miRNA在皮膚紫外線光反應(yīng)中的作用

栗丹 吳迪 周炳榮 駱丹

miRNA在皮膚紫外線光反應(yīng)中的作用

栗丹 吳迪 周炳榮 駱丹

日光的紫外線照射是一種常見(jiàn)的環(huán)境致癌因素。人類皮膚長(zhǎng)期暴露于紫外線照射（特別是長(zhǎng)波紫外線和中波紫外線）可引起多種傷害，如，紅斑、色素沉著、免疫抑制、光老化和皮膚腫瘤等。為了避免這些損傷維持基因完整性，細(xì)胞自身具有多種保護(hù)機(jī)制，包括DNA修復(fù)、細(xì)胞周期阻滯和誘發(fā)凋亡等。研究表明，miRNA在紫外線照射引起的各種細(xì)胞反應(yīng)中發(fā)揮了重要作用，與人類一系列的光照后皮膚損傷反應(yīng)和疾病有關(guān)。

微RNAs；紫外線；光；創(chuàng)傷和損傷；皮膚腫瘤

近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA在多種疾病中的表達(dá)失調(diào)與疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，這些miRNA從基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控某些蛋白質(zhì)的翻譯，從而影響疾病的發(fā)生發(fā)展。在皮膚科領(lǐng)域，關(guān)于紫外線照射引起的不同光損傷反應(yīng)中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些特異性表達(dá)的miRNA，研究這些異常水平的miRNA在相關(guān)疾病中所起的特殊作用已成為熱點(diǎn)，尤其在皮膚腫瘤方面。

1 皮膚對(duì)紫外線（UV）損傷的反應(yīng)

UV照射可誘導(dǎo)正常人類細(xì)胞啟動(dòng)一個(gè)瞬時(shí)而快速的反應(yīng)機(jī)制（UV應(yīng)激反應(yīng)），可以誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和凋亡等，同時(shí)也啟動(dòng)了一套完整的DNA修復(fù)系統(tǒng)和細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)以維持基因組的完整性。不同程度的UV損傷決定了具體的DNA修復(fù)反應(yīng)。發(fā)生細(xì)胞周期阻滯的細(xì)胞修復(fù)后便進(jìn)入新一輪的分裂周期，修復(fù)失敗將發(fā)生細(xì)胞周期阻滯狀態(tài)或者凋亡［1］，并進(jìn)一步導(dǎo)致免疫抑制、炎癥、光老化和皮膚腫瘤的發(fā)生。

2 miRNA與UV導(dǎo)致的皮膚損傷

miRNA是一類內(nèi)源性非編碼小分子RNA，主要通過(guò)與目標(biāo)基因的3′-UTR區(qū)域結(jié)合以負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄后基因的表達(dá)而破壞mRNA的穩(wěn)定性，阻礙蛋白質(zhì)翻譯，這是miRNA依賴性基因抑制的主要機(jī)制。目前關(guān)于miRNA在皮膚科領(lǐng)域的研究主要集中在傷口愈合、皮膚分化和腫瘤方面。臨床研究表明miRNA的表達(dá)與一系列UV誘導(dǎo)的皮膚損傷密切相關(guān)，特別是皮膚腫瘤［2］。研究證明其與皮膚癌的發(fā)生、侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［3］。

2.1 UV照射后皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞中miRNA的表達(dá)變化：研究表明，通過(guò)對(duì)皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞接受UV照射后的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA表達(dá)的特定模式。Zhou等［4］運(yùn)用miRNA微陣列技術(shù)和實(shí)時(shí)定量PCR測(cè)定正常人角質(zhì)形成細(xì)胞在不同劑量UVB照射4 h和24 h后miRNA含量的變化，發(fā)現(xiàn)44個(gè)miRNA的表達(dá)發(fā)生明顯變化（超過(guò)對(duì)照組的兩倍），這些變化的miRNA呈時(shí)間依賴性而非照射劑量依賴性。

作者單位：210029南京，南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院皮膚性病科

2.2miRNA與UV引發(fā)的DNA損傷：UV照射導(dǎo)致DNA損傷引發(fā)的細(xì)胞反應(yīng)是伴隨基因表達(dá)的改變發(fā)生的，這種反應(yīng)在轉(zhuǎn)錄、翻譯及轉(zhuǎn)錄后水平均接受miRNA的調(diào)控。研究表明，miRNA介導(dǎo)的基因調(diào)控比其他大部分的轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控反應(yīng)早。對(duì)依賴miR-16的CDC25a調(diào)控學(xué)說(shuō)的研究更進(jìn)一步證明了miRNA在UV照射射引起的細(xì)胞應(yīng)答中的功能，CDC25a mRNA在細(xì)胞周期中下調(diào)可以導(dǎo)致即時(shí)的細(xì)胞周期停止，而基因沉默和過(guò)表達(dá)研究顯示miR-16直接下調(diào)CDC25a。說(shuō)明介導(dǎo)miRNA的基因沉默，有助于細(xì)胞對(duì)紫外線應(yīng)激發(fā)生定時(shí)的應(yīng)答反應(yīng)［5］。

2.3 miRNA與UV引起的色素沉著：色素形成是皮膚對(duì)UV照射的一個(gè)獨(dú)特的防御反應(yīng)，人表皮黑素細(xì)胞的黑素小體向角質(zhì)形成細(xì)胞的轉(zhuǎn)移作用在減輕UV照射導(dǎo)致的DNA損傷中發(fā)揮重要作用［6］。有研究闡明，miR-25可通過(guò)抑制小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（MITF）來(lái)調(diào)節(jié)皮膚細(xì)胞的黑素合成功能［7］。Dynoodt等［8］對(duì)miRNA在人類皮膚的黑素合成過(guò)程中的作用進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，16種miRNA表達(dá)發(fā)生改變：miR-125b、miR-139-5p、miR-145、miR-155、miR-193* 等，其中，miR-206、miR-218、miR-221、miR-222、miR-28、miR-335*、miR-365 和 miR-455表達(dá)水平上升，miR-130b、miR-182和miR-9等表達(dá)水平下降，通過(guò)上調(diào)和下調(diào)這些miRNA的表達(dá)可調(diào)控色素生成相關(guān)基因的表達(dá)。鑒于目前針對(duì)色素沉著的治療方法并不理想，也存在諸多不良反應(yīng)，因此，通過(guò)miRNA來(lái)調(diào)控特定基因以治療色素病具有意義。近來(lái)Wu等［9］通過(guò)調(diào)節(jié)miR-434-5P及其目標(biāo)基因酪氨酸酶證實(shí)miRNA療法實(shí)現(xiàn)皮膚美白的可能性。

2.4 miRNA與皮膚光老化：光老化是皮膚長(zhǎng)期、持續(xù)地暴露在自然或人工合成的UV引起的老化過(guò)程，其機(jī)制包括UV激活生長(zhǎng)因子受體、蛋白激酶連鎖反應(yīng)、上調(diào)c-Jun、c-Fos和AP-1轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體的表達(dá)等。其中激活蛋白1不僅刺激基質(zhì)金屬蛋白酶的轉(zhuǎn)錄以誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的降解，而且下調(diào)膠原合成。Song等［10］研究了關(guān)于人皮膚中UVA照射上調(diào)c-Jun表達(dá)的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)真皮成纖維細(xì)胞的c-Jun蛋白的增加與miR-155表達(dá)下降密切相關(guān)，表明miR-155可能作為光老化治療的靶點(diǎn)。還有研究表明，在UVB相關(guān)老化中發(fā)現(xiàn)有miR-15a、miR-20a、miR-20b、miR-93 和 miR-101 表達(dá)改變。此外，在一項(xiàng)積雪草提取物對(duì)光老化的保護(hù)作用研究中發(fā)現(xiàn)，積雪草可引起真皮成纖維細(xì)胞中特定的miRNA的表達(dá)，從而抑制UVB介導(dǎo)的光老化。這些miRNA表達(dá)水平的改變與細(xì)胞凋亡抑制、細(xì)胞周期調(diào)控和MAP 激酶活化有關(guān)［11］。Zhou 等［12］研究顯示，miRNA34c-5p可通過(guò)調(diào)節(jié)與衰老相關(guān)分子的表達(dá)來(lái)延緩UVB誘導(dǎo)的提早衰老真皮成纖維細(xì)胞的老化進(jìn)程，這為治療光老化新藥物的研發(fā)提供了新的思路。

2.5 miRNA 與光致癌作用：Dziunycz等［13］運(yùn)用實(shí)時(shí)RT-PCR分析發(fā)現(xiàn)，鱗狀細(xì)胞癌皮膚組織中miR-21表達(dá)水平顯著增加，miR-184的水平也明顯增加。最新的研究確定了β-HPV感染與鱗狀細(xì)胞癌發(fā)生間的密切聯(lián)系［14］，證明HPV感染也是鱗狀細(xì)胞癌發(fā)生的一個(gè)危險(xiǎn)因素。研究發(fā)現(xiàn)，miRNA表達(dá)下調(diào)與UV照射引起的HPV8癌基因水平的上調(diào)及隨后的腫瘤發(fā)生密切相關(guān)［15］。Sand 等［16］運(yùn)用 miRNA 微陣列技術(shù)分析出皮膚基底細(xì)胞癌的表達(dá)譜，篩選出特殊的差異性表達(dá)的目標(biāo)miRNA，其中有16個(gè)表達(dá)上調(diào)的 miRNA，如 hsa-miR-130a、miR-18a/b、miR-125a-5p等，10個(gè)表達(dá)下調(diào)的miRNA，如hsa-miR-145、miR-145等。研究發(fā)現(xiàn)，這些miRNA與腫瘤發(fā)生的多種通路有關(guān)。

UV照射目前仍然是黑素瘤重要的可控危險(xiǎn)因子［17］。大量研究表明，miRNA參與黑素瘤細(xì)胞的增殖、細(xì)胞周期改變、轉(zhuǎn)移、侵襲、免疫逃逸和耐藥性的發(fā)生，這些功能的調(diào)控大多是通過(guò)不同的分子通路來(lái)實(shí)現(xiàn)的［18］。研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-146a可通過(guò)激活Notch信號(hào)通路促進(jìn)黑素瘤的發(fā)生和進(jìn)展［19］。而miRNA-206作為一種腫瘤抑制因子，可通過(guò)作用于CDK4、細(xì)胞周期蛋白D1和細(xì)胞周期蛋白C誘導(dǎo)黑素瘤細(xì)胞的 G1 期阻滯［20］。此外，miRNA-143 已被證明作用于目標(biāo)基因Syndecan-1以抑制黑素瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)［21］。Qi等［22］運(yùn)用新一代測(cè)序技術(shù)發(fā)現(xiàn)，miRNA在轉(zhuǎn)移性黑素瘤與原發(fā)性黑素瘤中的表達(dá)水平不同，具體包括 hsa-miR-146、hsa-miR-27、hsamiR-877 和 hsa-miR-186。Saleiban 等［23］發(fā)現(xiàn)，miRNA-20b可以調(diào)控黑素瘤細(xì)胞中的蛋白酶活化受體1的表達(dá)，而蛋白酶活化受體1水平與黑素瘤的進(jìn)展和侵襲力有密切聯(lián)系，進(jìn)一步證明其在腫瘤進(jìn)展和侵襲性中的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然對(duì)UV照射引起皮膚細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄調(diào)控和翻譯后蛋白修飾已有大量研究，但近來(lái)發(fā)現(xiàn)，miRNA在基因翻譯中的調(diào)控作用。目前已明確，多種miRNA與UV誘導(dǎo)的皮膚反應(yīng)尤其是皮膚腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展、侵襲和轉(zhuǎn)移有密切聯(lián)系。而對(duì)于特定miRNA的功能以及miRNA之間的相互作用還需要更進(jìn)一步的研究。

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Roles of miRNAs in skin responses to ultraviolet radiation

Li Dan,Wu Di,Zhou Bingrong,Luo Dan.Department of Dermatology and Venereology,First Affiliated Hospital of Nanjing Medical University,Nanjing 210029,China

Solar ultraviolet （UV） radiation is a ubiquitous carcinogenic environmental factor.Longterm exposure of human skin to UV radiation （particularly UVA and UVB） can cause a variety of adverse changes,such as erythema,pigmentation,immunosuppression,photoaging,skin neoplasms,and so on.To avoid these adverse changes and maintain genetic integrity,cells themselves have various protective mechanisms,including DNA repair,cell cycle block and apoptosis induction.Studies have indicated that miRNAs play important roles in various cellular reactions induced by UV radiation,and are associated with a series of adverse cutaneous reactions and dermatoses following UV radiation.

MicroRNAs;Ultraviolet rays;Light;Wounds and injuries;Skin neoplasms

Luo Dan,Email:daniluo2005@163.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.04.011

國(guó)家自然科學(xué)基金（81000700）

駱丹，Email:daniluo2005@163.com

2014-07-07）