miR-21與組織纖維化關(guān)系的研究進(jìn)展

胡兆勇，劉艷麗，謝賽飛，鄭 玲，譚 勁?

（1. 湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410208 ；2. 湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

纖維化在本質(zhì)上是組織細(xì)胞受損后發(fā)生的一種自我修復(fù)反應(yīng)。當(dāng)組織細(xì)胞受到損傷后，實(shí)質(zhì)細(xì)胞可發(fā)生壞死，間質(zhì)細(xì)胞可生成大量的細(xì)胞外基質(zhì)進(jìn)行修復(fù)，導(dǎo)致局部纖維結(jié)締組織明顯增多，即發(fā)生纖維化。這個(gè)病理過程的中心環(huán)節(jié)是成纖維細(xì)胞被激活[1]。發(fā)生增生的纖維結(jié)締組織不具備實(shí)質(zhì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。發(fā)生組織纖維化可導(dǎo)致器官的結(jié)構(gòu)被破壞、功能喪失。人體的各個(gè)組織都可能會(huì)受到炎癥的侵襲而發(fā)生纖維化。在基因?qū)用嫜芯拷M織纖維化的發(fā)生機(jī)制對(duì)診斷組織纖維化、阻斷組織纖維化的進(jìn)程具有重要的臨床意義。microRNA 是一類內(nèi)生的、含有20 ～24 個(gè)核苷酸的小RNA，可參與多種生物學(xué)過程的調(diào)控。本文主要對(duì)microRNA-21（miR-21）與組織纖維化的關(guān)系進(jìn)行分析。

1 miR-21 的概述

microRNA 是RNA 家族中的一員，其生成與DNA 的初級(jí)轉(zhuǎn)錄物有關(guān)。microRNA 是經(jīng)核酸酶剪切、加工、再組裝形成的一種由RNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體。microRNA 屬于非編碼的短鏈RNA，通過堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式識(shí)別靶向mRNA，發(fā)揮抑制mRNA 翻譯或直接降解mRNA 的作用[2]。microRNA 可以與蛋白、DNA 和RNA 相互作用，參與多種生物學(xué)過程的調(diào)控。目前發(fā)現(xiàn)的microRNA 共有2 萬多個(gè)，miR-21 是其中的一員。miR-21 已被證實(shí)存在于人體的頭頸部、食管、胃部、肺部、大腸等多個(gè)組織器官中。有研究結(jié)果顯示，miR-21 與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移及該病患者的預(yù)后密切相關(guān)。此外，miR-21 還參與調(diào)控心臟、肝臟、肺臟、腎臟等器官組織纖維化的發(fā)生及發(fā)展。

2 miR-21 與心肌纖維化的關(guān)系

miR-21 可調(diào)節(jié)人體心臟成纖維細(xì)胞中ERK-MAP 激酶信號(hào)傳導(dǎo)的途徑，改變心臟的結(jié)構(gòu)和功能。心功能衰竭患者心臟成纖維細(xì)胞中miR-21 的表達(dá)水平呈選擇性升高的表現(xiàn)。該病患者體內(nèi)的miR-21 主要是通過靶基因萌牙1（Spry1）增強(qiáng)ERK-MAP 激酶的活性，進(jìn)而可促進(jìn)其心肌成纖維細(xì)胞的存活及分泌生長(zhǎng)因子，控制其心肌間質(zhì)纖維化和心肌肥大的程度。相關(guān)動(dòng)物研究的結(jié)果顯示，建立由壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的心功能障礙小鼠模型后，采用特定的抑制劑將小鼠體內(nèi)誘發(fā)疾病的基因（即miR-21）進(jìn)行靶向沉默處理，其心肌細(xì)胞中ERK-MAP 激酶的活性可明顯降低，其心肌間質(zhì)纖維化的程度可受到抑制，其心功能障礙的癥狀可明顯減輕[3]。一項(xiàng)針對(duì)糖尿病性心臟病發(fā)病機(jī)制的研究結(jié)果顯示，抑制該病患者體內(nèi)miR-21 的表達(dá)，可上調(diào)SMAD7 蛋白，激活p-SMAD2 和p-SMAD3，降低心肌血管周圍纖維化的程度。miR-21 可通過靶向SPTY1 介導(dǎo)心肌的纖維化[4]。研究發(fā)現(xiàn)，miR-21 可促進(jìn)大鼠心肌纖維母細(xì)胞內(nèi)膠原的沉積，進(jìn)而可使其心肌發(fā)生纖維化，且miR-21的表達(dá)水平與其心肌纖維化的程度呈正相關(guān)[5]。

3 miR-21 與肝纖維化的關(guān)系

在肝纖維化的發(fā)生過程中，TGF-β1是一個(gè)非常重要的促纖維化因子[6]。miR-21 可通過介導(dǎo)TGF-β1/Smad2/3信號(hào)的通路正向調(diào)節(jié)膠原蛋白的生成。并且，miR-21 可被Smad7 負(fù)反饋調(diào)節(jié)[7]。肝纖維化患者體內(nèi)miR-21 的表達(dá)水平可明顯升高。并且，miR-21 的表達(dá)水平與肝纖維化患者肝纖維化的程度密切相關(guān)[8]。有研究結(jié)果顯示，miR-21 可通過抑制TGF-β1/Smad7 信號(hào)通路減輕肝纖維化患者肝實(shí)質(zhì)纖維化的程度[9]。

4 miR-21 與肺纖維化的關(guān)系

有研究結(jié)果顯示，肺纖維化小鼠模型血清中miR-21 的表達(dá)水平可明顯升高，其肺部的成纖維細(xì)胞中miR-21 的表達(dá)水平較高[10]。對(duì)miR-21 進(jìn)行基因敲除處理后，實(shí)驗(yàn)小鼠肺纖維化的程度可明顯減輕。在實(shí)驗(yàn)小鼠體內(nèi)導(dǎo)入miR-21 的前體物質(zhì)后，其肺纖維化的程度可明顯加重。這說明，miR-21 具有致肺纖維化的作用[11]。miR-21 表達(dá)的水平與肺纖維化的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。有研究結(jié)果顯示，miR-21可以調(diào)控TGF-β1/Smad 信號(hào)的通路，調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞的纖維化活動(dòng)，促使肺纖維化[12]。

5 miR-21 與腎纖維化的關(guān)系

有研究結(jié)果顯示，miR-21 在腎纖維化患者腎組織中的表達(dá)水平可明顯升高。相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示，在腎纖維化的動(dòng)物模型體內(nèi)，miR-21 的表達(dá)水平可明顯升高。這說明，miR-21 是腎纖維化發(fā)生、發(fā)展過程中一個(gè)重要的基因[13-14]。miR-21 可通過介導(dǎo)MMP9/TIMP1 促進(jìn)腎纖維化[15]。相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果顯示，糖尿病小鼠體內(nèi)的miR-21 可抑制PI3k/PTEN 的通路，增強(qiáng)Ⅰ型膠原蛋白的表達(dá)，進(jìn)而可形成細(xì)胞外基質(zhì)[16]。miR-21 的高表達(dá)可促使PPARα 下調(diào)，激活TGF-β1/Smad3 信號(hào)傳導(dǎo)的通路，并誘導(dǎo)腎纖維化。抑制miR-21 的表達(dá)可起到相反的作用。在經(jīng)血管緊張素II 處理的細(xì)胞中，上調(diào)其中miR-21 的表達(dá)水平會(huì)導(dǎo)致PPARα 的水平降低，激活TGF-β1/Smad3 的信號(hào)通路，促進(jìn)腎纖維化。反之，抑制miR-21 的表達(dá)可減輕腎纖維化的程度[17]。腎小管上皮細(xì)胞中的miR-21 呈高表達(dá)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）可被激活，膠原纖維蛋白- Ⅰ、a-SMA 表達(dá)的水平可明顯升高，進(jìn)而可誘發(fā)上皮細(xì)胞- 間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（是指上皮細(xì)胞通過特定的程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過程）。同時(shí)，采用特定的抑制劑將導(dǎo)致疾病發(fā)生的基因（miR-21）進(jìn)行靶向沉默處理后，膠原纖維蛋白- Ⅰ、a-SMA 可呈低表達(dá)，上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的形成可受到抑制[18]。PTEN/Akt/mTORC1 信號(hào)通路是TGF-β 下游的一條信號(hào)通路。該通路參與了系膜細(xì)胞肥大和上皮細(xì)胞- 間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的形成過程。miR-21 可直接作用于PTEN。在人腎小球系膜細(xì)胞中的miR-21 可抑制PTEN 的表達(dá)，間接激活A(yù)kt、mTORC1，進(jìn)而可誘發(fā)細(xì)胞肥大，上調(diào)纖維蛋白和 I 型膠原蛋白的表達(dá)水平。因此，下調(diào)miR-21 的表達(dá)水平能降低腎纖維化的程度[19-20]。

6 小結(jié)

miR-21 與人體常見組織纖維化的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。在發(fā)生纖維化的組織中，miR-21 可呈高表達(dá)，且miR-21 表達(dá)的水平與組織纖維化的程度密切相關(guān)。臨床上可對(duì)miR-21 進(jìn)行靶基因預(yù)測(cè)，對(duì)靶基因集進(jìn)行GO、KEGG 分析，找出相關(guān)的信號(hào)通路，對(duì)miR-21 的靶基因進(jìn)行熒光驗(yàn)證。在進(jìn)行組織纖維化動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)，可采用加入激活劑、抑制劑或轉(zhuǎn)染高表達(dá)基因、沉默基因的方法驗(yàn)證miR-21 的靶基因及相關(guān)通路。目前，miR-21 在介導(dǎo)口腔黏膜下纖維化方面的機(jī)制尚未明確。但miR-21 在促使心、肝、腎、肺纖維化方面的研究為其他組織纖維化的研究提供了理論依據(jù)。miR-21 有望成為臨床上診斷組織纖維化的生物學(xué)標(biāo)志物和治療上述疾病的靶點(diǎn)。