miRNA 与呼吸系统疾病关系的研究进展

吴艳玲，李升锦

（重庆医科大学附属第二医院呼吸内科，重庆）

0 引言

近年来microRNA（miRNA）以其对生命活动的独特且重要的调控作用而备受关注。有研究已经证实了miRNA 的表达变化情况可能与肺内病理过程有关，参与了多种呼吸系统疾病的发生、发展[1]。本文将目前miRNA 与的呼吸系统疾病之间相互作用机制进行综述。

1 miRNA 的作用机制

miRNA 是由22～24 个核苷酸组成的在翻译水平调控真核细胞基因表达的非编码小分子RNA。大多数成熟的miRNA 序列位于非编码RNA 的内含子或外显子以及mRNA 前体内含子内[2]。成熟的miRNA 分子与RNA 诱导的基因沉默复合物（RNAinduced silencing complex，RISC）结合，RISC 复合物通过将AGO蛋白（argonaute proteins）募集到互补靶mRNA 上发挥功能，当miRNA 与靶mRNA 几乎完全互补时便引发靶基因的降解，当互补程度较低时则引起mRNA 翻译抑制[3]。这一机制最终导致蛋白质水平降低，并对细胞内稳态产生深远影响。

2 miRNA 与肺癌

肺癌是起源于支气管黏膜或腺体的恶性肿瘤。根据2018 年全球癌症统计报告，肺癌无论是发病人数还是死亡人数均居于榜首[4]。Hanahan 等人全面阐述了癌症的八种标志性特征，包括持久的增殖信号、逃避生长抑制因子、激活侵袭和转移、凋亡抵抗、无限增殖、诱导血管生成，以及重构能量代谢和避免免疫破坏[5]。研究发现miRNA 在上述相关途径中均有重要调节作用。表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)是酪氨酸激酶受体(receptor tyrosine kinase，RTK)家族中的一员，在非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）中过度表达，经Ras/Raf/MEK/ERK 和PI3K/Akt/mTOR 信号通路，进一步促进了肿瘤细胞增殖、血管生成、侵袭、转移和凋亡抵抗[6]。miR-125a 是转录于19 号染色体上的一个抑癌基因，Jamal Amri 等发现miR-125a-5p可通过降解相应mRNA 来抑制EGFR 的表达，从而有效触发肿瘤细胞凋亡[7]。实验证明miR-134 可通过抑制EGFR、KRAS 癌基因以及MMP-7 和MMP-9 的表达等多种途径，从而抑制肿瘤细胞的增长、血管生成和肿瘤转移[8-10]。Yingying Wei 等通过体外实验发现，在NSCLC 肿瘤组织miR-503 表达明显下降，进一步研究证实miR-503 通过PDK1/PI3K/AKT 通路抑制NSCLC 进展[11]。除此之外，miR-133-p、miR-107、miR-30b-5p 等均有抑癌基因性质[12-14]。研究发现部分miRNA 在肺癌的发生、发展中起到原癌基因的作用。Cheng 等探索miR-29c-3p 与肿瘤干细胞的关系，发现miR-29c-3p 高表达的肺癌患者生存期短，预后差，提示该miRNA 的异常表达与肿瘤干细胞有关[12]。Wang 等通过体外模型发现miR-143-3p 可抑制VASH1 的表达以提高肺癌细胞的血管生成及脑侵袭能力[15]。

在肺癌患者体内，各种miRNA 呈差异性表达，并稳定地表达于血浆、血清和其他体液中，这为肺癌的早期诊断提供了新的思路[16]。Chuchu Shao 等对血浆、血清或其他体液中的miR-155 诊断肺癌的诊断效能进行Meta 分析，诊断比值比为15.99，（95%CI：8.11～31.52），AUC 为0.85(95%CI：0.82～0.88)，表 明miR-155 诊断效能中等[17]。Nadal 等发现肺癌患者血清中miRNA-141 、miRNA-200b、miRNA-193b、miRNA-301 的表达显著升高，并可以区分早期肺癌患者和正常人，其灵敏度和特异性分别为95%和96%[18]。miRNA 还可以改变肺癌患者对化疗、放射治疗和靶向治疗的反应。Zhichang Ba 等通过裸鼠实验发现，miR-324-5p 可通过负调节肿瘤抑制因子FBXO11 来损害肺癌细胞对顺铂的反应[19]。miR-762 在吉非替尼耐药的NSCLC 细胞中表达上调，为EGFR-TKIs 耐药机制的异质性提供理论基础[20]。正因为miRNA调控众多基因的表达，参与肿瘤的发生发展，miRNA 成为治疗肺癌的新的靶点，但目前miRNA 对于肺癌的治疗仍在临床前阶段，尚需更多研究进一步明确。

3 miRNA 与COPD

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是以持续气流受限为特征的疾病，与气道和肺组织对香烟烟雾等有害气体或有害颗粒的异常慢性炎症反应有关。Paschalaki 等发现吸烟者和COPD 患者上皮细胞和内皮细胞中miR-126 的表达减少，这与DNA 损伤应答增加、细胞衰老和肺组织功能障碍相关[21]。miRNA-145-5p 可调节p53 介导的凋亡信号和TNF-α、IL-6、IL-8 水平，从而减轻烟草诱导的细胞凋亡和炎症反应。与非吸烟者相比，吸烟者肺组织中的miR-145-5p 的表达明显下降[22]。

Ruiying Wang 提取COPD 患者和健康对照者的外周血白细胞，通过基因测序发现miR-106b-5p 和miR-125a-5p 可能作为COPD 诊断的标志物，并且前者可能与COPD 的病情严重程度呈负相关[23]。有研究表明，在COPD 患者的气道平滑肌细胞中过表达miR-145 可抑制IL-6 和CXCL8 的释放从而控制气道炎症[24]。Griet Conickx 等发现miR-218-5p 在支气管气道上皮细胞中表达最高，COPD 患者肺组织中miR-218-5p 表达显著下调，并且戒烟后这种状态持续存在。通过抑制烟雾暴露小鼠的miR-218-5p，发现小鼠肺组织中中性粒细胞、树突状细胞和T 细胞数量显著增加，这些结果提示miR-218-5P 对香烟烟雾诱导的炎症和COPD 的保护作用[25]。上述miRNA 均可能作为靶点为COPD 的治疗开辟一条新的途径。

4 miRNA 和结核病

结核病（tuberculosis，TB）是由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）引起的一种慢性传染性疾病，肺是最常见的感染病灶。MTB 可以通过多种机制调节miRNA 以逃避宿主细胞的免疫应答，并提供新的诊疗结核病的思路[26]。miR-20b-5p在MTB 感染的巨噬细胞中表达水平降低，并通过靶向调节巨噬细胞凋亡抑制因子Mcl-1 抑制细胞凋亡，从而促进MTB 在巨噬细胞中的存活[27]。Zhonghua Zhao 等分别用减毒株H37Ra 和有毒株H37Rv 感染巨噬细胞，并检测两者诱导miR-21-5p 表达水平，发现后者明显高于前者。进一步研究发现miR-21-5p 可负向调节Bcl-2 及TLR4，增加巨噬细胞的凋亡，并抑制IL-1β、IL-6、TNF-α 等炎性细胞因子的分泌[28]。Feng Liu 等研究发现MTB 可诱导miR-27a 表达，后者的靶点是位于内质网的钙离子转运蛋白CACNA2D3。miR-27a 使cacna2d3 表达下调，从而抑制Ca2+ 介导的自噬，促进MTB 在胞内存活。Feng Liu 等用小鼠MTB 感染模型实验证明，予以miR-27a 拮抗剂治疗的小鼠肺部病理损伤较少，细菌载量较低，证实miR-27a 抗MTB 有治疗作用[29]。

目前结核病的诊断方法存在检出率低、耗时较长等不足，活动性结核病与潜伏性结核感染鉴别困难，影响着结核病的诊断与治疗。与健康受试者相比，肺结核患者循环血中miR-892b、miR-199b-5p 和miR-582-5p 表达显著降低，其中诊断效能最好的是miR-892b，特异性达90%[30]。Simone E Barry 等在一个独立队列研究中（100 例健康人和100 例肺结核患者）验证了血浆中5 个差异表达的miRNAs（miRs-146a，-99b，-28，-221 和-29a）具有区分结核病患者与健康人的能力，且诊断结核病的受试者工作特征曲线下面积为0.976。研究者予以肺结核患者标准化治疗（4HRZE/2HR），分别于治疗后1 月、2 月、6 月再次测定血浆差异表达的miRNA，通过纵向研究发现，与治疗开始时相比，miR-99b、miR-29a、miR-146a 和miR-26 的表达水平发生了显著变化，miR-99b 和miR-29a 在治疗结束时可恢复到健康对照组水平。上述结果提示了miRNA 作为一种新的结核病生物标志物的发展潜力，并具有预测治疗反应的潜力[31]。然而目前研究表明，一个miRNA 不足以区别结核病患者和健康人群，并且还有许多因素均可以影响个体miRNA 表达谱，如种族、环境因素、结核分枝杆菌菌株、糖尿病等，这些差异尚需进一步阐明[32]。

5 miRNA 与ARDS

急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是指由各种肺内和肺外致病因素导致的急性弥漫性肺损伤和进而发展的急性呼吸衰竭。近年来许多研究表明miRNA 可以通过特定的分子靶向调节肺损伤和修复过程中的炎症途径和免疫应答[33]。在肺损伤的小鼠模型中，miR-1246 表达明显上调，在体外模型中发现，上调的miR-1246 可诱导核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB ）显 著 表 达 而 抑 制Wnt/β-catenin 信 号 通路，增加了肺组织的炎症反应和细胞凋亡[34]。YE YANG 等发现ARDS 小鼠模型与正常对照组相比，miR-140-5p 表达受到抑制，进一步实验证明，miR-140-5p 可通过TLR4/MyD88/NF-κB 信号通路抑制炎症反应[35]。NLRP3 炎症小体是一种多蛋白复合物，能够诱导促炎因子IL-1b 和IL-18 等的成熟和分泌，从而促进炎症反应发生[36]。miR-466 家族可通过细胞外囊泡分泌到气道内，通过NLRP3 炎症小体加剧炎症反应[37]。miRNA 及其靶基因作为ARDS 新的治疗靶点具有广阔的应用前景，但目前关于miRNA 与ARDS 相关性的研究主要是在动物模型中进行，因此，未来尚需将研究扩展到人类细胞系、组织和患者样本进一步验证。

6 总结

miRNA 是具有高度稳定性、物种保守性以及细胞、组织特异性的非编码RNA，这些特性使miRNA 有可能被用作更理想的生物标志物和更合适的潜在治疗靶点。miRNA 不仅参与细胞发育、分化、增殖、凋亡，还在抗炎症反应和促炎症反应调节等生理活动扮演着举足轻重的作用。miRNA 作用机制错综复杂，其究竟通过何种方式调控肺部疾病的发生、发展还有待深入探究，以期为肺部疾病包括肺癌、COPD、肺结核等疾病的预防、诊断及治疗提供新的思路和应对策略。