理或病理因素决定的8]。人们已经发现,microrna参与诱导炎症通过瞄准淋巴细胞分化和促炎细胞因子的分泌9]。microrna的失调可能发生结果的许多过程,包括生物起源通路中的障碍和转录调控和表观遗传修饰。
探讨CD4的重要性+细胞分化调节炎症和自身免疫过程,以及所涉及的关键microrna除了女士的发病机理,最后一部分探讨microrna的失调的潜在原因。
2。CD4细胞的作用+细胞
最常见的女士,女士复发缓和(名RRMS),特点是交替发作的症状和缓解期。复发事件在很大程度上是相关的急性炎性反应和免疫细胞积累的白质和髓鞘在中枢神经系统的灰质。最重要的球员女士是antimyelin CD4的发展+CD8 T细胞,+T细胞和B细胞。然而,在这些因素中,CD4细胞+细胞似乎发挥重要作用的发病机理,女士是白细胞介素(的一个重要来源10,11]。激活天真的CD4+通过抗原刺激导致细胞分化成几个亚型包括Th1、Th2, Th17或亚群。每个CD4+细胞亚型表示一个不同的细胞因子和触发不同的效果(图模式1)[12]。
Th1细胞,由于其促炎属性,最初被认为是[女士参与发展的主要因素11]。Th1细胞的促炎的本质源于他们的角色在免疫反应细胞内病原体如病毒和细菌(12]。尽管肿瘤坏死因子α(肿瘤坏死因子-α),2,IL-3都效应与Th1-dependent相关细胞因子反应,最重要的Th1细胞因子是干扰素γ(IFN -γ)[13]。干扰素-的主要作用γ是刺激巨噬细胞对抗病原体的活动,但是据研究,在自身免疫可能也发挥了作用,因为升高干扰素-γ水平一直在观察女士和其他自身免疫性疾病患者(14,15]。干扰素的生产,γ和发展Th1刺激STAT4 il - 12和激活,转录信号传感器和催化剂的一员(STAT)蛋白家族16,17]。STAT1,另一个统计家庭成员还参与Th1细胞分化T-bet调停激活,属于T-box蛋白质家族。T-bet Th1细胞的分化是特别重要的,因为它已被证明在重组中发挥作用的成熟幼稚T细胞从Th2 Th1亚型,从而影响免疫反应的性质(18,19]。Th2细胞参与对抗细胞外的病原体和参与体液免疫应答的类型通过激活B细胞(13]。Th2细胞因子概要文件相关的,也就是说。、il - 4、IL-5 IL-9, IL-13。il - 4是一个重要的效应细胞因子,以及负责的一个主要因素诱导激活STAT6-associated Th2细胞分化的信号通路和GATA3转录因子。此外,il - 4介导Th1细胞增殖的抑制作用,这决定了Th2细胞的抗炎作用。相互抑制Th1、Th2细胞导致特异性免疫平衡的形成,这是特别重要的免疫系统的正常运行(20.]。
然而最近,大多数研究都集中在Th17,这被认为是一个关键的自身免疫。Th17细胞,就像其他类型的淋巴细胞,参与对病原体的反应;然而,他们的作用可能与炎症的生成显著大于其他细胞的情况。比Th1 Th17细胞也表明更大的增殖潜力;因此,他们被认为是比其他类型的淋巴细胞(致病因素21,22]。有趣的是,它已经表明,Th17对抗Th2细胞而且Th1细胞,因为负责促进Th17细胞增殖的细胞因子,特别是转化生长因子β(TGF -β),抑制其他类型的淋巴细胞的分化,通过作用于干扰素-γ和T-bet [23]。所有的Th17细胞因子,IL-17负责大部分的促炎效应:这是发现实验性自身免疫性脑脊髓炎发展的一个关键因素(运算单元),女士的动物模型24]。此外,Th17细胞分泌其他几个负责诱导炎症细胞因子,包括IL-17 IL-17F, IL-21, il - 22生成25]。研究也表明,IL-17的活动和il - 22生成有助于迁移Th17细胞通过血脑屏障(BBB)急性髓鞘病变患者(女士26,27]。
负责Th17细胞分化的关键路径是由TGF -β和il - 6 (28,29日]。然而,它已被证明,维护和稳定Th17细胞的促炎的特征需要额外的信号从不同的细胞因子,如IL-23 IL-21,调节选择信号通路(30.,31日]。TGF -β与il - 6或IL-21负责激活STAT3, IL-23参与STAT4-induced信号级联(32]。统计家庭与Th17细胞分化相关的蛋白质负责两类维生素a核受体的激活,RORγt和RORα,直接绑定到IL-17基因启动子和触发其转录(33,34]。两种亚型调节Th17至关重要,因为RORγt超表达,用ROR coexpressionα已被证明Th17扩散显著增加,而抑制RORγt和RORα表达式通过抑制症状完全消除了实验性自身免疫性脑脊髓炎Th17细胞分化[34]。
有趣的是,相关的白细胞介素Th17细胞也有一个负面影响发展的调节性T细胞亚群)分泌TGF -β和il - 10。亚群的主要作用是抑制过度炎症反应和抑制autoreactive细胞。虽然亚表达一系列的转录因子,FOXP3似乎是至关重要的维持他们的抗炎功能和调节Th17之间的平衡和Treg分化。看来FOXP3的表达诱导的TGF -β但抑制il - 6。研究表明,il - 6大大促进了调节亚群之间的平衡和Th17和促进后者的扩散;然而,Th17可能即使il - 6的生产损耗,确认其他细胞因子如前所述也参与这个过程(31日,35]。
参与控制CD4的因素+细胞分化有严格的规定,允许适当的扩散细胞亚型。因此,microrna是重要因素,调节基因的表达,是许多研究的主题。
3所示。microrna的特异表达女士和运算单元
以来的第一份报告的发现小RNA分子,调节的表达lin-4在秀丽隐杆线虫已确定,许多microrna在人类,植物,动物,和病毒(36:40岁以上000前体的microrna从207年生物被发现(37]。高多样性和丰富的microrna使这些分子极其重要的细胞监管机构,尽管相对低水平的镇压。据估计,microrna的抑制其目标的表达水平不到50%;然而,应该注意的是,一个基因可以通过几个microrna调制和一个microrna的可以调节数百个基因的表达。研究表明,microrna负责调节大约30%的人类基因。有趣的是,单一的microrna可能目标几个信号通路,最终影响因素相同,因此不断放大的影响microrna的规定:任何干扰的表达式可以产生重大的影响38,39]。
一致报告,显示了microrna表达特异表达女士,由于他们参与现有炎症的发展或控制(40]。基本上,microrna的表达模式可能升高或降低的功能取决于特定的microrna在免疫系统;然而,在许多情况下,特定的microrna的表达水平不同组织或细胞类型之间可能会有所不同,甚至可能改变明显缓解或复发。研究动物表明let-7e MS患者和实验性自身免疫性脑脊髓炎(41],mir - 17 [42),mir - 141, mir - 200 a (43],mir - 145 [44],mir - 155 [45],mir - 223 [46),和mir - 326是调节(47),而miR-15b [48],miR-20b [49],miR-26a [50),miR-30a表达下调(51)(表1)。这些microrna的缺乏可能导致失衡pro -和抗炎的过程,因为他们的目标是与监管相关Th1 / Th17和Treg细胞分化[50]。高度microrna表达可以抑制翻译关键Th1 / Th17分化抑制剂,如ETS-1,几个microrna的目标,包括mir - 326和mir - 155 (45,47),以及一些forkhead家族蛋白质,如FOXO1或FOXO3, mir - 183 c的目标和mir - 141 / (-20043,52]。此外,小说的研究也表明,FOXO3表达式可能负面mir - 155规定,mir - 223, miR-29b [53]。相比之下,mir - 301 a参与促进th17分化通过抑制PIAS3的表达,STAT3抑制剂,从而调节il - 6 / STAT3信号通路(53]。此外,一些调节microrna,例如,mir - 142,目标蛋白调节细胞因子的生产。mir - 142的关键目标之一是SOCS1,抑制信号级联相关统计和稳定Treg细胞增殖。mir - 142的缺乏引起的高表达可能因此导致Th1 / Th17 Treg细胞失衡。此外,这个目标TGF - microrna的也可以β和腺苷酸环化酶类型9 (ADCY9),大大限制Treg扩散(54,55]。Treg细胞也可能受microrna的目标具体,如miR-24, mir - 145和mir - 210。这些microrna的表达通常是在Treg细胞减少;然而,过度可能发生在自身免疫过程44,56]。
然而,microrna在所有分析,mir - 155似乎扮演着重要的角色在女士的发病机制和运算单元,以及其他炎症,neurodegeneration-related障碍(57,58]。已经证明mir - 155表达显著增加在活跃的病变,病人以及各种免疫细胞和brain-resident细胞,和这个microrna的表达水平与高水平的促炎细胞因子,表明其参与诱导或维持炎症(59]。此外,mir - 155的作用在调节免疫系统是复杂的,它既能调节正常的免疫反应,引起慢性炎症。它已经表明,mir - 155可能参与维护Treg细胞体内平衡和其他T细胞的敏感性Treg监管(59,60]。同时,Th17增殖的调控mir - 155可能比此前认为的更加复杂,尤其是在Mycko女士等人的发病机制表明,mir - 155 - 3 - p可以针对热休克蛋白质如Dnaja2老鼠和Dnajb1实验性自身免疫性脑脊髓炎,其高表达抑制的扩散myelin-reactive Th17细胞(61年]。此外,mir - 155水平降低的小鼠不太受症状和严重的实验性自身免疫性脑脊髓炎恢复迅速明显多于mir - 155——足够的老鼠61年,62年]。类似的结果在动物实验中也获得了其他几个microrna与实验性自身免疫性脑脊髓炎,如miR-21, mir - 223, mir - 326 (46,47,63年]。mir - 223不足可能有助于减少autoreactive Th1 / T17细胞渗透到脊髓,也减少了激活树突状细胞(DC)生产Th17-polarizing细胞因子(46,64年]。然而,miR-21敲除的效果可能是与Smad7的活动,增加已知负监管机构的TGF -β信号通路(63年]。然而,一些microrna运算单元的发展表现出相反的趋势,因为他们的过度与温和的疾病有关。这些microrna表达下降存在关联关系模式在女士,他们已发现目标蛋白质直接或间接参与的信号通路影响Th / T17细胞分化[48,65年]。例如,miR-15b可能沉默的表达O-linked N-acetylglucosamine转移酶(油气痕迹),NF -介导的规定κB途径必不可少的T细胞激活通过TCR (T细胞受体)48]。
Th17细胞分化的另一个经常报道球员是mir - 146 a,其缺陷已被证明增加T细胞反应和IL-17分泌在自体免疫反应。mir - 146 a负责沉默的表达TRAF6(6)TNF receptor-associated因素和IRAK1,与NF -相关的两个因素κB信号通路。此外,mir - 146也可以促进抗炎细胞因子,如il - 4和抑制转录的STAT1,从而促进Th2-dependent响应(66年]。Mohnle等人也已经表明,在人类T细胞,mir - 146 a调节蛋白激酶C的表达ε(PRKCε),负责STAT4磷酸化和激活的Th1淋巴细胞的分化,这表明mir - 146可能也参与抑制Th1 cell-dependent通路(67年]。此外,mir - 146 a亚群的管理属性中起着重要作用。Treg细胞已被证明能够抑制其他CD4细胞的扩散+将他们逮捕T细胞亚型的G1期,这可能是由mir - 146 a。mir - 146 a的表达显著增加在T细胞亚群相对于那些没有抑制;即。,they did not receive a signal to stop dividing. It is likely that the upregulation of miR-146a in these cells mediates the silencing of IL-2 expression, the most important growth factor for CD4+细胞(68年]。有趣的是,虽然许多研究表明,mir - 146 a是一个重要因素抑制自身免疫反应,显著增加其表达式是在活跃的病变,动物实验性自身免疫性脑脊髓炎可能参与抑制炎症的结果(69年]。
4所示。microrna的表达的障碍
microrna的失调可能会由于各种因素的影响在每个阶段的生物转化。不成熟的microrna的经历多级转录和转录后的修改;因此,任何变化的蛋白质参与处理microrna的表达可能导致骚乱。同样,一个重要的角色也可能扮演的表观遗传修饰,直接影响microrna基因转录。
4.1。表观遗传修饰
的规定microrna的表达在很大程度上是依赖pri-miRNA序列的位置。短暂,pri-miRNA序列可能位于区域之间的基因(基因间microrna)或在基因(基因内microrna的)。基因内可以找到microrna在内含子和外显子,intronic microrna占据了绝大多数的所有microrna (70年]。的位置microrna基因的转录过程是重要的,以及表观遗传修饰的存在。可以位于intronic microrna基因启动子区域远离基因序列本身,例如,外显子。此外,一些intronic microrna推动者独立于宿主基因(71年]。转录的基因间的microrna也可能是由独立于蛋白编码基因的转录机制72年]。独立启动子可以影响microrna的表达,根据组织和细胞的当前状态(73年,74年]。
研究表明,启动子的甲基化,甚至遥远的增强子序列可以产生巨大影响的microrna的转录水平。因此,改变CpG甲基化程度的岛屿或增强剂可以显著改变microrna的表达谱,特别是相当比例的microrna基因是位于或接近CpG岛比蛋白质编码的基因;前的位置与更高频率的pre-miRNA甲基化(75年]。研究表明,异常甲基化模式在靠近microrna的启动子可能确实被关联到一个成熟的microrna的表达减少(76年]。
然而,最近的研究表明一个相反的趋势。韦伯等人报告,MECP2 (methyl-CpG结合蛋白2)可以产生重大影响microrna的甲基化的最终结果:甲基化的水平会直接影响microrna的生物起源(图2)。高度甲基化microrna的表达是受甲基化模式的改变明显多于low-methylated microrna。此外,通过绑定microrna基因的甲基化序列,MECP2干扰链条伸长过程转录;这使得DROSHA DGCR8 pre-miRNA过程,导致增加生产成熟的microrna分子。这些发现表明,microrna基因的甲基化相关,可能调节他们以多种方式表达77年]。
microrna的表达也可以调节组蛋白的转译后的修改(天车)可以通过相互作用激发或抑制转录启动子序列。相关的天车microrna的发起人在癌症,主要研究已发现了许多新的失调影响microrna的表达(78年]。特别重要的修改包括组蛋白H3赖氨酸的甲基化和乙酰化,尤其是赖氨酸tri-methylation 4、9和27 (H3K4me3, H3K9me3和H3K27me3), di-methylation赖氨酸9 (H3K9me2)和赖氨酸乙酰化作用的9和14 (H3K9ac和H3K14ac)。虽然大多数的这些修改负责抑制表达,trimethylation,类似于乙酰化作用,增加转录microrna的79年]。组蛋白修饰是由酶添加或删除特定群体的活动,直接影响基因表达谱。研究表明,组蛋白脱乙酰酶(HDAC)可以快速调节microrna的表达,因此可能是一个优秀的治疗目标障碍与改变microrna的表达模式(80年]。虽然这些研究都是基于不同类型的癌症,可能是类似的机制可能负责监管的microrna的自身免疫性疾病。此外,一些microrna与自身免疫性疾病密切相关是由表观遗传修饰的存在(81年,82年]。乙酰化组蛋白H3和H4以及甲基化的CpG岛附近mir - 146基因已被证实在B细胞和伯基特淋巴瘤细胞株(提单),表明这些修改可能产生重大影响的监管microrna在免疫系统的属性81年]。
4.2。微处理途径
微rna合成途径已相当广泛的科学文献中描述。许多蛋白质参与这个过程已确定,因此它似乎是显而易见的,干扰microrna的表达会影响定量变化。帽子和DROSHA microrna的生物起源的关键酶。DROSHA pre-miRNAs过程主要的成绩单(pri-miRNAs),由间运输到细胞质中5 (XPO5)和加工帽子和TARBP2成熟microrna分子。大量研究表明,帽子是有机体的正常运转的关键,但是由于它的其他功能,它是不清楚相关的疾病的帽子缺乏与受损的microrna的活动相关联。Drosha可能是更有可能比小礼帽与microrna的表达障碍有关,因为它是没有参与其他小型非编码rna的处理。然而,研究表明,DROSHA和帽子有重大贡献microrna的表达,从而损害其功能可能对免疫系统有重大影响的活动。它也表明,删除的帽子和DROSHA基因导致淋巴细胞功能障碍(83年,84年]。此外,研究表明,水平的小礼帽,DROSHA, DGCR8蛋白质是不断增加的患者相对于对照组(女士85年]。
microrna的活动也可以提供在处理的最后阶段,即。,during the assembly of RNA-induced silencing complex (RISC) consisting of Argonaute (AGO) proteins, Dicer, and TARBP2 among others. The proteins in the RISC complex are directly responsible for silencing expression, which can be done through several different mechanisms, such as cleavage of the mRNA target, repression of translation, or mRNA decapping and deadenylation [86年]。成熟的microrna的信使rna序列互补的目标,和动物,沉默的主要机制包括镇压的翻译部分匹配的microrna。在动物身上,microrna的目标通常是基于一个简短的种子序列互补高、局部在2 - 8的位置核苷酸mRNA 3 - - - - - -翻译区(3 - - - - - -UTR)结束,但在某些情况下,其他位置3 - - - - - -UTR信使rna序列可能被认可(87年,88年]。
翻译镇压的确切机制还没有解释;然而,假设可能发生镇压在起始阶段,microrna已经被证明能够抑制的招聘过程IF6 (antiassociation因素绑定60 s亚基),从而防止组装80年代的核糖体亚基(89年]。RISC的前蛋白质复杂也可以与eIF4E(真核翻译起始因子4 e)为5帽绑定;因此,假定microrna能沉默表达通过抑制起始翻译或阻断核糖体亚基的回收90年]。此外,尽管翻译压制被认为扮演了一个重要的角色在沉默,有越来越多的证据表明,成绩单进行内切核苷酸的乳沟可以通过典型的退化的信使rna降解途径包括deadenylation和开瓶由特定核酸外切酶。人类AGO2蛋白质可能还演示了核酸内切酶活性,并在这一过程中可能发挥作用的mRNA劈理(91年]。此外,AGO2可以招募更多的蛋白质执行deadenylation保利(A)的反面,也就是目标信使rna的降解的第一阶段(92年]。
由于涉及microrna基因沉默机制的复杂性和大量的额外因素参与了这一过程,单个元素的功能的任何变化都可能转化为microrna的活动的障碍。刘等人发现老鼠microrna的表达在实验性自身免疫性脑脊髓炎Ago2影响,表明蛋白质显著参与microrna的处理和维持体内平衡,以及是至关重要的正常免疫功能(93年]。早前的研究还表明,组件的表达水平的变化RISC复杂对抑制或增加microrna的处理很重要。对小鼠的研究缺乏Ago2基因也发现蛋白质是必要的适当的胚胎的发展,尤其是神经管(94年,95年]。此外,建议RISC复杂的蛋白质,主要是AGO2,执行关键功能重组的幼稚T淋巴细胞为效应细胞,因为他们的表达是成熟淋巴细胞减少。此外,幼稚T细胞与减少AGO2表达更有可能分化成T细胞分泌促炎细胞因子(96年]。由于证实这些过程在T细胞分化的作用,有可能是畸变的积累在microrna的处理可能导致发展的障碍在他们表达等疾病。
5。结论
免疫反应的功能必须严格监管,因为每个干扰在这样一个复杂而微妙的系统会导致疾病的进展。因此,毫不奇怪,microrna能显著调节免疫反应,考虑到他们在基因表达调控等重要组件。这一事实已被大量研究证实,表明某些microrna影响T细胞的分化过程中作为女士microrna是依赖于组织和细胞的规定,还需要进一步研究,以完全理解microrna并观察表型之间的关系。此外,这种方法意味着许多治疗选项,还可以更好的诊断方法的发展。microrna基因的表观遗传修饰是一个有趣的治疗目标,由于广泛可用的药物,如常用的酶抑制剂参与DNA甲基化和组蛋白修饰。因此,它是特别重要的彻底理解microrna的失调的基础和microrna的基因沉默的机制,甚至单独的microrna的抑制可能显示重大的多效性的影响。
缩写
| 3 - - - - - -UTR: | 3 - - - - - -翻译区 |
| ADCY9: | 腺苷酸环化酶类型9 |
| 前: | Argonaute |
| APC: | 抗原呈递细胞 |
| BBB: | 血脑屏障 |
| 提单: | 伯基特淋巴瘤细胞株 |
| 中枢神经系统: | 中枢神经系统 |
| 运算单元: | 实验性自身免疫性脑脊髓炎 |
| eIF4E: | 真核翻译起始因子4 e |
| 具体: | P3 Forkhead框 |
| IF6: | Antiassociation因素结合60 s亚基 |
| 干扰素-γ: | 干扰素γ |
| IL: | 白介素 |
| IRAK1: | 白介素1 receptor-associated激酶1 |
| MECP2: | Methyl-CpG结合蛋白2 |
| microrna的: | 微 |
| 女士: | 多发性硬化症。 |
| NF -κB: | 核因子kappa-light-chain-enhancer激活B细胞 |
| 油气痕迹: | O-linked N-acetylglucosamine转移酶 |
| 铝: | 组蛋白的翻译后的修改 |
| RISC: | RNA-induced沉默复杂 |
| ROR: | RAR-related孤儿受体 |
| 名RRMS: | 复发缓和多发性硬化 |
| SOCS1: | 抑制细胞因子信号1 |
| T-bet: | T-box转录因子21 |
| 识别: | T细胞受体 |
| TGF -β: | 转化生长因子β |
| 肿瘤坏死因子-α: | 肿瘤坏死因子α |
| TRAF6: | 肿瘤坏死因子受体相关因子6 |
| Treg: | 调节性T细胞 |
| 统计: | 信号传感器和转录的激活 |
| XPO5: | 间5。 |
数据可用性
数据支持这个系统回顾之前报道的研究和数据集,已被引用。处理过的数据可用相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突,关于这篇文章的出版。
确认
这项工作被授予作品没有支持。2017/27 / B / NZ7/02527从波兰国家科学中心,通过从罗兹医科大学的资助,波兰。