HIV/AIDS患者外周血單個核細胞中微小RNA-191和微小RNA-21的表達水平及其臨床意義▲

徐玉萍 王繼業 田 群

(1 桂林醫學院衛生所，廣西桂林市 541004，電子郵箱：1121886678@qq.com；2 桂林市第二人民醫院呼吸與危重癥醫學科，廣西桂林市 541001；3 桂林市第三人民醫院感染病科，廣西桂林市 541001)

HIV感染分為急性期、無癥狀期和AIDS期，當患者進入AIDS期時，病情發展迅速，生命健康受到嚴重威脅[1]。鑒于AIDS的危害性，世界各國的衛生系統制定了相關政策、措施來預防和治療AIDS，雖然目前已經取得矚目的成績，但由于無法根治且容易在易感人群中傳播，AIDS仍未得到有效的控制，AIDS防治仍是全球公共衛生面臨的重要挑戰之一[2-3]。當前缺乏特效治療藥物是AIDS死亡率高的根本原因，研究顯示，抗反轉錄病毒療法是一種有效抑制病毒復制的治療方法，可大大提高患者的生存質量[4]，但該療法僅僅作用于主動復制的病毒，并不能根除潛伏的病毒。隨著近年來對HIV的研究不斷深入，越來越多證據表明人體內微小RNA(microRNA，miRNA)與HIV復制密切相關[5-6]。目前國內未見關于HIV感染患者外周血單個核細胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中 miRNA-191、miRNA-21的表達與HIV載量相關性的研究。本研究旨在分析HIV感染或AIDS患者(HIV/AIDS患者)PBMC中 miRNA-191、miRNA-21的表達水平與HIV載量的關系，初步探討miRNA-191和miRNA-21作為AIDS患者診療靶點的可能性。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2017年1月至2019年1月在桂林市第三人民醫院治療的63例HIV感染者和25例AIDS患者作為研究對象，選取同時期在該院進行健康體檢的50例健康者作為對照組，其中HIV感染者和AIDS患者的診斷符合《艾滋病診療指南第三版(2015版)》[7]中的相關標準。3組研究對象的納入標準：(1)年齡18歲以上，具有完全民事行為能力；(2)HIV感染者和AIDS患者感染的HIV類型為HIV-1；(3)對本次研究內容知情并愿意配合研究，自愿簽訂知情同意書。排除標準：(1)合并其他感染性疾病、自身免疫性疾病、腫瘤等可能影響miRNA表達的疾病者；(2)孕婦、哺乳期、精神病或抑郁癥患者。3組研究對象的性別、年齡、文化程度、婚姻狀況、傳播途徑等一般資料比較，差異均無統計學意義(均P>0.05)，具有可比性，見表1。本研究符合道德倫理要求，已通過桂林市第三人民醫院醫學倫理委員會審查。

表1 3組研究對象的一般資料的比較

1.2 PBMC的分離及培養 采集患者晨起空腹肘靜脈血5 mL，轉入50 mL離心管中，加入5 mL磷酸緩沖鹽溶液(上海遠慕生物科技有限公司，批號：s20190907)稀釋，輕輕混勻。取兩支15 mL離心管，先加入5 mL Ficoll溶液(上海創賽科技有限公司，批號：20190624)，然后將5 mL稀釋的血液輕輕加入離心管的Ficoll溶液上層，離心機2 000 r/min離心20 min。用吸管將白色細胞層細胞吸取至另一干凈的10 mL離心管中，加入磷酸緩沖鹽溶液至5～10 mL，1 500 r/min離心10 min后去掉上清。用密度梯度離心法分離單個核細胞，將單個核細胞懸浮于含10%胎牛血清的RPMI 1640培養液(上海逍鵬生物科技有限公司，批號：LX190421)，接種于25 mL培養瓶中，在37℃、5% CO2的條件下貼壁孵育6 h，收集貼壁細胞即為單核細胞，用吉姆薩染色，取細胞純度大于85%者用于提取總RNA。

1.3 健康正常人和HIV/AIDS患者之間表達差異miRNA的篩選 采用隨機數字表法選取上述研究對象中的3例健康人群、3例HIV感染者和3例AIDS患者作為基因芯片檢測對象，篩選差異表達miRNA。將提取的組織總RNA進行靶標制備，對miRNA芯片進行了RNA標記和雜交。使用mirVana miRNA分離試劑盒(美國Ambion公司，產品批號：KGS512)純化100μg總RNA，獲得miRNA。用Cy3(美國ChemeGen 公司，產品批號：1010386-62-5)標記純化后的miRNA，在miRNA芯片(Agilent Technologies公司)上進行雜交，與939個人類miRNA基因比對。應用miRNA芯片分析系統(Agilent Feature Extraction v10.7, Agilent Gene Spring軟件)P-value法對基因芯片雜交結果進行分析。按如下標準篩選差異表達miRNA，其中|log2變化倍數|≥6為上調基因；|log2變化倍數|≤-2為下調基因。miRNA表達譜基因芯片為由北京博奧生物有限公司提供的Agilent基因芯片。

1.4 血漿HIV病毒載量的檢測 收集88例HIV/AIDS患者血液樣本，3 000 r/min離心15 min，分離血漿保存于醫用-4℃冰箱中備用，取1 mL患者血漿置入S-tube管中，利用實時熒光定量PCR(探針法)檢測血漿病毒載量，TaqMan全自動病毒載量儀購自Roche公司，檢測試劑盒為HIV-1 Testv2.0(廣州市鴻洲實驗器材科技有限公司，批號：1812045003)。以HIV/AIDS患者病毒載量水平的中位數為臨界值，分為病毒載量低水平組和病毒載量高水平組。

1.5 PBMC中 miRNA-191、miRNA-21的檢測 使用胰蛋白酶消化PBMC后，使用TRIzol法提取細胞總RNA，采用微量分光光度計檢測總RNA純度，再使用一步法反轉錄試劑盒(上海一研生物有限公司，批號：20181128)將RNA反轉錄為cDNA，將cDNA按1 ∶1 000比例稀釋后，使用U6作為內參基因進行實時熒光定量PCR反應，PCR儀購自美國Thermo Fisher Scientific公司(型號：iCycler)，miRNA引物均由廣州市銳博生物科技有限公司合成。反應體系總體積20 μL，其中SYBR Green 10 μL、cDNA 1 μL、ddH2O 7 μL、上游引物1 μL和下游引物1 μL。反應條件：94℃ 3 min；95℃ 45 s；62℃ 30 s；72℃ 60 s，共35個循環。miRNA-191上游引物為5′-GCUGCGCUUGGAUUUCGUCCCC-3′，下游引物為5′-CAACGGAATCCCAAAAGC-3′；miRNA-21上游引物為5′-CCGCTCGAGGGTAGGAGG-3′，下游引物為5′-GCTAGACCTCTGGGCCTC-3′;U6上游引物為5′-GC-CAACGTCAGTAGGCAGA-3′，下游引物為5′-GCCAAC-CATGATCTGCTGAAAC-3′。采用2-ΔΔCt法分析miRNA的相對表達水平。

1.6 統計學分析 利用SPSS 22.0軟件進行統計分析。符合正態分布的計量資料以(x±s)表示，兩組間比較采用成組設計t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較用LSD-t法；不符合正態分布的計量資料以中位數和四分位數[M(P25,P75)]表示，兩組間比較采用Mann-Whitneyu檢驗，多組間比較采用Kruskal-WallisH檢驗，兩兩比較采用Tamhane′s T2檢驗。采用Pearson檢驗分析雙變量的相關性；采用受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線分析miRNA-191與miRNA-21預測HIV急性感染期和AIDS期的價值。以P<0.05表示差異具有統計學意義。

2 結 果

2.1 健康正常人和HIV/AIDS患者PBMC中差異表達的miRNA 基因芯片檢測結果顯示，健康正常人和HIV/AIDS患者間共有10組miRNA的表達水平存在差異，見圖1。其中，hsa-miRNA-191、hsa-miRNA-23a、hsa-miRNA-146a、hsa-miRNA-31、hsa-miRNA-29a、hsa-miRNA-34這6種基因在HIV/AIDS患者中表達下調，以hsa-miRNA-191下調程度最高；hsa-miRNA-21、hsa-miRNA-423、hsa-miRNA-15a、hsa-miRNA-205這4種基因在HIV/AIDS患者中表達上調，其中hsa-miRNA-21上調程度最高。故選取高度差異的 miRNA-191和miRNA-21作為研究的miRNA。

圖1 健康正常人和HIV/AIDS患者PBMC中miRNA的表達差異

2.2 HIV/AIDS患者與健康正常人PBMC中miRNA-191和miRNA-21表達水平的比較 與健康正常人比較，急性感染期、無癥狀期HIV感染者和AIDS患者PBMC中的miRNA-21相對表達水平升高，而miRNA-191相對表達水平降低(均P<0.05)；與無癥狀期HIV感染者比較，急性感染期HIV感染者和AIDS患者PBMC中的miRNA-21相對表達水平升高，而miRNA-191相對表達水平降低(均P<0.05)。見表2。

表2 HIV/AIDS患者與健康正常人PBMC中miRNA-191和miRNA-21相對表達水平的比較(x±s)

2.3 不同臨床特征HIV/AIDS患者的病毒載量及PBMC中miRNA-191、miRNA-21表達水平的比較 不同性別、年齡HIV/AIDS患者的病毒載量及PBMC中 的miRNA-191、miRNA-21相對表達水平差異均無統計學意義(均P>0.05)。與低水平病毒載量HIV/AIDS患者比較，高水平病毒載量HIV/AIDS患者的病毒載量和miRNA-21相對表達水平升高，miRNA-191相對表達水平降低(均P<0.05)；與無癥狀期HIV感染者比較，急性感染期HIV感染者和AIDS患者的病毒載量升高(均P<0.05)。見表3。

表3 不同臨床特征HIV/AIDS患者病毒載量及PBMC中miRNA-191、 miRNA-21相對表達水平的比較(x±s)

2.4 HIV/AIDS患者病毒載量與PBMC中miRNA-191、miRNA-21表達水平的相關性 HIV/AIDS患者的病毒載量與PBMC中的miRNA-191表達水平呈負相關(r=-0.482，P<0.001)，與miRNA-21表達水平呈正相關(r=0.247，P=0.020)。

2.5 HIV/AIDS患者PBMC 中miRNA-191與miRNA-21表達水平預測HIV急性感染期和AIDS期的價值 ROC曲線分析結果顯示，以約登指數最大時為臨界點，miRNA-191和miRNA-21最佳臨界值分別為0.805和1.125，其對應的曲線下面積分別為0.794(95%CI：0.700～0.888；P<0.001)和0.685(95%CI：0.569～0.800；P<0.001)，提示miRNA-191與miRNA-21對HIV急性感染期和艾滋病期具有一定的預測價值。其中miRNA-191預測HIV急性感染期和AIDS期的靈敏度為65.2%，特異度為83.3%；miRNA-21預測HIV急性感染期和AIDS期的靈敏度為64.3%，特異度為76.1%。見圖2和圖3。

圖2 miRNA-191預測HIV急性感染期和AIDS期的ROC曲線

圖3 miRNA-21預測HIV急性感染期和AIDS期的ROC曲線

3 討 論

HIV-1是一種反轉錄病毒，人體感染HIV-1后可迅速結合細胞膜上的CD4分子，感染CD4+T淋巴細胞，使CD4+T淋巴細胞數量逐漸減少，導致機體免疫功能障礙，最終導致AIDS的發生[8]。近年來學者對HIV的研究不斷深入，越來越多的研究證實miRNA在HIV感染中扮演重要角色。miRNA是一種內源性非編碼小分子RNA，可特異性結合靶基因mRNA的非編碼區以促進或抑制靶蛋白的翻譯，從而調控蛋白質編碼基因的表達，進一步影響其生物學功能[9]。miRNA與機體各項生理功能和病理過程密切相關[10]。HIV進入宿主細胞后，在細胞內大量復制，在復制過程中病毒基因與宿主基因發生復雜的作用。miRNA為廣泛分布在宿主體內的基因，其可以通過直接作用于HIV轉錄本或病毒復制相關的周期蛋白來影響HIV復制。Modai等[11]的研究認為miRNA可通過抑制Dicer1、HIV-1 Rev結合蛋白和HIV-EP2的表達來抑制病毒復制；王莉彥等[12]的研究認為miRNA-29a可以直接作用于HIV轉錄本，抑制其轉錄及新病毒的產生。

本研究基因芯片檢測結果顯示，健康正常人與HIV/AIDS患者之間有10個差異表達的miRNA，其中HIV/AIDS患者的PBMC中有6種miRNA表達水平下調，僅有4種miRNA表達水平上調，提示miRNA表達差異對HIV有直接或間接的抑制或促進效應[13]。本研究中，HIV/AIDS患者的miRNA-191表達水平下調，而miRNA-21表達水平上調(均P<0.05)，后續定量分析結果與基因芯片檢測結果趨勢相同，故探討HIV與miRNA-191、miRNA-21的關系具有重要意義。miRNA-191是新近發現的一種長度約為22nt的miRNA，在乳腺癌[14]、子宮內膜癌[15]、骨肉瘤[16]等多種不同疾病中的表達存在差異，但目前關于miRNA-191與HIV相關性的研究不多。本研究結果顯示，HIV/AIDS患者的miRNA-191表達水平低于健康正常人，且急性感染期HIV感染者和AIDS患者的表達水平低于無癥狀期患者HIV感染者(均P<0.05)，提示miRNA-191可能是抑制HIV病情發展的保護因素。王莉彥等[12]的研究顯示，過表達hsa-miRNA-191-5p有可能通過借助靶標核孔蛋白50和(或)C-C基序趨化因子受體1來實現抑制HIV復制的目的，與本研究結果相似。

研究顯示，血清中循環miRNA-21在HIV感染人群和HIV未感染人群中的表達差異具有統計學意義[17]。本研究結果顯示，HIV/AIDS患者的miRNA-21表達水平高于健康正常人，而急性感染期HIV感染者和AIDS患者的miRNA-21表達水平高于無癥狀期HIV感染者(均P<0.05)，與上述研究結果相似，提示過表達miRNA-21可能是HIV感染發展的危險因素。miRNA-21是單核細胞中γ-干擾素誘導蛋白10的重要調節因子，通過調節單核細胞分泌γ-干擾素誘導蛋白10來活化和促進炎癥，而這些炎癥的活化與HIV感染進展相關[18]。本文以HIV/AIDS患者病毒載量水平的中位數為臨界值，將HIV/AIDS患者分為病毒載量高水平組和低水平組，進一步觀察兩組間miRNA-191和miRNA-21相對表達水平的差異。結果顯示，低水平和高水平病毒載量HIV/AIDS患者之間的miRNA-191和miRNA-21相對表達水平差異具有統計學意義(均P<0.05)；雙變量相關分析結果顯示，miRNA-191表達水平與HIV病毒載量呈負相關，miRNA-21表達水平與HIV病毒載量呈正相關(均P<0.05)。這提示miRNA-191表達水平上調可以抑制HIV復制，而miRNA-21表達水平上調增加了HIV復制量。

眾所周知，急性感染期HIV感染者和AIDS患者體內的HIV大量復制，因此這兩個臨床分期患者病毒載量較無癥狀期大大提升，本研究觀察到不同臨床分期患者中miRNA-191、miRNA-21的表達水平與病毒載量水平趨勢相似，且ROC曲線分析顯示，miRNA-191和miRNA-21表達水平對急性感染期和AIDS期均有較好的預測價值。因此，miRNA-191和miRNA-21表達或可作為預測HIV急性感染期和AIDS期的臨床指標。

綜上所述，HIV/AIDS患者PBMC中 miRNA-191和miRNA-21的表達與HIV病毒復制相關，且兩者對HIV急性感染期和AIDS期患者具有較好的預測價值，有望成為HIV/AIDS患者診療的新靶點。