MicroRNAs對常見呼吸系統(tǒng)疾病肺細胞凋亡的調(diào)控

田陽 張湘燕,2,3△ 張程,2,3 張艷梅

(1.遵義醫(yī)科大學，貴州 遵義 563000；2.貴州省人民醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科，貴州 貴陽 550002；3.國家衛(wèi)生健康委員會肺臟免疫性疾病重點實驗室，貴州 貴陽 550002)

miRNAs是一類進化上保守的非編碼小RNA，一般由18～25個核苷酸組成，是包括細胞增殖和凋亡在內(nèi)的多種基因和細胞過程的重要調(diào)節(jié)器[1]。miRNA通過調(diào)控肺血管內(nèi)皮細胞、成纖維細胞、平滑肌細胞、上皮細胞等細胞凋亡參與多種常見呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展，已引起人們的廣泛關(guān)注。在各種內(nèi)外環(huán)境的影響下，肺細胞發(fā)生的凋亡將會影響疾病的發(fā)病過程，包括血管收縮、炎癥、凝血、代謝和氧化應(yīng)激以及細胞活力、生長和分化過程的改變等，從而促進了一系列肺部疾病的進展。

miRNAs與細胞凋亡的調(diào)控密切相關(guān)。一些miRNAs可以激活或促進細胞凋亡，而另一些miRNAs則可以抑制細胞凋亡；甚至，還有些miRNAs可以同時發(fā)揮雙向調(diào)節(jié)功能[3]。本文就miRNA表達異常如何通過調(diào)節(jié)肺細胞凋亡參與肺部疾病發(fā)病機制的研究進展作一綜述。

1 慢性阻塞性肺疾病

慢性阻塞性肺疾病(Chronicobstructivepulmonarydisease，COPD)的病理學特征包括異常炎癥反應(yīng)，粘液分泌過度，氣道阻塞、重塑，以及肺泡破壞等。Long等[2]在體外細胞實驗中發(fā)現(xiàn)：香煙煙霧提取物可誘導人肺微血管內(nèi)皮細胞(HPMEC)中的miRNA-34a表達顯著增加，直接調(diào)控其靶基因Notch-1誘導內(nèi)皮細胞凋亡；而抑制miR-34a的表達則可減弱香煙煙霧提取物誘導的HPMEC凋亡。Sun等[3]發(fā)現(xiàn)，miR-206在COPD患者和香煙煙霧提取物處理的HPMEC中表達上調(diào)，并通過直接靶向Notch3和血管內(nèi)皮生長因子A促進人HPMEC凋亡，而轉(zhuǎn)染miR-206抑制劑沉默miR-206還可通過上述途徑抑制香煙煙霧提取物誘導的HPMEC凋亡。以上研究表明：不同的miRNA可以通過調(diào)節(jié)Notch信號通路直接或間接參與COPD的發(fā)生、發(fā)展；針對miRNA的干預可望給COPD的防控帶來新的思路。

2 肺動脈高壓

肺動脈高壓(Pulmonaryarterialhypertension，PAH)是一種主要發(fā)生在肺小動脈的肺血管性疾病，其組織病理學特征主要包括內(nèi)膜和中層增厚、遠端肺動脈肌化、血管閉塞和復雜叢狀病變等。新近的研究表明：肺血管內(nèi)皮細胞凋亡和肺動脈平滑肌細胞過渡增殖，在PAH的啟動和進展中起著至關(guān)重要的作用；已有廣泛報道提示：miRNAs可以通過調(diào)節(jié)肺動脈內(nèi)皮細胞凋亡而利于PAH的好轉(zhuǎn)。

在肺動脈高壓的早期發(fā)病機制中，肺動脈內(nèi)皮細胞凋亡和內(nèi)皮功能障礙起著至關(guān)重要的作用。肺動脈平滑肌細胞的過度增殖和凋亡抵抗，可導致不可逆的肺動脈重構(gòu)、管腔直徑減小，導致肺動脈高壓進一步惡化。低氧被認為是肺細胞凋亡的主要誘因。研究證實：miR-30a-5p的表達在肺動脈高壓大鼠模型肺組織中下調(diào)，而Tan等[8]研究進一步證實miR-30a-5p可通過靶向YKL-40促進細胞生長，抑制缺氧介導的人肺動脈內(nèi)皮細胞的凋亡，因此該研究可能為肺動脈高壓的治療提供了新的靶點。Li等[5]在動物實驗中發(fā)現(xiàn)：低氧介導的肺動脈內(nèi)皮細胞凋亡減少、細胞異常增殖增加，能被miR-150過表達很好地抑制，與以往研究稍有不同的是：miR-150過表達是通過誘導肺動脈內(nèi)皮細胞凋亡和抑制肺動脈平滑肌等細胞增殖，來減輕缺氧性肺動脈高壓所致的肺血管重構(gòu)和纖維化。類似的研究發(fā)現(xiàn)：miR-17在缺氧介導的人肺動脈平滑肌細胞和PAH患者的肺組織中過表達，而下調(diào)miR-17的表達同樣可以抑制缺氧介導的人肺動脈平滑肌細胞增殖，促進肺動脈平滑肌細胞凋亡。以上研究表明：不同miRNA的表達可能對肺血管內(nèi)皮細胞凋亡的影響作用存在差異：或促進或抑制細胞凋亡，共同調(diào)節(jié)PAH的發(fā)生、發(fā)展。同一種miRNA表達的高低不同，對促進肺動脈平滑肌細胞凋亡的影響也存在差異。

目前，現(xiàn)有的PAH治療方法雖然有一定的療效，但在肺動脈高壓的發(fā)病機制上并沒有取得關(guān)鍵的突破，這種現(xiàn)狀迫切需要引進新的治療方法來進行干預；故越來越多的miRNA對肺動脈內(nèi)皮細胞、肺動脈平滑肌細胞凋亡的調(diào)控作用的發(fā)現(xiàn)為我們防控PAH提供了一個新的思路。

3 急性肺損傷和急性呼吸窘迫綜合征

急性肺損傷(Acutelunginjury，ALI)特征為急性發(fā)作(<7 d)的嚴重低氧血癥和無左心房高血壓的雙側(cè)肺部浸潤；Lu等[6]在小鼠體外實驗中發(fā)現(xiàn)：miR-122-5p拮抗劑抑制了脂多糖誘導的肺部炎癥、肺微血管內(nèi)皮細胞凋亡和氧化應(yīng)激，并進一步證明：miR-122-5p是通過調(diào)節(jié)肺微血管內(nèi)皮細胞中的DUSP4/ERK信號傳導來防止急性肺損傷的。Fang等[7]研究發(fā)現(xiàn)：miR-1246在體外細胞模型及ALI小鼠模型中均可以調(diào)節(jié)脂多糖誘導的肺血管內(nèi)皮細胞凋亡，并影響肺部炎癥程度。Zhang等[8]發(fā)現(xiàn)通過miR-204-3p的過表達可以加重脂多糖誘導建立的ALI小鼠模型細胞凋亡的程度，而下調(diào)miR-204-3p來阻止該過程。Fei等在體外細胞實驗中首次發(fā)現(xiàn)：miR-642a-5p在促進脂多糖誘導的肺微血管內(nèi)皮細胞高通透性和細胞凋亡中起積極作用。進一步的研究miRNAs與肺血管內(nèi)皮凋亡的關(guān)系以及后者在ALI和ARDS發(fā)生中的作用是非常必要的，這可能會為未來的治療發(fā)展提供新的思路，從而可以在疾病早期干預逆轉(zhuǎn)肺損傷，避免肺部出現(xiàn)進一步的損害。

4 肺 癌

肺癌是肺細支氣管和肺泡上皮細胞不受控制的生長而引起的惡性腫瘤。肺癌在發(fā)病率(占總病例的11.6%)和死亡率(占總癌癥死亡的18.4%)方面都是世界上最常見的癌癥。miRNAs參與非小細胞肺癌(non-small-celllungCancer，NSCLC)進展和轉(zhuǎn)移的每一步，并控制這些過程中關(guān)鍵因子的表達和活性[9]。Ren等[10]發(fā)現(xiàn)：miR-210-3p在NSCLC組織中的表達明顯上調(diào)，并證實SIN3A是miR-210-3p的直接靶點，且miR-210-3p在NSCLC患者中的表達與SIN3A在NSCLC組織中的表達呈負相關(guān)，此外，在A549和H1299肺癌細胞株中miR-210-3p短暫的下調(diào)可顯著抑制細胞增殖，增加細胞凋亡。不同的是miR-513b、miR-7-5p、miR6543p在NSCLC組織中表現(xiàn)為降低，它們在NSCLC患者機體中發(fā)揮保護作用，而它們的表達下調(diào)可能與NSCLC患者的預后較差有關(guān)[11]。研究發(fā)現(xiàn)miR-125a-5p上調(diào)可抑制肺癌細胞增殖，增加EGFR-TKI誘導的細胞凋亡，并克服肺癌細胞對EGFR-tk的耐藥性[12]。Du等[13]研究發(fā)現(xiàn)miR-139-5p通過調(diào)節(jié)Pi3K/aKT/caspase-3信號通路增加細胞凋亡并抑制體外DDP誘導的NSCLC細胞增殖。上述研究說明miRNA不僅可以直接參與調(diào)控肺癌細胞凋亡成為肺癌診斷及治療的靶點，還可以成為逆轉(zhuǎn)非小細胞肺癌耐藥和增加化療敏感性的重要靶點。

5 肺纖維化

肺纖維化(pulmonaryfibrosis，PF)是一種慢性、進行性和破壞性的肺部疾病。其主要特征是肺泡上皮細胞損傷和活化，成纖維細胞異常增殖和激活，最終導致肺實質(zhì)破壞。對細胞凋亡抵抗的成纖維細胞的異常積累是PF肺部的重要標志。Dai等[14]在博來霉素誘導的PF小鼠模型中發(fā)現(xiàn)：miR-9的上調(diào)不僅加劇了特發(fā)性肺纖維化的炎癥反應(yīng)，同時還抑制了肺成纖維細胞的凋亡，促進了PF的增殖。不同的是，Xun等[15]在博來霉素誘導的肺纖維化小鼠模型中發(fā)現(xiàn)：miR-448通過阻斷JNK信號通路靶向和下調(diào)ABCC3的表達，導致肺成纖維細胞凋亡增加，從而抑制PF形成。另有研究發(fā)現(xiàn)：miR-29c下調(diào)導致了肺成纖維細胞對fas介導的凋亡的抵抗，而通過而恢復miR-29的表達，不僅使肺成纖維細胞容易發(fā)生凋亡，還可以抑制細胞外基質(zhì)的積聚，從而減輕肺纖維化的癥狀[16]。Xie[17]等發(fā)現(xiàn)miR-29還可以通過保護肺泡Ⅱ型細胞凋亡，調(diào)節(jié)上皮細胞更新和凋亡預防肺纖維化。上述研究說明了不同miRNA的表達對肺成纖維細胞、肺泡上皮細胞等凋亡的影響也存在差異：或促進或抑制細胞凋亡；其次，它們的干預途徑、靶點也不完全相同，但這并不妨礙它們可以共同調(diào)節(jié)PF的發(fā)生、發(fā)展。

6 肺血栓

肺栓塞是一種常見且具有潛在致命性的事件，但其具體的發(fā)病機制仍待進一步探討。Mao等[18]研究發(fā)現(xiàn)：miR-28-3p在血漿中表達上調(diào)；相反，在肺栓塞患者和小鼠肺血栓模型肺血管內(nèi)皮細胞中miR-28-3p表達降低，使用miR-28-3p模擬物可以增加肺血栓小鼠模型中肺內(nèi)皮細胞的凋亡，而它的抑制劑則起著相反的作用。這些結(jié)果表明：miR-28-3p可參與肺血栓的形成；不同部位的miR-28-3p可能具有不同的作用；而針對肺血管內(nèi)皮細胞miR-28-3p的靶向治療，有望為肺血栓的防控提供新的思路。

7 哮 喘

哮喘是一種慢性異質(zhì)性下呼吸道疾病，以慢性炎癥和氣道高反應(yīng)性為主要特征。研究證實：miRNA通過調(diào)控氣道平滑肌細胞、肺泡上皮細胞凋亡來參與哮喘的慢性炎癥和氣道重塑；例如，miR-23a通過靶向BCL2促進氣道上皮細胞凋亡來參與哮喘的發(fā)病[19]。此外，還有研究表明，miRNA在哮喘患者血管平滑肌細胞凋亡中也有積極作用：Yan等[20]發(fā)現(xiàn)miR-216a在哮喘患者的表達下調(diào)，而miR-216a過表達可直接靶向JAK2促進氣道平滑肌細胞的凋亡；而下調(diào)miR-216a則有相反的作用，提示：miR-216a可能通過介導氣道平滑肌細胞的凋亡在哮喘發(fā)病機制中發(fā)揮積極作用。Wang等[21]在哮喘大鼠模型實驗中發(fā)現(xiàn)：miR-142可通過轉(zhuǎn)化生長因子-β依賴的表皮生長因子受體信號通路促進氣道平滑肌細胞凋亡從而使哮喘癥狀緩解。上述研究表明：miR-23a、miR-216a以及miR-142表達下調(diào)，可能通過不同的信號通路抑制氣道上皮細胞或者平滑肌細胞凋亡，從而進一步調(diào)控支氣管哮喘的發(fā)生、發(fā)展；臨床上使用上述miRNA模擬制劑或抑制劑可能有利于哮喘的精準治療，為廣大患者帶來福音。

8 結(jié) 語

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)：miRNAs可能通過多個表面上彼此獨立的分子通路參與疾病發(fā)生、發(fā)展的調(diào)控，因此miRNAs靶向干預在肺部疾病的治療中可能會有意想不到的療效。目前，針對miRNA治療的思路主要是通過miRNA模擬物或抑制劑人工提升或抑制其miRNA表達水平，最終促進或抑制肺細胞凋亡從而達到防控疾病的目的。

如何將miRNA干預制劑運送到特定作用部位發(fā)揮作用以及如何避免miRNA功能改變誘導的免疫反應(yīng)對機體產(chǎn)生的毒害作用，需要我們更多的科研人員不斷努力，最終讓miRNA干預治療成為現(xiàn)實。