口腔扁平苔藓相关microRNAs 的研究进展
2021-11-30潘英潇郭大伟李新卢恕来
潘英潇, 郭大伟, 李新, 卢恕来
1.青岛大学口腔医学院,山东 青岛(266011); 2.青岛大学附属青岛市市立医院口腔医疗中心,山东 青岛(266011)
口腔扁平苔藓(oral lichen plants,OLP)是一种常见的,由T 细胞介导的慢性黏膜炎症性疾病[1],其临床表现为左右对称的,由小丘疹连成的白色或灰白色的条纹,其发病机制尚不明确[2]。Micro RNAs(miRNAs)是一组由约22 个核苷酸组成的单链非编码RNA,它们通常调控转录后的基因表达,在人体的生长发育,免疫防御,细胞的增殖与凋亡等生物过程中发挥重要的作用[3]。目前发现miR⁃NAs 在炎性反应,自身免疫性疾病的发生发展中起到重要作用。本文根据对OLP 的不同影响,将miRNAs 进行分类为与OLP 发病、严重程度及癌变风险相关的miRNAs 作一综述。
1 miRNA 简介
miRNA 是由内源基因编码的小非编码核糖核苷酸序列,长度约为22 个核甘酸,能调节靶基因信使RNA(mRNA)的翻译,是内源表观遗传学基因表达调节剂。研究发现它们能够以组合的方式调节大约30%的蛋白质编码基因的表达,已经成为基因表达的关键调控因子。哺乳动物中miRNA 产生可以分成以下四步:①在细胞核内,编码miRNA 的基因转录成pri⁃miRNA;②由Drosha 和DiGeorge 综合征染色体区域8(DGCR8)组成的微处理器复合体随后切割pri⁃miRNA 以产生前体miRNA(pre⁃miRNA);③通过Exportin⁃5 将pre⁃miRNA 从细胞核运输到细胞质,随后Dicer 酶将pre⁃miRNA 进一步切割;④双链RNA 的一条链装载到Argonaute(AGO)蛋白中以形成RNA 诱导的沉默复合物(RNA⁃induced silencing complex,RISC),与RISC 并入的成熟miRNA 能够通过碱基配对靶向mRNA[4]。miRNA 5’末端中的6 个核苷酸被称为“种子序列”,可以与靶mRNA 的3’UTR 发生特异性结合,将mRNA 靶向降解或翻译调控。大多数miRNA 通过基因沉默机制影响基因表达,包括通过RISC 的mRNA 切割和翻译抑制。miRNA 可以抑制mRNA 翻译,稳定或诱导其降解,在细胞增殖和细胞稳态过程中发挥重要作用,可以调节遗传表达并参与细胞功能的调控[5⁃6]。
2 可能与OLP 发病相关的miRNAs
通过研究转录因子和miRNA 协同调节网络发现,转录因子(transcriptional factor,TF)⁃miRNA 共同调控的具有功能关系的相关基因组在OLP 的发病机制中发挥重要作用。某些miRNA 可靶向于趋化因子受体5 基因,通过促进CD14 和β⁃连环蛋白的 产 生 诱 导OLP 的 发 生[7]。miRNA 也 可 作 用 于TLR2、丝氨酸⁃苏氨酸激酶(AKT1)与雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTORC)、S⁃特异性周期蛋白⁃D1 基因(CCND1)及蛋白,通过调控白细胞介素(interleukin,IL)、干扰素⁃γ(interferon⁃γ,IFN⁃γ)和肿瘤坏死因子⁃α(tumor necrosis factor⁃α,TNF⁃α)等细胞因子,诱导Th1 和Th2 的失衡,促进OLP 的发生[8]。
2.1 miRNA⁃19a
miRNA⁃19a 是由人类第13 号染色体上的基因转录而成,Wang 等[9]研究发现在OLP 组中,miRNA⁃19a 的表达显著升高,且直接靶向TLR2 导致其表达明显上调,增加了TNF⁃α 和IFN⁃γ 的产生,同时降低了IL⁃4、IL⁃5 和IL⁃10 的水平。此外,通过协同诱导Th1 和Th2 之间的失衡,miRNA⁃19a/TLR2 上调可能导致OLP 发病风险升高。
2.2 miRNA⁃122 和miRNA⁃199
miRNA⁃122 是由人18 号染色体上的HCR 基因转录产生的,该基因包含两个外显子和一个内含子。miRNA⁃199 由位于人19 号染色体上的基因转录而成。Wang 等[9]在对OLP 患者及健康者的外周血样本进行微阵列分析及其qRT⁃PCR 分析之后,发现OLP 患者外周血单核细胞中miRNA⁃122 及miRNA⁃199 的表达水平相对健康对照组均有显著下降,研究发现miRNA⁃122,miRNA⁃199 直接靶向AKT1 与mTOR,且AKT1 和mTOR 在OLP 患者的外周血单核细胞中表达水平较高。进一步研究发现miRNA⁃122 与AKT1,miRNA⁃199 与mTOR 之间存在负反馈调节的关系。该研究表明miR⁃199 和miR⁃122 可能通过调控mTOR 和AKTI 的表达参与OLP的发病机制。
2.3 miRNA⁃138
miRNA⁃138 为由Dicer 酶处理后形成的,长度约 为22 个 核 苷 酸 产 物。Ghallab 等[10]研 究 发 现,OLP 患者组相对于健康组,miRNA⁃138 呈现低表达,但靶蛋白G1/CCND1 却在基因及蛋白水平中呈现过表达;且在OLP 的亚分组中,miRNA⁃138 在萎缩型OLP 及糜烂型OLP 中的表达水平均低于网状型OLP,萎缩型OLP 患者CCND1 基因及蛋白的表达水平最高;这提示miRNA⁃138 及CCND1 在OLP的发生与发展中起到重要的作用,miRNA⁃138 在鉴别OLP 分型中有一定的临床价值。另外,miRNA⁃138 的下调增加了细胞周期蛋白D1 在OLP 黏膜中的表达,这可能在疾病发病中起关键作用。
2.4 miRNA⁃635 和miRNA⁃578
Shen等[11]对OLP患者及健康组的组织样本中的miRNA⁃635、miRNA⁃578 和IL⁃17A 进行了qRT⁃PCR及免疫印迹实验;结果显示,OLP 患者组中IL⁃17 相对健康对照组的表达水平明显降低,且在HEK293细胞中通过双荧光素酶报告基因检测系统证实miR⁃NA⁃635及miRNA⁃578是IL⁃17A的靶基因;这提示IL⁃17A 高表达及其靶miRNA⁃635、miRNA⁃578 低表达可能对OLP的发生有一定促进作用。
3 可能与OLP 严重程度相关的miRNAs
研究发现,某些miRNA 可能靶向作用于FOXP3、ANGPT1、MMP1 基因,从而促进OLP 的发展[7]。另外,某些miRNA 可以通过调节固有免疫TLR 信号通路和STAT1/IFN⁃γ 等信号通路参与调控调节性T 细胞(regulatory cells,Tregs),调节CD4+T 细胞中转录因子c⁃Maf 的水平,参与CD4+T 细胞在Th1/Th2 亚群上的分化过程;通过调控肿瘤坏死因子受体相关因子⁃6(tumor necrosis factor receptor associated factor 6,TRAF6),调节OLP 的进程;通过调控细胞因子信号传导抑制因子1(suppressor of cytokine signalling 1,SOCS⁃1)的基因表达,影响IFN信号;通过由磷酸激酶及转录因子调节的信号通路,调节细胞因子、趋化因子和转录因子的产生,促进T 细胞介导的自身免疫炎性疾病的发展[11⁃12]。
3.1 miRNA⁃125a
Chen 等[13]通过测序发现与对照组相比,OLP患者的miRNA⁃125a 表达存在明显差异,研究表明OLP 患者外周血单核细胞的miRNA⁃125a 表达下降,并且RAE 评分(reticular:网状;atrophic:萎缩;erosive lesion:糜烂病变)与miRNA⁃125a 呈显著负相关,提示外周血单核细胞(peripheral blood mono⁃nuclear cells,PBMCs)中miRNA⁃125a 可作为评估OLP 严重程度的重要生物标记物。
3.2 miRNA⁃132
陈雪芬等[14]研究发现OLP 患者miRNA⁃132 的表达水平显著高于对照组,糜烂型OLP 患者miR⁃NA⁃132 的相对表达量明显高于非糜烂型和对照组,而非糜烂型OLP 患者miR⁃132 的相对表达量与对照组无差异。研究结果表明,miRNA⁃132 高表达可能与OLP 的异常免疫反应有关,并且miRNA⁃132可以作为评估OLP 病情严重程度的辅助指标。
3.3 miRNA⁃146a
miRNA⁃146a 是第一个被发现在免疫系统中具有调节作用的miRNA,已有研究证实其在固有免疫Toll 样受体(Toll⁃like receptor,TLR)及其信号通路中具有负调节作用[12]。miRNA⁃146a 参与了CD4+T 细胞在Th1/Th2 亚群上的分化过程[15]。研究表明miRNA⁃146a 通过STAT1/IFN⁃γ 信号通路参与调控Treg 细胞,且在小鼠细胞中,miRNA⁃146a可能具有将幼稚T 细胞分化为Th1 效应细胞的功能。Anmadi⁃Motamayel 等[16]研究发现,与健康对照组相比,OLP 组miRNA⁃146a 水平显著升高,并推测miRNA⁃146a 的表达模式及受调节潜在转录产物可以影响CD4+T 细胞向Th1 或Th2 的分化。Wang 等[9]发现miRNA⁃146a 可通过调控TRAF6 来调节OLP 的进程,但由于缺乏对该miRNA 调节的转录产物的具体分析,其机制仍需要进一步的探讨。
3.4 miRNA⁃155
miRNA⁃155 是一个典型的多功能基因,位于人类21 号染色体上bic(B⁃cell integration cluster)基因的第三个外显子内[17],为外显子中一段138 个核苷酸保守序列编码miRNA⁃155 的前体发夹结构。miRNA⁃155 表达谱参与了CD4+T 细胞在Th1/Th2 亚群上的分化过程。Rodriguez 等[18]的研究表明,miRNA⁃155 缺陷小鼠的树突状细胞在对抗原的反应中未能诱导有效的T 细胞活化。同时证明bic/miRNA⁃155 可以调节CD4+T 细胞中转录因子c⁃Maf的水平,这与体内中Th2 细胞反应的衰减有关。此外,有研究者认为通过IFN⁃γ 信号miRNA⁃155 有助于CD4+T 细胞中Th1 细胞的分化。而且,miRNA⁃155 可以调控SOCS1 的基因表达,该基因是细胞因子IFN 的负调控因子。最近研究表明,miRNA⁃155影响免疫调节,其中包括影响由磷酸激酶及转录因子调节的信号通路。另有研究发现miRNA⁃155不仅调节细胞因子、趋化因子和转录因子的产生,并且还可以促进T 细胞介导的自身免疫的炎性疾病。研究发现miRNA⁃155 在糜烂型OLP 患者血浆和PBMCs 中相对表达量均高于非糜烂型OLP 患者,提示miRNA⁃155 可作为预测OLP 病损严重程度的指标[16]。
4 可能与OLP 癌变风险相关的miRNAs
基于具有功能关系的TF⁃miRNA 协同调控网络的研究显示,部分基因和一些以癌基因或抑癌基因为靶点的miRNA 与OLP 的癌变密切相关,且协同调控网络在OLP 的癌变中发挥着重要作用[7]。miRNA 可通过激活大鼠肉瘤(rat sarcoma,RAS)癌基因的表达促进肿瘤的发生;通过激活Keratin 18(KRT18)基因,促进肿瘤分化和转移,促进OLP 恶化成口腔鳞状细胞癌;可能通过沉默蛋白酪氨酸磷酸酶(phosphate and tension homology deleted on chromsome ten,PTEN)基因,进而上调细胞周期蛋白D1 的表达,促进细胞生长;可能通过调节转录因子LIN28A 的表达,调控肿瘤干细胞[7];可能通过增加口腔角质形成细胞(human oral kera⁃tinocytes,HOKs)中PLK2(polo like kinase 2,PLK2)的水平来诱导细胞增殖,促进OLP 癌变[19]。
4.1 miRNA⁃26a 和miRNA⁃29a
Roy 等[20]通过研究miRNA 及其靶基因在OLP、白斑和口腔癌中的表达,发现miRNA⁃26a、miRNA⁃29a 在OLP 组织中表达上调,而在白斑及口腔癌组织中表达明显下调,其靶向的癌症相关基因AD⁃AMTS7、CDK6、EZH2、CPEB3、PI3KR1 等表达也下调。研究结果提示,miRNA⁃26a、miRNA⁃29a 和靶基因表达的改变可能在癌前病变向癌症的发展过程中起重要作用,miRNA⁃26a、miRNA⁃29a 和AD⁃AMTS7 等组成的基因表达谱有助于区分口腔癌与OLP。
4.2 miRNA⁃27b
miRNA⁃27b 是由位于人类第9 号染色体的hsa⁃miRNA⁃27b 经过转录和酶切形成的。目前发现其在人类结肠癌细胞中起到肿瘤抑制作用,降低的miRNA⁃27b 也会促进口腔鳞状细胞癌(oral squa⁃mous cell carcinoma,OSCC)增殖。Aghbari 等[21]发现OLP 患者组织及唾液中miRNA⁃27b 明显低于正常对照组。Chen 等[19]研究发现OLP 组织中miRNA⁃27b 表达量明显下调,PLK2 水平显著提高,并提示PLK2 为miRNA⁃27b 的潜在靶基因,miRNA⁃27b 的降低可能通过增加HOKs 中PLK2 的水平来诱导细胞增殖。
4.3 miRNA⁃31 和miRNA⁃200a
Mehdipour 等[22]采集了30 例OLP 患者的唾液样本,其中15 例被确诊为异常增生OLP 患者。另外采集了15 例OSCC 患者及15 位健康对照者的唾液样本,通过qRT⁃PCR 检测其目标miRNA 含量。研究结果表明miRNA⁃31 只在异常增生OLP 和OS⁃CC 患者的唾液中表达水平升高,miRNA⁃200a 只在OSCC 患者的唾液中表达水平降低。该研究提示唾液中miRNA⁃31 及miRNA⁃200a 水平可作为评估OLP 患者癌变风险的指标。
4.4 miRNA⁃137
Aghbari 等[21]研究发现,在唾液及组织样本中,OLP 患者的miRNA⁃137 表达水平明显低于健康组;且在组织样本中,丘疹型OLP 与糜烂型OLP 的miRNA⁃137 表达存在差异;在唾液样本中,丘疹型OLP、萎缩型OLP 均与糜烂型OLP 的miRNA⁃137 表达存在差异,这说明miRNA⁃137 的表达水平可能会影响OLP 的临床表现类型。Dang 等[23]发现OLP患者的组织样本中仅在上皮细胞中miRNA⁃137 及p16 基因存在异常的启动子甲基化,而在OLP 患者的结缔组织中却不存在这种现象。以上研究提示miRNA⁃137 可以成为OLP 疾病活动和恶变倾向的生物标志物。
5 总结与展望
综上所述,虽然目前OLP 的病因及发病机制尚不明确,但大量研究表明miRNAs 对OLP 的发生、严重程度和癌变风险具有提示意义,但其具体作用机制尚未阐明,需要进一步研究探讨。目前关于miRNAs 与OLP 的研究仍存在不足之处,如许多利用基因芯片筛选差异表达miRNAs 的研究并没有根据OLP 类型或癌变风险进一步的分组探究。
【Author contributions】Pan YX collected the references,wrote and revised the article. Guo DW collected the references,reviewed the article. Li X collected the references,revised the article. Lu SL reviewed the article. All authors read and approved the final manu⁃script as submitted.