miRNA 在瘢痕疙瘩中作用研究進展

劉 麗，左 蕊，金 路，劉小嘉，趙鵬宇，向小燕

（1.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，四川 南充，637000；2.川北醫(yī)學(xué)院，四川 南充，637000）

瘢痕疙瘩（keloid disease,KD）是傷口異常愈合的結(jié)果，具有像腫瘤一樣侵入周圍正常組織的特點，并無隨時間消退傾向。手術(shù)切除聯(lián)合放療，激光，壓力治療和局部注射藥物等是目前主要的治療方法，但療效并不十分令人滿意。近年來，miRNA成為大家關(guān)注的熱點，多篇研究表示miRNA在KD 形成過程中扮演著重要的角色。本文主要從miRNA表達改變對角質(zhì)形成細胞、成纖維細胞及細胞外基質(zhì)產(chǎn)生影響，進而對KD 的產(chǎn)生起到調(diào)控作用進行闡述。

1.miRNA 概述

miRNA是在真核生物中廣泛表達，并具有調(diào)控功能的內(nèi)源性非編碼的單鏈小分子RNA，長約21-23個核苷酸，多數(shù)miRNA 具有高度保守性、時序性和組織特異性。miRNA通過引導(dǎo)其參與合成的RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體中(RISC)來降解靶基因mRNA或阻礙其轉(zhuǎn)錄、翻譯[1]。每個miRNA可以有多個靶基因，調(diào)控多個基因表達。而多個miRNA也可以共同調(diào)節(jié)同一個基因，對其進行精細的調(diào)控。大量證據(jù)表明，miRNA在調(diào)節(jié)炎癥，血管生成，癌癥，惡性皮膚病，傷口愈合和纖維性疾病中發(fā)揮著重要作用。近年來發(fā)現(xiàn)miRNA也影響著KD的形成:1.影響相關(guān)細胞因子釋放，如轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β)，炎癥因子,血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF); 2.相關(guān)信號通路的傳導(dǎo),如TGF-β/Smad、PI3K/AKT; 3.促進或抑制角質(zhì)形成細胞及成纖維細胞的生長和功能活動; 4.細胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的沉積等。雖然目前，對于KD的形成已有一定的了解，但仍不夠全面，而miRNA為揭開其神秘的面紗提供了一條新的方向。因此，期望于研究不同miRNA如何對KD 進行作用，來完善KD的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，尤其對于能靶向作用于KD形成環(huán)節(jié)多個基因、多個蛋白的miRNA,以及多個miRNA共同調(diào)控的信號傳導(dǎo)通路，是我們的重點研究對象，為將來研究強有力的預(yù)防及治療藥物，開發(fā)新的治療方式奠定了基礎(chǔ)。

2.miRNA 在瘢痕疙瘩中的作用

2.1 miRNA 對角質(zhì)形成細胞的影響：

角質(zhì)形成細胞（keratinocyte,KC）是表皮的主要細胞，可產(chǎn)生角質(zhì)蛋白，分泌多種生物活性因子，而這些活性物質(zhì)可穿過基底層，作用于鄰近細胞如成纖維細胞。對于KD，大多數(shù)研究都把目光聚焦在成纖維細胞和EMC上，但是通過觀察KD 標(biāo)本我們發(fā)現(xiàn)其表皮層相較于正常皮膚表皮明顯增厚，且有研究發(fā)現(xiàn)瘢痕疙瘩來源的KC 侵襲能力，增殖能力增強，向間充質(zhì)細胞分化，與成纖維細胞互相作用等，這些都說明了KC在KD 形成中的重要性。有研究發(fā)現(xiàn)有miRNA通過影響瘢痕疙瘩來源的角質(zhì)形成細胞(keloidderived keratinocyte,KK)從而參與瘢痕疙瘩的侵襲和復(fù)發(fā)，如miR-21-5p 在瘢痕疙瘩的表皮中表達異常，miR-21-5p 過表達通過靶向作用于磷酸酶和張力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosometen，PTEN)，激活A(yù)KT信號通路來顯著增加了KK的遷移，侵襲和成球能力以及EMT[2]。目前國內(nèi)外關(guān)于miRNA作用于KK的研究還很少，但卻有大量研究表明，在受傷后的角質(zhì)形成細胞中有多種miRNA表達異常（例如miR-21[3]、miR-31[4]、miR-126[5]、miR-155[6]、miR-26a[7]），通過調(diào)控相關(guān)信號通路傳導(dǎo)，促進或抑制KC的增殖、遷移及凋亡，從而影響傷口的愈合。瘢痕疙瘩本質(zhì)上來講是傷口的病理性愈合，所以是否在瘢痕疙瘩中，這些miRNA在KK中也異常表達，通過影響KK的生物學(xué)行為，從而調(diào)控著瘢痕疙瘩的形成呢？這仍需要我們進一步去研究探索。

2.2 miRNA 對成纖維細胞的影響：

在KD中，成纖維細胞被認(rèn)為是主要的效應(yīng)細胞。成纖維細胞功能的激活，增殖與凋亡的失衡，向肌成纖維細胞分化，遷移和侵襲能力的增加，這些無一不促進瘢痕的發(fā)生。大量研究表明，相較于正常皮膚組織，部分miRNA在KD以及KD 來源的成纖維細胞(keloid-derived fibroblast,KF)中表達上調(diào)或者下調(diào)，影響著KF的一系列生物學(xué)活動。

2.2.1 miRNA表達上調(diào)

Ying Liu等人發(fā)現(xiàn)，miR-21的過度表達降低了FasL（一種跨膜蛋白，屬于腫瘤壞死因子相關(guān)細胞因子家族，通過激活凋亡信號傳導(dǎo)途徑介導(dǎo)細胞凋亡）的水平，F(xiàn)asL抑制了KF中caspase-8的激活，線粒體介導(dǎo)的相關(guān)信號通路的傳導(dǎo)，從而抑制了隨后的CytoC的釋放、促凋亡蛋白Bax的表達和凋亡酶激活因子(APAF1)的表達，以及caspase-9和caspase-3的激活，導(dǎo)致KF的凋亡受到抑制[8]。Zhen Rang等通過微陣列分析比較KD和正常皮膚組織表達譜發(fā)現(xiàn)，miR-181a在人KD組織和KF中顯著上調(diào),miR-181a過表達通過靶向作用于富含亮氨酸重復(fù)蛋白磷酸酶2（PHLPP2），從而激活A(yù)KT信號通路，增強了KF的DNA合成和增殖，同時抑制KF凋亡[9]。Juan Zhang 等研究發(fā)現(xiàn)，miR-31在KD中表達上調(diào)，miR-31過表達靶向作用于HIF1AN，使其表達受到抑制，從而激活VEGF，促進KF增殖及細胞周期進程，抑制KF凋亡[10]。

2.2.2 miRNA表達下調(diào)

徐至山等通過基因芯片檢測表明miR-194-3p 在KD表達下調(diào)，隨后證明miR-194-3p可以直接與RUNX2（一類主要調(diào)節(jié)器官形成的轉(zhuǎn)錄因子蛋白）結(jié)合,抑制RUNX2的活性及其下游遷移相關(guān)蛋白基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP2)的表達從而抑制KF遷移[11]。Xiaodong Yao 等發(fā)現(xiàn)KD中miR-1224-5p 的基因表達下調(diào)，隨后通過miR-1224-5p 模擬物轉(zhuǎn)染KF后證明miR-1224-5p 調(diào)控著TGF-β1/Smad3信號通路，同時促進Caspase-3和Bax表達而抑制Bcl-2表達，顯著降低KF侵襲活性、減少KF的增殖和促進KF的凋亡[12]。Jingjuan Feng 等發(fā)現(xiàn)在KD組織和成纖維細胞中的miR-141-3p 相較于正常組織和正常皮膚成纖維細胞其表達下調(diào)，而miR-141-3p過表達能作用于生長因子受體結(jié)合相關(guān)結(jié)合蛋白1(GAB1)，導(dǎo)致GAB1下調(diào)，明顯抑制KF的增殖和遷移，并促進其凋亡[13]。Ye Zhang 等研究發(fā)現(xiàn)，MiR-637在KD組織中表達明顯降低，miR637表達與Smad3表達呈負相關(guān)；當(dāng)miR-637過表達時，Smad3表達降低，細胞周期蛋白D1(Cyclin D1)、MMP2的表達也隨之降低，從而使KF增殖與轉(zhuǎn)移受到抑制[14]。Wenyan Zhu等發(fā)現(xiàn)與增生性瘢痕組織和正常皮膚組織相比，KD組織中的miR-188-5p表達明顯下調(diào)，而miR-188-5p高表達可抑制KF增殖、DNA的合成、遷移和侵襲，此外miR-188-5p高表達使KF中的MMP-2，MMP-9，PI3K和p-Akt的蛋白水平受到抑制，但是這些作用可被PI3K/Akt抑制劑可降低或抵消，因此miR-188-5p 可能通過調(diào)控PI3K/Akt/MMP-2/9信號傳導(dǎo)在KF增殖和侵襲中起著關(guān)鍵作用[15]。Gang An等發(fā)現(xiàn)，miR-205-5p在KD中的表達顯著下調(diào)，而VEGF表達增加；通過使miR-205-5p高表達后發(fā)現(xiàn)VEGF表達降低，KF的細胞活力、細胞侵襲和遷移能力明顯下降，細胞凋亡顯著增加，這可能是miR-205-5p通過直接靶向作用于VEGF并隨后抑制PI3K/Akt途徑的結(jié)果[16]。Mingyuan Xu 等研究發(fā)現(xiàn)人KF中miR-1-3p 和miR-214-5p 表達相較于正常皮膚降低，它們作為KD抑制因子發(fā)揮作用，通過抑制ERK1/2和AKT信號傳導(dǎo)以及下調(diào)TM4SF1表達（一種小分子質(zhì)膜糖蛋白），抑制人KF增殖、遷移和誘導(dǎo)凋亡[17]。

2.3 miRNA 調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)沉積：

ECM過度沉積，如膠原蛋白，纖連蛋白和彈性蛋白，尤其是Ⅰ型膠原蛋白和Ⅲ型膠原蛋白過度生成，排列紊亂是KD的一大特征。有研究表明，miRNA在ECM的沉積中也起著關(guān)鍵重要。Renpeng Zhou 等研究發(fā)現(xiàn)，在KD組織及KF中miR-21顯著高表達，miR-21通過抑制Smad7信號傳導(dǎo)從而使COL1A1,COL3A1表達增加，促進KD中膠原過度沉積[18]。Kazuya Kashiyama等基于RT-PCR，熒光素酶活性測定等實驗發(fā)現(xiàn),miR-196a在KD中表達降低，并通過靶向成纖維細胞中COL1A1和COL3A1基因來增加Ⅰ型膠原蛋白和Ⅲ型膠原蛋白的表達[19]。

2.4 miRNA 同時作用于成纖維細胞與細胞外基質(zhì)沉積：

同一miRNA能同時調(diào)控成纖維細胞的表達及ECM的沉積。Kai Shi 等發(fā)現(xiàn)miR-203在KF 中明顯下調(diào)，又通過等雙熒光素酶報告分析確定miR-203以早期生長反應(yīng)1（EGR1）和成纖維細胞生長因子2（FGF2）為靶點，從而使EGR1、FGF2在KF 中高表達，增加了Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白、纖維連接蛋白以及a-SMA的表達同時促進了KF增殖、遷移[20]。Rui Wang 等發(fā)現(xiàn)miR-152-3p在KD 中顯著上調(diào)，通過雙熒光素酶報告分析結(jié)果表明FOXF1基因是其直接靶標(biāo)，miR-152-3p 通過靶向作用于FOXF1抑制其表達，促進KF增殖、侵襲、以及Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白和纖維連接蛋白表達[21]。Qianqian Pang 等研究表明與正常皮膚組織和細胞相比，KD組織及細胞中miR-152-5p 表達顯著下調(diào)，但通過上調(diào)miR-152-5p 發(fā)現(xiàn)其具有抗纖維化作用，miR-152-5p 可能通過調(diào)控smad3介導(dǎo)的Erk1/2和Akt 信號通路來抑制KF的增殖、減少遷移、促進KF凋亡和降低Ⅲ型膠原蛋白的表達來調(diào)節(jié)纖維化相關(guān)進展[22]。Wei Wu 等發(fā)現(xiàn)miR-217的表達在KD中顯著降低，miR-217下調(diào)通過靶向纖連蛋白信號通路,促進Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白的表達、成纖維細胞生長，同時抑制成纖維細胞凋亡[23]。

2.5 通過調(diào)控miRNA 的表達間接抑制KD形成

HuaYu Zhu 等研究發(fā)現(xiàn)，過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（PPAR-γ）激動劑能激活KF中miR-543轉(zhuǎn)錄，miR-543又靶向早期生長應(yīng)答因子-1（Egr1)，抑制其表達，從而抑制人KD 中Ⅰ型膠原蛋白的表達[24]。Xiaoqing Jian 等通過miRNA 微陣列分析來自于曲古抑菌素（TSA）處理72h的KF 生物樣本，發(fā)現(xiàn)TSA誘導(dǎo)KF中miR-30a-5p 過表達，miR-30a-5p 通過靶向作用于BCL2基因來抑制KF的生長，促進KF凋亡，同時抑制COL1A1的表達[25]。有研究顯示，在甲磺酸丁二醇酯誘導(dǎo)下，KF中miR34a 上調(diào)，miR34a 是p53的直接靶標(biāo)，p53通過直接激活miR34a 基因的表達，并與miR34a 強烈相互作用，導(dǎo)致KF凋亡[26]。肉毒桿菌毒素A（BTXA）已被廣泛用于治療KD，但其具體作用機制尚不清楚，近來有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，BTXA可能通過上調(diào)miR1587、miR2392，然后靶向作用于ZEB2（鋅指結(jié)構(gòu)蛋白的一種），使ZEB2表達下調(diào)，從而抑制KF增殖，促進KF凋亡[27]。HuaYu Zhu 等研究發(fā)現(xiàn)，癌基因lncRNA-ATB （由TGF-β激活的長非編碼RNA，位于14號染色體上）敲除可以使KF中miR-200c 上調(diào)，靶向作用于鋅指蛋白217（ZNF217），降低ZNF217的表達水平,抑制TGF-β2的自分泌，抑制KD形成[28]。

4 總結(jié)

本文通過整理分析發(fā)現(xiàn)miRNA 以及其靶基因和相應(yīng)的分子信號通路共同構(gòu)建了一個復(fù)雜而又精細的龐大網(wǎng)絡(luò)，共同調(diào)控著KD的形成，不僅可以多個miRNA共同作用于一個靶基因，一個信號通路如Smad3、PI3K/Akt 信號通路、也可以一個miRNA可以調(diào)控多個靶基因作用于KD的多個環(huán)節(jié)如miRNA 等，但目前網(wǎng)絡(luò)尚不完善，有大量的空白需要我們?nèi)パa充，例如：1.KC對于KD 的形成有著不可忽視的作用，但是在KD中miRNA對KC的影響相關(guān)研究卻非常缺乏；2.有miRNA被證明在KD 中表達改變，但對其靶基因，相關(guān)分子信號通路，以及在KD 的具體作用仍不清楚；3.針對部分已明確對KD 的作用機制的miRNA，是否除了研究證明的調(diào)控通路外，還有另外的調(diào)節(jié)通路；4.通過整理發(fā)現(xiàn)幾乎與KD 相關(guān)的miRNA均參與著腫瘤的形成，那么是否其他參與腫瘤形成的miRNA也在KD中發(fā)揮著作用，甚至有著共同的靶點呢？；5.此外，有研究表明IncRNA可以作為miRNA的來源、還能通過吸附miRNA來靶向降解mRNA、充當(dāng)支架來募集染色質(zhì)修飾物來調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，從而在KD 的發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用[29]，因此具體IncRNA如何通過影響miRNA從而在KD 形成中發(fā)揮作用還值得進一步探索。綜上，希望通過進一步研究miRNA 在KD中的表達以及作用特點，構(gòu)建更為完善的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，使我們對KD認(rèn)識更全面，從而更有效地預(yù)防及治療KD。