miR-146在支氣管哮喘發(fā)生發(fā)展中的研究進展

何桂媛 李文新 王莉 曾凡軍

三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，宜昌市中心人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科（湖北宜昌 443003）

支氣管哮喘是一種由嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、氣道上皮細(xì)胞等多種細(xì)胞和細(xì)胞因子參與的支氣管慢性炎癥性疾病，臨床上主要表現(xiàn)為喘息、氣促、胸悶、咳嗽等癥狀，常伴有氣道高反應(yīng)，并受環(huán)境刺激和遺傳因素的影響［1］。據(jù)統(tǒng)計，全世界超過3億人在給予激素、β2受體激動劑、白三烯調(diào)節(jié)劑等藥物積極治療后仍遭受支氣管哮喘的困擾，因此尋求一種有效的治療方法迫在眉睫［2］。小分子RNA（microRNA，miRNA）是一種內(nèi)源性的、長約22個核苷酸的非編碼RNA，在人體心臟、肺、腎臟、肝臟、骨骼等所有器官組織中均有表達(dá)，可調(diào)節(jié)細(xì)胞生長，組織分化，因而在生命發(fā)育、疾病發(fā)生發(fā)展中有重要的作用。近年來，隨著對miRNA認(rèn)識的不斷加深，miRNA在支氣管哮喘發(fā)病過程中的作用越來越受到人們的重視［3］。有研究表明，miR-146為哮喘患者肺組織中表達(dá)最明顯的一類miRNA，并在哮喘的發(fā)展過程中存在異常表達(dá)，通過介導(dǎo)miR-146的表達(dá)可能對哮喘起著重要調(diào)節(jié)作用［4］。本文就miR-146在支氣管哮喘發(fā)生、發(fā)展中的研究進展進行歸納總結(jié)。

1 miR-146的簡介

miRNA是一種內(nèi)源性非編碼RNA，成熟的miRNA與RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體結(jié)合，并與信使RNA（Messenger RNA，mRNA）的3′非翻譯區(qū)結(jié)合抑制或促進mRNA轉(zhuǎn)錄、翻譯及蛋白表達(dá)，發(fā)揮其生物學(xué)功能。miR-146家族包括miR-146a和miR-146b兩個成員，它們的編碼基因分別位于人類5q34和10q24染色體。成熟的miR-146分子具有高度的保守性，僅存在3′末端兩個核苷酸位點的差異，而且miR-146家族各成員之間具有相同種子區(qū)域，所以它們調(diào)控的靶基因也往往相同［5-6］。miR-146廣泛參與了人體生理活動及各種疾病的發(fā)生發(fā)展，如心血管疾病、腫瘤、免疫系統(tǒng)疾病等。miR-146最先是在小鼠腎組織中被識別，可抑制細(xì)胞纖維化和炎癥信號通路，而后發(fā)現(xiàn)其在人肺組織中同樣存在特異性表達(dá)［7］。由此合理推測miR-146可能通過抑制炎癥反應(yīng)對哮喘發(fā)揮重要保護作用。

2 miR-146與哮喘

慢性炎癥、氣道重塑和氣道高反應(yīng)性是支氣管哮喘發(fā)生的主要機制，其中慢性氣道炎癥又會加速后兩者的發(fā)展，所以控制慢性炎癥尤為重要。KUTTY等［8］利用促炎癥細(xì)胞因子作用于人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的培養(yǎng)引起炎癥反應(yīng)的發(fā)生，通過熒光定量分析RNA含量發(fā)現(xiàn)miR-146a上調(diào)極大依賴于白細(xì)胞介素-1β（interleukins-1β，IL-1β），而miR-146b則依賴干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）。這些實驗證明，miR-146家庭成員可能起到調(diào)解免疫和炎癥反應(yīng)的作用。

2.1 miR-146在氣道慢性炎癥中的作用Toll樣受體（tolllike receptor，TRL）是一類參與非特異性免疫的重要蛋白質(zhì)分子，在內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和上皮細(xì)胞等細(xì)胞表面都有表達(dá)［9］。TLR介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)主要有以下兩種效應(yīng)：（1）通過表達(dá)和分泌多種促炎癥細(xì)胞因子例如IL-6、IL-12、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）等，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)并促進抗原提呈。（2）經(jīng)過活化的輔助性T細(xì)胞1（helper T cell-2，Th1）和Th2，啟動特異性免疫應(yīng)答反應(yīng)。因此，TLR是機體抵抗感染性疾病的第一道屏障［10］。TRL4可以識別革蘭陰性菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），而LPS作為致病的內(nèi)毒素，可激活TRL并形成TLR復(fù)合物，復(fù)合物通過與IRAK1（IL-1 receptor activated kinase-1）和TRAF6（TNF receptor associated factor 6）因子結(jié)合后，激活NF-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信號通路及其下游的各種炎癥因子、細(xì)胞凋亡因子及抗細(xì)胞凋亡分子，誘發(fā)炎癥瀑布效應(yīng)。同時NF-κB能夠與miR-146a啟動子區(qū)域結(jié)合調(diào)控其轉(zhuǎn)錄，而miR-146a又可靶向結(jié)合IRAK1和TRAF6的mRNA3′UTR端，下調(diào)兩者的翻譯水平，形成負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)路，進而阻斷TRL相關(guān)信號通路，最終下調(diào)炎癥反應(yīng)水平［11-13］。COMER等［14］通過比較哮喘和非哮喘受試者人氣道平滑肌細(xì)胞（human airway smooth muscle cells，hASMCs）中的miR-146和相關(guān)炎癥因子發(fā)現(xiàn)miR-146a和miR-146b在哮喘受試者h(yuǎn)ASMCs中的表達(dá)明顯高于對照組（P＜0.05），另一方面，該研究組又利用轉(zhuǎn)染miR-146a和miR-146b的方式來調(diào)控下游L-1β、TNF-α和 IFN-γ的表達(dá)，結(jié)果顯示miR-146a可以減少以上3種因子的表達(dá)，而miR-146b卻沒有明顯的抑制作用。這些結(jié)果表明提高miR-146在哮喘肺組織中的表達(dá)特別是miR-146a的表達(dá)，能夠控制哮喘炎癥的進一步發(fā)展。

此外，還有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)敲除小鼠miR-146a基因后B細(xì)胞數(shù)量整體偏低。而當(dāng)miR-146a過度表達(dá)又會引起小鼠自發(fā)性免疫紊亂淋巴細(xì)胞增殖綜合征，說明miR-146a可能是調(diào)節(jié)B細(xì)胞功能的“開關(guān)”［15］。LI等［16］研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比miR-146a、B細(xì)胞在哮喘小鼠中的表達(dá)水平明顯升高。miR-146a可能在支氣管哮喘的體液免疫中起著重要的作用，因此miR-146不僅可以通過負(fù)性調(diào)節(jié)TRL抑制炎癥外，還有可能作用于機體特異性免疫來達(dá)到抗炎作用。但由于目前對miR-146a與B細(xì)胞之間的關(guān)系相互作用機尚不明確，還需大量的研究進一步驗證。

2.2 miR-146在氣道重塑中的作用氣道重塑是支氣管哮喘發(fā)生中的一個重要因素，并與哮喘嚴(yán)重程度相關(guān)，表現(xiàn)為支氣管平滑肌細(xì)胞（bronchial smooth muscle cells，BSMCs）異常增殖［17］。大量研究發(fā)現(xiàn)表皮生長因子受體（epithelial growth factor receptor，EGFR）廣泛分布在哺乳動物內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞等細(xì)胞表面。存在于人體或動物體內(nèi)的表皮生長因子（Epidermal growth factor，EGF）與配體結(jié)合后可迅速形成多種二聚體，激活EGFR自身酪氨酸酶活性，將不同的細(xì)胞外刺激傳入胞內(nèi)，使數(shù)個酪氨酸位點發(fā)生磷酸化。啟動細(xì)胞核內(nèi)的有關(guān)基因，不斷促進細(xì)胞分裂增殖，所以EGFR、EGF在細(xì)胞的生長、增殖和分化等生理過程中發(fā)揮重要的作用［18］。研究發(fā)現(xiàn)miR-146a可與EGF競爭性結(jié)合胞內(nèi)的配體區(qū)，通過抑制EGFR酪氨酸酶活性，達(dá)到抑制前列腺癌細(xì)胞的增殖［19］。因此miR-146a與EGFR、EGF之間有密切的關(guān)系。當(dāng)發(fā)生哮喘時miR-146a大量表達(dá)并負(fù)反饋抑制NF-κB信號通路，導(dǎo)致下游EGFR和EGFR磷酸化的表達(dá)減少，以及降低ERK（extracellular regulated protein kinases）和 STAT3（signal transducer and activator of transcription 3）磷酸化的水平從而抑制BSMCs增殖。同時miR-146a增加半胱天冬酶3/7活性并降低bcl-2（B-cell lymphoma-2）的表達(dá)，其原因可能是半胱天冬酶屬于富含半胱氨酸的蛋白水解酶家族，其中半胱天冬酶-3是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵蛋白酶，一旦被激活即發(fā)生下游酶級聯(lián)反應(yīng)包括bcl-2，導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的凋亡。而miR-146a能作用于半胱天冬酶3/7并促進BSMCs的凋亡［20-21］。既往研究表明在炎癥誘導(dǎo)下，支氣管哮喘患者BSMCs比正常人分泌更多的細(xì)胞因子，包括趨化因子配體10和趨化因子配體1。這些細(xì)胞因子促進大量的肥大細(xì)胞聚集，當(dāng)過敏原刺激肥大細(xì)胞時產(chǎn)生脫顆粒反應(yīng)，引起組織內(nèi)速發(fā)型過敏反應(yīng)的同時也會促進平滑肌增生，進一步加劇哮喘反應(yīng)，這表明哮喘患者除了在激活通路的作用下導(dǎo)致平滑肌不斷增生，其自身也會加重氣道重塑［22］。上述足以證明miR-146a不僅可以抑制炎癥誘導(dǎo)的支氣管內(nèi)皮細(xì)胞增長，而且還能促進增生細(xì)胞凋亡，達(dá)到控制甚至逆轉(zhuǎn)支氣管哮喘氣道重塑的作用。

2.3 miR-146在氣道高反應(yīng)中的作用氣道高反應(yīng)性（airway hyperresponsiveness，AHR）是氣道對各種刺激因子表現(xiàn)出過強或過早的收縮反應(yīng)，其特點是支氣管平滑肌痙攣引起間歇性的氣流阻塞，這也是哮喘的一個重要臨床特征［23］。一氧化氮（nitric oxide，NO）是一種具有多重生物效應(yīng)的氣體分子，主要由一氧化氮合酶1（nitric oxide synthase 1，NOS1）誘導(dǎo)產(chǎn)生，且對哮喘的調(diào)節(jié)具有雙重作用［24］。NOS1有神經(jīng)元型、誘導(dǎo)型及內(nèi)皮型三種類型。神經(jīng)元型NOS1主要存在于非腎上腺素非膽堿能（nonadrenergic noncholinergic，NANC）神經(jīng)中，炎癥催化產(chǎn)生的NO通過NANC神經(jīng)（可分泌舒張支氣管平滑肌、血管平滑肌的遞質(zhì)）系統(tǒng)，達(dá)到減輕急性哮喘的作用［25］。而誘導(dǎo)型NOS1主要表達(dá)于氣道上皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞、肺巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞中，其激活主要通過與NK-κB、肌動蛋白1等因子結(jié)合。當(dāng)發(fā)生感染或有炎癥因子刺激時，誘導(dǎo)型NOS1可產(chǎn)生大量的NO，導(dǎo)致平滑肌收縮、血管擴張、血漿滲出，以及嗜酸性粒細(xì)胞及巨噬細(xì)胞聚集，加重哮喘反應(yīng)［26-27］。LUAN等［28］利用計算機分析和熒光素酶檢測肺動脈平滑肌細(xì)胞，確定NOS1是miR-146a的靶基因，并通過基因干擾抑制miR-146a的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)NOS1表達(dá)水平顯著上調(diào)。這說明了miR-146a可降低NOS1在氣道上皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞等細(xì)胞中的表達(dá)，從而降低氣道高反應(yīng)性。

前體miR-146a的單核苷酸多態(tài)性影響成熟miR-146a的表達(dá)水平，與哮喘氣道高反應(yīng)存在相關(guān)性。LUAN等［28］對中國漢族138例接受氣管插管麻醉后，出現(xiàn)氣道高反應(yīng)的哮喘患者肺組織進行PCR-RFLP、PCR、Western blot檢測發(fā)現(xiàn)，成熟miR-146a CC基因型NOS1的表達(dá)水平明顯低于GG組和GC組。實驗結(jié)果證實在CC基因型患者中miR-146a調(diào)控的誘導(dǎo)型NOS1表達(dá)水平降低，NO產(chǎn)量同樣下降。這表明miR-146a可作為哮喘治療中抗氣道高反應(yīng)的潛在靶點。

3 結(jié)論

基于miR-146表達(dá)的改變是哮喘發(fā)生發(fā)展的重要分子基礎(chǔ)，涉及到哮喘發(fā)生的慢性炎癥、氣道重塑及氣道高反應(yīng)性三大重要機制，其可作為一類理想的治療靶點。本文前述了miR-146及其在哮喘發(fā)生發(fā)展中的功能化作用，包括miR-146負(fù)反饋TRL-NF-κB通路下調(diào)炎癥表達(dá)、抑制NF-κB-EGFR信號通路減少支氣管平滑肌增長和直接減少NOS1表達(dá)降低氣道高反應(yīng)性，因此miR-146具有治療及改善哮喘癥狀的潛力。

但就目前研究而言，由于治療費用高、耗時、安全性及有效性不明，miR-146的治療尚未進入臨床，并不能就此否定miR-146在體內(nèi)外哮喘實驗動物模型中顯著的保護作用，進一步深入研究miR-146在哮喘的作用是有必要的，miR-146通過多條通路影響哮喘的炎癥反應(yīng)和氣道重塑，各條通路之間是否可以相互影響？以及如何將miR-146應(yīng)用于臨床來實施對哮喘的治療？所有這些問題的解決，還需大量的研究來進一步證實。

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