综述：解码神经免疫疾病中的tRNA动态：机制洞察、诊断创新和治疗机会

《Frontiers in Immunology》：Decoding tRNA dynamics in neuroimmune disorders: mechanistic insights, diagnostic innovations, and therapeutic opportunities

tRNA及其衍生物在神经免疫平衡中发挥关键作用，涉及修饰酶功能异常、应激诱导的tRNA片段化（tsRNAs）及线粒体tRNA变异，与多发性硬化症、阿尔茨海默病等疾病相关。研究揭示了tsRNAs作为稳定生物标志物（如血浆tRF-36）和靶向治疗策略（如queuine类似物、tRNA-LC抑制剂）的潜力，并探讨了从肠道菌群到单细胞测序的转化路径。

　　近年来，科学家们逐渐认识到，转移核糖核酸（tRNA）及其衍生物在神经免疫稳态中的关键作用，而不仅仅是蛋白质合成中的传统适配器。这种认识的转变揭示了tRNA在多种神经炎症和神经退行性疾病中的潜在调控机制，如多发性硬化症（MS）、视神经脊髓炎谱系障碍（NMOSD）、阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）以及缺血性中风等。本文综述了tRNA衍生的小RNA（tsRNAs）、tRNA修饰酶以及线粒体tRNA变异体在免疫失调、胶质细胞激活和神经元损伤中的作用，并强调了利用tRNA修饰通路进行诊断和治疗的创新策略。

tRNA的生物合成、应激诱导的断裂和化学修饰是其参与神经免疫调节的关键环节。tRNA基因通常由RNA聚合酶III转录，生成前体tRNA（pre-tRNA），随后经历一系列成熟过程，包括内含子剪除、连接酶复合体（tRNA-LC）介导的连接以及3’末端的CCA三核苷酸添加。成熟的tRNA通过核孔运输至细胞质，参与蛋白质合成。然而，除了其经典功能外，tRNA及其衍生的小RNA（如tRNA衍生RNA片段，tRFs和tRNA半片段，tiRNAs）也展现出调节免疫反应、细胞稳态和神经炎症的潜力。

在应激条件下，如自身免疫性疾病、病毒感染、缺氧和热休克等，tRNA可能被特定的核酸酶（如RNase Z、Dicer、angiogenin等）切割，生成不同类型的tsRNAs。这些tsRNAs不仅在生理状态下参与转录调控、mRNA稳定性调节和细胞稳态维持，而且在病理状态下可能成为免疫反应和神经炎症的关键调节因子。例如，在结直肠癌中，tRF-20-M0NK5Y93通过与致癌的长链非编码RNA MALAT1相互作用，抑制其表达，从而减弱肿瘤转移的潜力。这表明tsRNAs在多种疾病中具有广泛的调控功能，并可能成为重要的生物标志物和治疗靶点。

tRNA的化学修饰是其维持结构稳定性和翻译保真度的重要机制。在人类中，tRNA可经历超过40种不同的化学修饰，如queuine、wybutosine（yW）、5-甲氧基羰基甲基尿嘧啶（mcm5U）、5-甲氧基羰基甲基-2-硫尿嘧啶（mcm5s2U）、1-甲基鸟嘌呤（m1G）和N2,N2-二甲基鸟嘌呤（m22G）等。这些修饰由特定的酶催化，例如tRNA-鸟嘌呤转糖基酶（TGT）负责queuine修饰，tRNA甲基转移酶5（TRMT5）和tRNA wybutosine合成酶1-4（TYW1-4）参与yW修饰的生成，而Elongator复合体（ELP1-6）和ALKBH8等酶则参与mcm5s2U修饰的形成。这些修饰不仅影响tRNA的结构和功能，还可能通过调控翻译效率、解码精度和免疫信号通路，对神经退行性疾病和免疫相关疾病产生深远影响。

值得注意的是，某些tRNA修饰的异常可能与神经免疫疾病的发病机制密切相关。例如，在多发性硬化症（MS）中，自身反应性T细胞中queuine修饰的水平降低，可能导致翻译保真度下降，从而加剧免疫反应和神经损伤。研究显示，通过补充queuine类似物，可以恢复这些T细胞中的tRNA修饰水平，进而显著抑制免疫激活和神经退行性变化。这种策略不仅适用于MS，也可能对其他神经免疫疾病具有潜在的治疗价值。此外，tRNA修饰酶的异常也可能导致一系列病理变化，如AD中，TRMT10A的缺失会导致特定tRNA（如tRNAiMet和tRNA Gln(CUG)）水平下降，进而影响神经元的蛋白质合成和功能。类似地，TRMT1的缺陷可能导致线粒体和细胞质tRNA稳定性下降，从而加剧神经炎症和退行性变化。

tsRNAs作为tRNA断裂的产物，其在神经免疫疾病中的作用也逐渐受到关注。在MS中，研究发现tRF-36-PJB7MNLE308HP1B在复发缓解型MS（RRMS）患者中显著上调，并且能够有效区分MS与其他神经疾病。这一发现表明，tsRNAs可能作为早期诊断的生物标志物。然而，tsRNAs的表达水平似乎不受疾病活动性变化的影响，这限制了其在监测疾病进展中的应用。此外，AIMP1作为一种多tRNA合成酶复合体的核心结构蛋白，在NMOSD中表现出显著的升高，尤其是在急性AQP4-IgG阳性NMOSD患者中。AIMP1的水平变化不仅反映了疾病严重程度，还可能作为治疗反应的动态指标。然而，目前的研究主要集中在单一地区的小样本群体中，其结果的普遍性和可靠性仍需进一步验证。

在帕金森病（PD）中，tsRNAs的调控作用同样显著。例如，tRF-02514被发现能够抑制NLRP3炎症小体的激活，从而减少细胞焦亡和促炎性细胞因子的释放。同时，它还能通过上调ATG5促进自噬，有助于清除有害物质并维持细胞稳态。这些发现表明，tsRNAs可能在PD的神经炎症调控中发挥重要作用。此外，PD患者体内还存在特定的tRFs表达模式，如富含RGTTCRA结构域的tRFs水平升高，而线粒体来源的tRFs（mt-tRFs）水平则下降。这种差异可能反映了PD中神经元应激反应和免疫调控的复杂关系。

除了神经退行性疾病，tsRNAs在神经系统损伤和感染中的作用也日益凸显。例如，在缺血性中风中，tsRNAs可能通过调节免疫反应和炎症平衡，影响疾病的进程。研究发现，tsRNAs在血液中表达水平变化显著，可能参与调控外周免疫反应。在视网膜炎症中，tsRNA Gln-i-0095通过沉默NFIA和TGFBR2，诱导反应性胶质细胞的激活，并导致促炎性细胞因子（如IL-1β、IL-6和TNF-α）的释放，进而加剧视网膜神经节细胞的损伤。此外，在病毒性脑炎中，如日本脑炎病毒（JEV）和西尼罗河病毒（WNV）感染，tsRNAs的表达可能与神经炎症和免疫反应相关。例如，tRF-5’LysTTT在接触肉毒毒素后可能促进胆碱能神经元的存活，通过与RNA结合蛋白HNRNPM形成复合体，抑制铁死亡。这些研究揭示了tsRNAs在病毒性神经病理性损伤中的潜在作用。

线粒体tRNA（mt-tRNA）作为细胞能量代谢的核心组成部分，其异常可能与神经免疫疾病的发病机制密切相关。mt-tRNA基因的突变可能导致线粒体转录和翻译功能的紊乱，从而影响神经元和免疫细胞的代谢状态。例如，mt-tRNA Thr基因中的G15257A和G15812A变异与MS的易感性相关，但这一关联在不同人群中的验证结果存在争议。此外，mt-tRNA的修饰异常也可能导致神经退行性病变，如AARS2的突变可能影响宿主免疫反应，导致炎症加重。然而，目前对mt-tRNA在神经免疫疾病中的具体作用机制仍不明确，需要进一步的多中心研究来阐明其因果关系。

随着对tRNA生物学的深入研究，科学家们正在探索基于tsRNAs和tRNA修饰酶的新型诊断和治疗策略。例如，液态活检技术的发展使得tsRNAs能够在血浆和脑脊液中被稳定检测，为MS等疾病的早期诊断提供了可能。同时，AIMP1作为一种分泌蛋白，其水平变化可能用于评估NMOSD的严重程度和治疗反应。然而，这些生物标志物的临床应用仍面临诸多挑战，包括检测方法的标准化和跨人群的验证。因此，未来的重点应放在整合多组学数据，以提高生物标志物的特异性和可靠性。

在治疗方面，靶向tRNA修饰通路的策略显示出巨大的潜力。例如，queuine类似物可以通过恢复自身反应性T细胞中的tRNA修饰，抑制免疫激活并促进中枢神经系统（CNS）修复。然而，实现细胞类型特异性靶向仍然是一个挑战，因为系统性抑制TGT可能影响非免疫细胞的功能。为此，研究者正在探索新型的药物递送方式，如前药配方或纳米颗粒载体，以提高治疗的精准性和安全性。此外，tRNA连接酶复合体（tRNA-LC）的拮抗剂可能通过纠正异常的tRNA剪接，改善蛋白稳态并抑制炎症小体激活，从而为AD和PD等疾病提供新的治疗思路。

尽管tRNA相关的研究取得了诸多进展，但仍然存在许多未解的挑战。例如，如何解析肠道微生物群与tRNA之间的相互作用，以揭示其对神经免疫功能的影响，仍然是一个关键问题。此外，单细胞tRNA组学技术的发展将有助于更精确地研究不同细胞类型中的tRNA修饰模式，从而揭示其在微胶质细胞激活、少突胶质细胞分化和神经元易感性中的具体作用。最后，实现tRNA中心的临床转化仍需克服多个障碍，包括生物标志物的验证、药物递送系统的优化以及治疗安全性评估。通过跨学科的合作，科学家们有望将这些发现转化为实际的诊断工具和治疗方案，为神经免疫疾病的精准医学提供新的视角和方法。