МикроРНК: роль в развитии аутоиммунного воспаления

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ Одним из важнейших результатов проекта ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements), направленно го на расшифровку функциональной части генома, стало осознание факта, что более 80% генома имеют определенную биологическую функцию, в основном связанную с регуляцией экспрессии генов, кодиру ющих белки. Среди выявленных функциональных элементов наиболее представлены гены, кодиру ющие регуляторные РНК различного типа, в том числе и микроРНК (короткие, размером от 19 до 24 нуклеотидов, одноцепочечные молекулы РНК), ко торые служат ключевыми регуляторами различных биологических процессов на посттранскрипционном уровне [1]. Первая микроРНК (lin-4) была идентифицирова на у нематоды Caenorhabditis elegans еще в 1993 г., однако только обнаружение у C. elegans в 2000 г. второй микроРНК (let-7) стало толчком к нача лу активного изучения микроРНК у позвоночных и беспозвоночных [2]. К настоящему моменту ми кроРНК обнаружены у животных, растений, про тистов и вирусов [3]. Данные о микроРНК хранятся в ряде баз данных, таких, как miRBase, microRNA. org, MicroRNAdb, miR2Disease, HMDD, PhenomiR. По данным последней версии miRBase (v21), все го у 223 видов найдено 35828 зрелых микроРНК, из них 2588 зрелых микроРНК идентифицированы в организме человека [4]. МикроРНК являются высококонсервативными молекулами. Эволюционно родственные микроРНК объединены в 239 различных семейств, члены ко торых имеют высокогомологичные последователь ности и некоторые общие мишени [5]. Исследования последних лет показали, что микроРНК необходимы для нормального развития различных физиологи ческих систем организмов и поддержания клеточ ного гомеостаза, а изменение их экспрессии и/или функционирования сопряжено с развитием многих болезней человека, включая онкологические, инфек ционные, нейродегенеративные и аутоиммунные [4]. В этом обзоре мы кратко остановимся на биогенезе и механизме действия микроРНК, а затем рассмо трим участие микроРНК в регуляции иммунной си стемы и аутоиммунного воспалительного процесса, уделяя особое внимание участию микроРНК в разви тии рассеянного склероза (РС) - хронического ауто иммунного воспалительного заболевания централь ной нервной системы. БИОГЕНЕЗ И МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ микроРНК Большинство микроРНК кодируется генами, рас положенными в интронах генов, кодирующих бел ки; гены микроРНК могут локализоваться также в экзонах, 5’- и 3’-нетранслируемых участках генов или в межгенных областях [6]. Гены микроРНК транскрибируются в ядре в основ ном с помощью РНК-полимеразы II в виде первичной микроРНК (pri-miRNA) - длинного транкскрипта (от нескольких сотен до десятков тысяч нуклеотидов) (рис. 1). Первичная микроРНК затем преобразует ся в предшественника микроРНК (пре-микроРНК, или pre-miRNA) с помощью микропроцессорного комплекса Drosha-DGCR8 (канонический путь) [6]. Существуют еще несколько неканонических путей образования пре-микроРНК, один из которых состо ит в образовании пре-микроРНК при сплайсинге ко ротких шпилечных интронов - миртронов (mirtrons) и последующего вырезания пре-микроРНК с помо щью белка Ldbr [7]. Далее пути биогенеза микроРНК объединяются, и пре-микроРНК процессируется в цитоплазме с помощью фермента Dicer (РНКаза III) с образованием микроРНК-дуплекса, одна из це пей которого участвует в формировании комплекса RISC (RNA-induced silencing complex) (рис. 1). Для связывания микроРНК в составе комплекса RISC с мРНК-мишенью критичен небольшой уча сток микроРНК размером 6-8 нуклеотидов - «seed region» (затравочная область). Степень комплемен тарности между этим участком микроРНК и мРНК мишенью во многом определяет механизм регуляции экспрессии генов. Полное комплементарное связы вание микроРНК с мРНК приводит к разрезанию и деградации последней. При неполной комплемен тарности микроРНК и мРНК-мишени трансляция мРНК подавляется на стадиях инициации или элон гации, мРНК дестабилизируется в результате отще пления полиА-последовательности и направляется в P-тельца (processing bodies). МикроРНК может действовать на транскрипционном уровне за счет регуляции реорганизации хроматина [9]. В боль шинстве случаев микроРНК снижают уровень экс прессии мРНК-мишени, однако в некоторых случаях показано, что связывание микроРНК с определен ными белковыми комплексами может увеличивать экспрессию генов-мишеней посредством прямого или опосредованного механизмов [10]. Сейчас известно, что микроРНК функционируют не только внутри отдельных клеток, но также могут выходить в кровяное русло и воздействовать на дру гие клетки организма животных. Внеклеточная зрелая микроРНК (90-99%) находится в основном в крови в комплексе с белками семейства AGO [11]. Кроме того, пре-микроРНК может секретироваться в кровяное русло в составе экзосом и/или мультиве зикулярных телец. Экзосомы, в свою очередь, могут захватываться клетками-реципиентами (в том чис ле и клетками других типов), в цитоплазме которых пре-микроРНК процессируется в зрелую микроРНК. МикроРНК может также высвобождаться из клетки при апоптозе [12]. Для обозначения гена, кодирующего микроРНК, ее предшественника и зрелой молекулы микроРНК, существует специальная номенклатура, однако, она еще не стала общепринятой. Так, для гена, ко дирующего микроРНК, используют две аббревиа туры: mir, или MIR, например, mir142 или MIR142. Аббревиатуру «mir» используют также для обозна чения первичной микроРНК и пре-микроРНК, а зре лую микроРНК называют «miR». Принадлежность miR к какому-либо виду обозначают тремя бук вами - «hsa» перед miR человека (Homo sapiens) и «rno» - перед miR крысы (Rattus norvegicus) - на пример, hsa-miR-367 или rno-miR-1. Группы близ кородственных микроРНК, обладающих сходной последовательностью, объединяют в семейства, обо значаемые номерами (например, miR-33), а внутри одного семейства выделяют отдельные микроРНК, добавляя к общему названию однобуквенный суф фикс, например, hsa-miR-451a и hsa-miR-451b. Пре микроРНК, дающие начало идентичным зрелым микроРНК, но кодируемые в разных локусах генома, имеют в названии дополнительную цифру, отделен ную дефисом, например, из предшественников hsamir- 121-1 и hsa-mir-121-2 получается идентичная зрелая микроРНК hsa-miR-121. Если известно, ка кая из цепей микроРНК-дуплекса преимуществен но связывается с мРНК-мишенью (так называемая «направляющая» цепь), то ее обозначают, например, miR-56, а комплементарную ей нестабильную («пас сажирскую») цепь помечают звездочкой (например, miR-56*). Если данные о функциональной активности цепей микроРНК-дуплекса отсутствуют, то указы вают, с каким из концов пре-микроРНК соотносит ся образовавшаяся в результате процессинга цепь микроРНК-дуплекса, например, miR-142-5p (5’-ко нец пре-микроРНК) и miR-142-3p (3’-конец пре микроРНК). Как и действие цитокинов, функционирование микроРНК характеризуется вырожденностью (из быточностью) и плейотропностью, т.е. уровень экс прессии одной мРНК может регулироваться многими микроРНК, а одна микроРНК связывается со многи ми мРНК-мишенями, что приводит к формированию сложной регуляторной сети (рис. 2). Таким образом, изменение экспрессии одной микроРНК может при вести к изменениям в профиле экспрессии многих мРНК-мишеней, однако для каждой отдельной мРНК этот эффект будет зависеть также от влияния дру гих микроРНК. Показано, что избыточность системы микроРНК может в совокупности привести к изменению экс прессии около 60% генов организма [13]. Следует от метить, что уровень экспрессии генов микроРНК, как и генов, кодирующих белки, может регулироваться на эпигенетическом уровне, в процессе транскрип ции, процессинга и ядерного экспорта, а также кон тролируется степенью деградации микроРНК [14]. Спектр используемых организмом микроРНК на прямую зависит от сложности строения организма. Кроме того, экспрессия микроРНК является ткане специфичной и онтогенетически ориентированной. Таким образом, по мере расширения наших пред ставлений становится все более очевидным, что сеть микроРНК представляет собой необходимый и эво люционно древний компонент системы регуляции экспрессии генов. УЧАСТИЕ микроРНК В РАЗВИТИИ И ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ За последние годы проведено большое число ис следований, показывающих, что микроРНК кри тичны для развития элементов иммунной системы. Показано, что профили экспрессии микроРНК раз личных гемопоэтических органов и типов клеток различаются, причем экспрессия специфических наборов микроРНК меняется в процессе диффе ренцировки клеток иммунной системы. Например, обнаружено, что miR-142a, miR-181a и miR-223 предпочтительно экспрессируются в гемопоэтиче ских клетках [15]. Важность микроРНК для разви тия иммунной системы показана также на транс генных мышах. Нокаут гена Dicer, необходимого для нормального созревания микроРНК, приводит к серьезным нарушениям развития и функциониро вания клеток иммунной системы мышей и леталь ному исходу в раннем эмбриональном периоде [16]. Сегодня мы знаем, что микроРНК являются ключе выми регуляторами иммунного ответа, действующи ми на процессы созревания, пролиферации, диффе ренцировки и активации клеток иммунной системы, на продукцию антител и высвобождение медиаторов воспаления. Они необходимы для нормального функ ционирования как врожденного, так и адаптивного иммунитета. МикроРНК и регуляция врожденного иммунитета Врожденный иммунитет - это первая линия защи ты организма от инфекционных агентов и инициа тор воспалительного ответа с участием моноцитов, макрофагов, гранулоцитов, дендритных клеток (ДК) и натуральных киллеров (NK-клеток). Моноциты и ДК способны распознавать микроб ные компоненты через Тoll-подобные рецепторы (TLR), запуская каскад воспалительных реакций. Недавно показали, что функционирование клеток Лангерганса - одного из подтипов ДК - строго за висит от фермента Dicer, участвующего в образова нии зрелых микроРНК. В отсутствие Dicer увели чивается скорость обновления клеток и их апоптоза, что приводит к прогрессирующему уменьшению чис ла клеток Лангерганса in vivo [17]. Показано также, что дифференцировка гранулоцитов в клетках че ловека регулируется miR-223 [18], а в дифференци ровке моноцитов участвуют микроРНК, относящиеся к кластерам miR-17-92 и miR-106а-92 [19]. После распознавания консервативных структур различных патогенов рецепторами TLR на поверхно сти ДК и моноцитов инициируется каскад передачи сигнала в клетку, в котором задействованы важней шие специфические киназы IRAK-1, -2 или -4 (ки назы, ассоциированные с интерлейкином-1 (IL-1)), а также фактор 6, ассоциированный с рецептором фактора некроза опухолей (TRAF6). В результате стимулируется высвобождение цитокинов, обла дающих провоспалительным и противовирусным действием, таких, как интерферон IFN-γ, IFN-β и фактор некроза опухолей (TNF) [17]. Все эти этапы также регулируются микроРНК. Так, miR-155, син тез которой индуцируется многими лигандами TLR рецепторов, участвует в выживаемости и активации клеток иммунной системы за счет связывания со сво ими мишенями, такими, как SHIP1 (Src homology-2 domain-containing inositol 5-phosphatase 1) и SOCS1 (suppressor of cytokine signaling 1), негативными ре гуляторами иммунного ответа [20]. Это ведет к стиму лированию синтеза провоспалительных цитокинов и, как следствие, к активации адаптивного иммунного ответа. Экспрессия гена MIR146A немедленно инду цируется липополисахаридом - компонентом кле точных стенок грамотрицательных бактерий, а сама miR-146a способна комплементарно связываться с 3’-UTR мРНК IRAK-1 и TRAF6, ингибируя про дукцию этих ключевых сигнальных белков, что при водит к ингибированию активации фактора NF-κB и к уменьшению продукции провоспалительных ци токинов - IL-6 и TNF [21]. В ответ на липополисахариды в моноцитарных клеточных линиях и в макрофагах также существен но повышается экспрессия miR-132, -125b, -21, -9, что указывает на участие микроРНК в контроле сиг нального пути TLR, причем некоторые микроРНК, судя по характеру эффекта, действуют на этапе воз вращения организма к нормальному гомеостазу после ответа на инфекцию. Подобная регуляция по механиз му обратной связи очень важна, поскольку не только пониженная, но и повышенная активация сигнального пути TLR может нанести вред организму [22]. NK-клетки обеспечивают раннюю защиту, разру шая трансформированные клетки, а также влияют на развитие многих клеток иммунной системы, про дуцируя различные цитокины. У периферических NK-клеток, не экспрессирующих гены биогенеза микроРНК Dicer или Pasha (Dgcr8), наблюдались функциональные нарушения активации клеточных рецепторов [17], что подчеркивает важность системы микроРНК для функционирования NK-клеток. Все эти работы убедительно показывают, что ми кроРНК активно участвуют в регуляции врожденно го иммунного ответа. МикроРНК и регуляция адаптивного иммунного ответа Адаптивный иммунный ответ характеризуется специфическим распознаванием чужеродных антиге нов Т- и В-лимфоцитами с последующей селекцией и размножением антигенспецифических клонов этих клеток. В результате происходит как резкое увели чение количества Т- и В-лимфоцитов, отвечающих на данный антиген, так и формирование клеток па мяти организма, обеспечивающих вторичный иммун ный ответ. МикроРНК принимают активное участие в регу ляции развития и дифференцировки Т- и В-клеток (рис. 3). Так, нарушение процессинга микроРНК в Т-клетках, вызванное делецией гена Dicer, на ран нем этапе развития приводит к снижению числа ти моцитов и повышению их апоптоза [23]. В отсутствие белка Dicer или AGO2 нарушается дифференциров ка В-клеток на разных этапах и изменяется спектр секретируемых антител [24, 25]. Кроме того, пред полагается, что дефицит Dicer влияет на программу V(D)J-рекомбинации в развивающихся В-клетках [25]. В то же время наивные Т-лимфоциты с пони женной экспрессией микроРНК и продукцией белка AGO2 более быстро дифференцируются в эффектор ные Т-клетки [26]. Многие работы сфокусированы на изучении ин дивидуальных микроРНК, экспрессия которых специфична для каждого этапа дифференциров ки В- и Т-клеток. По данным [27], выявлено бо лее 100 микроРНК, которые потенциально могут влиять на молекулярные пути, контролирующие дифференцировку и функционирование клеток врожденного и адаптивного иммунитета. miR-181a дифференциально экспрессируется в гемопоэтиче ских клетках и участвует в регуляции дифферен цировки В- и Т-клеток на ранних этапах развития. Ингибирование miR-181a в незрелых Т-клетках на рушает как позитивную, так и негативную селек цию Т-клеток, при том, что повышенная экспрес сия этой микроРНК в зрелых Т-клетках усиливает чувствительность их ответа на антиген [28]. Наряду с miR-181a, экспрессия miR-17-92 повышена в предшественниках В- и Т-клеток и снижена в зрелых клетках, а miR-155 необходима для дифференциров ки наивных Т-клеток в эффекторные (Treg, Th1/2, Th17) [29]. Снижение количества Dicer или Drosha в регуля торных Т-клетках (Treg) приводит к раннему разви тию аутоиммунных заболеваний. Показано, что CD4+ Т-клетки, не экспрессирующие микроРНК, не мо гут дифференцироваться в Treg в тимусе. У мышей с нокаутом гена MIR155 снижено количество Treg клеток [30]. В то же время miR-21 и miR-31 регу лируют дифференцировку Treg за счет изменения экспрессии основного фактора транскрипции Foxp3, необходимого для нормального развития этой субпо пуляции CD4+ клеток [31]. В отличие от Treg, уда ление Dicer приводит к активации дифференциров ки наивных CD4+ T-клеток в сторону Th1-клеток. Повышенная экспрессия miR-29 в наивных CD4+ Т-клетках подавляет дифференцировку Th1 и про дукцию IFN-γ. Показано, что miR-146a участвует в регуляции дифференцировки Th1-клеток за счет связывания с мРНК генов Traf1 и Irak1 (как обсужда лось ранее), а также Stat1. Кроме того, повышенная экспрессия miR-146a характерна для Th1, в то вре мя как в Th2 она понижена. Повышенная экспрессия miR-21 в Т-клетках способствует дифференцировке Th2-клеток in vitro, а miR-27 и miR-128 - сниже нию продукции IL-4 и IL-5 активированными CD4+ Т-клетками. Субпопуляция клеток типа Th17 регу лируется miR-326, которая, связываясь с геном-ми шенью Ets1, усиливает дифференцировку этих кле ток и продукцию IL-17 [31]. На более поздних этапах дифференцировки наблюдали повышенную экспрес сию miR-155 и miR-21 в клетках CD8+ [32]. miR-150 предотвращает развитие зрелых В-клеток, но спо собствует активации Т-клеток за счет связывания со специфическими факторами транскрипции, в том числе с c-Myb и T-bet [33]. У мышей с нокаутом гена MIR155 обнаружены нарушения секреции антител и переключение синтеза изотипов В-клеток [34]. Таким образом, все больше данных свидетельству ет о том, что микроРНК участвуют в регуляции им мунного ответа. Нарушение этой регуляции может приводить к формированию различных патологиче ских состояний, в том числе и аутоиммунных воспа лительных процессов. МикроРНК И PАЗВИТИЕ АУТОИММУННОГО ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА Аутоиммунный воспалительный процесс лежит в основе патогенеза многих системных и органо специфических аутоиммунных заболеваний (АИЗ), таких, как системная красная волчанка, РС, ревма тоидный артрит, сахарный диабет типа 1, аутоим мунный тиреоидит, болезнь Крона и др. Причиной этих заболеваний считается негативная реакция иммунной системы на собственные ткани, которая приводит к образованию аутореактивных клеток и аутоантител, к продукции большого спектра про воспалительных цитокинов и медиаторов, а в итоге - к повреждению и разрушению нормальных тканей организма. Сейчас предполагается, что начальным толчком к развитию многих АИЗ является хрони ческое воспаление, которое за счет постоянно выра батываемых аутоиммунными клетками медиаторов усугубляет негативную реакцию иммунной системы против собственного организма и по принципу об ратной связи препятствует завершению иммунного ответа. Изучение профиля микроРНК у больных АИЗ выявило многочисленные нарушения их экспрессии [35-37], причем у некоторых из них, таких, как miR- 155, -146a, -326, -21, -181, изменения встречались наиболее часто. Специфические микроРНК, экспрес сируемые клетками иммунной системы и резидент ными клетками тканей, могут репрессировать синтез ключевых белков, способствуя тем самым развитию аутоиммунного воспалительного ответа на различ ных этапах (рис. 4). Эти этапы включают развитие воспалительной реакции; активацию антигенпред ставляющих клеток (АПК); распознавание антигена специфическими рецепторами лимфоцитов, диффе ренцировку CD4+Т-клеток в разные субпопуляции; функционирование Treg; продукцию различных цитокинов; передачу сигнала в резидентные клетки разных тканей в ответ на воспалительные цитокины; дополнительное рекрутирование воспалительных клеток с помощью хемокинов и цитокинов; формиро вание зародышевых центров В-клеток и переключе ние изотипов иммуноглобулинов, а также некоторые механизмы повреждения тканей, не опосредованные иммунными клетками. Как упоминалось выше, последовательная акти вация некоторых микроРНК может контролировать силу и длительность воспалительного ответа, инду цируемого активацией TLR-рецепторов. Так, пока зано, что индукция miR-155 и репрессия miR-125b и let-7i, вызванные активацией TLR-рецепторов, приводят к синтезу различных провоспалительных цитокинов и активации адаптивного иммунного от вета. Индукция экспрессии miR-146а, -132 и -9, не гативных регуляторов воспаления, способствует ре прессии TLR-сигнализации. Индуцируемые позднее miR-21 и miR-147 участвуют в активации противо воспалительного ответа, ингибируя синтез miR-155 и провоспалительных цитокинов [22]. О роли некоторых микроРНК в функционировании АПК и дифференцировке CD4+ Т-клеток мы упоми нали выше. Продукция ряда цитокинов прямо регули руется микроРНК, например, miR-29 в Т-лимфоцитах может связываться с мРНК IFN-γ и ингибировать его продукцию [30], а экспрессируемая в резидентных фибробластоподобных синовиоцитах miR-23b спо собна ингибировать активацию NF-κB, связываясь с мРНК-мишенями генов TAB2, TAB3 и IKK-α в от вет на воспалительные цитокины [38]. Таким обра зом, микроРНК могут регулировать взаимодействие (crosstalk) между цитокинами, продуцируемыми им мунными клетками, и передачу сигнала рецептора ми цитокинов в резидентные клетки разных тканей при развитии АИЗ. МикроРНК могут быть вовле чены в рекрутирование дополнительных воспали тельных клеток при участии хемокинов. Показано, что miR-125a участвует в негативной регуляции про дукции хемокина RANTES (CCL5) в активированных Т-клетках при развитии системной красной волчанки [39], а увеличение экспрессии miR-146a ингибирует секрецию хемокинов CCL5 и IL-8 в эпителиальных клетках легкого человека [40]. Переключение изоти пов иммуноглобулинов также может быть наруше но при отсутствии некоторых микроРНК, например, miR-155 [34]. И, наконец, обнаружено, что активация некоторых матриксных металлопротеиназ, способ ствующих проникновению иммунных клеток в очаг воспаления, также регулируется микроРНК [41]. Cкрининговое сравнительное исследование экс прессии микроРНК в резидентных клетках, присут ствующих в очагах воспаления, у больных ревма тоидным артритом, системной красной волчанкой, а также на животных моделях этих заболеваний и РС выявило общие для этих аутоиммунных заболева ний нарушения в экспрессии микроРНК: экспрессия miR-23b и miR-30a-5p была повышена, а miR-214 и miR-146a - снижена [38]. Накопленные данные говорят о значительной роли микроРНК в развитии АИЗ. Рассмотрим эту роль более подробно на примере рассеянного склероза - од ного из наиболее изучаемых АИЗ. РОЛЬ микроРНК В РАЗВИТИИ РАССЕЯННОГО СКЛЕРОЗА РС - тяжелое хроническое аутоиммунное воспали тельное заболевание ЦНС, при котором развивается комплекс иммуноопосредованных патологических реакций, направленных на разрушение миелиновой оболочки нейронов, что впоследствии приводит к не обратимой потере неврологических функций и тяже лой инвалидизации. В настоящее время этиология и патогенез РС вы яснены не до конца, однако, многочисленные ис следования указывают на инициирующую роль аутоиммунного процесса, направленного на повреж дение миелиновой оболочки нервных клеток в ЦНС. Активация анергичных Т- и В-лимфоцитов на пери ферии (вне ЦНС) является первым этапом иммуно патогенеза РС. При РС нарушается как клеточный, так и гуморальный иммунитет. Развитие РС характе ризуется сдвигом баланса CD4+ T-хелперных клеток в сторону Th1- и Th17-субпопуляций и также нару шением функционирования Treg-клеток. Нарушение проницаемости гематоэнцефалического барьера способствует проникновению аутореактивных кле ток в ЦНС, где происходит их реактивация белками и липидами миелиновой оболочки нейронов. В даль нейшем миелин-специфические клетки участвуют в образовании патологических очагов демиелинизации (бляшек), в формировании которых также при нимают участие активированные резидентные клет ки ЦНС - микроглия и астроциты. Секретируемые ими цитокины и хемокины, в основном провоспали тельные, дополнительно привлекают в очаги демие линизации как аутореактивные Т- и В-лимфоциты, так и моноциты/макрофаги, которые, в свою очередь, секретируют множество активных молекул (цито кины, антитела, радикалы кислорода и азота, про теазы), участвующие в дальнейшем повреждении миелиновой оболочки и олигодендроцитов. При дли тельной и выраженной демиелинизации наступает гибель аксонов, приводящая к появлению стойких симптомов неврологического дефицита. В ходе по вреждения олигодендроцитов и миелина высвобож дается большое количество аутоантигенов, дающих толчок к дальнейшему развитию аутоиммунного про цесса. МикроРНК и развитие воспалительного аутоиммунного процесса при экспериментальном аутоиммунном энцефаломиелите Общность иммунопатологических и нейродегенера тивных процессов позволяет использовать модель экспериментального аутоиммунного энцефаломи елита (ЭАЭ) в качестве основной животной модели для изучения роли микроРНК в развитии РС. В одной из первых работ было показано, что мыши с нокаутом гена MIR155, резистентны к проявле нию ЭАЭ из-за снижения дифференцировки Th1 и Th17-клеток при аутоиммунном воспалении [42]. Скрининговые исследования выявили изменения в экспрессии многих микроРНК при ЭАЭ. Так, обна ружены 43 микроРНК, экспрессия которых в лим фатических узлах крыс с ЭАЭ выше, чем у крыс, ре зистентных к ЭАЭ [43]; 33 из этих микроРНК ранее были ассоциированы с развитием РС и других АИЗ. В олигодендроцитах мышей с ЭАЭ экспрессия 56 микроРНК была ниже, чем в олигодендроцитах здо ровых мышей; самым низким был уровень экспрес сии miR-15a-5p, -15b-5p, -20b-5p, -106b-5p, -181a-5p, -181c-5p, -181d-5p, -320-3p, -328-3p и -338-3p [44]. Изучение роли микроРНК в развитии ЭАЭ позво лило выявить конкретные гены-мишени некоторых микроРНК и оценить их участие в патогенезе этого заболевания (табл. 1). Основным способом индук ции ЭАЭ было введение мышам линий C57Bl/6 [38, 42, 47-57], SJL [45] или крысам Dark Agouti и PVG миелин-олигодендроцитарного гликопротеина, про теолипидного белка или их иммуногенных пепти дов в полном адъюванте Фрейнда в сочетании с ко клюшным токсином [43]. Исследования проводили преимущественно на клетках иммунной системы (в основном на CD4+ Т-лимфоцитах), а также в раз личных клетках нервной ткани. В CD4+ Т-клетках в основном наблюдали увеличение уровня экспрес сии генов микроРНК (кроме miR-20b и miR-132/212), тогда как в клетках нервной системы экспрес сия трех микроРНК была понижена, а двух - по вышена. Основные мишени микроРНК и в CD4+ Т-лимфоцитах, и в клетках нервной системы - мРНК генов факторов транскрипции и модуляторов актив ности факторов транскрипции, генов участников сиг нальных путей и цитокинов. Важно отметить, что ми шенями miR-29b и miR-20b являются мРНК генов TBX21 и RORC, кодирующих T-bet и RORγt - основ ные факторы транскрипции, участвующие в диффе ренцировке Тh0-клеток в Th1 и Th17 соответственно. Мишенью miR-326 служит ген ETS1, кодирующий фактор транскрипции, который прямо контролирует экспрессию генов цитокинов и хемокинов и участву ет в регуляции дифференцировки и пролиферации лимфоидных клеток. В число мишеней других микроРНК входят гены участников различных сигнальных путей, вклю чая пути NF-kВ (TNFAIP3 и CHUK) и JAK/STAT (STAT3, SMAD7, SOCS1 и PIAS3), а также гены фос фатаз (INPP5D и PTEN). Гены некоторых цитокинов (IL-10, IL-6 и IFNG) и сигнальных путей цитокинов IL-1, IL-17 (TAB2 и TAB3) также являются мише нями микроРНК, экспрессия которых изменяется при ЭАЭ. Действие микроРНК (таких, как let-7e, miR-155, -17-92, -20b, -21, -29b, -301a и -326) на мишени в ос новном проявляется в нарушении дифференциров ки и пролиферации клеток Th1 и Th17, которым отводят основную роль в развитии ЭАЭ. miR-26а и miR-873 стимулируют продукцию провоспали тельных цитокинов, влияя на нейровоспалительный процесс и тяжесть течения ЭАЭ. Кроме того, miR- 155 участвует в нарушении формирования миелина, что также может вносить вклад в развитие нейроде генеративных процессов. Показано, что повышение уровня miR-146a при ЭАЭ в мезенхимальных ство ловых клетках костного мозга (bone marrow-derived mesenchymal stem cells, BMSC), дифференциро ванных по нейрональному пути, ингибирует синтез простагландина-Е2, что может приводить к увели чению продукции TNF и IFN-γ активированными ДК и Т-клетками [45, 46]. Снижение экспрессии miR- 124 способствует активации фагоцитарной актив ности и подавлению дифференцировки микроглии, что приводит к усугублению течения ЭАЭ у живот ных [47]. Таким образом, ЭАЭ оказался адекватной экспе риментальной моделью, на которой можно изучать дифференциальную экспрессию микроРНК при ау тоиммунном воспалении и выявить роль отдельных микроРНК в регуляции дифференцировки Th1 и Th17-клеток и синтеза про- и противовоспалитель ных цитокинов. МикроРНК и развитие аутоиммунного воспалительного процесса при РС В табл. 2 представлены результаты изучения экс прессии микроРНК у больных РС. Для выделения микроРНК использовали различные ткани и клетки: компоненты крови, цереброспинальную жидкость и бляшки демиелинизации. Сравнивали уровни экс прессии микроРНК в контрольной группе здоровых людей и у больных разными формами РС. В группу больных РС входили в основном больные с ремит тирующей формой РС (РРС), клинически изоли рованным синдромом, первично-прогрессирующей формой РС, а также больные с вторично-прогрес сирующей формой РС. Из табл. 2 видно, что спектр экспрессируемых микроРНК разнообразен и, ве роятно, зависит от источника их выделения и/или формы РС. Изменения в экспрессии некоторых микроРНК наблюдали в разных клетках. Так, экспрессия miR- 142-3p, -155 и -326 повышена как в бляшках де миелинизации, так и в цельной крови больных РС; miR-19b и miR-106b - в Тreg- и В-клетках, а miR- 145 - в цельной крови и в мононуклеарных клет ках крови. В случае некоторых микроРНК (miR-17, miR-34a) наблюдались противоположные эффекты в зависимости от типа клеток: в цельной крови от мечена повышенная экспрессия miR-17, а в CD4+ T-клетках - пониженная; экспрессия miR-34a в бляшке была повышена, а в CD4+ T-клетках - по нижена. Ряд изменений (в табл. 2 выделены жир ным шрифтом) в экспрессии микроРНК (miR-17, -19, -20, -21, -23, -29, -146, -155, -326) совпадал с данны ми, полученными на моделях ЭАЭ. Однако во многих случаях наблюдали разные паттерны экспрессии ми кроРНК, что можно объяснить разными причинами, в том числе условиями проведения экспериментов. Важно отметить, что представленные в табл. 2 дан ные об уровне экспрессии микроРНК не соотнесены со стадией РС и тактикой лечения больных РС. В В-клетках и CD4+ Т-клетках выявлены гены мишени некоторых микроРНК, экспрессия которых изменяется при развитии РС. Эти гены, а также их предполагаемые функции представлены в табл. 3. Ген, кодирующий молекулу клеточной адгезии СD47, служит мишенью для miR-34a, miR-155 и miR-346. Другими мишенями оказались гены, кодирующие регуляторы апоптоза (BIM) и транскрипции (SIRT1), ингибитор клеточной пролиферации (p21) и матрикс ную металлопротеазу 9 (MMP9), а также цитокин IL-4. Действие микроРНК на эти мишени приводит к стимуляции фагоцитоза миелина и изменению про ницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), а также к нарушению пролиферации и активации Т-клеток и секреции про- и противовоспалительных цитокинов. Анализ представленных в табл. 2 и 3 данных ука зывает на разнообразие профилей дифференциаль ной экспрессии микроРНК при РС в зависимости от типа анализируемых клеток. Учитывая комплекс ный характер патологии РС, можно предположить, что экспрессия микроРНК определяет стадии кли нического течения РС, однако имеющихся данных явно недостаточно для окончательных выводов. Дальнейшее изучение дифференциальной экспрес сии микроРНК может помочь выявить потенциаль ные биомаркеры РС и характера его течения, а так же пролить свет на механизмы действия микроРНК. Особый интерес представляют пусковые механизмы, которые лежат в основе процессов, обеспечивающих выход пациентов из состояния ремиссии в состояние острого обострения при РРС, и из состояния обостре ния в ремиссию. В целом, изучение роли микроРНК в эпигенетиче ской регуляции аутоиммунного воспаления при раз личных воспалительных АИЗ может не только спо собствовать пониманию процессов поддержания стабильности и пластичности иммунной системы, но и повлиять на развитие стратегий профилактики и лечения этих тяжелых социально значимых забо леваний.

Об авторах

Н. М. Баулина

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова МЗ РФ; Российский кардиологический научно-производственный комплекс МЗ РФ

Автор, ответственный за переписку.
Email: tati.90@mail.ru
Россия

O. Г. Кулакова

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова МЗ РФ; Российский кардиологический научно-производственный комплекс МЗ РФ

Email: tati.90@mail.ru
Россия

O. O. Фаворова

Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова МЗ РФ; Российский кардиологический научно-производственный комплекс МЗ РФ

Email: tati.90@mail.ru
Россия

Список литературы

Дополнительные файлы