microRNA在皮肤纤维化中的研究进展

张紫嫣，徐 洪，高学敏，兰海龙，金 慧，杨 洁，王 姗

皮肤纤维化中最具有代表性的疾病是病理性瘢痕（pathological scaring）和系统性硬化症（systemic sclerosis，SSc）。病理性瘢痕是深层伤口愈合失衡，以成纤维细胞增生及细胞外基质过度沉积为主要表现的疾病，可分为增生性瘢痕与瘢痕疙瘩[1]。其中，增生性瘢痕常见于关节附近，表现为不超过原始创面的红色斑块，一般形成周期为4 ～12 周，随着时间的推移逐渐变平；然而瘢痕疙瘩通常出现在缺乏毛囊的皮肤区域，如颈部，胸部、肩部、上背部、耳郭和腹部，且皮损易超出原始创面，并累及周边正常皮肤。瘢痕疙瘩形成周期较增生性瘢痕长，可达数年，无明显消退倾向[2]。SSc 是一种以小血管损害和免疫系统紊乱为特征，导致皮肤和内脏器官纤维化的严重疾病。在皮肤受累的基础上，SSc 分为两个亚型：局限皮肤型SSc（limited cutaneous SSc，lcSSc）和弥漫型SSc（diffuse cutaneous SSc，dcSSc）。目前，皮肤纤维化发生机制尚未完全明确，治疗方法局限且效果欠佳，一直是皮肤疾病研究领域的难点和热点问题。

研究发现，微小RNA（microRNA, miRNA）在SSc 和病理性瘢痕等疾病的发生、发展过程中有重要的调节作用[1,3]。miRNA 是一种长度为18 ～24 核苷酸序列的短链非编码RNA，它通过与靶mRNA 的3'非编码区（3'-Untranslated region，3'UTR）互补序列结合，从而降解其目的基因或抑制翻译，是基因表达的重要调节因子，且miRNA 几乎在所有细胞生理（如生长、分化及免疫功能等方面）和病理过程中均发挥着重要的作用[4]。例如，在治疗矽肺、自身免疫性疾病和病理性瘢痕等疾病时给予特定的miRNA 的类似物或抑制剂，可以产生一定的治疗效果[5,6]。

1 病理性瘢痕形成与miRNA

病理性瘢痕的形成是由于伤口愈合过程中，相关炎性因子和细胞（巨噬细胞、角质形成细胞和成纤维细胞等）的异常改变[2]。目前病理性瘢痕的治疗方式主要有局部注射糖皮质激素、手术切除和放射线治疗等，但效果欠佳。miRNA 在病理性瘢痕形成的各个阶段（止血、炎症、增生和重塑）均发挥作用，为预防病理性瘢痕的形成提供了新的方法[7]。

1.1 miRNA 对炎症的调控作用

研究发现，炎症的持续时间和强弱与形成瘢痕的体积成正相关。炎症期相关miRNA 水平的高表达及与各类细胞和各种细胞因子的相互作用，提示miRNA能够调控炎症的水平[7]。在伤口愈合的炎症阶段，miR-146a 在单核细胞、巨噬细胞和角质形成细胞中通过阻断靶点白细胞介素-1 受体相关激酶1（interleukin-1 receptor related kinase 1，IRAK1）、IRAK2 和 肿 瘤 坏死因子受体相关因子6（tumor necrosis factor receptor related factors，TRAF6）相关基因的表达，抑制核因子激活的B 细胞的κ-轻链（nuclear factor kappa-B，NF-κB）信号通路的激活，从而起到负性调节炎症反应的作用[8]。miR-21 是另外一种具有抗炎作用的miRNA[9]，其能够与调节巨噬细胞、淋巴细胞及其分泌的细胞因子的相关基因相互作用，从而影响炎症的程度。研究表明，白细胞介素-1α（interleukin-1α，IL-1α）诱导间充质干细胞表达miR-21，并以外泌体的形式转运到巨噬细胞中，通过抑制其靶基因程序性细胞死亡因子4（programmed cell death protein 4, PDCD4），诱导巨噬细胞向2 型巨噬细胞分化，从而调节免疫功能、抑制炎症的进展[10]。同时，miR-21 还可以通过直接靶向作用于B 淋巴细胞因子IL-10，从而调控自身免疫相关的炎症[11]。在角质形成细胞中，转化生长因子β-1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）和TGF-β2 可以诱导miR-132 的表达，从而调控炎症因子和免疫反应，促进伤口的愈合；反之，miR-132 的表达降低可以通过抑制NF-κB的表达，从而减少趋化因子的产生和减弱杀伤性细胞的作用，抑制伤口的愈合[12]。在病理性瘢痕形成的炎症阶段，炎性因子的水平和miRNA 密切相关，这使得一些具有抗炎作用的miRNA 有望通过减轻炎症程度从而预防病理性瘢痕的形成。

1.2 miRNA 对细胞增殖、凋亡的调控作用

在伤口的愈合过程中，角质形成细胞和真皮间质细胞中miR-21 表达上调，促进角质形成细胞和成纤维细胞的迁移和增殖[13,14]。抑制miR-21 会延迟伤口角质形成细胞再生和影响伤口收缩。另外，伤口愈合过程中，过表达miR-21 通过靶向同源性磷酸酶-张力蛋白（phosphatase and tensin homolog，PTEN），调节TGF-β1/Smad 信号通路加速间质细胞转化和角质形成细胞迁移，可以促进伤口的愈合[15]。这提示miR-21 的表达量需要控制在一定范围内才能有助于创伤的愈合和预防病理性瘢痕的形成。

在成纤维细胞中过表达miR-494 能够促进成纤维细胞的增殖，并抑制其凋亡，促进胶原表达水平的上调。下调miR-494 的表达可以减弱对靶基因PTEN 的抑制作用，从而使磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/ 蛋 白 激 酶B（protein kinase B，AKT）通路去磷酸化，抑制胶原的沉积、减少瘢痕的形成[16]。Lyu 等[17]发现，在瘢痕疙瘩中，miR-21、miR-141-3p、miR-181a 和miR-205均可以通过作用于PI3K/AKT/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路促进成纤维细胞增殖并减少凋亡，促进瘢痕的形成。在瘢痕疙瘩组织里的成纤维细胞中，长链非编码RNA（long-coding RNA）CACN1G-AS1 通过抑制miR-205 的表达，促进细胞的增殖和迁移且抑制其凋亡，从而促进瘢痕的形成。而抑制CACN1G-AS1 后，上述作用减弱，有助于减少瘢痕的形成[18]。miRNA在伤口的增生阶段表达异常，能够影响角质形成细胞和成纤维细胞迁移、增殖和凋亡，最终影响伤口愈合，形成病理性瘢痕。

1.3 miRNA 对细胞外基质的调控作用

在伤口愈合过程中，机械张力和多种细胞因子能够促进成纤维细胞的增生及诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，从而促进伤口愈合。但成纤维细胞和肌成纤维细胞增殖过多，会导致细胞外基质（extracellular matrix，ECM）过度沉积，这是病理性瘢痕形成的重要原因之一[2]。研究表明，在成纤维细胞中，TGF-β1 能够诱导miR-145 的表达，直接作用于Kruppel 样因子4（kruppel-like factors 4，KLF4），从而促进平滑肌肌动蛋白α（α-smooth muscle actin,α-SMA）表达，及成纤维细胞向肌成纤维细胞分化[19]。给予miR-145 抑制剂后，肌成纤维细胞中TGF-β1 和Ⅰ型胶原（collagen I，COLI）的表达水平下调，细胞迁移能力和收缩张力减弱[19]。Zhou 等[20]发现，miR-519d 通过降低去乙酰转化酶7（sirtuin 7，SIRT7）的表达水平，减少COLI、COLIII 和α-SMA的生成，从而抑制增生性瘢痕的形成。其他类型的miRNA 如miR-29a 同样可以作用于COLIII 的相关基因，抑制胶原的合成[21]。在皮肤纤维化相关疾病的临床实验中，给予miR-29 的类似物 “remlarsen”，可以抑制COLI A1、 COLI A2、 COLIII A1 等相关靶基因的表达，使胶原合成减少，对病理性瘢痕起到治疗的作用[22]。

2 SSC和miRNA

SSC 或硬皮病是一种以小血管破坏、免疫系统紊乱、皮肤和内脏纤维化等为主要表现的疾病。炎症、自身免疫反应和血管损伤介导的成纤维细胞活化和ECM 的异常聚积可能是其基本的分子病理学机制[3]。成纤维细胞中的miRNA 与胶原的合成和降解密切相关，而SSc 患者体循环中的miRNA 水平与健康患者不同，提示循环miRNA 可能与疾病进展程度密切相关[23]。因此，研究miRNA 在SSc 患者中的差异表达及机制，能为预防、监测和控制纤维化的发生、发展提供更好的依据。

2.1 细胞内的miRNA

在SSc 的成纤维细胞中，TGF-β1 信号通路的激活不但可以直接促进COLI A1 生成，而且通过诱导胞内miR-29a 和miR-21 的表达，增强其对COLI A1的促进作用，导致ECM 异常堆积[24]。IL-1β 可以促进SSc 的成纤维细胞miR-155 的表达，从而加速纤维化的进程[25]。

在SSc 的成纤维细胞中，miR-125b 的表达水平下调，可促进α-SMA 的表达，使成纤维细胞的凋亡，抑制其增殖，从而减缓SSc 的进展[5]。此外，在SSc的成纤维细胞中，过表达miR-29a 能够下调抗凋亡蛋白B 细胞淋巴瘤-2（B-cell lymphoma-2，BCL-2)相关基因的表达，并且上调促凋亡蛋白BCL-XL 相关基因的表达，起到促进成纤维细胞凋亡的作用，减缓纤维化的进程[26]。

2.2 体循环中的miRNA

在SSc 患者的血浆中，miR-17 ～92、miR-16、miR-223 和miR-638 的表达水平与健康个体存在明显差异[27]。另外，SSc 患者血浆中miRNA 不同谱系和疾病的类型（lcSSc 和 dcSSc）有一定相关性，如miR-223、miR-181b、miR-342-3p 和miR-184 在lcSSc 和dcSSc 中的表达水平不同[28]。因此，SSc 患者循环中的miRNA水平可作为临床的生物学标志物，有助于区分疾病类型或监测疾病变化情况。

循环miRNA 还可以存在于一些血清微囊泡内，如外泌体。研究显示，SSc 患者血清中外泌体的数量与健康个体相比有所差异，泡内的miRNA 水平变化也同样影响SSc 的纤维化程度[29,30]。研究显示，在正常成纤维细胞培养过程中给予不同类型SSc 患者的血清外泌体刺激，均可通过其内miRNA 的作用，促进α-SMA、软骨寡聚基质蛋白（cartilage oligomeric matrix protein，COMP）和纤维黏连蛋白EDA 片段（fibronectin-EDA，FN-EDA）的表达，从而诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，并且上调胶原相关基因，如COLI A1、 COLIII A1 和FN1 的表达[30]。另外，lcSSc 和dcSSc 患者血清外泌体内miRNA 对正常人皮肤成纤维细胞影响程度不同，前者较后者作用弱。因此，监测外泌体数量及其内的miRNA 对评估SSc 患者的治疗效果有一定帮助，定期检查血液中外泌体的含量可有助于预防SSc 的发生。

3 小结

在病理性瘢痕和SSc 中，miRNA 的异常表达与纤维化的发生、发展密切相关。miRNA 可以通过直接或间接调控相关靶基因，或受相关细胞因子调节，调控皮肤纤维化相关细胞的增殖和凋亡以及细胞外基质分泌，从而影响疾病发生和发展。同时，细胞内和血清中miRNA 的表达水平在疾病的不同时期存在一定差异，通过检测在疾病不同时期miRNA 的表达情况，对疾病的早期诊断可能有一定作用。并且，精确研究miRNA 的调控机制，有助于发现新的治疗皮肤纤维化相关疾病的方法。