miRNAs在系统性硬皮病纤维化进程中的研究进展

刘涛　卞华　王帅　范黎明

【摘 要】 miRNAs参与了人类诸多疾病的发生发展过程，包括生物体的分化、增殖、凋亡等过程，在系统性硬皮病纤维化的关键过程中有重要意义，其主要通过转化生长因子-β、细胞外基质、成纤维细胞的增殖和分化、上皮细胞-间充质转化等影响纤维化进程，提示miRNAs可能是潜在的系统性硬皮病抗纤维化治疗靶点。就miRNAs在系统性硬皮病纤维化进程中的研究进展作一综述。

【关键词】 系统性硬皮病；小分子核糖核酸；转身生长因子-β；细胞外基质；成纤维细胞；上皮

细胞-间充质转化

系统性硬皮病（systemic sclerosis，SSc）是一种自身免疫性疾病，其发病机制尚不十分清楚，临床上以胶原纤维沉积、硬化，导致弥散性皮肤增厚和纤维化为主要表现，常累及内脏器官（包括消化道、肺脏、肾脏、和心脏等）结构功能异常[1]，目前仍缺少有效的治疗方法。组织纤维化是SSc患者死亡的主要原因，在弥漫性皮肤SSc患者中，总体10年生存率低至60%～70%，表明SSc是最坏结果的结缔组织疾病[2]。近年发现小分子核糖核酸（miRNAs）与心、肺、肾等内脏器官纤维化病变有密切关系，因此miRNAs可能在SSc发病过程中发挥重要作用[3]，有研究表明，SSc未来的诊断和治疗方法将来自表观遗传研究[4]。本文就近年来miRNAs在SSc纤维化进程中作用的研究综述

如下。

1 miRNAs的定义

miRNAs是一类由内源基因编码的长度约为

22个核苷酸的非编码单链RNA分子，其在细胞内具有多种重要的调节作用。每个miRNA可以有多个靶基因，而几个miRNA也可以调节同一个基因，这种复杂的调节网络既可以通过一个miRNA来调控多个基因的表达，也可以通过几个miRNA的组合来精细调控某个基因的表达。

2 miRNAs的生理功能与在SSc纤维化发病机制中的作用

miRNAs是一类通过靶向作用于其靶mRNA，并使其翻译受到抑制的内源性非编码小RNA，参与调控细胞生长、发育、增殖、分化、代谢、凋亡的整个过程。miRNAs是近年来国内外生物医学领域的研究热点之一。作为一种含有21～25个核糖核苷酸的内源性非编码小分子单链RNA，在SSc发生发展过程中发挥重要功能。一些miRNAs参与皮肤纤维化的关键过程，主要包括转化生长因子-β（TGF-β）信号传导通路的调节、细胞外基质（ECM）沉积、成纤维细胞的增殖和分化、上皮细胞-间充质转化（EMT）等。一些miRNAs可以促进纤维化进程，还有一些抗纤维化miRNAs可以抑制这些过程[5]。miRNAs广泛多样地调节各种生理活动的物质基础是其结构、序列、表达方式上的多样性。例如，科学家通过对心肌细胞、肺脏、肾脏等纤维化进展中miRNAs的研究发现，miRNA-29家族对组织纤维化进程具有明显调控作用[6]。

2.1 miRNAs与TGF-β信号传导通道 TGF-β是一类具有调节细胞生长、影响细胞分化的细胞因子，在胚胎发育过程中具有重要作用，且参与了人体免疫系统调节、自身组织修复等重要生理活动。与人类多种疾病有关，包括组织纤维化、瘢痕愈合和恶性肿瘤等。TGF-β信号通道是SSc纤维化进程的主要通路，是病理性成纤维细胞激活和胶原过度释放的主要驱动者[7]。TGF-β信号通道参与了纤维化进程中的每个水平，miRNAs可以通过影响TGF-β的受体以及Smad蛋白而影响SSc的纤维化进展[8]。有研究显示，miRNA-19b等可以通过抑制TGF-β信号通路，进而抑制细胞中胶原蛋白的表达，从而参与纤维化的进程[9]。miRNA-17-5p经过TGF-β/Smad信号通路作用于Smad7，促进肝星状细胞（HSC）的增殖和活化，而HSC激活并转化为肌成纤维细胞样细胞（MFC），各種致纤维化因素均把HSC作为最终靶细胞，进而影响

Ⅰ型胶原和α-肌动蛋白（α-SMA），为纤维化的治疗提供了新靶点[10]。考虑到TGF-β信号通道在SSc纤维化中的关键作用，可以证明未来靶向治疗相关的miRNA在SSc病程中的价值。

2.2 miRNAs与ECM ECM主要由结构蛋白、专一蛋白、蛋白聚糖构成。ECM蛋白沉积过多是SSc皮肤纤维化的主要致病特征，是ECM蛋白合成过多或降解减少的结果。ECM的降解主要是由基质金属蛋白酶（MMPs）作用，另外，TGF-β可以上调金属蛋白酶组织抑制剂，从而导致ECM的低降解。当ECM合成和降解之间失去平衡，就可能会导致皮肤纤维化，而各种miRNAs能调节皮肤纤维化的ECM蛋白的合成和降解。研究表明，miRNA-29是ECM蛋白合成的一个关键的负调节[11]。

另外，miRNA-92a可以采用不同的方法降解ECM蛋白，保持ECM的平衡，miRNA-92a主要参与MMP-1的产生过程，进而影响胶原降解，且被证实miRNA-92a在硬皮病管理治疗中的重要作用[12]。由于ECM沉积是皮肤纤维化的一个重要特征，因此瞄准相关miRNAs在SSc皮肤纤维化的作用是有价值的。另外，miRNAs调节ECM沉积的识别还可以扩大在其他疾病的治疗靶点，是未来研究的一个重要方向。

2.3 miRNAs与成纤维细胞的增殖和分化 成纤维细胞，也称为纤维母细胞，是疏松结缔组织的主要细胞成分，这种细胞会制造胶原蛋白等蛋白质。在皮肤中，成纤维细胞在ECM蛋白的合成中起着至关重要的作用，可分化为肌成纤维细胞，而肌成纤维细胞是导致ECM沉积的主要细胞。花卉等[13]通过研究硬皮病患者的皮损组织发现，碱性成纤维细胞生长因子促进成纤维细胞大量生长，并诱导成纤维细胞的内质网中热休克蛋白47的大量形成，造成硬皮病皮损组织中Ⅰ型胶原过度沉积，导致纤维化形成。研究表明，miRNA-21与成纤维细胞的增殖具有密切关系，其中miRNA-21可以抑制Sprouty1（成纤维细胞增殖的抑制剂），而Sprouty1可以通过阻断细胞外的受体激酶，达到增殖成纤维细胞的作用[14-15]。曹嫚等[16]研究经过博莱霉素处理后的miRNA-21发现，小鼠体内及特发性肺纤维化患者肺内miRNA-21的表达均增加，miRNA-21可明显激活成纤维细胞的增殖。成纤维细胞分化为肌成纤维细胞主要由miRNA-146a负调控控制，miRNA-146a可以抑制成纤维细胞Smad4蛋白的翻译，Smad4一方面可以影响间充质转录因子Zeb-1和Zeb-2，从而影响EMT过程，另一方面可以直接影响胶原蛋白的生成[17-18]，从而影响纤维化进程。

2.4 miRNA與EMT EMT是SSc肌成纤维细胞的来源，在该转化过程中，内皮细胞失去了其表面的特殊标记物及形态，获得了间质细胞的表型，而分化成具有迁徙和转移能力的间质细胞，EMT与其逆过程间充质-上皮细胞转化（MET）也存在于正常组织中，但是EMT贯穿于纤维化发展的全过程，而MET则具有改善纤维化的作用。研究发现，肝脏纤维化程度越严重，肝脏组织中上皮细胞的标志物越少，而间叶细胞标志物越多，这一现象表明随着肝纤维化的发展，EMT的程度逐渐加强[19]。另有研究表明，SSc表皮细胞的变化与EMT的部分诱导形式是一致的，都是通过激活TGF-β信号传导通路，增加SNAI1 mRNA[20]。有研究表明，EMT可以受到TGF-β信号传导通路和miRNA-21共同影响，TGF-β可以上调miRNA-21的表达，miRNA-21可以调节磷酸酶及张力蛋白同源基因（PTEN）的表达，而PTEN是EMT的抑制剂[21]，

因此，通过靶向作用与miRNA-21，可以影响EMT过程。另有研究表明，miRNA-200家族和TGF-β信号传导通路可以共同作用于EMT过程，miRNA-200家族抑制转录因子Zeb-1和Zeb-2的表达，相反地，Zeb-1和Zeb-2可以抑制miRNA-200的表达。在肾脏中，TGF-β信号通路可以通过miRNA-200s作用于Zeb-1和Zeb-2，诱导EMT的过程[22]，而且miRNA-200s还可以参与疤痕组织的下调过程[23]，可以为皮肤纤维化机制的研究提供新的线索。

3 针对miRNAs关于SSc纤维化的靶向治疗与展望 鉴于miRNAs在SSc纤维化发病机制中的重要作用，对miRNAs进行有效的利用可作为SSc的潜在治疗方法。发展miRNAs针对SSc纤维化的治疗可以转化为2类：增加抗纤维化进展的miRNAs表达和降低促纤维化进展的miRNAs表达，这2种方法都可以帮助调节皮肤纤维化过程。此外，以miRNAs为切入点，以TGF-β信号传导通路、ECM沉积、成纤维细胞的增殖和分化、EMT等主要SSc疾病纤维化关键环节为目标，进而影响纤维化进程，也是一个重要方向。有文献表明，正常人血清中miRNA-142-3p含量显著高于硬皮病患者[24]，这表明未来在疾病状态下的血清或血浆中的miRNA表达谱变化特点可以作为新的生物标志物。CHRISTMANN等[25]通过基因芯片、荧光定量聚合酶链反应等方法，抽取系统性硬皮病相关间质性肺病（SSc-ILD）患者中肺组织与健康对照组对比，发现miR-155与SSc-ILD有明显的相关性。miRNAs除了在疾病纤维化进展中的应用外，在肝脏、肾纤维化、哮喘、胰腺癌、直肠癌、甲状腺癌、心血管疾病中的研究也越来越受到重视，miRNAs广泛的适用性，可以改善多个医疗领域的早期诊断和早期治疗，从而提高患者的预后。

4 结 语

近年来发现miRNAs在SSc纤维化进展中具有重要意义，与纤维化中的一些重要环节密切相关，靶向作用miRNAs，进而影响TGF-β、ECM、成纤维细胞的增殖与分化、EMT等是控制SSc纤维化进展的新策略，但目前仍有许多问题有待进一步探讨，如哪些miRNA对SSc纤维化具有特异性？如何有效利用一种miRNA控制多种疾病？使用miRNAs安全性的考量？相信随着对miRNAs认识的不断深入，必将深化对SSc纤维化机制的认识，促进针对miRNAs靶向药物开发与应用研究。

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收稿日期：2017-11-01；修回日期：2018-01-04