牛奶蛋白过敏相关微小RNA的研究进展

谭超元 综述 朱达坚 审校

广东医科大学，广东 湛江 524000

牛奶蛋白过敏(cow's milk protein allergy，CMPA)是儿童期最常见的食物过敏之一，据报道全球CMPA发生率为2.5%～3.0%[1]。CMPA 的临床表现主要为过敏原导致消化道黏膜损伤而引起的消化道症状，主要表现为呕吐、腹痛、腹胀、腹泻、消化道出血等[2]。CMPA 病因机制复杂，现尚未完全了解清楚；目前基本确定CMPA是由免疫调控异常引起，其中涉及多种细胞及其细胞因子，如CD4+T辅助(Th)细胞、调节性T(Treg)细胞、巨噬细胞、树突状细胞(DC)、B 细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和白细胞介素-1 (IL-1)、白细胞介素-4 (IL-4)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)、白细胞介素-10(IL-10)、转化生长因子-β(TGF-β)等。微小RNA(MicroRNA，MiRNA)是细胞中一类进化保守的短的单链非编码RNA 分子，长度约为19～24 个核苷酸，可在多种细胞中大量表达，包括嗜酸性粒细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞、2 型先天淋巴样细胞(ILC2)、交替激活的巨噬细胞(AAM)、T辅助(Th)2 细胞、T 调节(Treg)细胞和B细胞等[3]。MiRNA 被认为是在转录后抑制水平上控制多种生物过程的负调控因子，是过敏性免疫反应的重要调节剂，在过敏反应中起着重要而古老的作用。MiRNA 在过敏性疾病(如哮喘)中发挥的作用已有较多研究成果，但目前对MiRNA 在CMPA 中的分子机制和功能的了解较少，近年来已有研究结果提示MiRNA 是CMPA 的重要调节剂，通过精密的机制来严格控制先天性和后天性免疫应答的激活以控制它们的发作和终止[4]。最近也发现特定的MiRNA 在调节CMPA 的关键细胞具有重要作用，包括嗜酸性粒细胞(MiRNA-21、MiRNA-135、MiRNA-146、MiRNA-223)、肥大细胞(MiRNA-155、MiRNA-223、MiRNA-142、MiRNA-221)、巨噬细胞(MiRNA-124、MiRNA-146、MiRNA-155)、CD4+Treg 细胞(MiRNA-155、MiRNA-193、MiRNA-21、MiRNA-128、MiRNA-27)等[5-6]。本文将对CMPA 中有关MiRNA 的免疫调控病因机制方面的研究进展进行综述。

1 MiRNA-193a

MiRNA-193a 是位于人类17q.11.2 染色体上由22个核苷酸组成的非编码RNA，在进化过程中以成熟形式高度保守表达[7-8]。有研究报道Ig-E 介导的CMPA患儿在6 个月饮食干预治疗后，MiRNA-193a 的表达水平相比未治疗前显著增加[9]，说明机体受到牛奶过敏原刺激时可能会减少MiRNA-193a 的表达，对机体的免疫系统产生调控作用。由于Ig-E 型过敏反应是机体再次接触过敏原时，Th2细胞功能失调，产生大量IL-4，进而释放炎性介质所致[10]；而MiRNA-193a 是IL-4 表达的转录后调节因子，有研究报道使用MiRNA-193a抑制剂转染Ig-E介导的CMPA患儿外周血中CD4+T 细胞，结果显示IL-4 mRNA 及IL-4 表达显著上调[11]；上述结果提示MiRNA-193a 可能通过负向调控IL-4 mRNA在IgE 介导的CMPA中发挥作用，从而抑制CMPA的发生发展。另外，IL-4 mRNA可通过抑制PepT1(寡肽转运蛋白1，一种二肽/三肽转运蛋白)转录并随后抑制核因子κB(NF-κB)通路，后者是针对先天免疫应答信号蛋白的抑制通路[12]；有研究结果发现MiRNA-193a 可降低目标基因PepT1 的表达与活性[13]，结果提示MiRNA-193a 可能通过IL-4 mRNA 以及NF-κB 通路在CMPA 病因机制中发挥作用。而D'ARGENIO 等[11]的研究也表明，在CMPA患儿中MiRNA-193a 水平较正常患儿显著降低，但已获得牛奶免疫耐受的儿童中MiRNA-193a水平却与正常儿童水平相似，且活跃期CMPA 患者的MiRNA-193a表达明显低于健康对照者，这进一步证实了MiRNA-193a 在IgE 介导的CMPA 发病中的调节作用，因此MiRNA-193a 可能是童年时期常见病CMPA的新颖治疗靶标。

2 MiRNA-155

MiRNA-155 是由非编码RNA BIC (B 细胞整合簇)基因转录而成的，最初被确定为一种具有免疫调节功能的微小RNA[14-15]。MiRNA-155 影响CMPA 的发展原因在于它可能通过IL-4和Th2细胞抑制肠道黏膜的损伤，OKOYE 等[16]通过转录组学发现MiRNA-155在肠道损伤组织和Th2 细胞中的含量显著上升；已经证明CMPA发病机理与Th2细胞功能失调和及其释放的细胞因子IL-4 过多有关[10]；当靶向抑制Th2 细胞中的MiRNA-155时，鞘氨醇1 磷酸酯受体1(S1pr1)以及IL-4 的调控基因Fizz-1、Arg-1 转录表达上升，证明MiRNA-155 可以通过控制S1pr1 的表达和IL-4 的生成来调节Th2 细胞介导过敏反应的功能[16]；在肠道T细胞中，MiRNA-155 也可在转化生长因子(TGF)的作用下调节肠道细胞因子和免疫反应[17]；上述研究表明MiRNA-155 可能通过调节Th2 细胞和IL-4 在CMPA的发病机制中发挥重要作用。另外有研究者发现MiRNA-155是初母乳中最主要的外泌体，并且可被肠道巨噬细胞吸收，并随后增加细胞中MiRNA-155 的水平，且已有证据表明生命早期食用母乳是婴幼儿特应性疾病发展的保护因素[18-19]，这也解释了母乳喂养发生CMPA 的患儿要比普通奶粉喂养的患儿少的原因。动物模型证明了CMPA 与CD4+Treg 细胞的损伤或失调有关，并且Treg 细胞对于增强机体对牛奶的耐受性至关重要[5，20]；有研究表明，在牛奶蛋白过敏小鼠中使用非消化性低聚糖(FOS)可以增强口服免疫治疗(OIT)的效果，其原因可能是因为增加了肠系膜淋巴结中Foxp3+Treg 细胞的水平[21]。MiRNA-155通过其靶标细胞因子信号传导1 抑制因子(SOCS1)维持STAT5 活性，从而进一步增强Treg 细胞的分化[22]；另外，MiRNA-155 参与Treg 细胞的分化，并通过表达叉头蛋白3 (Foxp3)促进其发育并减少IL-4的产生从而达到预防Th2 细胞介导的过敏反应的作用[18，23-24]；饮食干预研究中，使用含有益生菌的广泛水解酪蛋白配方对CMPA 患儿进行饮食干预后发现其外周血MiRNA-155 表达增加明显更高，并且Treg 细胞中FoxP3 去甲基化率的显著增加[9]，这为MiRNA-155 在预防CMPA 的作用机制提供了进一步的论证。

3 MiRNA-146

MiRNA-146位于人q34 染色体上，主要由白细胞表达，分为MiRNA-146a与MiRNA-146b，其功能与炎症和免疫反应有关[25-26]。黏膜免疫系统的完整发育是CMPA 获得免疫耐受的条件之一[27]；MiRNA-146 是调节肠道菌群免疫系统发育的介质，可以靶向加速肠道组织和免疫系统发育的基因表达[28]。MiRNA-146a对CMPA 的调节作用也与Treg 细胞有关，研究表明Treg 细胞中MiRNA-146a 的缺失会导致外围功能不良的FoxP3+Treg 细胞数量增加致使机体的免疫耐受性被破坏[29]；用肽聚糖诱导激活NF-κB 通路增加Treg 细胞相关的细胞因子可减轻小鼠β-乳球蛋白过敏的过敏性炎症[30]；在NF-κB 驱动下，MiRNA-146a 通过Toll 样受体(TLR)在免疫系统的稳定中发挥作用[31-32]；说明MiRNA-146a 可以通过Treg 细胞调节CMPA 的发生发展。有证据表明MiRNA-146b是在小鼠哮喘模型试验中始终被上调的唯一MiRNA，通过减少肿瘤坏死因子超家族-9(TNFRSF9)的生成来促进过敏性哮喘的发展[33]。但是最近有研究者报道IL-10缺陷型小鼠的肠道巨噬细胞中缺乏MiRNA-146b 的表达，在他们的后续研究中证实MiRNA-146b 缺陷型小鼠更容易发生肠道炎症并增强了M1 巨噬细胞的活化[34]，提示MiRNA-146b 具有抑制肠道炎症的作用。基于现如今关于MiRNA-146 对CMPA 的调节机制研究较少，且MiRNA 具有复杂的调节机制，因此对MiRNA-146 参与CMPA 进行更深入的研究可能有助于CMPA 患儿发病机理的进一步理解。

4 其他相关MiRNA

已经表明Let-7 MiRNA 是肺部过敏性疾病所必需的，Let-7 MiRNA 通过其靶标IL-13 和儿茶酚胺受体b2-肾上腺素能受体(adrb2)发挥作用[35]；浙江大学附属儿童医院的一项研究也表明哮喘婴儿肺泡灌洗液中MiRNA-Let 家族(7a、7b 和7c)的表达与对照组相比均显著增加[36]；CHAO 等[37]通过大鼠内脏超敏反应模型亦支持Let-7 MiRNA在肠道过敏反应的表达上调；证明Let-7 MiRNA 可能在CMPA 发病机制中占有重要地位，但具体调节机制仍需进一步探究。

另外有报道指出MiRNA-124 可以通过靶向卷曲螺旋蛋白激酶1(ROCK1)抑制TLR-9 的表达，促进肠道炎性细胞浸润[38]；过敏患者中的CD14+、CD16+中间单核细胞数量增加，并且高表达MiRNA-124[39]；说明MiRNA-124 对肠道过敏性炎症具有一定的促进作用。最新的研究也发现在β-乳球蛋白过敏小鼠和正常小鼠的结肠中共检测到15 种差异表达的MiRNA，其中有六个MiRNA 上调(如MiRNA-19a、MiRNA-224 和MiRNA-106a 等)以及九个MiRNA 下调(如MiRNA-30a、MiRNA-150 和MiRNA-194等)[40]。以上研究已初步显示出MiRNA调节免疫反应功能及机制，特别在哮喘患儿中已确定部分MiRNA 调控高气道反应的分子机制，但对于CMPA 来说MiRNA 的调控机制研究较少，仍需进一步探索其中的发病机理。总结MiRNA 调节CMPA 通路见图1。

图1 MiRNA在CMPA中的作用机制和通路

5 小结

以上这些研究表明，MiRNA可以通过调节其靶细胞、靶目标、细胞因子或受体通路影响CMPA 的发生发展。作为CMPA中的内源性调节剂，MiRNA可以增强或减少CMPA 患儿的过敏反应，并提示MiRNA 的复杂网络会影响CMPA 的免疫反应。现在国内外各种CMPA 指南推荐采用饮食回避的方式或者高水解蛋白配方替代喂养以及对症处理[2，27，41]，其或多或少会导致各种并发症如生长发育障碍、营养不良、误接触牛奶导致过敏反应等，OIT 是近几年来发现比较有前景且有效的CMPA 治疗方法[42-43]。OIT 可以促进部分MiRNA 增强Treg 细胞发挥其免疫耐受作用，但现如今对MiRNA 的研究仍较少，需要更多的研究来探索这些相应的调节机制。总之，MiRNA在CMPA中的作用才刚刚开始探索，需要进一步的研究来揭示MiRNA在CMPA发展中的全面影响，以及揭示其在CMPA中作为治疗靶标和新型生物标志物的潜力。