甲状腺功能相关微RNA的研究进展

郑迎娟，张乃键，赵　超(综述)，赵亚萍，徐晓燕(审校)

(　1.蚌埠医学院研究生部，安徽 蚌埠 233030； 2.沭阳协和医院儿科，江苏 沭阳 223600；

3.解放军第八二医院检验科，江苏 淮安 223001)



甲状腺功能相关微RNA的研究进展

郑迎娟1,2△，张乃键3，赵超3(综述)，赵亚萍3，徐晓燕2※(审校)

(1.蚌埠医学院研究生部，安徽 蚌埠 233030； 2.沭阳协和医院儿科，江苏 沭阳 223600；

3.解放军第八二医院检验科，江苏 淮安 223001)

摘要：甲状腺功能异常可以影响全身各组织器官的细胞活动，导致机体发育异常、代谢失衡，严重时可危及生命。微RNA(miRNA)作为一类非编码小分子RNAs，在甲状腺激素(TH)调节心肌收缩蛋白的表达、肝脏脂类代谢、骨骼肌能量代谢、肿瘤细胞转移的过程中起到重要的介导作用，此外miRNA表达谱在自身免疫性甲状腺疾病患者体内也存在着变化，为进一步明确TH调节体内生理病理过程的分子机制提供了新的视角。

关键词：自身免疫性甲状腺疾病；微RNA；甲状腺激素

甲状腺是人体内分泌系统非常重要的腺体，其功能是通过合成、分泌适量甲状腺激素(thyroid hormone,TH)影响各个器官组织的细胞活动进而调节机体发育、维持机体的代谢平衡。多种病因可导致甲状腺功能失调，主要表现为甲状腺功能亢进(甲亢)或甲状腺功能减低(甲低)，导致机体各组织器官发生一系列的病理变化，严重时可危及生命，但确切的发生机制尚不完全清楚。值得关注的是，有关微RNA(microRNA, miRNA)参与甲状腺功能失调的机制研究逐见报道，现就此领域作以下综述。

1TH与miRNA

适量TH对机体发育、分化以及代谢平衡的维持很重要，尤其对于婴幼儿。miRNA参与了TH对其靶器官，如心脏、肝脏、骨骼肌等功能活动的影响。

1.1miRNA参与TH对心肌功能的影响关于miRNA与TH有关的首次报道是在2007年，van Rooij等[1]发现miR-208 敲除(miR-208-/-)小鼠心肌内与收缩功能相关的蛋白之一——β肌球蛋白重链(β-myosin heavy chain,β-MHC)表达水平下降，而三碘甲腺原氨酸(3,5,3′-triiodo-L-thyronine,T3)也可抑制β-MHC的表达[2]。分别给予miR-208敲出(miR-208-/-)小鼠和野生型小鼠服用丙硫氧嘧啶，发现野生小鼠心肌β-MHC表达水平显著增加，miR-208-/-小鼠心肌内β-MHC水平升高不明显，提示miR-208可能参与介导TH调节β-MHC的表达。另有研究[3]显示，慢性肾脏疾病诱导的甲低小鼠心肌miR-208表达下降，β-MHC的表达量升高，补充TH后，miR-208和β-MHC表达水平均逐渐恢复，提示TH对小鼠心肌miR-208表达具有调控作用。

1.2miRNA参与TH对肝脏中脂类代谢的调节肝脏是TH的代谢器官，同时TH对肝脏的代谢功能亦具有调节作用。研究发现， miRNA参与TH调节肝脏代谢的过程。Dong等[4]利用TaqMan低密度阵列技术研究甲低小鼠和甲状腺功能正常小鼠肝脏内miRNA表达谱，发现存在40多种miRNA差异表达，其中miR-1、206、133a和133b的表达显著增加(50～500倍)。进而利用定量反转录聚合酶链反应(quantitative reverse transcription polymerase chain reaction, qRT-PCR)技术检测慢性甲低、甲状腺功能纠正后的甲低小鼠模型、短期甲亢小鼠肝脏内以及在体外经过T3干预后小鼠肝脏细胞(AML 12细胞)内上述miRNA的水平，进一步证实了TH对 miR-1、206、133a和133b表达的抑制作用。随后Dong等[4]采用基因芯片技术筛选出甲低小鼠与正常鼠肝脏内92种差异表达的信使RNA，利用TargetScan和Microcosm软件进行预测，发现其中14种信使RNA(Vldlr*、Akr1c19、Upp2、Gpd2、Mup1、Nrp1*、Serpini2、Col5a3、Slc17a8、Gp2、Phlda1*、Klk1b3、Klk1、Dmbt1)可能是miR-1、206、133a、133b的靶基因，进一步采用T3干预过表达miR-206的AWL12细胞，发现不但出现miR-206表达下降，同时伴有明显的Mup1和Gpd2基因表达升高，说明Mup1和Gpd2是miR-206的靶基因且miR-206介导TH对Mup1和Gpd2基因表达的调控。Yap等[5]以T3干预HepG2细胞，进而采用miRNA微阵列技术筛选差异表达miRNA，发现T3干预后，miR-125b-2*、miR-14、miR-150*、miR-181d、miR-373*、miR-1266上调，miR-337、miR-767、miR-1201下调，其中miR-181d是一种新颖的受TH调控的miRNA，且T3使miR-181d表达上调。进而发现尾型同源盒基因2(caudal type homeobox-2, CDX2)是miR-181d的靶基因，该分子在过表达miR-181d或T3干预后都会出现表达降低，而抑制miR-181d表达可挽救T3对CDX2的下调。另有研究报道，CDX2直接结合脂酰胆固醇脂酰转移酶(sterol O-acyltransferase 2, SOAT2)启动子元件影响其表达[6]，而在该研究亦发现过表达miR-181d 或给予T3干预后SOAT2表达降低，若沉默CDX2后SOAT2表达水平则更低，使胆固醇酯化发生障碍，细胞内总胆固醇水平下降。上述结果表明，由miR-181d、CDX2和 SOAT2组成的级联反应参与了TH调控肝脏脂类代谢。

1.3miRNA参与TH对骨骼肌功能的调节骨骼肌的活动是基础代谢的重要构成部分，TH作用于骨骼肌从而影响人体能量代谢，但TH调节骨骼肌中基因表达机制尚不清楚。Visser等[7]对甲状腺癌切除术后予左旋甲状腺素替代治疗和未予左旋甲状腺素替代治疗患者股四头肌肉中基因的表达情况进行研究，检测到差异表达基因607条，在表达量升高的基因中，发现43条受TH调节，且与能量代谢平衡相关。鉴于miR-206、miR-133b高表达于肌肉组织中[8]，Visser等[7]利用RT-PCR检测两组患者肌肉中的miR-206、miR-133b表达量，发现甲状腺素替代治疗组患者骨骼肌中的miR-206、miR-133b 初始转录物表达下降，推测上述两种miRNA可能参与TH对骨骼肌中与能量代谢相关基因表达的调控。但另有研究[9]却发现在含有TH的自然海水中生长的比目鱼孵化后23 d，其肌肉内miR-1、miR-133a、和miR-206a的表达水平相比不含TH的自然海水中生长的比目鱼是升高的，这与Dong等[4]的研究结果即TH抑制 miRs-1、206、133a的表达相矛盾，考虑可能与研究对象存在物种差异和发育阶段的不同等有关。

1.4miRNA参与TH对肿瘤转移的影响TH在多种肿瘤的形成及进展中均发挥了重要作用[10-12]。Huang等[10]采用T3干预过表达甲状腺素受体(thyroid hormone receptor,TR)的HepG2细胞(HepG2-TR)，发现随着T3水平的增加和干预时间的延长，细胞中miR-21表达水平逐渐升高。利用Vector NTI软件预测发现miR-21前体启动子中可能存在甲状腺素反应元件。然后利用基因芯片技术筛选出T3干预和未干预组HepG2-TR细胞内差异表达基因，并与TargetScan软件预测的miR-21靶基因进行比较，发现T细胞淋巴瘤转移入侵1(T-cell lymphoma invasion and metastasis 1,TIAM1)是miR-21的靶基因，荧光素酶报告系统实验证实了上述预测结果。而且HepG2细胞过表达miR-21或沉默miR-21后，细胞中TIAM1 的表达出现相应的抑制或增强。该研究[10]进一步发现T3干预、过表达miR-21、沉默TIAM1均可促进肝癌细胞的迁移和侵袭，而沉默miR-21后T3对肝癌细胞迁移侵袭的促进作用明显减弱。大鼠模型的实验结果与上述完全一致。此外，肝癌患者癌组织与癌旁组织中TRa1比值和miR-21比值间呈正相关，miR-21比值和TIAM1比值呈负相关。上述研究提示，T3通过TR-miR-21-TIAM1通路促进肝癌细胞的转移侵袭。最近又有研究发现，TH通过抑制miR-17的表达促进肝癌细胞的转移和扩散[11]。Boguslawska等[12]发现肾透明细胞癌组织中miR-224、miR-452表达量升高，给予T3干预肾透明细胞癌细胞可抑制miR-224、miR-452簇的表达，与肾透明细胞癌患者体内miRNA表达变化和T3水平之间的关系一致。

2miRNA与自身免疫性甲状腺疾病

自身免疫性甲状腺疾病(autoimmune thyroid diseases, AITDs)是最常见的甲状腺疾病，其中格雷夫斯病(Graves disease，GD)和桥本甲状腺炎(Hashimoto thyroiditis,HT)是最常见的AITDs，关于其自身免疫反应的确切病因目前仍不清楚。

2.1AITDs患者细胞内miRNA表达变化Liu等[13]首次发现miRNA变化在GD患者体内有重要意义，其利用miRNA芯片技术评估GD患者和健康者外周血单核细胞内(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)847种人类miRNA的表达，与健康者相比，GD患者PBMC内有意义的差异表达miRNA是16种，选出其中变化最明显的3种miRNA即miR-154、miR-376b 和miR-431，利用qRT-PCR技术检测GD患者和GD恢复期PBMC内这3种miRNA的水平，发现GD患者体内PBMC 的miR-154、miR-376b和miR-431表达显著减少，而GD缓解期组这三种miRNA表达水平恢复；同时这些miRNA与体内游离三碘甲腺原氨酸、游离甲状腺素和促甲状腺激素受体抗体呈明显负相关。分离出健康者体内PBMC进行培养，给予T3分别干预24 h和7 d后，与无T3干预组相比miR-154、 miR-376b和miR-431表达均下调，可见PBMC内这3种miRNA表达在急性或慢性TH升高的情况下均可被明显抑制。为进一步研究这3种miRNA的功能，Liu等[13]又利用MicroCosm Targets V5和Targetsan软件预测了miR-154和miR-376b的靶基因，并发现GD患者PBMC内4种基因表达明显升高，且当患者给予甲硫咪唑治疗后其表达受到抑制，这些基因与经典的免疫途径(趋化因子和细胞因子信号通路、G蛋白通路、Wnt信号途径)有关，说明GD患者体内miRNA的变化可能引起炎症反应及免疫反应，促进GD的发展[13]。以上结果提示，T3可能通过miRNA参与免疫系统的调节，miR-154、 miR-376b和miR-431可能是GD潜在的生物分子标志和治疗靶标。

2012年Bernecker等[14]在超声引导下采用细针抽取9例GD患者、10例HT患者、9例非AITDs者的甲状腺组织，检测其中的13种miRNA，发现与非AITDs者相比，GD患者miR-146a1表达显著降低，HT患者miR-155_2表达显著降低、miR-200a1表达升高，而GD者和HT者比较，miRNA的表达量差异却无统计学意义。2014年Bernecker等[15]利用qRT-PCR 技术检测一些miRNA在GD患者、HT患者及健康人群PBMC、CD4+T细胞和CD8+T细胞内的水平，发现GD患者PBMC内miRNA 146a_1水平较健康人升高，差异有统计学意义，这一点和其2012年的研究结果[14]相反，考虑可能与检测组织细胞不同有关。GD和HT患者CD4+T细胞内及CD8+T细胞内的200a_1和 200a_2表达与健康人相比均降低，且另外HT患者CD8+T细胞内的155_1和155_2表达也降低，而GD患者CD8+T细胞内只有155_2减低，差异有统计学意义，155_1变化差异无统计学意义。此研究证实了miR-200a和miR-155在GD、HT患者的CD4+T细胞和CD8+T细胞的表达量变化，有助于更深入了解导致自身免疫反应的致病细胞内的基因调节，丰富了医学界研究者对有关甲状腺疾病的miRNA的认识。然而这些miRNA及其下游靶基因参与AITDs 的详细发病机制有待进一步研究。

2.2AITDs患者循环miRNA的变化研究报道在血浆、血清、脑脊液、尿液、唾液等体液中也存在着miRNA，肿瘤、心血管疾病、糖尿病、神经系统疾病等患者体内循环miRNA水平均存在变化[16-23]，提示循环miRNA很有可能成为疾病诊断及预后的标志物。Yamada等[24]首次采用基因芯片对GD、HT患者和健康者血清中的miRNA水平进行了分析，发现HT患者血清中miR-122、miR-22、miR-23a、miR-23b、miR-320a、miR-320b、miR-320d、miR-320e、miR-16、miR-375表达量显著高于健康人群，miR-3620、miR-4525水平降低；而GD患者体内有5种miRNAs (miR-22、miR-16、miR-107、miR-451、miR-375) 水平出现增高。随后利用qRT-PCR技术检测确认miR-22、miR-375、miR-451在GD和HT患者血清中水平均显著高于健康对照，而GD患者和HT患者比较差异无统计学意义。

3结语

有关miRNA的功能及作用机制方面的研究仍是当前生命科学研究的热点，miRNA的序列虽短，功能却很强大，调节也十分普遍。目前对miRNA的研究虽然已经十分广泛，但甲状腺功能异常相关miRNA的研究尚处于起步阶段。因为miRNA的功能涉及脂质代谢，同时TH在脂质的合成与分解代谢中也发挥重要作用，所以，miRNA与TH的相互调节在机体的生理病理过程必定起着十分重要的作用，相关的分子机制研究一定会逐渐受到重视。

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Recent Progresses of miRNA Study in Thyroid FunctionZHENGYing-juan1,2,ZHANGNai-jian3,ZHAOChao3,ZHAOYa-ping3,XUXiao-yan2.(1.DepartmentofGraduate,BengbuMedicalCollege,Bengbu233030,China; 2.DepartmentofPediatrics,ShuyangUnionHospital,Shuyang223600,China; 3.DepartmentofLaboratory,PLA82ndHospital,Huai′an223001,China)

Abstract：Thyroid dysfunction affects different tissues and cells activity in vertebrates,which leads to abnormal development,metabolic imbalance and sometimes can be life-threatening.MicroRNA(miRNA), as a small non-coding RNA,plays an important role in mediating the process of thyroid hormone(TH) regulating the expression of cardiac contractile protein, hepatic lipid metabolism, skeletal muscle energy metabolism and tumor metastasis.In addition, there is a change in miRNA expression profile in patients with autoimmune thyroid diseases,which provides new insight into developing a better understanding of the molecular mechanism of TH regulating pathophysiology.

Key words:Autoimmune thyroid diseases; MicroRNA; Thyroid hormone

收稿日期：2014-07-21修回日期：2014-11-07编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.11.014

中图分类号：R581

文献标识码:A

文章编号：1006-2084(2015)11-1956-03