microRNAs： 支氣管哮喘的潛在新靶點(diǎn)

賀琳娟，劉姬艷

作者單位：310036 杭州師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院

支氣管哮喘（簡(jiǎn)稱哮喘）是以持續(xù)的氣道炎癥、氣道高反應(yīng)性和氣道重塑為特征的慢性呼吸道疾病，有多種細(xì)胞及細(xì)胞組分的參與，包括嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T 淋巴細(xì)胞及肥大細(xì)胞等炎癥細(xì)胞，氣道上皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等氣道結(jié)構(gòu)細(xì)胞和 IL-4、IL-9、IL-13、FOXP3 轉(zhuǎn)錄因子、TNF-α 等細(xì)胞組分[1]。哮喘臨床出現(xiàn)反復(fù)發(fā)作的呼吸道癥狀，如反復(fù)的喘息、氣急、胸悶、咳嗽等[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球3 億人患有哮喘，每年有 25 萬(wàn)人死于該病。發(fā)達(dá)國(guó)家如澳大利亞、英國(guó)、加拿大的哮喘患病率高達(dá) 10% 以上[2]，我國(guó)的哮喘患者也逐年增加，尤其是兒童哮喘患者，已經(jīng)從2000 年的 1.97% 增加到了 2010 年的 3.01%[3]。

由于哮喘病因和發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性，給患者的準(zhǔn)確診斷和有效治療帶來(lái)了困難，目前哮喘的診斷主要依據(jù)喘息的病史、發(fā)作的臨床表現(xiàn)以及結(jié)合肺功能測(cè)定，但由于間隙性喘息和咳嗽也發(fā)生在非哮喘的其他呼吸系統(tǒng)疾病，而肺功能測(cè)定需要患者配合，不適合低齡兒童，因而對(duì)哮喘的準(zhǔn)確診斷造成困難[4]。哮喘的治療一般以藥物控制為主，如吸入糖皮質(zhì)激素（ICS）、β2-受體激動(dòng)劑、白三烯調(diào)節(jié)劑等，但長(zhǎng)期口服激素會(huì)誘發(fā)骨質(zhì)疏松、糖尿病、肥胖癥等不良后果，白三烯調(diào)節(jié)劑只能部分預(yù)防運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的支氣管痙攣[5]，故哮喘的診斷治療還需要尋找有效的新靶點(diǎn)。

microRNA（miRNA），是一類長(zhǎng) 18 ～ 25 個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼 RNA 分子，在各物種間具有高度的進(jìn)化保守性、基因表達(dá)時(shí)序性和組織特異性等特點(diǎn)[3,6]。miRNA 的作用機(jī)制包括三種，兩種是經(jīng)典的調(diào)控方式：靶 miRNA 的5'UTR 與靶 mRNA 的 3'UTR 完全互補(bǔ)配對(duì)時(shí)，靶 mRNA被 RNA 誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RISC）特異性降解；靶 miRNA的 5'UTR 與靶 mRNA 的 3'UTR 不完全互補(bǔ)配對(duì)時(shí)，抑制靶 mRNA 的翻譯，但不影響 mRNA 的穩(wěn)定性[7-8]。另一種是 2017 年新發(fā)現(xiàn)的調(diào)控方式：miRNA 指導(dǎo)其靶向mRNA 快速脫腺苷化，導(dǎo)致 mRNA 的快速衰減和表達(dá)水平的降低[9-10]。研究發(fā)現(xiàn)，miRNA 在細(xì)胞的增殖、分化、凋亡等過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，并且與某些疾病的發(fā)生、發(fā)展存在著密切的聯(lián)系，如腫瘤、肺結(jié)核、肺血栓、心血管疾病等[3,11-12]。本文就 miRNA 在哮喘樹(shù)突狀細(xì)胞、T 淋巴細(xì)胞中的作用，在哮喘氣道炎癥和氣道重塑中扮演的角色以及哮喘治療方面的研究作一綜述。

1 miRNA 指導(dǎo)哮喘樹(shù)突狀細(xì)胞的分化

樹(shù)突狀細(xì)胞（DC）是機(jī)體功能最強(qiáng)的專職抗原遞呈細(xì)胞，能高效地?cái)z取、加工處理和遞呈抗原。肺部的 DC 細(xì)胞可以通過(guò)誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞或 T 輔助細(xì)胞 Th1 來(lái)阻止對(duì)吸入無(wú)害性抗原的免疫應(yīng)答，而 DC 細(xì)胞的功能和免疫性受到 miRNA 的嚴(yán)密調(diào)控[13-15]。

成熟的 DC 細(xì)胞能有效地激活初始型 T 細(xì)胞，在初始T 細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用，同時(shí)誘導(dǎo) Th1/Th2 型免疫應(yīng)答的偏移[14]。脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的 DC 細(xì)胞成熟可表現(xiàn)為 CD80 和 CD86 表達(dá)增強(qiáng)，Zhang 等[16]研究表明，let-7i 在 LPS 誘導(dǎo)的 DC 細(xì)胞成熟過(guò)程中上調(diào)，而 let-7i的下調(diào)明顯阻礙 DC 細(xì)胞成熟，CD80 和 CD86 表達(dá)降低。Zech 等[17]研究表明，miR-155 在卵白蛋白或房塵螨誘導(dǎo)的 DC 細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，其缺陷直接影響過(guò)敏性氣道炎癥中 DC 細(xì)胞的成熟，CD80、CD83 和 CD86 的表達(dá)減少。

2 miRNA 指導(dǎo)哮喘 T 淋巴細(xì)胞的分化

T 淋巴細(xì)胞是哮喘調(diào)控的中樞效應(yīng)細(xì)胞，哮喘的氣道炎性與抗原特異性 Th2 細(xì)胞的形成有重要作用，而 miRNA可調(diào)節(jié) T 細(xì)胞增殖、存活、活化、分化和細(xì)胞因子的產(chǎn)生[18]。

Zhou 等[15]提出，miR-155 能通過(guò)三大途徑來(lái)調(diào)節(jié) Th2炎癥：一是通過(guò)預(yù)防 DC 細(xì)胞的抗原遞呈；二是抑制 Th2細(xì)胞的分化；三是下調(diào) Th2 細(xì)胞分泌 IL-4、IL-5 和 IL-13。Baumjohann 和 Ansel[18]研究發(fā)現(xiàn)，miR-155 缺陷型 T 細(xì)胞能產(chǎn)生更多的 IL-4、IL-5 和 IL-13 以及較少的干擾素 γ（IFN-γ），而 IL-4 特異性的轉(zhuǎn)錄因子 c-Maf 的表達(dá)增加可使 miR-155 缺陷型 T 細(xì)胞向著 Th2 細(xì)胞分化。Banerjee 等[19]發(fā)現(xiàn)，IFN-γ 對(duì) CD4+T 細(xì)胞分化具有多效性作用，在 CD4+T 細(xì)胞活化后，IFN-γ 信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活因子 1（STAT1）誘導(dǎo) Th1 分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子 T-bet 的產(chǎn)生。T-bet 可以增強(qiáng) Th1 細(xì)胞分化，抑制 Th2 細(xì)胞分化[20]。當(dāng) miR-155 過(guò)表達(dá)時(shí)，CD4+T 細(xì)胞向 Th1 分化，而抑制miR-155 的表達(dá)則可使 CD4+T 細(xì)胞向 Th2 分化。Lu 和Rothenberg[21]發(fā)現(xiàn)，IL-12 p35 的 3'UTR 含有高度進(jìn)化保守的 miR-21 的靶序列，miR-21 的缺失會(huì)增加 IL-12 和IFN-γ 的表達(dá)；IL-12 是參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答中 Th1 極化的關(guān)鍵分子，miR-21 可通過(guò)調(diào)節(jié) IL-12 p35 的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)Th1/Th2 的平衡，miR-21 缺陷的 CD4+T 細(xì)胞可向 Th1 分化。另有研究發(fā)現(xiàn)，體外 T 細(xì)胞中 miR-21 的過(guò)度表達(dá)促進(jìn)了 Th2 細(xì)胞的分化，而在活化的 CD4+T 細(xì)胞中，miR-27 或 miR-128 的過(guò)表達(dá)則降低了 IL-4 和 IL-5 的分泌，促進(jìn)了 Th1 細(xì)胞分化[22]。在過(guò)敏原刺激的 miR-155 KO 小鼠的氣道中 Th17 和 Treg 細(xì)胞顯著減少，表明miR-155 在體外調(diào)節(jié) Th17 細(xì)胞和調(diào)節(jié)性 T 淋巴細(xì)胞Treg 的分化[23]。

3 miRNA 在哮喘氣道炎癥中的作用

哮喘作為具有遺傳易感性的慢性氣道炎癥性疾病，近年來(lái)越來(lái)越多的證據(jù)表明，miRNA 參與哮喘氣道炎癥調(diào)節(jié)。

免疫學(xué)上認(rèn)為哮喘的發(fā)生與 Th1/Th2 比例失衡相關(guān)，這種比例失衡導(dǎo)致多種炎性因子釋放，最終引起哮喘氣道炎癥[24]。Rijavec 等[25]使用微陣列分析輕度、重度哮喘患者和非哮喘患者支氣管活檢樣品中 let-7a、miR-21 和 miR-223三種 miRNA 的表達(dá)，結(jié)果顯示三種 miRNA 在哮喘中差異表達(dá)，let-7a 在嚴(yán)重哮喘患者中下調(diào)，miR-223 在人類哮喘 T 細(xì)胞中下調(diào)；差異表達(dá)的 miRNAs 在氣道炎癥、Th1/Th2 極化和嗜酸性粒細(xì)胞的發(fā)育中發(fā)揮重要作用，還直接或間接地抑制一些關(guān)鍵因子的轉(zhuǎn)錄，如信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子 3（STAT3）、白細(xì)胞介素、IFN-γ、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β受體（TGF-β receptor）、Toll 樣受體 4（TLR4）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）等。Simpson 等[26]研究表明，miR-17～ 92 簇（miR-17、miR-18、miR-19 和 miR-92），特別是miR-19a 可通過(guò)同時(shí)靶向 NF-κB、JAK-STAT 和 PI(3)K 途徑的抑制劑來(lái)促進(jìn) Th2 細(xì)胞因子的產(chǎn)生，哮喘氣道 T 細(xì)胞內(nèi) miR-19a 上調(diào)，增加了 IL-13 的產(chǎn)生，從而促進(jìn)體內(nèi)Th2 驅(qū)動(dòng)的細(xì)胞炎癥。Martinez-Nunez 等[27]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，miR-18a、miR-27a、miR-128 和 miR-155 在哮喘患者氣道上皮細(xì)胞炎癥中發(fā)揮作用，發(fā)現(xiàn)在支氣管上皮細(xì)胞中miR-18a、miR-27a、miR-128 和 miR-155 同時(shí)下調(diào)可顯著增加 IL-6 和 IL-8 的 mRNA 水平。

Th2 氣道炎癥不僅表現(xiàn)為炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，還伴隨著支氣管肺泡灌洗液中 Th2 細(xì)胞因子如 IL-4、IL-5 和 IL-13的增加[28]。Malmh?ll 等[23]研究表明，Th2 細(xì)胞通過(guò)分泌Th2 細(xì)胞因子在變應(yīng)性哮喘的發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用，其中 miR-155 參與調(diào)節(jié)氣道中過(guò)敏原誘導(dǎo)的 Th2 介導(dǎo)的嗜酸性粒細(xì)胞炎癥。他們發(fā)現(xiàn)，miR-155 KO 小鼠嗜酸性粒細(xì)胞水平降低，黏液分泌增加，同時(shí) Th2 細(xì)胞和細(xì)胞因子IL-4、IL-5、IL-13 減少，表現(xiàn)出 Th2 活化受損，表明miR-155 KO 小鼠中過(guò)敏性氣道炎癥減少是由于 Th2 細(xì)胞應(yīng)答缺陷造成的。

4 miRNA 在哮喘氣道重塑中的作用

在持續(xù)氣道炎癥中，由炎癥細(xì)胞和氣道平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子和趨化因子使氣道平滑肌增生，進(jìn)而導(dǎo)致氣道結(jié)構(gòu)改變稱為氣道重塑[29-30]，氣道重塑是哮喘的另一個(gè)主要特征。Dileepan 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在人體氣道平滑肌細(xì)胞中，miR-708 和 miR-140-3p 對(duì) TNF-α 刺激引起的炎癥反應(yīng)具有抗炎作用，也就是與 IL-17 促炎途徑相關(guān)的一些組分被下調(diào)，而與細(xì)胞周期相關(guān)的一些基因上調(diào)，最終導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞增生；miR-708 在抑制哮喘相關(guān)趨化因子 CD44 和CD38 的 mRNA 表達(dá)的同時(shí)還下調(diào)哮喘相關(guān)基因如ADAM33 和 RARRES2 的表達(dá)，miR-140-3p 則對(duì)趨化因子 CXCL12 基因具有顯著抑制作用。

Ras 同源基因家族成員 A（RhoA）可介導(dǎo)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶的磷酸化，促進(jìn)嗜酸粒細(xì)胞的趨化，促進(jìn)氣道平滑肌細(xì)胞的增殖。IL-13 是支氣管氣道內(nèi)一種主要的細(xì)胞因子，與支氣管平滑肌的收縮有關(guān)，它能夠通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活因子6（STAT6）依賴機(jī)制增加 RhoA 的 mRNA，同時(shí)通過(guò)STAT6 獨(dú)立下調(diào) miR-133a 來(lái)增加 RhoA 的翻譯，從而誘導(dǎo) RhoA 蛋白上調(diào)。Chiba 和 Misawa[31]研究發(fā)現(xiàn)在哮喘支氣管平滑肌細(xì)胞中 miR-133a 的下調(diào)會(huì)導(dǎo)致 RhoA 的上調(diào)，致使平滑肌細(xì)胞增殖；而當(dāng) IL-13 刺激支氣管平滑肌細(xì)胞時(shí)，RhoA 的升高也伴隨著 miR-133a 的下調(diào)，導(dǎo)致平滑肌收縮。

此外，過(guò)敏原誘導(dǎo)的炎癥與哮喘患者氣道重塑反應(yīng)相關(guān)，Th2 細(xì)胞因子 IL-4 和 IL-13 在氣道重塑中發(fā)揮重要作用。IL-13 對(duì)變應(yīng)原誘導(dǎo)的哮喘患者具有直接的纖維化和氣道重塑作用，并且能夠調(diào)節(jié)噬酸細(xì)胞活化趨化因子和骨膜蛋白的產(chǎn)生。骨膜蛋白是一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，若在氣道上皮細(xì)胞中表達(dá)增加，可通過(guò)基底膜增厚，上皮下纖維化和嗜酸性粒細(xì)胞炎癥而導(dǎo)致氣道重塑[23]。另有研究發(fā)現(xiàn)，IL-22能夠作用于上皮細(xì)胞和氣道平滑肌細(xì)胞，促進(jìn)氣道平滑肌的增生[32]?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，miR-155 缺陷的小鼠不僅出現(xiàn)免疫受損，還表現(xiàn)出了與哮喘相似的氣道重塑，在哮喘小鼠中miR-155 的表達(dá)下降，使 IL-13 表達(dá)上升，從而促進(jìn)骨膜蛋白的產(chǎn)生[33]。

5 miRNA 在哮喘治療中的潛在價(jià)值

目前在臨床上治療哮喘主要采用糖皮質(zhì)激素和 β-2 受體激動(dòng)劑。糖皮質(zhì)激素和 β-2 受體激動(dòng)劑可以通過(guò)控制氣道炎癥和舒張氣道平滑肌改善患者的癥狀，但是副作用明顯，如發(fā)音困難、骨質(zhì)疏松、肥胖癥、鵝口瘡和心律失常等，還有一些患者對(duì)糖皮質(zhì)激素不敏感[5]。此外，利用細(xì)胞或者細(xì)胞因子的單克隆抗體或拮抗劑等治療哮喘也取得了很大進(jìn)展。但是單克隆抗體較高的治療費(fèi)用嚴(yán)重制約了其在臨床上的應(yīng)用，且自體疫苗能否在體內(nèi)有效產(chǎn)生抗體也是一個(gè)問(wèn)題，其技術(shù)并未成熟[34]。

miRNA 在哮喘中具有潛在的治療作用，可通過(guò)反義抑制或過(guò)表達(dá) miRNA 來(lái)治療哮喘。在 miRNA 過(guò)表達(dá)引起的疾病中，可用反義抑制法，反義抑制 miRNA 包括使用鎖核苷酸修飾的反義寡聚核苷酸和膽固醇分子偶聯(lián)的寡聚核苷酸結(jié)合 miRNA 使其失活。在 miRNA 表達(dá)下調(diào)所引起的疾病中，可使用 miRNA 類似物或成熟的 miRNAs 進(jìn)行替代治療[9]。

近年來(lái)，利用 miRNA 進(jìn)行疾病治療的研究逐漸增多。首個(gè) miRNA 靶向藥物——抗 miRNA-122 寡聚核苷酸已作為抗丙型肝炎病毒的藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)[2]。有研究指出，選擇性封閉 miR-126 可以抑制哮喘表型，使 Th2 反應(yīng)、炎性反應(yīng)、氣道高反應(yīng)、嗜酸粒細(xì)胞聚集和黏液分泌均減弱[6]。越來(lái)越多的 miRNA 被發(fā)現(xiàn)與哮喘疾病發(fā)展有關(guān)，從而使其成為最有潛力的治療手段，且基于 miRNA 的治療藥物已進(jìn)入臨床試驗(yàn)期。

6 小結(jié)

雖然 miRNA 在哮喘發(fā)病機(jī)制以及治療的研究仍舊處于起步階段，但是目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些 miRNA 在哮喘中被上調(diào)或者下調(diào)，這些 miRNA 可能有助于我們預(yù)測(cè)哮喘發(fā)病的靶點(diǎn)，也可以成為哮喘治療的新方法。但是利用miRNA 治療哮喘也有一定的危險(xiǎn)性，盡管 miRNA 本身并沒(méi)有毒性，但是其傳遞介質(zhì)等可能引起其他作用，比如免疫反應(yīng)的激活及不可預(yù)測(cè)的細(xì)胞分化等。因此還需更加深入地了解 miRNA 的功能，為利用 miRNA 治療哮喘奠定基礎(chǔ)。