miRNA 與呼吸系統(tǒng)疾病關(guān)系的研究進展

吳艷玲，李升錦

（重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科，重慶）

0 引言

近年來microRNA（miRNA）以其對生命活動的獨特且重要的調(diào)控作用而備受關(guān)注。有研究已經(jīng)證實了miRNA 的表達變化情況可能與肺內(nèi)病理過程有關(guān)，參與了多種呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展[1]。本文將目前miRNA 與的呼吸系統(tǒng)疾病之間相互作用機制進行綜述。

1 miRNA 的作用機制

miRNA 是由22～24 個核苷酸組成的在翻譯水平調(diào)控真核細胞基因表達的非編碼小分子RNA。大多數(shù)成熟的miRNA 序列位于非編碼RNA 的內(nèi)含子或外顯子以及mRNA 前體內(nèi)含子內(nèi)[2]。成熟的miRNA 分子與RNA 誘導的基因沉默復合物（RNAinduced silencing complex，RISC）結(jié)合，RISC 復合物通過將AGO蛋白（argonaute proteins）募集到互補靶mRNA 上發(fā)揮功能，當miRNA 與靶mRNA 幾乎完全互補時便引發(fā)靶基因的降解，當互補程度較低時則引起mRNA 翻譯抑制[3]。這一機制最終導致蛋白質(zhì)水平降低，并對細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生深遠影響。

2 miRNA 與肺癌

肺癌是起源于支氣管黏膜或腺體的惡性腫瘤。根據(jù)2018 年全球癌癥統(tǒng)計報告，肺癌無論是發(fā)病人數(shù)還是死亡人數(shù)均居于榜首[4]。Hanahan 等人全面闡述了癌癥的八種標志性特征，包括持久的增殖信號、逃避生長抑制因子、激活侵襲和轉(zhuǎn)移、凋亡抵抗、無限增殖、誘導血管生成，以及重構(gòu)能量代謝和避免免疫破壞[5]。研究發(fā)現(xiàn)miRNA 在上述相關(guān)途徑中均有重要調(diào)節(jié)作用。表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)是酪氨酸激酶受體(receptor tyrosine kinase，RTK)家族中的一員，在非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）中過度表達，經(jīng)Ras/Raf/MEK/ERK 和PI3K/Akt/mTOR 信號通路，進一步促進了腫瘤細胞增殖、血管生成、侵襲、轉(zhuǎn)移和凋亡抵抗[6]。miR-125a 是轉(zhuǎn)錄于19 號染色體上的一個抑癌基因，Jamal Amri 等發(fā)現(xiàn)miR-125a-5p可通過降解相應mRNA 來抑制EGFR 的表達，從而有效觸發(fā)腫瘤細胞凋亡[7]。實驗證明miR-134 可通過抑制EGFR、KRAS 癌基因以及MMP-7 和MMP-9 的表達等多種途徑，從而抑制腫瘤細胞的增長、血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移[8-10]。Yingying Wei 等通過體外實驗發(fā)現(xiàn)，在NSCLC 腫瘤組織miR-503 表達明顯下降，進一步研究證實miR-503 通過PDK1/PI3K/AKT 通路抑制NSCLC 進展[11]。除此之外，miR-133-p、miR-107、miR-30b-5p 等均有抑癌基因性質(zhì)[12-14]。研究發(fā)現(xiàn)部分miRNA 在肺癌的發(fā)生、發(fā)展中起到原癌基因的作用。Cheng 等探索miR-29c-3p 與腫瘤干細胞的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)miR-29c-3p 高表達的肺癌患者生存期短，預后差，提示該miRNA 的異常表達與腫瘤干細胞有關(guān)[12]。Wang 等通過體外模型發(fā)現(xiàn)miR-143-3p 可抑制VASH1 的表達以提高肺癌細胞的血管生成及腦侵襲能力[15]。

在肺癌患者體內(nèi)，各種miRNA 呈差異性表達，并穩(wěn)定地表達于血漿、血清和其他體液中，這為肺癌的早期診斷提供了新的思路[16]。Chuchu Shao 等對血漿、血清或其他體液中的miR-155 診斷肺癌的診斷效能進行Meta 分析，診斷比值比為15.99，（95%CI：8.11～31.52），AUC 為0.85(95%CI：0.82～0.88)，表 明miR-155 診斷效能中等[17]。Nadal 等發(fā)現(xiàn)肺癌患者血清中miRNA-141 、miRNA-200b、miRNA-193b、miRNA-301 的表達顯著升高，并可以區(qū)分早期肺癌患者和正常人，其靈敏度和特異性分別為95%和96%[18]。miRNA 還可以改變肺癌患者對化療、放射治療和靶向治療的反應。Zhichang Ba 等通過裸鼠實驗發(fā)現(xiàn)，miR-324-5p 可通過負調(diào)節(jié)腫瘤抑制因子FBXO11 來損害肺癌細胞對順鉑的反應[19]。miR-762 在吉非替尼耐藥的NSCLC 細胞中表達上調(diào)，為EGFR-TKIs 耐藥機制的異質(zhì)性提供理論基礎[20]。正因為miRNA調(diào)控眾多基因的表達，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展，miRNA 成為治療肺癌的新的靶點，但目前miRNA 對于肺癌的治療仍在臨床前階段，尚需更多研究進一步明確。

3 miRNA 與COPD

慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是以持續(xù)氣流受限為特征的疾病，與氣道和肺組織對香煙煙霧等有害氣體或有害顆粒的異常慢性炎癥反應有關(guān)。Paschalaki 等發(fā)現(xiàn)吸煙者和COPD 患者上皮細胞和內(nèi)皮細胞中miR-126 的表達減少，這與DNA 損傷應答增加、細胞衰老和肺組織功能障礙相關(guān)[21]。miRNA-145-5p 可調(diào)節(jié)p53 介導的凋亡信號和TNF-α、IL-6、IL-8 水平，從而減輕煙草誘導的細胞凋亡和炎癥反應。與非吸煙者相比，吸煙者肺組織中的miR-145-5p 的表達明顯下降[22]。

Ruiying Wang 提取COPD 患者和健康對照者的外周血白細胞，通過基因測序發(fā)現(xiàn)miR-106b-5p 和miR-125a-5p 可能作為COPD 診斷的標志物，并且前者可能與COPD 的病情嚴重程度呈負相關(guān)[23]。有研究表明，在COPD 患者的氣道平滑肌細胞中過表達miR-145 可抑制IL-6 和CXCL8 的釋放從而控制氣道炎癥[24]。Griet Conickx 等發(fā)現(xiàn)miR-218-5p 在支氣管氣道上皮細胞中表達最高，COPD 患者肺組織中miR-218-5p 表達顯著下調(diào)，并且戒煙后這種狀態(tài)持續(xù)存在。通過抑制煙霧暴露小鼠的miR-218-5p，發(fā)現(xiàn)小鼠肺組織中中性粒細胞、樹突狀細胞和T 細胞數(shù)量顯著增加，這些結(jié)果提示miR-218-5P 對香煙煙霧誘導的炎癥和COPD 的保護作用[25]。上述miRNA 均可能作為靶點為COPD 的治療開辟一條新的途徑。

4 miRNA 和結(jié)核病

結(jié)核?。╰uberculosis，TB）是由結(jié)核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）引起的一種慢性傳染性疾病，肺是最常見的感染病灶。MTB 可以通過多種機制調(diào)節(jié)miRNA 以逃避宿主細胞的免疫應答，并提供新的診療結(jié)核病的思路[26]。miR-20b-5p在MTB 感染的巨噬細胞中表達水平降低，并通過靶向調(diào)節(jié)巨噬細胞凋亡抑制因子Mcl-1 抑制細胞凋亡，從而促進MTB 在巨噬細胞中的存活[27]。Zhonghua Zhao 等分別用減毒株H37Ra 和有毒株H37Rv 感染巨噬細胞，并檢測兩者誘導miR-21-5p 表達水平，發(fā)現(xiàn)后者明顯高于前者。進一步研究發(fā)現(xiàn)miR-21-5p 可負向調(diào)節(jié)Bcl-2 及TLR4，增加巨噬細胞的凋亡，并抑制IL-1β、IL-6、TNF-α 等炎性細胞因子的分泌[28]。Feng Liu 等研究發(fā)現(xiàn)MTB 可誘導miR-27a 表達，后者的靶點是位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣離子轉(zhuǎn)運蛋白CACNA2D3。miR-27a 使cacna2d3 表達下調(diào)，從而抑制Ca2+ 介導的自噬，促進MTB 在胞內(nèi)存活。Feng Liu 等用小鼠MTB 感染模型實驗證明，予以miR-27a 拮抗劑治療的小鼠肺部病理損傷較少，細菌載量較低，證實miR-27a 抗MTB 有治療作用[29]。

目前結(jié)核病的診斷方法存在檢出率低、耗時較長等不足，活動性結(jié)核病與潛伏性結(jié)核感染鑒別困難，影響著結(jié)核病的診斷與治療。與健康受試者相比，肺結(jié)核患者循環(huán)血中miR-892b、miR-199b-5p 和miR-582-5p 表達顯著降低，其中診斷效能最好的是miR-892b，特異性達90%[30]。Simone E Barry 等在一個獨立隊列研究中（100 例健康人和100 例肺結(jié)核患者）驗證了血漿中5 個差異表達的miRNAs（miRs-146a，-99b，-28，-221 和-29a）具有區(qū)分結(jié)核病患者與健康人的能力，且診斷結(jié)核病的受試者工作特征曲線下面積為0.976。研究者予以肺結(jié)核患者標準化治療（4HRZE/2HR），分別于治療后1 月、2 月、6 月再次測定血漿差異表達的miRNA，通過縱向研究發(fā)現(xiàn)，與治療開始時相比，miR-99b、miR-29a、miR-146a 和miR-26 的表達水平發(fā)生了顯著變化，miR-99b 和miR-29a 在治療結(jié)束時可恢復到健康對照組水平。上述結(jié)果提示了miRNA 作為一種新的結(jié)核病生物標志物的發(fā)展?jié)摿Γ⒕哂蓄A測治療反應的潛力[31]。然而目前研究表明，一個miRNA 不足以區(qū)別結(jié)核病患者和健康人群，并且還有許多因素均可以影響個體miRNA 表達譜，如種族、環(huán)境因素、結(jié)核分枝桿菌菌株、糖尿病等，這些差異尚需進一步闡明[32]。

5 miRNA 與ARDS

急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是指由各種肺內(nèi)和肺外致病因素導致的急性彌漫性肺損傷和進而發(fā)展的急性呼吸衰竭。近年來許多研究表明miRNA 可以通過特定的分子靶向調(diào)節(jié)肺損傷和修復過程中的炎癥途徑和免疫應答[33]。在肺損傷的小鼠模型中，miR-1246 表達明顯上調(diào)，在體外模型中發(fā)現(xiàn)，上調(diào)的miR-1246 可誘導核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB ）顯 著 表 達 而 抑 制Wnt/β-catenin 信 號 通路，增加了肺組織的炎癥反應和細胞凋亡[34]。YE YANG 等發(fā)現(xiàn)ARDS 小鼠模型與正常對照組相比，miR-140-5p 表達受到抑制，進一步實驗證明，miR-140-5p 可通過TLR4/MyD88/NF-κB 信號通路抑制炎癥反應[35]。NLRP3 炎癥小體是一種多蛋白復合物，能夠誘導促炎因子IL-1b 和IL-18 等的成熟和分泌，從而促進炎癥反應發(fā)生[36]。miR-466 家族可通過細胞外囊泡分泌到氣道內(nèi)，通過NLRP3 炎癥小體加劇炎癥反應[37]。miRNA 及其靶基因作為ARDS 新的治療靶點具有廣闊的應用前景，但目前關(guān)于miRNA 與ARDS 相關(guān)性的研究主要是在動物模型中進行，因此，未來尚需將研究擴展到人類細胞系、組織和患者樣本進一步驗證。

6 總結(jié)

miRNA 是具有高度穩(wěn)定性、物種保守性以及細胞、組織特異性的非編碼RNA，這些特性使miRNA 有可能被用作更理想的生物標志物和更合適的潛在治療靶點。miRNA 不僅參與細胞發(fā)育、分化、增殖、凋亡，還在抗炎癥反應和促炎癥反應調(diào)節(jié)等生理活動扮演著舉足輕重的作用。miRNA 作用機制錯綜復雜，其究竟通過何種方式調(diào)控肺部疾病的發(fā)生、發(fā)展還有待深入探究，以期為肺部疾病包括肺癌、COPD、肺結(jié)核等疾病的預防、診斷及治療提供新的思路和應對策略。