miRNA参与病理性瘢痕形成机制的研究进展*

陈杏玲， 刘玥君， 闫媛

南方医科大学 1第二临床医学院， 2基础医学院(广东广州 510515)

病理性瘢痕可引起皮肤瘙痒、疼痛、过敏、伤口处活动障碍等，同时影响美观，对患者的日常生活造成巨大影响。目前治疗病理性瘢痕的方法较多，如药物注射、冷冻疗法、激光治疗、手术切除、硅凝胶膜治疗等。但由于病理性瘢痕的发病机制尚未明了，故对其的预防和治疗效果仍旧不如人意。近年来发现，microRNA(miRNA)是不同细胞途径中基因表达的重要调节剂，几乎涉及到伤口愈合过程的每个阶段，这表明它们可以作为临床治疗靶点[1]，但miRNA参与生物途径的复杂过程需要进一步研究以便全面了解其对于靶标的精确作用。在这篇综述中，我们关注miRNA的相关内容并概述它们在病理性瘢痕中的作用机制。

1 miRNA的生物特性

miRNA是一类约21～23个核苷酸长的非编码RNA，能够同时影响多个基因网络以协调强大的生物反应。miRNA存在于全身组织，可通过与靶mRNA的3′非翻译区，编码区或5′非翻译区结合，阻断mRNA翻译或者降解mRNA来抑制靶基因的表达[2]，进而参与细胞增殖、分化、迁移、代谢和凋亡等多种生长发育过程。研究表明，通过给予特定的miRNA类似物或抑制剂来调节mRNA的表达，对肿瘤、心脑血管疾病、自身免疫相关性疾病以及病毒感染能产生积极作用[3]。此外，据文献报道，miRNA在再生医学中具有强大的潜在效应，能够调节多种组织的生长，包括皮肤愈合、骨再生、肝脏再生、肾脏再生和心肌再生等[4]。miRNA可通过各种分子机制对机体成纤维细胞的生长和细胞外基质的合成起到明显的调节作用，是皮肤形态发生，伤口愈合的关键调节因子。

2 病理性瘢痕的特点

病理性瘢痕可分为增生性瘢痕和瘢痕疙瘩，是由深部皮肤损伤后出现的纤维增殖性疾病，在组织学上表现为持续的局部炎症[5]。病理性瘢痕实质上是受伤的网状真皮慢性炎症的结果，而瘢痕疙瘩可定义为强发炎的病理性瘢痕，增生性瘢痕可定义为弱致炎的病理性瘢痕[6]。在病理性瘢痕的网状层中，可以发现以成纤维细胞为主的细胞过度增殖和以Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白为主的细胞外基质大量沉积。成纤维细胞是机体伤口愈合的主要修复细胞,在伤口修复的过程中激活、增殖并合成胶原蛋白,其过度增殖可以促进病理性瘢痕的形成。此外，细胞外基质的过度沉积以及各类胶原纤维排列紊乱也是导致病理性瘢痕形成的重要因素，增生性瘢痕主要由与表皮组织平行的Ⅲ型胶原蛋白组成，而瘢痕疙瘩主要由无规律的Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白组成。

目前临床上针对病理性瘢痕的治疗手段颇多，然而，治疗过程中患者可能会出现色素沉着、皮肤刺激或过敏，甚至是皮肤萎缩等不良反应[7]。迄今为止，仍未有一种治疗方法可以作为病理性瘢痕治疗的金标准[8]，而与新技术相结合以增强或抑制体内靶向miRNA在伤口愈合的新疗法开发中具有很大前景。

3 miRNA影响增生性瘢痕形成的分子机制

3.1 影响细胞外基质沉积 在受伤早期，高水平的TGF-β1由损伤部位的血小板释放，可作为成纤维细胞、淋巴细胞和单核细胞的化学引诱物[9]，促进其转化与生长。此外，TGF-β1是胶原蛋白和蛋白聚糖合成的最重要的刺激物之一，并且可抑制它们的降解[10]。

Li等[11]在增生性瘢痕成纤维细胞(HSF)中添加TGF-β1并在48 h后检测各分子的表达，发现细胞中miR-21的表达显著上调，Ⅰ型胶原蛋白，Ⅲ型胶原蛋白和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)等纤维化标志物的水平也显著上升，而Smad7的表达受到抑制。随后，他们在另一组HSF中转染miR-21模拟物，发现有相同的表现。由此证明，miR-21在TGF-β1/ miR-21/Smad7信号通路中扮演重要角色，可通过抑制Smad7表达来促进TGF-β1诱导的细胞外基质的合成。

另有文献报道[12]，miR-29b在增生性瘢痕中表达下调，其可抑制纤维化标志物的分泌，通过研究进一步确定miR-29b是通过下调TGF-β1/Smad/CTGF信号通路的活性来抑制增生性瘢痕的形成。Xiao等[13]通过分析20个增生性瘢痕组织样品中TGF-β1和miR-185的表达水平，发现miR-185与TGF-β1表达呈负相关，进而导致Ⅰ型胶原蛋白合成减少。

Bi等[14]研究发现，在增生性瘢痕组织中miR-98低表达，其亦可通过直接靶向COL1A1来抑制Ⅰ型胶原蛋白的合成。另有文献报道[15]，miR-29b分别靶向定位于COL1A1和COL1A2的3′UTR并使其沉默，抑制成纤维细胞合成Ⅰ型胶原蛋白，最终抑制瘢痕形成。

不同的miRNA能对同样的TGF-β1信号通路进行调节，或者直接作用于胶原蛋白基因，结果表现为胶原蛋白合成的增加或减少，其最终在皮肤上表现为病理性瘢痕的形成或消退。上述研究证实，miRNA是生理和病理途径强有力的介质，为治疗靶标提供了显著的转化前景。

3.2 影响成纤维细胞的增殖与凋亡 PI3K/AKT信号通路对HSF的促增殖、抑凋亡作用具有重要意义，是未来治疗病理性瘢痕的重要研究方向之一。

文献报道[16]，PI3K/AKT信号通路途径是抑癌基因PTEN的重要下游信号通路之一，并且AKT的磷酸化受到PTEN的抑制。研究发现[17]，miR-21可通过直接结合PTEN的mRNA上的3′-UTR来抑制PTEN的表达。在成纤维细胞内转染miR-21抑制剂后会导致AKT磷酸化水平降低，端粒酶逆转录酶hTERT的表达上调，并且抑制HSF的增殖；而在细胞内转染miR-21模拟物则有相反的表现。随后，他们证实hTERT是PTEN的下游靶基因之一。由此，他们提出miR-21的过表达可通过PTEN/PI3K/AKT信号传导途径上调hTERT表达，进而促进HSF的增殖。另有研究发现[18]，miR-21表达下调亦可促进程序性死亡因子PDCD4的表达，并借此抑制PDCD4下游途径PI3K/AKT传导通路的活性，进而减少HSF的增殖。

Mu等[19]研究发现，在增生性瘢痕组织中miR-143-3p表达显著下调，其可抑制细胞增殖并促进细胞凋亡。随后，他们发现miR-143-3p可直接结合结缔组织生长因子(CTGF)的3′-UTR来下调CTGF的表达进而抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的活性。以上结果证实，miR-143-3p可通过靶向CTGF来抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的活性，进而影响HSF的增殖与凋亡。

以上描述了3种miRNA对PI3K/AKT信号通路的调节，而PI3K/AKT信号传导途径是伤口愈合中细胞迁移和增殖的关键通路，其分布范围广泛，功能强大，将来必然还会有更多与之紧密相关的miRNA被探知，故PI3K/AKT信号通路途径是重要的治疗靶点。

3.3 同时影响细胞外基质沉积与成纤维细胞的增殖与凋亡 缺氧诱导因子抑制因子(FIH)已被证明能够使缺氧诱导因子-1(HIF-1α)的结构域失活，而HIF-1α可通过活化基质金属蛋白酶抑制剂-1(TIMP-1)促进瘢痕的纤维化[20]。基质金属蛋白酶是一类能直接降解细胞外基质的一类多肽家族，同时能促进细胞迁移和增殖，其活性可被TIMP-1抑制。文献报道[21]，在缺氧条件下，细胞通过下调hsa-miR31-5p可增强FIH的表达，显著抑制HSF的增殖，并降低胶原蛋白和TIMP-1的合成。随后，他们确定FIH基因中存在hsa-miR31-5p的靶位点。基于以上结果，他们认为hsa-miR31-5p通过靶向FIH来激活HIF-1α/TIMP-1信号通路转导，从而促进HSF的增殖以及细胞外基质的形成。

Nong等[22]发现，COL1A2-AS1基因抑制HSF增殖以及细胞外基质的形成，并通过测定成纤维细胞中COL1A2-AS1过表达及表达下调后Smad7的表达情况，明确了COL1A2-AS1与Smad7的表达正相关。随后通过实验证实了miRNA-21可通过碱基互补的方式与COL1A2-AS1紧密结合并抑制其下游Smad7的表达。以上结果说明miRNA-21在COL1A2-AS1 /Smad7通路起到重要作用，影响增生性瘢痕的形成。

能够同时影响细胞外基质沉积与成纤维细胞增殖的miRNA较为少见，但随着对于病理性瘢痕研究的深入，应当会有更多的这类分子物质被发现，而这些物质将是增生性瘢痕重要的治疗靶点。

4 miRNA影响瘢痕疙瘩形成的分子机制

4.1 影响细胞外基质沉积 研究发现[23]，在用miR-196a前体转染的瘢痕疙瘩成纤维细胞(KF)和正常成纤维细胞中，Ⅰ型和Ⅲ型胶原分泌减少，miR-196a抑制剂却能增加它们的表达。随后，实验证明miR-196a可直接与COL1A1和COL3A1 3′UTR结合。以上发现表明miR-196a通过靶向成纤维细胞中COL1A1和COL3A1基因的3′UTR直接下调胶原蛋白的表达。

直至目前，仅有少数miRNA被发现能够直接调节胶原蛋白基因的表达，从而调节病理性瘢痕的形成。显然，不通过复杂的信号通路而直接影响病理性瘢痕胶原蛋白的翻译过程是对瘢痕形成最直接、最简单的调节方式。

4.2 影响成纤维细胞的增殖与凋亡 血管内皮生长因子(VEGF)在瘢痕发生的调节中起关键作用。有研究发现miR-205-5p过表达能够显著损害细胞活力，诱导细胞凋亡，并抑制KF的侵袭和迁移能力[24]。此实验证明，miR-205-5p通过直接靶向VEGF表达后抑制PI3K/AKT途径，从而拮抗瘢痕疙瘩。

目前已经确认PHLPP2是PHLPP家族和AKT信号传导抑制剂的最新特征成员，可抑制细胞周期进程并促进细胞凋亡[25]。Rang等[26]发现miR-181a的过表达可抑制KF的凋亡。随后，他们发现miR-181a结合PHLPP2的3′UTR，并且显著抑制PHLPP2的表达。同时研究表明，在KF中miR-181a的过表达可增加AKT磷酸化的水平。以上结果说明，miR-181a负向调节PHLPP2的表达，并通过激活PI3K/AKT信号通路来增加细胞的增殖以及抑制细胞的凋亡。

miRNA对于KF的调节作用再次证明了PI3K/AKT信号通路的重要性。

4.3 同时影响细胞外基质沉积与成纤维细胞的增殖与凋亡 Yao等[27]发现，miR-1224-5p的上调促进KF凋亡，而miR-1224-5p的下调抑制KF凋亡。随后，他们进一步分析miR-1224-5p对TGF-β1和Smad3表达的影响，证明miR-1224-5p能够通过抑制KF中TGF-β1/Smad3途径的表达来影响瘢痕的形成。

miR-31-5p与miR-1224-5p这类能够同时影响细胞外基质沉积与成纤维细胞增殖的miRNA值得更进一步的研究。

5 结语

miRNA是强大的基因调控者，单个miRNA的调节就可能产生强大的效应。人类病理性瘢痕和正常皮肤组织中存在显著的miRNA表达差异，这与病理性瘢痕的发生、发展及演化息息相关。皮肤损伤痊愈的特定阶段有特殊的 miRNA表达，这些特殊的miRNA可通过相关的作用机制对慢性伤口的愈合产生巨大的影响。学者们对miRNA领域的不断扩展，能加深我们对其在生理和病理性伤口愈合中的潜在作用的理解。miRNA具有调节多个基因靶标的能力，提供了在不同途径内同时进行协调的可能性，通过进一步研究miRNA的机制并确定其安全性，可能发现一种安全和具有革命性意义的疗法。