miRNAs在系統(tǒng)性硬皮病纖維化進(jìn)程中的研究進(jìn)展

劉濤　卞華　王帥　范黎明

【摘 要】 miRNAs參與了人類諸多疾病的發(fā)生發(fā)展過程，包括生物體的分化、增殖、凋亡等過程，在系統(tǒng)性硬皮病纖維化的關(guān)鍵過程中有重要意義，其主要通過轉(zhuǎn)化生長因子-β、細(xì)胞外基質(zhì)、成纖維細(xì)胞的增殖和分化、上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化等影響纖維化進(jìn)程，提示miRNAs可能是潛在的系統(tǒng)性硬皮病抗纖維化治療靶點(diǎn)。就miRNAs在系統(tǒng)性硬皮病纖維化進(jìn)程中的研究進(jìn)展作一綜述。

【關(guān)鍵詞】 系統(tǒng)性硬皮??；小分子核糖核酸；轉(zhuǎn)身生長因子-β；細(xì)胞外基質(zhì)；成纖維細(xì)胞；上皮

細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化

系統(tǒng)性硬皮?。╯ystemic sclerosis，SSc）是一種自身免疫性疾病，其發(fā)病機(jī)制尚不十分清楚，臨床上以膠原纖維沉積、硬化，導(dǎo)致彌散性皮膚增厚和纖維化為主要表現(xiàn)，常累及內(nèi)臟器官（包括消化道、肺臟、腎臟、和心臟等）結(jié)構(gòu)功能異常[1]，目前仍缺少有效的治療方法。組織纖維化是SSc患者死亡的主要原因，在彌漫性皮膚SSc患者中，總體10年生存率低至60%～70%，表明SSc是最壞結(jié)果的結(jié)締組織疾病[2]。近年發(fā)現(xiàn)小分子核糖核酸（miRNAs）與心、肺、腎等內(nèi)臟器官纖維化病變有密切關(guān)系，因此miRNAs可能在SSc發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用[3]，有研究表明，SSc未來的診斷和治療方法將來自表觀遺傳研究[4]。本文就近年來miRNAs在SSc纖維化進(jìn)程中作用的研究綜述

如下。

1 miRNAs的定義

miRNAs是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為

22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子，其在細(xì)胞內(nèi)具有多種重要的調(diào)節(jié)作用。每個(gè)miRNA可以有多個(gè)靶基因，而幾個(gè)miRNA也可以調(diào)節(jié)同一個(gè)基因，這種復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)既可以通過一個(gè)miRNA來調(diào)控多個(gè)基因的表達(dá)，也可以通過幾個(gè)miRNA的組合來精細(xì)調(diào)控某個(gè)基因的表達(dá)。

2 miRNAs的生理功能與在SSc纖維化發(fā)病機(jī)制中的作用

miRNAs是一類通過靶向作用于其靶mRNA，并使其翻譯受到抑制的內(nèi)源性非編碼小RNA，參與調(diào)控細(xì)胞生長、發(fā)育、增殖、分化、代謝、凋亡的整個(gè)過程。miRNAs是近年來國內(nèi)外生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。作為一種含有21～25個(gè)核糖核苷酸的內(nèi)源性非編碼小分子單鏈RNA，在SSc發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要功能。一些miRNAs參與皮膚纖維化的關(guān)鍵過程，主要包括轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）信號傳導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)、細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）沉積、成纖維細(xì)胞的增殖和分化、上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）等。一些miRNAs可以促進(jìn)纖維化進(jìn)程，還有一些抗纖維化miRNAs可以抑制這些過程[5]。miRNAs廣泛多樣地調(diào)節(jié)各種生理活動的物質(zhì)基礎(chǔ)是其結(jié)構(gòu)、序列、表達(dá)方式上的多樣性。例如，科學(xué)家通過對心肌細(xì)胞、肺臟、腎臟等纖維化進(jìn)展中miRNAs的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-29家族對組織纖維化進(jìn)程具有明顯調(diào)控作用[6]。

2.1 miRNAs與TGF-β信號傳導(dǎo)通道 TGF-β是一類具有調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、影響細(xì)胞分化的細(xì)胞因子，在胚胎發(fā)育過程中具有重要作用，且參與了人體免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)、自身組織修復(fù)等重要生理活動。與人類多種疾病有關(guān)，包括組織纖維化、瘢痕愈合和惡性腫瘤等。TGF-β信號通道是SSc纖維化進(jìn)程的主要通路，是病理性成纖維細(xì)胞激活和膠原過度釋放的主要驅(qū)動者[7]。TGF-β信號通道參與了纖維化進(jìn)程中的每個(gè)水平，miRNAs可以通過影響TGF-β的受體以及Smad蛋白而影響SSc的纖維化進(jìn)展[8]。有研究顯示，miRNA-19b等可以通過抑制TGF-β信號通路，進(jìn)而抑制細(xì)胞中膠原蛋白的表達(dá)，從而參與纖維化的進(jìn)程[9]。miRNA-17-5p經(jīng)過TGF-β/Smad信號通路作用于Smad7，促進(jìn)肝星狀細(xì)胞（HSC）的增殖和活化，而HSC激活并轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞（MFC），各種致纖維化因素均把HSC作為最終靶細(xì)胞，進(jìn)而影響

Ⅰ型膠原和α-肌動蛋白（α-SMA），為纖維化的治療提供了新靶點(diǎn)[10]?？紤]到TGF-β信號通道在SSc纖維化中的關(guān)鍵作用，可以證明未來靶向治療相關(guān)的miRNA在SSc病程中的價(jià)值。

2.2 miRNAs與ECM ECM主要由結(jié)構(gòu)蛋白、專一蛋白、蛋白聚糖構(gòu)成。ECM蛋白沉積過多是SSc皮膚纖維化的主要致病特征，是ECM蛋白合成過多或降解減少的結(jié)果。ECM的降解主要是由基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）作用，另外，TGF-β可以上調(diào)金屬蛋白酶組織抑制劑，從而導(dǎo)致ECM的低降解。當(dāng)ECM合成和降解之間失去平衡，就可能會導(dǎo)致皮膚纖維化，而各種miRNAs能調(diào)節(jié)皮膚纖維化的ECM蛋白的合成和降解。研究表明，miRNA-29是ECM蛋白合成的一個(gè)關(guān)鍵的負(fù)調(diào)節(jié)[11]。

另外，miRNA-92a可以采用不同的方法降解ECM蛋白，保持ECM的平衡，miRNA-92a主要參與MMP-1的產(chǎn)生過程，進(jìn)而影響膠原降解，且被證實(shí)miRNA-92a在硬皮病管理治療中的重要作用[12]。由于ECM沉積是皮膚纖維化的一個(gè)重要特征，因此瞄準(zhǔn)相關(guān)miRNAs在SSc皮膚纖維化的作用是有價(jià)值的。另外，miRNAs調(diào)節(jié)ECM沉積的識別還可以擴(kuò)大在其他疾病的治療靶點(diǎn)，是未來研究的一個(gè)重要方向。

2.3 miRNAs與成纖維細(xì)胞的增殖和分化 成纖維細(xì)胞，也稱為纖維母細(xì)胞，是疏松結(jié)締組織的主要細(xì)胞成分，這種細(xì)胞會制造膠原蛋白等蛋白質(zhì)。在皮膚中，成纖維細(xì)胞在ECM蛋白的合成中起著至關(guān)重要的作用，可分化為肌成纖維細(xì)胞，而肌成纖維細(xì)胞是導(dǎo)致ECM沉積的主要細(xì)胞。花卉等[13]通過研究硬皮病患者的皮損組織發(fā)現(xiàn)，堿性成纖維細(xì)胞生長因子促進(jìn)成纖維細(xì)胞大量生長，并誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中熱休克蛋白47的大量形成，造成硬皮病皮損組織中Ⅰ型膠原過度沉積，導(dǎo)致纖維化形成。研究表明，miRNA-21與成纖維細(xì)胞的增殖具有密切關(guān)系，其中miRNA-21可以抑制Sprouty1（成纖維細(xì)胞增殖的抑制劑），而Sprouty1可以通過阻斷細(xì)胞外的受體激酶，達(dá)到增殖成纖維細(xì)胞的作用[14-15]。曹嫚等[16]研究經(jīng)過博萊霉素處理后的miRNA-21發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)及特發(fā)性肺纖維化患者肺內(nèi)miRNA-21的表達(dá)均增加，miRNA-21可明顯激活成纖維細(xì)胞的增殖。成纖維細(xì)胞分化為肌成纖維細(xì)胞主要由miRNA-146a負(fù)調(diào)控控制，miRNA-146a可以抑制成纖維細(xì)胞Smad4蛋白的翻譯，Smad4一方面可以影響間充質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子Zeb-1和Zeb-2，從而影響EMT過程，另一方面可以直接影響膠原蛋白的生成[17-18]，從而影響纖維化進(jìn)程。

2.4 miRNA與EMT EMT是SSc肌成纖維細(xì)胞的來源，在該轉(zhuǎn)化過程中，內(nèi)皮細(xì)胞失去了其表面的特殊標(biāo)記物及形態(tài)，獲得了間質(zhì)細(xì)胞的表型，而分化成具有遷徙和轉(zhuǎn)移能力的間質(zhì)細(xì)胞，EMT與其逆過程間充質(zhì)-上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化（MET）也存在于正常組織中，但是EMT貫穿于纖維化發(fā)展的全過程，而MET則具有改善纖維化的作用。研究發(fā)現(xiàn)，肝臟纖維化程度越嚴(yán)重，肝臟組織中上皮細(xì)胞的標(biāo)志物越少，而間葉細(xì)胞標(biāo)志物越多，這一現(xiàn)象表明隨著肝纖維化的發(fā)展，EMT的程度逐漸加強(qiáng)[19]。另有研究表明，SSc表皮細(xì)胞的變化與EMT的部分誘導(dǎo)形式是一致的，都是通過激活TGF-β信號傳導(dǎo)通路，增加SNAI1 mRNA[20]。有研究表明，EMT可以受到TGF-β信號傳導(dǎo)通路和miRNA-21共同影響，TGF-β可以上調(diào)miRNA-21的表達(dá)，miRNA-21可以調(diào)節(jié)磷酸酶及張力蛋白同源基因（PTEN）的表達(dá)，而PTEN是EMT的抑制劑[21]，

因此，通過靶向作用與miRNA-21，可以影響EMT過程。另有研究表明，miRNA-200家族和TGF-β信號傳導(dǎo)通路可以共同作用于EMT過程，miRNA-200家族抑制轉(zhuǎn)錄因子Zeb-1和Zeb-2的表達(dá)，相反地，Zeb-1和Zeb-2可以抑制miRNA-200的表達(dá)。在腎臟中，TGF-β信號通路可以通過miRNA-200s作用于Zeb-1和Zeb-2，誘導(dǎo)EMT的過程[22]，而且miRNA-200s還可以參與疤痕組織的下調(diào)過程[23]，可以為皮膚纖維化機(jī)制的研究提供新的線索。

3 針對miRNAs關(guān)于SSc纖維化的靶向治療與展望 鑒于miRNAs在SSc纖維化發(fā)病機(jī)制中的重要作用，對miRNAs進(jìn)行有效的利用可作為SSc的潛在治療方法。發(fā)展miRNAs針對SSc纖維化的治療可以轉(zhuǎn)化為2類：增加抗纖維化進(jìn)展的miRNAs表達(dá)和降低促纖維化進(jìn)展的miRNAs表達(dá)，這2種方法都可以幫助調(diào)節(jié)皮膚纖維化過程。此外，以miRNAs為切入點(diǎn)，以TGF-β信號傳導(dǎo)通路、ECM沉積、成纖維細(xì)胞的增殖和分化、EMT等主要SSc疾病纖維化關(guān)鍵環(huán)節(jié)為目標(biāo)，進(jìn)而影響纖維化進(jìn)程，也是一個(gè)重要方向。有文獻(xiàn)表明，正常人血清中miRNA-142-3p含量顯著高于硬皮病患者[24]，這表明未來在疾病狀態(tài)下的血清或血漿中的miRNA表達(dá)譜變化特點(diǎn)可以作為新的生物標(biāo)志物。CHRISTMANN等[25]通過基因芯片、熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)等方法，抽取系統(tǒng)性硬皮病相關(guān)間質(zhì)性肺?。⊿Sc-ILD）患者中肺組織與健康對照組對比，發(fā)現(xiàn)miR-155與SSc-ILD有明顯的相關(guān)性。miRNAs除了在疾病纖維化進(jìn)展中的應(yīng)用外，在肝臟、腎纖維化、哮喘、胰腺癌、直腸癌、甲狀腺癌、心血管疾病中的研究也越來越受到重視，miRNAs廣泛的適用性，可以改善多個(gè)醫(yī)療領(lǐng)域的早期診斷和早期治療，從而提高患者的預(yù)后。

4 結(jié) 語

近年來發(fā)現(xiàn)miRNAs在SSc纖維化進(jìn)展中具有重要意義，與纖維化中的一些重要環(huán)節(jié)密切相關(guān)，靶向作用miRNAs，進(jìn)而影響TGF-β、ECM、成纖維細(xì)胞的增殖與分化、EMT等是控制SSc纖維化進(jìn)展的新策略，但目前仍有許多問題有待進(jìn)一步探討，如哪些miRNA對SSc纖維化具有特異性？如何有效利用一種miRNA控制多種疾?。渴褂胢iRNAs安全性的考量？相信隨著對miRNAs認(rèn)識的不斷深入，必將深化對SSc纖維化機(jī)制的認(rèn)識，促進(jìn)針對miRNAs靶向藥物開發(fā)與應(yīng)用研究。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 陳灝珠.實(shí)用內(nèi)科學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2015：2635.

[2] BEYER C，DEES C，DISTLER JH.Morphogen pathways as molecular targets for the treatment of fibrosis in systemic sclerosis[J].Arch Dermatol Res，2013，305（1）：1-8.

[3] PATEL V，NOUREDDINE L.MicroRNAs and fibrosis[J].

Curr Opin Nephrol Hypertens，2012，21（4）：410-416.

[4] CUTOLO M，SULLI A，PIZZORNI C，et al.Systemic sclerosis：markers and targeted treatments[J].Acta Reumatol Port，2016，41（1）：18-25.

[5] BABALOLA O，MAMALIS1 A，LEV-TOV H，et al.The role of microRNAs in skin fibrosis[J].Arch Dermatol Res，2013，305（9）：763-776.

[6] 張春燕.MicroRNA在肝纖維化中的研究進(jìn)展[J].國際檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志，2015，36（24）：3601-3604.

[7] CHRISTMANN RB，SAMPAIO-BARROS P，STIFANO G，et al.Association of interferon-and transforming growth factor beta-regulated genes and macrophage activation with systemic sclerosis-related progressive lung fibrosis[J].Arthritis Rheumatol，2014，66（3）：714-725.

[8] BABALOLA O，MAMALIS A，LEV-TOV H，et al.The role of microRNAs in skin fibrosis[J].Arch Dermatol Res，2013，305（9）：763-776.

[9] LAKNER AM，STEUERWALD NM，WALLING TL，et al.

Inhibitory effects of microRNA 19b in hepatic stellate cell-mediated fibrogenesis[J].Hepatology，2012，56（1）：300-310.

[10] YU F，GUO Y，CHEN B，et al.MicroRNA17-5p activates hepatic stellate cells through tgeting of Smad7[J].Lab Invest，2015，95（7）：781-789.

[11] CHENG J，WANG Y，WANG D，et al.Identification of collagen 1 as a post-transcriptional target of miR-29b in skin fibroblasts：therapeutic implication for scar reduction[J].Am J Med Sci，2013，346（2）：98-103.

[12] SING T，JINNIN M，YAMANE K，et al.microRNA-92a expression in the sera and dermal fibroblasts increases in patients with scleroderma[J].Rheumatology（Oxford），2012，51（9）：1550-1556.

[13] 花卉，曹雙林，施健.硬皮病皮損中熱休克蛋白47、堿性成纖維細(xì)胞生長因子及Ⅰ型膠原蛋白的檢測及意義[J].臨床皮膚科雜志，2016，45（3）：168-172.

[14] KUMARSWAMY R，VOLKMANN I，THUM T.Regulation and function of miRNA-21 in health and disease[J].RNA Biol，2011，8（5）：706-713.

[15] VETTORI S，GAY S，DISTLER O.Role of MicroRNAs in Fibrosis[J].Open Rheumatol J，2012（6）：130-139.

[16] 曹嫚，趙紅，何軍，等.MicroRNA-21對肺成纖維細(xì)胞增殖和分化的影響[J].天津醫(yī)藥，2015，43（10）：1137-1140.

[17] 李小佼，郭剛，成哲欣，等.參麥開肺散對系統(tǒng)性硬化癥肺纖維化患者血清IL-6、TNF-α、TGF-β1水平的影響[J].風(fēng)濕病與關(guān)節(jié)炎，2016，5（10）：12-15.

[18] MAKINO K，JINNIN M，HIRANO A，et al.The downregulation of microRNA let-7a contributes to the excessive expression of type I collagen in systemic and localized scleroderma[J].J Immunol，2013，190（8）：3905-3915.

[19] 陳少隆，宋梅，陽韜，等.EMT在肝纖維化過程中的變化和骨形成蛋白-7對其影響[J].醫(yī)學(xué)研究雜志，2012，41（11）：133-137.

[20] NIKITOROWICZ-BUNIAK J，DENTON CP，ABRAHAM D，et al.Partially Evoked Epithelial-Mesenchymal Transition（EMT）is Associated with Increased TGF-β Signaling within Lesional Scleroderma Skin[J].PLoS One，2015，10S（7）：e0134092.

[21] KUMARSWAMY R，VOLKMANN I，THUM T.Regulation and function of miRNA-21 in health and disease[J].RNA Biol，2011，8（5）：706-713.

[22] NING MS.Control by a hair's breadth：the role of microRNAs in the skin[J].Cell Mol Life Sci，2013，70（7）：1149-1169.

[23] LIU Y，YANG D，XIAO Z，et al.miRNA expression profiles in keloid tissue and corresponding normal skin tissue[J].Aesthetic Plast Surg，2012，36（1）：193-201.

[24] MAKINO K，JINNIN M，KAJIHARA I，et al.Circulating miR-142-3p levels in patients with systemic sclerosis[J]Clin Exp Dermatol，2012，37（1）：34-39.

[25] CHRISTMANN RB，WOOTEN A，SAMPAIO-BARROS P.miR-155 in the progression of lung fibrosis in systemic sclerosis[J].Arthritis Res Ther，2016，18（1）：155.

收稿日期：2017-11-01；修回日期：2018-01-04