MicroRNA在膀胱纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

劉益豪，尚振華，李廣萍，歐彤文

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院，北京100053

纖維化是一種以細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）成分過度積聚為特征的常見病理狀態(tài)，但其發(fā)病機(jī)制尚不清楚，可發(fā)生于多個器官，如膀胱、心臟纖維化等，其主要病理改變?yōu)槠鞴俳M織內(nèi)結(jié)締組織增多，實(shí)質(zhì)細(xì)胞減少，持續(xù)進(jìn)展可致器官結(jié)構(gòu)破壞和功能障礙。膀胱纖維化是指膀胱實(shí)質(zhì)細(xì)胞發(fā)生壞死，導(dǎo)致ECM 異常增多和BSMCs 異常增生，最終導(dǎo)致膀胱貯尿功能和排尿功能損害的病理過程。MicroRNA 是一種由19～25 個核苷酸組成的非編碼RNA 分子，通過與靶mRNA 的30個未翻譯區(qū)（30-UTR）結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)蛋白表達(dá)［1］。MicroRNA 在幾乎所有的生物學(xué)過程中都扮演著重要角色，如細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分化和器官重塑［2］。MicroRNA 在膀胱纖維化時的表達(dá)也發(fā)生了變化，說明MicroRNA 在膀胱纖維化中也扮演著重要角色。目前研究發(fā)現(xiàn)，MicroR?NA-101、133、29 和199a-5p 過度表達(dá)可以有效抑制膀胱纖維化，而MicroRNA-142過度表達(dá)會促進(jìn)膀胱纖維化進(jìn)程，不同的MicroRNA 通過不同的作用機(jī)制對膀胱纖維化產(chǎn)生了影響。研究不同MicroRNA在膀胱纖維化中的作用機(jī)制，有助于更好地理解膀胱纖維化的發(fā)病機(jī)制，為膀胱纖維化治療提供新的思路和理論依據(jù)，這些MicroRNA 可能會成為膀胱纖維化治療的潛在分子靶點(diǎn)。近年上述5 種Mi?croRNA 在膀胱纖維化中作用機(jī)制的研究已經(jīng)取得不少研究成果，現(xiàn)綜述如下。

1 MicroRNA-101 在膀胱纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

缺氧是指身體或身體某一區(qū)域在組織水平上缺乏足夠的氧氣供應(yīng)，在許多疾病中都會出現(xiàn)［3］。導(dǎo)致膀胱纖維化的因子有很多，其中最主要的是轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β），其在創(chuàng)傷愈合、纖維化和炎癥負(fù)調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在大多數(shù)的纖維化疾病中水平升高。研究發(fā)現(xiàn)，膀胱出口梗阻后，TGF-β-Smad2/3 信號通路促進(jìn)膀胱纖維化［4］。出口梗阻的膀胱會出現(xiàn)缺氧，導(dǎo)致BSMCs 出現(xiàn)強(qiáng)烈的低氧級聯(lián)反應(yīng)，包括炎癥、脫分化、促纖維化和ECM 表達(dá)增加［5］。在低氧誘導(dǎo)下，轉(zhuǎn)化生長因子受體I（TGFβRI）及其下游信號分子（p-Smad2/3）表達(dá)增加，激活TGF-β-Smad2/3 信號通路，促進(jìn)膀胱BSMCs的纖維化。同時，MicroRNA-101b 在出口梗阻的膀胱內(nèi)表達(dá)增高，靶向作用于TGFβRI，可顯著抑制TGFβRI 及p-Smad2/3 的表達(dá)，保護(hù)BSMCs，使其免受低氧誘導(dǎo)的纖維化［6］。

因此，MicroRNA-101b 可通過衰減TGF-β-Smad2/3 信號，抑制低氧誘導(dǎo)的膀胱纖維化。然而，MicroRNA-101b 是否參與了膀胱出口梗阻后膀胱纖維化的進(jìn)展尚不清楚，有待進(jìn)一步研究。MicroRNA-101b在膀胱出口梗阻后膀胱重塑過程中可能是一種抗纖維化的MicroRNA，它可能成為治療膀胱纖維化的新靶點(diǎn)，為膀胱纖維化的治療提供了新的策略。

2 MicroRNA-133 在膀胱纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

膀胱出口梗阻發(fā)生后，會誘導(dǎo)膀胱壁出現(xiàn)肥厚和纖維化，在膀胱組織中纖維性生長因子的表達(dá)增加，包括轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGF-β1）、結(jié)締組織生長因子（CTGF）以及α-肌動蛋白（α-SMA）。TGF-β 的增加，導(dǎo)致MicroRNA-133 在BSMCs 中表達(dá)下降，且TGF-β 對MicroRNA-133 的抑制調(diào)節(jié)呈現(xiàn)劑量相關(guān)性。過量的MicroRNA-133 表達(dá)可顯著抑制TGF-β1誘導(dǎo)的BSMCs 肥厚性改變。CTGF 是一種富含半胱氨酸的蛋白質(zhì)，它在結(jié)締組織細(xì)胞中的表達(dá)受TGFβ-Smad 信號通路的調(diào)控［7-8］。通過生物信息學(xué)分析和雙熒光素酶活性測定，發(fā)現(xiàn)CTGF 是MicroRNA-133的直接靶點(diǎn)。Smad蛋白屬于保守的TGF-β信號通路，它們由磷酸化調(diào)節(jié)，Smad2和Smad3都是TGFβ 信號的下游介質(zhì)，二者擁有90%同源的氨基酸序列，但結(jié)構(gòu)的不同決定了二者的作用不同，TGF-β-Smad3是纖維化形成的關(guān)鍵信號通路。

因此，MicroRNA-133 主要通過TGF-β-Smad3 信號通路，靶向作用于結(jié)締組織因子（CTGF），調(diào)節(jié)BSMCs 的肥厚和纖維化反應(yīng)［4］。目前認(rèn)為，在膀胱出口梗阻所致膀胱纖維化的病理過程中，上調(diào)Mi?croRNA-133 的表達(dá)可以抑制BSMCs 的肥大和纖維化，表明MicroRNA-133可能對進(jìn)行性膀胱纖維化有治療作用。

3 MicroRNA-29 在膀胱纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

糖尿病腎?。―N）是糖尿病的主要微血管并發(fā)癥，是糖尿病患者死亡的主要原因，其特征是ECM過度合成和積累，最終導(dǎo)致腎小球、腎小管基底膜增厚和系膜擴(kuò)張。腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化是許多慢性腎臟病的最終共同途徑。WANG 等［9］研究利用三種不同的腎纖維化動物模型代表疾病的不同時期，發(fā)現(xiàn)MicroRNA-29 的表達(dá)在三種腎臟疾病模型的腎臟中均下降，MicroRNA-29 表達(dá)降低與TGFβ 誘導(dǎo)的膠原蛋白和其他ECM 蛋白表達(dá)增加有關(guān)。在近端管狀上皮樣細(xì)胞及人足細(xì)胞中，MicroRNA-29 調(diào)控Ⅰ型膠原蛋白和Ⅳ型膠原蛋白的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，MicroRNA-29 與許多膠原蛋白基因的3’UTR 保守結(jié)合位點(diǎn)互補(bǔ)的種子序列相同，Ⅰ型膠原蛋白和Ⅳ型膠原蛋白基因是MicroRNA-29的靶向作用點(diǎn)。FANG 等［10］發(fā)現(xiàn)，TGF-β1 可通過刺激Smad3與MicroRNA-29 啟動子結(jié)合而下調(diào)MicroRNA-29 的表達(dá)。MicroRNA-29 表達(dá)增加可通過抑制TGF-β-Smad3的活化來預(yù)防纖維化。

MicroRNA-29 可通過TGF-β-Smad3 通路，靶向作用于Ⅰ型膠原蛋白和Ⅳ型膠原蛋白，抑制腎臟纖維化。MicroRNA-29通過直接抑制多種ECM表達(dá)蛋白在纖維化中發(fā)揮重要作用，體外研究表明，影響MicroRNA-29 表達(dá)的藥物可以影響器官纖維化的發(fā)展，它可能是未來纖維化疾病診斷和預(yù)后評估的一種新的生物標(biāo)志物［11-12］。

4 MicroRNA-199a-5p 在膀胱纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

Wnt/ β-catenin 信號通路是一種進(jìn)化保守的細(xì)胞信號系統(tǒng)，在多種生物過程和人類疾病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。成年人異常的Wnt/β-catenin信號再激活促進(jìn)器官纖維化，主要通過上皮-間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化（EMT）、成纖維細(xì)胞增殖和激活、或與其他促纖維化生長因子的相互作用等方式［13］。MicroRNA-199a-5p在膀胱平滑肌中高表達(dá)［14］，調(diào)控平滑肌細(xì)胞的細(xì)胞周期、細(xì)胞骨架重構(gòu)、TGF 和WNT 信號通路，參與細(xì)胞運(yùn)動和增殖。其中，WNT2 介導(dǎo)的信號通路是MicroRNA-199a-5p 在膀胱平滑肌中的主要作用通路，MicroRNA-199a-5p 靶向作用于WNT2 蛋白［15］，調(diào)控多種細(xì)胞骨架重塑通路，控制平滑肌形態(tài)和細(xì)胞增殖［16］。WNT2 信號通路受到抑制，會導(dǎo)致kruppel 樣轉(zhuǎn)錄因子4（KLF4）下調(diào)，繼而使促血管平滑肌細(xì)胞分化因子（Myocardin）上調(diào)，Myocardin促進(jìn)收縮蛋白和平滑肌特異性蛋白的合成，并促進(jìn)平滑肌細(xì)胞分化。在WNT 信號通路被抑制的同時，Mi?croRNA-199a-5p 也會激活Myocardin 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（MRTF-A）依賴的平滑肌細(xì)胞分化通路，促進(jìn)平滑肌細(xì)胞分化。另外，TGF-β 信號通路是MicroRNA -199a-5p 合 成 的 另 一 個 強(qiáng) 誘 導(dǎo) 劑［17］。MicroRNA-199a-5p可能是平滑肌肥大和纖維化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，與膀胱器官重塑相關(guān)。

5 MicroRNA-142 在膀胱纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

MicroRNA-142 是許多生物學(xué)過程和相關(guān)信號通路的重要調(diào)控因子，在胚胎發(fā)育、體內(nèi)穩(wěn)態(tài)和疾病中發(fā)揮重要作用。適應(yīng)性心肌細(xì)胞肥大是一種人體的正常機(jī)制，心臟大小會增加，而不需要細(xì)胞增殖［18］。心肌細(xì)胞肥大需要基因表達(dá)的協(xié)調(diào)重編程，涉及激活多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，包括絲裂原活化蛋白激酶（MAPK），鈣激活激酶和磷酸酶，以及轉(zhuǎn)錄因子，如NF-κB。乙酰轉(zhuǎn)移酶p300是一個編碼WNT信號正向調(diào)節(jié)因子的基因，參與心臟生長的多種轉(zhuǎn)錄因子的強(qiáng)大調(diào)節(jié)因子。gp130、IL-6、心肌營養(yǎng)蛋白-1及相關(guān)細(xì)胞因子的細(xì)胞表面受體，通過JAK/STAT提供生存信號。MicroRNA-142 水平與p300 水平和MAPK 活性呈負(fù)相關(guān)，由MAPK 和p300 傳導(dǎo)的生長信號導(dǎo)致MicroRNA-142的生理抑制，這種抑制是防止心肌細(xì)胞丟失和允許體內(nèi)適應(yīng)性肥大生長所必需的。相反，MicroRNA-142 通過直接靶向節(jié)點(diǎn)調(diào)控因子p300 和gp130 抑制生存和生長途徑，還能有效抑制NF-κB通路的多個成分，阻止細(xì)胞因子介導(dǎo)的NO的產(chǎn)生，并阻斷α-肌動蛋白的翻譯，在肥厚性生長過程中強(qiáng)制表達(dá)MicroRNA-142 可誘導(dǎo)廣泛的細(xì)胞凋亡，而不是抑制細(xì)胞肥大［19］。

MicroRNA-142在腎纖維化中也發(fā)揮類似在心臟病中的作用。TGF-β 和骨形態(tài)發(fā)生蛋白-7（BMP-7）是TGF-β 超家族中的兩個重要成員，在慢性腎臟疾病中發(fā)揮著重要而多樣的作用［20］。TGF-β 和BMP-7具有相似的下游Smad信號通路，TGF-β及其下游分子Smad3 信號增加會促進(jìn)纖維化，而BMP-7 及其下游分子信號增加會抑制纖維化進(jìn)程，二者之間存在反向調(diào)節(jié)，共同維持其生物學(xué)活性的平衡。在腎損傷過程中，TGF-β和BMP-7之間的平衡被打破，TGFβ信號通過誘導(dǎo)其下游分子TGF-β1和激活Smad3表達(dá)增加，而BMP-7 及其下游的Smad1/5/8 表達(dá)減少。Smad3通過上調(diào)MicroRNA-21和MicroRNA-142的表達(dá)而介導(dǎo)腎纖維化［21］。因此，抑制MicroRNA-142/MicroRNA-21可以治療進(jìn)行性腎纖維化。

綜上所述，MicroRNA-101、MicroRNA-133、Mi?croRNA-29、MicroRNA -199a-5p 和MicroRNA-142 分別通過不同的分子機(jī)制，作用于不同的靶點(diǎn)，對膀胱纖維化產(chǎn)生不同的影響，但目前來說，其中一些具體的機(jī)制還不明確，有待進(jìn)一步研究。越來越多的研究表明，MicroRNA在膀胱纖維化過程中發(fā)揮著重要作用。開發(fā)和評估MicroRNA 抑制劑將會成為一種新的治療纖維化的手段。通過改變不同MicroRNA的表達(dá)水平，繼而影響在纖維化中激活的關(guān)鍵信號通路，將有可能防止收縮并在膀胱出口阻塞緩解后協(xié)助器官功能的完全恢復(fù)，這將有利于膀胱及其他器官等疾病的治療。MicroRNA 可能會成為未來纖維化疾病診斷和預(yù)后評估的一種新的生物標(biāo)志物。