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lncRNA在树突状细胞中的研究进展

来源:中英文核心期刊咨询网 所属分类:农业论文 点击:次 时间:2021-05-15 08:58

  【摘要】长链非编码RNA(Longnon-codingRNA,lncRNA)作为一类长度超过200nt的RNA分子,可从表观遗传学、转录调控、转录后调控等层面上参与到多种生物学过程中。树突状细胞(Dendriticcell,DC)是目前已知功能最强的抗原呈递细胞,不同阶段的DC在免疫应答中发挥着不同的功能。近年来已有相应研究报道lncRNA可通过影响DC的功能状态,从而在DC相关性免疫系统疾病中发挥调控作用。现就对这些lncRNA与树突状细胞之间的联系作一综述,为进一步的基础及临床研究提供新的思路。

lncRNA在树突状细胞中的研究进展

  【关键词】lncRNA;树突状细胞;免疫炎症反应

  树突状细胞作为较特殊的抗原呈递细胞,能有效激活初始T细胞产生免疫应答[1]。作为免疫炎症反应的前哨兵,DC诱导免疫反应的激活或耐受对维持免疫稳态至关重要,而DC在免疫反应中所扮演的角色取决于DC的不同亚群[2-4]。一般来说,成熟的树突状细胞激活免疫应答,而耐受性树突状细胞(Tolerogenicdendriticcell,tDC)主要通过维持免疫抑制和免疫耐受下调免疫反应[3,4]。近年来,大量文献已报道DC与多种炎症、自身免疫性疾病、恶性肿瘤等密切相关[2,5,6]。尽管控制DC发育和功能的调控网络已经得到了深入的研究,但表观遗传机制,特别是非编码基因在这一过程中所起的作用,仍需得到充分的理解。

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  长链非编码RNA是一类长度超过200个核苷酸的内源性细胞RNA分子,主要由RNA聚合酶II(RNApolymeraseII,RNAPII)转录,其缺少一个显著长度的开放阅读框(Openreadingframe,ORF),这意味着它们绝大多数不能编码蛋白质[7,8]。最近研究显示,lncRNA经过剪接、聚腺苷酸化等转录编辑后形成最终稳定的结构,参与到病理生理过程中[8]。由于lncRNA在转录因子(Transcriptionfactor,TF)的募集、充当MicroRNA(miRNA)海绵、转录沉默、表观遗传重编程、mRNA的翻译调节等方面的多重功能,其参与了包括细胞生长到凋亡在内的多种生物学途径[9,10]。lncRNA可通过调节先天性免疫及适应性免疫来参与各种免疫途径,其表达水平的失调可导致免疫平衡的紊乱[11,12]。

  尽管lncRNA通常表现出较差的进化保守性,但lncRNA在不同生物学过程中的差异性表达提示了它们在细胞过程中的潜在功能作用[13]。关于其在免疫细胞中的作用,这一研究仍处于起步阶段。在此我们总结了相关lncRNA在树突状细胞不同阶段中的相应联系,为将来的基础和临床研究提供新的思路。

  1lncRNA参与调控DC的分化发育

  在炎症反应初期,单核细胞被招募到炎症部位并分化为不同的DC亚群,从而调控免疫炎症反应的进行。作为一种新型调控分子,lncRNA在单核细胞分化为树突状细胞这一过程中的功能作用值得我们去探索。2014年,Wang等人通过二代测序高通量筛选方法检测出人外周血来源树突状细胞分化发育过程中的特异性lncRNA:lnc-DC[14]。将lnc-DC干扰后,DC抗原呈递能力减弱,促炎因子分泌量减少、活化初始T细胞的功能降低,极大影响了DC的成熟过程及其免疫功能。进一步的机制研究显示,细胞质中的lnc-DC与STAT3(SignalTransducerandActivatorofTranscription3,STAT3)的C端结合,促进STAT3羧基端Y705位的磷酸化,刺激STAT3信号通路,从而调控DC的分化。临床研究证实,lnc-DC在子痫、冠心病、乙型肝炎等疾病的病理生理过程中具有调节作用,其机制与STAT3信号通路具有相关性[15-17]。Zhang等人发现lnc-DC和p-STAT3的表达水平在子痫前期患者的脱膜组织中升高且呈正相关,而lnc-DC表达量的提高导致了DC的过度成熟,正向调控了CD4+T细胞向Th1细胞的分化,使得免疫平衡发生改变,加强了子痫前期患者体内的炎症反应[17]。Zhuang等人将可分泌乙型肝炎病毒(HepatitisBVirus,HBV)的人肝细胞系HepG2.2.15与DC共培养后发现,HBV可提高lnc-DC的表达水平,从而激活TLR9/STAT3信号通路,正向调控免疫炎症反应[16]。同样的,Alikha等人证明了lnc-DC在冠状动脉疾病患者外周血单个核细胞中的表达量增加,其表达水平的上升与STAT3也呈正相关[15]。上述基础及临床研究证实了一种DC源特异性长链非编码RNAlnc-DC在DC的分化发育、免疫炎症反应平衡的改变中具有重要调控作用,描绘了lnc-DC在DC相关疾病中的诊断及治疗前景。

  LncRNAHOTAIRM1(HOXantisenseintergenicRNAmyeloid1,HOTAIRM1)位于人类HOXA1和HOXA2基因之间,在调节HOXA簇3端邻近基因的表达方面具有功能作用[18,19]。HOTAIRM1在髓系细胞中特异性表达,其在循环中性粒细胞中的高表达水平可通过脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)刺激来降低,这表明这种lncRNA在髓系细胞的分化发育中可能具有功能作用[19]。Xin等人通过表观遗传学分析发现,经LPS诱导后的成熟DC中,HOTAIRM1区域的甲基化模式发生了动态变化,转录激活标记H3K4me3与转录抑制标记H3K27me3水平发生改变,导致HOTAIRM1表达量下降[20]。在机制上,HOTAIRM1作为DC分化的负调控因子,可以与miR-3960和DC分化抑制基因HOXA1形成一个ceRNA网络。HOTAIRM1与miR-3960的结合将促进HOXA1的表达水平,维持单核细胞的表型,抑制其向DC的分化功能。

  2lncRNA参与调控DC的耐受表型

  耐受性树突状细胞主要通过低中表达共刺激分子、分泌抑炎因子、诱导调节性T细胞(Regulatorycell,Treg)生成来发挥负向免役调控功能,其在器官移植、自身免疫性疾病、肿瘤等疾病中具有重要意义。详细了解tDC在发挥免疫耐受作用时的基因组学变化,有利于我们更好地为临床提供tDC治疗服务。长链非编码RNAMALAT1(Metastasis-associatedlungadenocarcinomatranscript1,MALAT1)在人类许多细胞类型中表达极为丰富,这种lncRNA在哺乳动物物种中的高度保守性提示了其功能重要性[21]。MALAT1通过抑制巨噬细胞源核因子κB(Nuclearfactorkappa-B,NF-κB)活性来下调炎症反应,证实了LncRNAMALAT1在先天免疫反应中具有负调控作用[22]。CD80作为DC特异性共刺激分子,可加强抗原呈递功能,促进免疫炎症反应。MALAT1可以与NFκB形成核RNA-蛋白复合物,阻止NF-κB与抗原呈递细胞中CD80启动子之间的结合,降低CD80活化初始型T细胞的效率,以此负调控免疫炎症反应[23]。2018年,Wu等人将过表达lncRNAMALAT1的树突状细胞过继转移到心脏移植小鼠及实验性自身免疫性心肌炎小鼠体内,在这两种实验动物模型中,研究人员发现小鼠脾脏中Treg数量增加,诱导了免役耐受,降低了心脏移植后的急性排斥反应或延缓了自身免疫性心肌炎的进展[24]。作为一种新型免疫耐受调节因子,MALAT1在细胞质中通过充当miR-155海绵促进负免疫调控受体DC-SIGN(Dendriticcell-specificintercellularadhesionmolecule-3grabbingnonintegrin,DC-SIGN)和抑炎因子IL-10的产生,诱导tDC的生成,提高Treg的表达水平,负调控免疫炎症反应。

  长链非编码RNANEAT1(nuclearparaspeckleashsemblytranscript1,NEAT1)位于人类11号染色体上,富集于细胞核,与MALAT1位点相距不到70kb,但两者之间没有同源性[25]。这种高保守性、广泛表达的lncRNA在哺乳动物的细胞核内具有重要的功能作用,已有相关文章报道NEAT1在艾滋、系统性红斑狼疮、恶性肿瘤等疾病中具有相应调控作用[26-28]。2019年,Zhang等人发现经LPS处理的DC中NEAT1明显上调[29]。NEAT1可充当miRNA-3076的海绵,从而促进NLRP3炎性小体的表达,加强炎症反应。将NEAT1干扰后可抑制共刺激分子CD80、CD86和MHCII的表达水平,诱导DC免疫耐受,增加Treg的数量。NEAT1的表达水平可被转录因子E2F1调控,而miRNAlet7i可靶向与E2F1mRNA结合,通过控制E2F1的表达水平来调控NEAT1。体内研究同样证明了NEAT1的免疫调节作用,在小鼠实验性自身免疫性心肌炎和心脏移植模型中,DC中NEAT1的下调可以诱导免疫耐受[29]。

  MALAT1与NEAT1在调控DC耐受表型中的相反作用有力地支持了多个lncRNA协同工作以获得免疫细胞中的特定功能状态的观点。

  3lncRNA参与调控DC的迁移能力

  作为体内功能最强的抗原呈递细胞,DC向病灶区域的迁移能力将会影响各种免疫炎症疾病的转归[37,38]。CC趋化因子受体7(CC-chemokinereceptor7,CCR7)可调节DC向引流淋巴结迁移,以此诱导适应性免疫[39]。尽管CCR7依赖性DC的迁移在炎症早期对消除病原体是必要的,但及时终止过度的炎症反应对机体的损害也是重中之重[30,31]。2019年,Liu等人通过高通量测序获得经CCR7刺激后的DC源lncRNA表达谱,筛选出一种内含子lncRNA,命名为lnc-Dpf3[32]。Lnc-Dpf3可通过抑制免疫反应重要调控因子HIF-1α(hypoxiainduciblefactor1-α,HIF-1α)的活性,减弱CCR7介导的DC迁移。有趣的是,在炎症后期,CCR7可去除lnc-Dpf3的m6A修饰,防止其降解,负反馈增加的lnc-Dpf3通过抑制HIF-1α依赖性糖酵解来阻碍DC迁移,形成一个调控网络[32]。当然,lnc-Dpf3在DC迁移中的调控作用仍处于起步阶段,其在免役炎症反应各个时间点的作用机制并不清晰,仍需更深入的探索。

  4lncRNA在DC及其相关疾病中的表达谱

  随着高通量测序技术的兴起及生物信息学分析的发展,越来越多研究发现并鉴定了多种DC源lncRNA。2009年,Guttman等人首次报告了lncRNA在DC中的潜在作用[8]。研究人员用Toll样受体4(Toll-likereceptor4,Tlr4)激动剂刺激CD11c+小鼠骨髓源性DC,发现有20种lincRNA明显上调。其中,表达水平变化最大的lincRNA-COX2富集于炎症介质COX2蛋白编码基因处[8]。这种高度保守的lncRNA可被NF-κB介导,通过靶向巨噬细胞或小胶质细胞调控先天性免疫反应[33,34]。在临床研究中,Chen等人使用基因芯片技术对经胰腺癌源外泌体治疗的DC与正常DC进行表达谱分析,发现3227个差异性表达的lncRNA,经生信分析筛选及定量聚合酶链反应(Quantitativepolymerasechainreaction,qPCR)鉴定,发现lncRNA-ENST00000560647可与5个胰腺癌相关miRNA结合,但其在胰腺癌中的作用及其机制并未阐述[35]。另外,Wang等人分析了系统性红斑狼疮(Systemiclupuserythematosus,SLE)患者外周血来源DC的lncRNA表达谱,与正常对照组对比后,发现有163个lncRNA差异性表达。其中,差异性表达的lncRNAESIX及lncRNANEAT1与SLEDAI评分呈正相关,提示其在SLE中的潜在作用[36]。综上,DC源lncRNA经体内外环境刺激后,其表达量的改变与DC相关性疾病具有联系。随着进一步的发掘与探索,DC源lncRNA或可成为免役性疾病中重要的诊断生物标记物或潜在的治疗靶点。

  5结语

  随着高通量测序技术的发展,越来越多的lncRNA被证实参与DC的生物学过程中,从而调控免疫炎症反应的平衡。但总体而言,lncRNA与DC的研究仍处于起步阶段。目前,lncRNA在DC中的具体作用机制尚不明确,且临床实验偏少。lncRNA能否成为DC相关性自身免疫性疾病、移植排斥反应、恶性肿瘤中的诊断标记物及药物靶点,仍需要不断的思考与探索。当然,随着新兴技术的发展,我们相信,当lncRNA的神秘面纱被层层解开时,DC相关免疫性疾病的诊断及治疗将开启新篇章。——论文作者:柯昌浩王正龙②石蓓②*

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