微小RNA 在社区获得性肺炎中应用进展

周慈航， 胡珍丽， 胡晶晶

海军军医大学附属长海医院1. 全科；2. 呼吸与危重症医学科；3. 临床实验中心，上海200433

微小RNA(MicroRNA，miRNA)是一群高度保守的小分子非编码RNA，与信使RNA(messenger RNA，mRNA)具有互补的反平行序列。 miRNA 可能通过与内源性RNA 相互作用调控靶基因表达，与细胞生长和凋亡、免疫、代谢等密切相关[1-2]。 目前，已有800 余个人类miRNA 被发现[3]。 部分miRNA 可作为疾病诊断、治疗及预后的潜在标志物，在临床上具有广泛的应用前景。 有研究报道，外周血循环中miRNA 表达能够用于肿瘤的早发现和早诊断，也可作为诊断炎症性疾病的潜在标志物[4]。 社区获得性肺炎(community-acquired pneumonia，CAP)是临床常见的下呼吸道感染性疾病，病原体可能为细菌、病毒、真菌、支原体、衣原体等。随着空气污染加重和人口老龄化，CAP 发病率居高不下，抗生素耐药率的不断升高和致病病原谱的不断变迁也增加了CAP 的诊断难度[5]。 如何及时准确评估CAP 患者的病情，从中识别高危患者并给予有效临床干预是当前CAP 诊疗的重点难点和关键环节。 现就miRNA 在CAP 中的应用进展作一综述。

1 微生物所致肺组织免疫炎症反应的调控

CAP 患者常会在感染细菌、病毒、支原体等病原菌后发生免疫反应，miRNA 主要通过阻断细胞受体信号传导中的转录因子或中间分子等关键蛋白的翻译来影响免疫细胞的发育和功能。

1.1 细菌 革兰氏阳性细菌肺炎链球菌感染是导致CAP 的主要原因，占全球CAP 患者的30% ~35%[6]。 有研究表明，miRNA-155 能够通过影响MARCO 受体的表达干扰细菌病原体(如铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌等)的吞噬，在脂多糖诱导后，过表达miRNA-155 小鼠的肺泡灌洗液中可检测出高浓度的肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α、白细胞介素(interleukin，IL)-1，高表达的miRNA-155 参与肺损伤病理过程[7]。 miRNA-155还可作用于FGF9 基因上，肺上皮细胞过表达miRNA-302b 能够抑制促炎核转录因子(nuclear factor kappa B，NF-κB)信号的激活，从而抑制炎症加速，促进细胞因子产生，提高铜绿假单胞菌感染小鼠的存活率[8]。 脂多糖是一种有效的内毒素，是革兰氏阴性细菌细胞壁的主要生物活性成分。 miRNA 在脂多糖引起的肺部损伤中表达水平会发生变化，影响炎症因子释放，参与肺部急性炎症的病理过程。在脂多糖诱导的急性肺损伤大鼠模型中，miRNA-146a 发挥炎症抑制作用，保护肺组织免受过度炎症损伤[9]。 miRNA 可结合在TNF-α mRNA 上以抑制其表达，脂多糖激活的巨噬细胞表达的miRNA 水平是下降的[10]。 miRNA-124-3p 通过作用于肿瘤坏死受体相关因子-6 减轻脂多糖介导的重症CAP 炎症反应[11]。 miRNA 对病原体入侵后的呼吸道黏膜完整性和屏障功能发挥着重要作用，例如，miRNA-17-92 具有促进未分化肺上皮祖细胞高增殖的能力[12]。 在炎症过程中，TNF-α 诱导上皮细胞miR-122a 表达，从而引起其靶基因闭合蛋白降解，导致黏膜通透性增加[13]。

1.2 病毒 miRNA 可以沉默病毒RNA，也可以调控RNA 转录后的基因表达。 疱疹病毒、巨细胞病毒等自身可以表达miRNA。 单纯疱疹病毒1 型基因编码miRNA-H2-3p 可促进单纯疱疹病毒1 型复制和潜伏期再激活，巨细胞病毒通过表达miRNAUS4-1 靶向内质氨基肽酶-1(一种负责修剪缩氨酸的蛋白)抑制CD8＋T 细胞反应[14]。 miRNA-5197-3p 可以结合SAR-CoV-2，但不能靶向人类基因[15]。人体细胞产生的miRNA 具有直接或间接影响病毒复制的能力[16]。 直接影响复制主要从3 个方面:(1)宿主miRNA 与病毒mRNA 的3′-NTR 结合，抑制或增强RNA 病毒翻译；(2)宿主miRNA 与病毒RNA 的编码区结合，抑制病毒基因翻译，阻止病毒复制；(3)宿主miRNA 与病毒mRNA 的5′-NTR 结合，导致病毒RNA 稳定化，从而增强复制[3]。 例如，miRNA-32 可与副流感病毒mRNA 的3′-UTR 结合，减 少 病 毒 复 制[17]； miRNA-323、 miRNA-485、miRNA-654 与流感病毒PB 编码区结合后会产生抗病毒活性，导致病毒RNA 降解，抑制病毒翻译和复制[18]。 miRNA-200c-3p 可通过与产生血管紧张素转换酶-2 细胞中的3′-UTR-mRNA 结合抑制SARS病毒和其他促进急性呼吸系统综合征的病毒感染[19]。 miRNA-122 可结合丙型肝炎病毒5′-UTRmRNA 促进病毒翻译和复制[20]，有学者将miRNA-122 的作用机制用于治疗黑猩猩的慢性丙型肝炎，取得了较好的结果[21-22]。 主要的间接作用是miRNA 对病毒感染的宿主免疫系统产生影响。一方面，当病毒被模式识别受体识别后，先天免疫系统被激活，miRNA 通过调节干扰素和细胞因子相应的基因表达参与其中，如miRNA-466i 通过结合Ⅰ型干扰素α 和β 阻止促炎细胞因子翻译[23]。 另一方面，miRNA 能够影响信号通路中涉及的关键蛋白质和分子，并能靶向转录因子，对免疫反应发挥调节作用。 miRNA-155 通过靶向细胞信号传导抑制因子-1 和蛋白酪氨酸磷酸酶-2 激活STAT5 细胞信号通路[24]。 有实验发现，CD4 是miRNA-221、miR-222 的直接靶点，miRNA-222 模拟物在人巨噬细胞中的异位表达可调控CD4 mRNA 的转录和细胞表面CD4 的表达，导致人类免疫缺陷病毒感染[25]。

1.3 肺炎支原体 支原体和衣原体引起的非典型肺炎约占CAP 的7% ~20%[26]。 miRNA-29c 可调控B7-H3 基因表达，影响Th17 在肺炎支原体肺炎中的作用[27]。 肺炎支原体可诱导单核巨噬细胞产生过度免疫炎症反应[28]，肺炎支原体通过脂质相关膜蛋白或TNF-α 等促炎细胞因子诱导巨噬细胞中miRNA-222-3p 表达，高浓度miRNA-222-3p 能够靶点CD4 影响巨噬细胞活性[29]。 巨噬细胞可以表达miRNA-1323，其与IL-6 mRNA 结合，抑制IL-6 表达[30]。 miRNA-143-3p 通 过 调 控 TLR4/MyD88/NF-κB信号通路减少小鼠支原体肺炎肺泡上皮细胞凋亡，并抑制促炎因子(IL-2、TNF-α 等)，增加抑炎因子IL-10 产生[31]。 在难治性支原体肺炎小鼠模型中，miRNA-221 抑制TLR4/MyD88/NF-κB 信号通路发挥作用，黄芩苷通过促进miRNA-221 表达缓解小鼠支原体感染所致的肺损伤，达到治疗目的[32]。miRNA-146a-5p 通过调控IRAK-1/RXR/LXR 信号通路抑制巨噬细胞中IL-1 受体表达[33]。

2 重症肺炎的评估

重症肺炎患者病情进展迅速，病死率高，正确认识其发生发展过程的病理生理机制，并针对性地选择对因和综合调节、支持治疗可显著提高治愈率，改善患者生活和预后。 Gottwein 等[34]证明，在病毒和细菌共感染的重症肺炎中，内源性miRNA-200a-3p 协同诱导调节JAK-STAT 信号通路并导致干扰素γ 诱导蛋白-10 表达加剧，触发先天免疫反应。 巨噬细胞过度活化导致的急性肺损伤中，肺上皮细胞和巨噬细胞表达的颗粒蛋白前体PGRN 的靶向miRNA-34b-5p 具有保护肺组织的作用[35]。外泌体可携带多种miRNA，如miRNA-155 可通过SHIP-1 促进巨噬细胞增殖，miRNA-122 可增加单核细胞对内毒素的作用[36]。

3 CAP 的诊断及预后判断

miRNA-21 含量在不同严重程度的CAP 患者血清中存在显著差异，且与PSI、CURB-65 评分呈现正相关。 这表明，血清miRNA-21 水平能够平行反映CAP 的严重程度[37]。 重症肺炎患者的miRNA-127-5p 表达明显下调，其可能参与调节重症肺炎的肺损伤，且在肺泡灌洗液中的检测敏感度为86.7%，特异度为70.0%[38]。 对于住院的CAP 患者，miRNA-146a-5p 和miRNA-16-5p 高表达与患者30 d 的病死率呈正相关，两种miRNA 均可作为良好的生物标志物来预测住院CAP 患者的预后[39]。 肺炎支原体是儿童CAP 的主要原因。 miRNA-222-3p 在肺炎支原体肺炎患儿中高表达，其可作为肺炎支原体肺炎诊断和预后的生物标志物[40]。 循环miRNA-223-3p在预测肺炎继发脓毒症方面具有很高的准确性，可作为预测肺炎继发脓毒症的潜在生物标志物[41]。

4 小结

CAP 是临床上常见的肺部疾病，伴随外周循环miRNA 表达变化。 测定miRNA 表达水平差异可协助判断病原菌的种类，为临床诊断提供依据，调控相应miRNA 的表达水平可能会发挥调节人体对病原菌的防御和免疫力的作用，提高治愈率。 近年来，miRNA 在CAP 中的作用受到广泛关注，但相关研究仍处于初期阶段，其在临床应用中面临诸多困难和障碍，如检测方法的准确性，组织的特异性，以及miRNA 的敏感度和特异度等。