细胞外微小RNA（microRNAs）通过TLR8途径调节人类小胶质细胞的功能

《Frontiers in Immunology》：Extracellular microRNAs modulate human microglial function through TLR8

本研究通过机器学习算法筛选出与阿尔茨海默病和胶质瘤相关的miR-9-5p、miR-132-5p、miR-340-3p等miRNAs，并验证其通过激活人类小胶质细胞样细胞（iMGLs）的TLR8受体，调控IL-6、TNF等细胞因子释放、增强运动能力及抑制吞噬作用。共培养实验进一步显示，这些miRNAs可减少人神经元突触长度，提示其在神经炎症和疾病进展中的作用。

　　在中枢神经系统（CNS）疾病的研究中，微小RNA（miRNA）扮演着越来越重要的角色。miRNA不仅在调控基因表达方面具有重要作用，还在免疫反应和神经炎症的调节中展现出独特的能力。随着对miRNA功能的深入了解，研究人员开始关注它们是否可以作为信号分子，参与CNS细胞之间的交流。这一研究探讨了与阿尔茨海默病（AD）和胶质瘤相关的miRNA是否能够作为Toll样受体（TLR）的配体，进而影响人类小胶质细胞的功能。

小胶质细胞是CNS中的主要免疫细胞，它们在维持脑内稳态、调节神经发生和突触修剪中起着关键作用。此外，小胶质细胞还能够响应多种环境信号，通过释放可溶性因子来影响其他脑细胞的功能。在病理条件下，小胶质细胞的功能可以发生显著变化，例如在AD中，它们会围绕淀粉样β蛋白（Aβ）斑块聚集，表现出促炎表型，导致促炎细胞因子如IL-1β、IL-6、IL-12和TNF的释放，从而进一步加剧神经损伤和Aβ的积累。同样，在胶质瘤中，肿瘤微环境通过多种机制，如释放趋化因子，促使小胶质细胞转变为具有促肿瘤特性的表型，这种转变可能有助于肿瘤的生长和扩散。

TLR是模式识别受体（PRR）的一种，能够识别病原体相关分子模式（PAMPs）和损伤相关分子模式（DAMPs）。在小胶质细胞中，TLR的激活会引发一系列信号传导过程，包括IRAK、NF-κB和IRF7的激活，从而促进炎症因子的产生，如干扰素、促炎细胞因子和趋化因子。这些信号通路不仅调控小胶质细胞的运动和吞噬能力，还参与神经炎症的调节，进而影响神经退行性疾病的发展。

近年来，研究发现一些miRNA可以作为TLR7和TLR8的配体，从而在小鼠模型中发挥信号分子的作用。这种发现引发了对人类小胶质细胞中miRNA作为TLR配体可能性的进一步探索。本研究利用机器学习算法和PhenoMiR数据库，识别了AD和胶质瘤相关miRNA作为TLR7和TLR8的配体。通过将这些miRNA应用于iPSC衍生的小胶质样细胞（iMGLs），研究了它们对细胞功能的影响，包括细胞因子的释放、细胞运动和吞噬能力的变化。

研究结果表明，某些AD和胶质瘤相关的miRNA，如miR-9-5p、miR-132-5p、miR-340-3p、miR-30e-3p、miR-501-3p和let-7b，能够作为TLR7和TLR8的配体，从而诱导iMGLs的细胞因子释放。具体来说，这些miRNA在iMGLs中诱导了IL-6和TNF的mRNA表达和蛋白释放，其作用具有序列依赖性。同时，这些miRNA还影响了iMGLs的运动和吞噬能力。为了验证TLR8在这一过程中的作用，研究使用了选择性的TLR8拮抗剂CU-CPT9a，结果表明，当iMGLs被CU-CPT9a预处理后，miRNA诱导的效应被显著抑制。这表明，TLR8是这些miRNA诱导iMGLs功能变化的主要受体。

在细胞因子释放方面，研究发现miR-9-5p、miR-132-5p和miR-340-3p能够显著增加IL-6和TNF的释放，而let-7b、miR-30e-3p和miR-501-3p则未能诱导这些细胞因子的释放。这说明，miRNA对iMGLs的影响具有选择性，可能与它们的序列和结构特征有关。此外，研究还发现，TLR8选择性激动剂TL8-506和双TLR7/8激动剂R848能够诱导iMGLs的细胞因子释放，而TLR7激动剂loxoribine则未能引发类似的反应。这一结果进一步支持了TLR8在miRNA诱导iMGLs功能变化中的核心作用。

在细胞运动方面，miR-9-5p、miR-132-5p和miR-340-3p能够显著提高iMGLs的运动能力，而TLR8拮抗剂CU-CPT9a能够抑制这种效应。这表明，这些miRNA的作用是通过TLR8介导的。相比之下，TLR7激动剂loxoribine和imiquimod未能显著改变iMGLs的运动能力，说明小胶质细胞对TLR7的响应可能不如对TLR8的响应那样显著。

在吞噬能力方面，研究发现miR-132-5p能够显著增强iMGLs的吞噬能力，而miR-340-3p则导致吞噬能力的降低。此外，miR-9-5p对吞噬能力没有显著影响。这说明，不同miRNA对iMGLs的吞噬能力具有不同的调节效果，可能与它们的序列特征有关。值得注意的是，这些miRNA的作用具有序列特异性，说明它们作为信号分子的机制可能依赖于特定的序列模式。

为了进一步探索miRNA对神经元的影响，研究将iMGLs与iPSC衍生的人类皮层神经元（iNeurons）进行共培养，并通过Neurotrack图像分析系统评估miRNA对神经突触长度的影响。结果显示，miR-132-5p和miR-9-5p能够显著减少iNeurons的神经突触长度，而TLR4激动剂LPS和TLR8激动剂TL8-506也表现出类似的效果。这表明，这些miRNA不仅能够影响小胶质细胞的功能，还可能通过间接途径影响神经元的结构和功能。

本研究的发现具有重要的意义，揭示了miRNA作为信号分子在人类小胶质细胞中的作用。这不仅拓展了miRNA的传统功能，还为理解CNS疾病中的神经炎症反应提供了新的视角。此外，研究还指出，不同miRNA可能通过不同的机制影响小胶质细胞的功能，这提示我们需要注意miRNA的序列特异性及其在不同疾病中的潜在作用。

研究还讨论了miRNA在CNS中的可能作用机制，包括它们如何通过TLR8介导的信号通路影响小胶质细胞的功能。miRNA作为配体与TLR8结合，可能通过激活特定的信号通路，改变小胶质细胞的基因表达模式，进而影响其促炎或抗炎表型。这种作用可能与miRNA的序列特征有关，例如GU丰富的序列模式，可能更容易被TLR8识别。

此外，研究还指出，miRNA在CNS中的释放可能通过多种途径，包括细胞主动分泌或通过囊泡释放。这种释放机制可能在不同疾病状态下发生变化，从而影响小胶质细胞的功能。例如，在胶质瘤中，肿瘤细胞可能通过释放特定miRNA，改变周围小胶质细胞的表型，促进肿瘤的生长。

研究还讨论了miRNA在CNS疾病中的潜在应用。由于miRNA可以作为信号分子，它们可能成为新的治疗靶点。例如，通过调控miRNA的表达或使用抗miRNA（antagomirs）来干预小胶质细胞的功能，可能有助于减轻神经炎症反应，改善神经退行性疾病或抑制肿瘤的进展。然而，miRNA作为信号分子的具体机制和作用途径仍需进一步研究。

本研究的局限性也值得重视。首先，由于目前尚不清楚miRNA在CNS中的具体浓度，因此在体外实验中所使用的浓度可能无法完全反映体内实际情况。其次，尽管iMGLs在许多方面与真实小胶质细胞相似，但它们更接近胎儿小胶质细胞，因此可能无法完全模拟成人小胶质细胞的复杂功能。此外，实验中使用了两种不同的iPSC细胞系，这可能引入一定的变异性，未来需要使用更广泛的细胞系来验证这些结果的普遍性。

综上所述，本研究揭示了某些CNS疾病相关的miRNA能够作为信号分子，通过TLR8影响人类小胶质细胞的功能，进而调控神经炎症反应和神经元的结构。这些发现不仅深化了我们对miRNA在CNS疾病中的作用机制的理解，还为未来的治疗策略提供了新的思路。通过进一步研究miRNA作为信号分子的具体机制和其在不同CNS疾病中的作用，有望为开发新的治疗方法提供理论依据。