MicroRNAs在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

王昌媛 張洪英 曲才杰

青島市市立醫(yī)院皮膚科，青島，266100

銀屑病是T細(xì)胞介導(dǎo)的慢性炎癥性皮膚病，也是一種與免疫相關(guān)的多基因遺傳病，世界人口的發(fā)病率約為0.1%～3%，常由感染、外傷、藥物等環(huán)境因素誘發(fā)。因其反復(fù)發(fā)作，遷延不愈，嚴(yán)重影響患者的身心健康，同時(shí)由于發(fā)病率高，給社會(huì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)。雖然在銀屑病的遺傳、免疫等領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究，其發(fā)病機(jī)制仍未完全闡明。近來(lái)很多研究發(fā)現(xiàn)，表觀遺傳在銀屑病的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[1]，表觀遺傳包括DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑及非編碼RNA調(diào)控等。其中miRNAs是一類(lèi)廣泛存在于真核細(xì)胞的非編碼單鏈小分子RNA，在RNA沉默和基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中發(fā)揮重要作用，研究發(fā)現(xiàn)其在免疫相關(guān)的皮膚病，如銀屑病的發(fā)病中扮演了重要角色，作用包括調(diào)控T細(xì)胞、細(xì)胞因子、固有免疫及調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖分化、皮膚屏障功能等[2]。本文就miRNAs在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)行綜述。

1 miRNA的結(jié)構(gòu)和功能

1993年發(fā)現(xiàn)第1個(gè)miRNAs為lin-4，長(zhǎng)度為22個(gè)核苷酸，通過(guò)抑制核蛋白lin-4基因表達(dá)從而調(diào)節(jié)線蟲(chóng)的發(fā)育。RNA聚合酶最先合成pri-miRNAs。核酸內(nèi)切酶在細(xì)胞核中切掉pri-miRNAs的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，形成長(zhǎng)約65核苷酸的小發(fā)卡結(jié)構(gòu)pre-miRNAs。pre-miRNAs在RNA聚合酶III的催化下生成miRNAs復(fù)合體，生成長(zhǎng)約22核苷酸的雙鏈RNA，一條鏈保留，另一條鏈降解，最終生成miRNAs。線蟲(chóng)miRNAs約有55%與人體同源，說(shuō)明miRNAs高度保守，有著重要的生物學(xué)功能。miRNAs與相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)合形成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體，通過(guò)與靶mRNA的3’非翻譯區(qū)結(jié)合，抑制mRNA翻譯或者導(dǎo)致mRNA降解，使目的基因沉默，參與細(xì)胞發(fā)育、增殖、凋亡、分化及適應(yīng)性應(yīng)答等多種生物學(xué)行為[3]。2014年的miRNAs數(shù)據(jù)庫(kù)已鑒定出人類(lèi)miRNAs 2500多種，是人類(lèi)基因組中最豐富的一類(lèi)調(diào)節(jié)因子。miRNAs 5’端2-8位核苷酸的堿基配對(duì)稱(chēng)為“種子”區(qū)，是識(shí)別靶基因的重要區(qū)域[4]。同一miRNAs可調(diào)控?cái)?shù)百種不同靶基因，同一蛋白編碼基因也可同時(shí)受到幾個(gè)不同miRNAs的調(diào)控，形成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，起到放大調(diào)控的作用[5]。無(wú)論在正常細(xì)胞還是疾病細(xì)胞中，miRNAs 均可通過(guò)下游靶基因，特異性調(diào)節(jié)靶蛋白表達(dá)水平，進(jìn)而維持生物體生長(zhǎng)發(fā)育或參與疾病的發(fā)生過(guò)程。

2 miRNAs在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的作用

銀屑病是免疫介導(dǎo)的慢性炎癥性皮膚病，miRNAs可在銀屑病發(fā)病的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)控，如適應(yīng)性免疫調(diào)節(jié)、固有免疫調(diào)節(jié)、角質(zhì)形成細(xì)胞增殖分化的調(diào)節(jié)及皮膚屏障功能調(diào)節(jié)等，這些都是銀屑病發(fā)病機(jī)制的重要環(huán)節(jié)。

2.1 miRNAs調(diào)節(jié)免疫反應(yīng) 淋巴細(xì)胞在銀屑病皮損及外周血中含量明顯升高，是參與銀屑病發(fā)病的重要細(xì)胞，miRNAs可通過(guò)調(diào)控T細(xì)胞參與銀屑病的發(fā)病。一項(xiàng)研究表明銀屑病患者和銀屑病小鼠模型中高度表達(dá)miR-210，其誘導(dǎo)了Th17和Th1細(xì)胞分化，而抑制了Th2分化，導(dǎo)致銀屑病的免疫失衡。在皮內(nèi)注射miR-210拮抗劑后，抑制了銀屑病樣小鼠模型的免疫失衡和銀屑病樣炎癥的發(fā)展。同時(shí)進(jìn)一步證實(shí)，TGF-β和IL-23通過(guò)誘導(dǎo)HIF-1α增強(qiáng)miR-210的表達(dá)，揭示了miR-210在銀屑病患者T淋巴細(xì)胞亞群免疫失衡中的重要作用[6]。另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，患者CD4+ T細(xì)胞中miR-138的表達(dá)降低，Th1/Th2的比例發(fā)生變化，在CD4+T細(xì)胞中轉(zhuǎn)染miR-138激活劑后，通過(guò)抑制RUNX3的表達(dá)，調(diào)節(jié)了Th1/Th2的平衡,因此認(rèn)為miR-138可作為銀屑病未來(lái)的治療靶點(diǎn)[7]。miRNAs在調(diào)節(jié)T細(xì)胞數(shù)量的同時(shí)，對(duì)其功能也產(chǎn)生影響。miR-223在Th17細(xì)胞中高表達(dá)，研究推測(cè)其可能在Th17細(xì)胞產(chǎn)生IL-17的過(guò)程中起作用，從而參與銀屑病的發(fā)病[8]。越來(lái)越多的miRNAs被發(fā)現(xiàn)參與到T細(xì)胞的調(diào)節(jié)過(guò)程中，如miR-197、miR-125、miR-200a、miR-193b等[9,10]。

細(xì)胞因子在銀屑病發(fā)病中起關(guān)鍵作用，很多已經(jīng)成為治療銀屑病的理想靶點(diǎn)，如白介素、干擾素及腫瘤壞死因子等。研究發(fā)現(xiàn)miRNAs不僅調(diào)控T細(xì)胞，也與細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)息息相關(guān)。如miR-146a在銀屑病皮損中高表達(dá)，其靶基因?yàn)門(mén)NF受體相關(guān)因子6和IL-1受體相關(guān)激酶，均參與TNF-α信號(hào)通路，減少TNF-α表達(dá)[11]。有研究發(fā)現(xiàn)銀屑病中miR-21表達(dá)降低，抑制TNF-α轉(zhuǎn)化酶，同時(shí)增強(qiáng)TNF-α激活的激活蛋白l和STAT3信號(hào)傳導(dǎo)，炎癥反應(yīng)減輕[12]?？梢?jiàn)在銀屑病中，不同miRNAs通過(guò)不同的靶點(diǎn)來(lái)調(diào)控TNF-α。而且TNF-α在一定情況下也可影響miRNAs的表達(dá)。miRNAs也可通過(guò)調(diào)節(jié)另一種細(xì)胞因子白介素的表達(dá)來(lái)參與炎癥反應(yīng)，在CD4+ T細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)miR-210可導(dǎo)致IL-17和IL-10減少[13]，表明miRNAs是白介素的重要調(diào)節(jié)因子。

固有免疫在銀屑病發(fā)病中也起著不容忽視的作用。銀屑病皮損真皮淺層的炎細(xì)胞中，NK細(xì)胞占有一席之地，通過(guò)釋放大量趨化因子使更多的NK細(xì)胞聚集，并與其他免疫細(xì)胞相互作用。MiRNAs同樣可以通過(guò)調(diào)節(jié)NK細(xì)胞的活化、凋亡及其表面抗原標(biāo)志物、分泌的細(xì)胞因子等，使其在皮損的炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，參與銀屑病的發(fā)病[14,15]。

2.2 miRNAs調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖分化 銀屑病發(fā)病的終末機(jī)制為角質(zhì)形成細(xì)胞的過(guò)度增殖和異常分化，因此對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖分化的調(diào)節(jié)作用，是銀屑病發(fā)病中的重要部分。miRNAs可以調(diào)節(jié)各種免疫細(xì)胞、細(xì)胞因子等，但最終都導(dǎo)致了角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖分化異常，因此miRNAs可通過(guò)不同的環(huán)節(jié)影響角質(zhì)形成細(xì)胞。Zibert等[16]發(fā)現(xiàn)銀屑病皮損角質(zhì)形成細(xì)胞miR-136高表達(dá)，該miRNAs直接作用于下游靶基因PPP2R2A，通過(guò)對(duì)TGF -β1的調(diào)控，引起的角質(zhì)形成細(xì)胞增殖。另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)在皮損角質(zhì)形成細(xì)胞中miR-187表達(dá)下調(diào)，其通過(guò)作用于CD276，影響角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖和分化，參與銀屑病發(fā)病[17]。Jinnin統(tǒng)計(jì)分析了miRNAs在不同皮膚病中的作用，發(fā)現(xiàn)銀屑病皮損中miR-424-5p減少，導(dǎo)致皮損中角質(zhì)形成細(xì)胞中絲裂原活化蛋白激酶1和細(xì)胞中期蛋白E1的表達(dá)增加，從而引起角質(zhì)形成細(xì)胞過(guò)度增殖，導(dǎo)致銀屑病發(fā)生[18]。

2.3 miRNAs對(duì)皮膚屏障作用的調(diào)節(jié) 皮膚最主要的功能之一屏障功能可防止過(guò)多水分從機(jī)體表面丟失，對(duì)人體體液的穩(wěn)定有重要作用。如果皮膚屏障功能破壞，會(huì)導(dǎo)致皮膚微環(huán)境的改變，促進(jìn)銀屑病等炎性疾病的發(fā)病。與皮膚屏障功能密切相關(guān)的E-鈣黏蛋白缺失會(huì)導(dǎo)致皮膚連接結(jié)構(gòu)破壞，從而引起屏障功能減弱。Joyce等[19]發(fā)現(xiàn)miR-200和miR-205可以調(diào)節(jié)E-鈣黏蛋白的表達(dá)，推測(cè)miRNAs可能通過(guò)調(diào)控E-鈣黏蛋白的表達(dá)來(lái)維持皮膚屏障功能的穩(wěn)定，一旦miRNAs異常，皮膚屏障功能也會(huì)受損，從而加重銀屑病等皮膚疾病的癥狀。

2.4 miRNAs軸失衡的影響 以往研究多關(guān)注單一miRNAs在銀屑病發(fā)病中的作用，而miRNAs數(shù)量巨大，相互之間有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。2017年一項(xiàng)研究中，通過(guò)對(duì)以往論文的統(tǒng)計(jì)，分析了4個(gè)在銀屑病表達(dá)差異最顯著的miRNAs(miR-31，miR-203，has-miR-99a和miR-125b)的作用，miR-31和miR-203的上調(diào)，伴隨著has-miR-99a和miRNA -125b的下調(diào)，形成了一個(gè)不平衡的miRNAs軸，炎性因子與不平衡的miRNAs軸之間相互影響和調(diào)節(jié)，與銀屑病病變的炎癥微環(huán)境密切相關(guān)[20]。研究指出miR-31、miR-203和has-miR-99a、miR-125b在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的表達(dá)是相反的，但實(shí)際上是互補(bǔ)、相互關(guān)聯(lián)、相互依賴(lài)的。例如，TNF-α誘導(dǎo)miR-203高表達(dá)，而miR-203的增加反過(guò)來(lái)抑制TNF-α轉(zhuǎn)錄水平和表達(dá)[21]。而銀屑病皮損中TNF-α和miR-203卻是同時(shí)增加的，對(duì)于這樣的矛盾，miRNAs軸失衡理論推測(cè)因miR-125b在銀屑病中是下調(diào)的，這部分最終抵消其它影響，導(dǎo)致了TNF-α的增加[22]。銀屑病是一種復(fù)雜的多基因疾病，發(fā)病過(guò)程不是單一的線性機(jī)制，因此，這種不平衡的miRNAs軸網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)模式可以更好地闡述銀屑病的發(fā)病機(jī)制。

綜上所述，miRNAs在銀屑病的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮多種作用，但其調(diào)節(jié)作用復(fù)雜，涉及的信號(hào)通路繁多，且與其它調(diào)節(jié)機(jī)制共同作用，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。不同的miRNA有不同的調(diào)控方式，具體的調(diào)控機(jī)制也尚不明確[23]。

3 miRNAs在銀屑病診斷治療中的展望

目前銀屑病缺乏特異性的診斷標(biāo)志物，而某些miRNAs在銀屑病患者血清和組織中表達(dá)上調(diào)，并可穩(wěn)定存在，微量miRNAs就能通過(guò)敏感的實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)出來(lái)，因此就有成為銀屑病診斷和判斷嚴(yán)重程度標(biāo)志物的潛在能力。研究發(fā)現(xiàn)miR-223和miR-143在銀屑病患者外周血中高表達(dá)，并且與PASI(psoriasis area and severity index)評(píng)分非常相關(guān)[24]，認(rèn)為是銀屑病嚴(yán)重程度的重要生物標(biāo)志物，在外周血中含量越高，說(shuō)明銀屑病病情越嚴(yán)重。其次，有研究顯示血清中miR-424的含量反映了角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖能力[25]。不同miRNAs在銀屑病中表達(dá)不同，聯(lián)合多種miRNAs檢測(cè)，可以在一定程度上反映銀屑病的病情。

而抑制這些升高的miRNAs或增加降低的miRNAs，可以阻斷銀屑病的發(fā)病進(jìn)程，緩解病情，因此有望成為新的治療靶點(diǎn)。銀屑病患者miR-21表達(dá)上調(diào)，患者在中波紫外線治療后，miR-21含量顯著降低[26]，提示降低miR-21有利于銀屑病的治療，動(dòng)物模型中已證實(shí)抗miR-21有助于皮損的消退[27]。目前為止，miR-21是唯一在銀屑病體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中被驗(yàn)證有效的miRNA。近期一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，miR-145-5p在銀屑病皮損中表達(dá)下調(diào)，銀屑病小鼠模型注射miR-145-5p類(lèi)似物可減少表皮增生，改善銀屑病樣皮炎，而其拮抗劑的應(yīng)用導(dǎo)致了相反結(jié)果，預(yù)示miR-145-5p在銀屑病治療中的前景[28]。雖然miRNAs有希望成為銀屑病新的治療靶點(diǎn)，但它們對(duì)銀屑病的作用還未完全闡明，它們?cè)阢y屑病中的表達(dá)與未知的機(jī)體微環(huán)境和免疫效應(yīng)相關(guān)，因此，針對(duì)miRNAs的治療其效果和副作用都有待于更多的研究去證實(shí)。

總之，銀屑病的診斷和治療方法均有限，因此開(kāi)發(fā)新的診斷治療方法非常關(guān)鍵。miRNAs是一種重要的靶向多種mRNAs來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)和細(xì)胞功能的基因調(diào)節(jié)分子，在銀屑病致病機(jī)制中扮演重要角色。探究miRNAs在角質(zhì)形成細(xì)胞增殖分化和免疫功能紊亂方面的作用，有助于為臨床提供新的診斷標(biāo)志物、劃分更精細(xì)的疾病程度等級(jí)、評(píng)估治療效果，為今后精準(zhǔn)化治療提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和臨床依據(jù)。