MicroRNA在呼吸系統(tǒng)炎性疾病中的研究進(jìn)展

張 帆李思洋丁軍穎?劉清泉?

(1.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京中醫(yī)醫(yī)院,北京市中醫(yī)研究所,中醫(yī)感染性疾病基礎(chǔ)研究北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100010;2.北京中醫(yī)藥大學(xué),北京 100029)

近年來(lái),隨著抗生素治療產(chǎn)生的毒副反應(yīng)、細(xì)菌譜耐藥性的增加,加之空氣質(zhì)量下降、環(huán)境中粉塵顆粒等有害因子增多,與肺相關(guān)的疾病,尤其是炎性疾病,已成為發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家發(fā)病率和死亡率升高的主要原因[1]。為炎性疾病尋找新的生物標(biāo)志物和早期診斷方法引起了諸多學(xué)者的研究興趣[2]。諸多證據(jù)表明,miRNAs通過(guò)各種機(jī)制影響著呼吸系統(tǒng)炎性疾病的發(fā)生和發(fā)展,且miRNA干擾技術(shù)在其中的應(yīng)用更是發(fā)揮著重要的作用。miRNA通過(guò)抑制mRNA的翻譯廣泛參與基因表達(dá)、細(xì)胞分化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、免疫應(yīng)答、腫瘤的發(fā)生等多種生命活動(dòng)[3]。miRNA作為基因表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑,對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病的預(yù)防、診斷和治療起著重要的作用[4]。本文綜合分析近年來(lái)miRNA與呼吸系統(tǒng)炎性疾病相關(guān)的研究報(bào)道,總結(jié)miRNAs及miRNA干擾技術(shù)在呼吸系統(tǒng)炎性疾病研究中的進(jìn)展,能夠?yàn)楹粑到y(tǒng)炎性疾病的研究提供更多的思考,為難治性肺炎尋找更多的突破口。

1 miRNA的生物合成與調(diào)控

microRNAs(miRNAs)是一組內(nèi)源性非蛋白編碼RNA,長(zhǎng)度約為20~22個(gè)核苷酸,其主要功能是參與基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控。miRNA可與其信使RNA(massage RNA,mRNA)的3’端非翻譯區(qū)(universal training reactor,UTR)結(jié)合,引起靶mRNA在蛋白水平上的表達(dá)抑制(不完全互補(bǔ)匹配)或靶mRNA的降解(完全互補(bǔ)匹配),通過(guò)負(fù)向調(diào)節(jié)mRNA轉(zhuǎn)錄后抑制調(diào)節(jié)多種信號(hào)通路并影響基因表達(dá)[5]。

miRNA的生物合成過(guò)程主要分為以下三個(gè)階段:①miRNA在細(xì)胞核內(nèi)經(jīng)基因組DNA編碼和RNA聚合酶II或III轉(zhuǎn)錄后,形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)的初級(jí)miRNA(primary miRNA,pri-miRNA),隨后被RNA聚合酶III(RNase III)Drosha和DGCR8切割形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體miRNA(precursor miRAN,premiRNA)。②Pre-miRNA在轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Expotin5的協(xié)助下輸出細(xì)胞核。③Pre-miRNA在細(xì)胞質(zhì)中由Dicer酶切割成雙鏈miRNA,其中一條鏈即成熟miRNA。成熟的miRNA結(jié)合RNA介導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RNA-induced silencing complex,RISC)成為活性miRNA?；钚詮?fù)合物通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式特異性的識(shí)別靶mRNA的3’-UTR區(qū),誘導(dǎo)降解或抑制靶mRNA的翻譯,從而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控,調(diào)節(jié)基因表達(dá)。

miRNA發(fā)揮作用的途徑主要有兩種方式:①降解靶基因mRNAs;②抑制靶基因mRNAs的翻譯水平。兩種途徑的選擇區(qū)別在于miRNAs與其靶mRNAs之間的互補(bǔ)匹配程度。如果miRNAs與靶mRNAs完全互補(bǔ),miRNAs會(huì)使對(duì)應(yīng)的靶mRNAs完全降解;而當(dāng)miRNA與其靶基因不完全互補(bǔ)匹配時(shí),只會(huì)抑制靶基因mRNAs的翻譯,而不會(huì)導(dǎo)致靶mRNAs的降解。在許多動(dòng)物體內(nèi),miRNA是和靶mRNA的3′-UTR區(qū)域進(jìn)行非完全互補(bǔ)結(jié)合,以此來(lái)抑制靶mRNAs的翻譯表達(dá),從而影響靶基因?qū)?yīng)的蛋白質(zhì)表達(dá)[6]。

2 miRNA與疾病的關(guān)系

目前,在植物、動(dòng)物和病毒中已鑒定出數(shù)百種miRNAs。其中,已報(bào)道并廣泛研究的miRNAs超過(guò)700個(gè)[7]。miRNAs可以控制多種作用途徑并廣泛參與機(jī)體多種重要的生理及病理過(guò)程,其中包括調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育、分化、增殖及凋亡[4]。并且在調(diào)節(jié)免疫和抑制免疫反應(yīng)中也發(fā)揮著重要的作用[8]。相當(dāng)多的研究表明,miRNAs在包括神經(jīng)系統(tǒng)[9]、心血管系統(tǒng)[10]、泌尿系統(tǒng)[11]以及癌癥[12]等諸多復(fù)雜疾病中成為疾病診斷的特征性標(biāo)志物和治療的靶點(diǎn)。此外,miRNA作為RNA干擾(RNA interference,RNAi)途徑中的重要分子,研究者利用其能夠調(diào)節(jié)基因表達(dá)、調(diào)控細(xì)胞的生命活動(dòng)的功能,結(jié)合RNA干擾的原理,在體外引入特定的突變,通過(guò)同型基因化或換位將突變基因?qū)胨拗黧w內(nèi)原來(lái)的位置,觀察表型的改變,使miRNA成為以阻斷方式反向驗(yàn)證通路節(jié)點(diǎn)的有效工具,為疾病的研究提供了一種新的手段,且已成為當(dāng)前各系統(tǒng)疾病研究領(lǐng)域的重要方法。例如,在探索和驗(yàn)證miR-451a在SiNPs誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮功能障礙和血栓形成前狀態(tài)中的作用的研究中,在SiNPs誘導(dǎo)下,miR-451a的化學(xué)模擬物可以導(dǎo)致IL6R/STAT/TF信號(hào)通路在體內(nèi)外表達(dá)減弱,miR-451a的抑制劑增強(qiáng)了IL6R/STAT/TF信號(hào)通路的激活。證實(shí)了miR-451a通過(guò)負(fù)調(diào)控IL6R/STAT/TF信號(hào)通路,SiNPs可以加速血管內(nèi)皮功能障礙和凝血前狀態(tài)[13]。在探討CXCR4與神經(jīng)性疼痛的關(guān)系時(shí),在pSNL誘導(dǎo)下,鞘內(nèi)注射miR-23a模擬物或慢病毒可導(dǎo)致miR-23a的過(guò)表達(dá)減少脊髓CXCR4分泌并預(yù)防pSNL誘導(dǎo)的神經(jīng)性疼痛。鞘內(nèi)注射miR-23a抑制劑或慢病毒可引起疼痛樣行為。證實(shí)了miR-23a通過(guò)CXCR4/TXNIP/NLRP3軸調(diào)節(jié)脊髓神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)性疼痛[14]。

近年來(lái)由于環(huán)境污染以及醫(yī)療實(shí)踐對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病造成的不可避免的副作用,加之今年新冠病毒在全球肆虐[15],嚴(yán)重威脅人類健康與社會(huì)穩(wěn)定,使得分子生物學(xué)層面對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病機(jī)制的研究熱度大增,尤其是在重癥呼吸感染性疾病中的研究更是備受關(guān)注。而miRNA干擾技術(shù)憑借高效特異的抑制靶基因表達(dá)的優(yōu)勢(shì),更是成為研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。

3 呼吸系統(tǒng)炎性疾病中miRNA的研究

3.1 感染性肺炎中的miRNA

感染性肺炎是指機(jī)體受微生物感染而產(chǎn)生的肺炎。主要由細(xì)菌、病毒及真菌等引起并發(fā)感染。研究表明,miRNA能夠調(diào)節(jié)宿主對(duì)細(xì)菌[16]、病毒[17]和真菌[18]病原體感染的反應(yīng)。miRNA與肺部感染的發(fā)生發(fā)展、診斷及預(yù)后關(guān)系密切[19]。運(yùn)用miRNA干擾技術(shù)證實(shí)關(guān)鍵miRNA分子的作用將會(huì)對(duì)肺部感染性疾病的發(fā)病機(jī)制、臨床診斷、治療及預(yù)后評(píng)估產(chǎn)生重大影響。

3.1.1 miRNA參與細(xì)菌性肺炎發(fā)生發(fā)展

細(xì)菌性肺炎是最常見(jiàn)的感染性肺炎的類型,是社區(qū)獲得性肺炎的主要病原體。其中,常見(jiàn)的病原體包括肺炎鏈球菌、金黃色葡萄球菌、流感嗜血桿菌、銅綠假單胞菌、肺炎支原體、肺炎衣原體等?？垢腥局委熓羌?xì)菌性肺炎的主要治療措施。盡管現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療感染性肺炎的方法不斷發(fā)展,肺炎病原學(xué)診斷仍然存在諸多困難。近年來(lái)隨著抗生素治療產(chǎn)生毒副反應(yīng)、細(xì)菌譜耐藥性增加,細(xì)菌性肺炎的預(yù)防和治療遭遇瓶頸。研究發(fā)現(xiàn)miRNA能夠調(diào)節(jié)細(xì)菌誘發(fā)炎癥的分子機(jī)制,且miRNA干擾技術(shù)廣泛應(yīng)用于其分子機(jī)制的研究中,miRNA作為新思路新方法能夠?yàn)榧?xì)菌性肺炎的研究提供更多的可能。

(1)miRNA參與調(diào)控銅綠假單胞菌肺炎

銅綠假單胞菌(pseudomonas aeruginosa,PA)是臨床最常見(jiàn)的革蘭氏陰性桿菌,可存在于人體的皮膚黏膜、呼吸道及消化道。PA感染是囊性纖維化,支氣管擴(kuò)張和慢性支氣管炎等患者慢性氣道感染的主要病因[20]。隨著抗菌藥物的濫用,抗PA抗生素的敏感性不斷下降,以及PA抗性的產(chǎn)生,致使PA肺炎患者病情嚴(yán)重,治療困難,病死率較高[21]。目前已有多項(xiàng)研究利用miRNA干擾反向驗(yàn)證了相關(guān)miRNA參與調(diào)節(jié)PA肺炎的炎癥反應(yīng)過(guò)程。

miR-301b通過(guò)影響嗜中性粒細(xì)胞向肺部的募集,調(diào)節(jié)宿主防御功能的發(fā)揮。Li等[22]研究發(fā)現(xiàn)在PA感染肺炎的炎癥反應(yīng)中,miR-301b的表達(dá)水平升高。他們利用miRNA干擾技術(shù)將miR-301b模擬物和抑制劑分別轉(zhuǎn)染至PA感染的細(xì)胞中,證實(shí)了PA感染通過(guò)TLR4/MyD88/NF-κB途徑誘導(dǎo)miR-301b的表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)咖啡因能夠通過(guò)cAMP/PKA/NF-κB軸的負(fù)調(diào)控來(lái)降低miR-301b表達(dá)水平,而抑制miR-301b導(dǎo)致其靶基因c-Myb轉(zhuǎn)錄增加,使得嗜中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)水平升高,引起抗炎細(xì)胞因子的釋放,進(jìn)而減輕了小鼠的感染癥狀。

miR-466i-5p通過(guò)影響巨噬細(xì)胞的吞噬能力以及炎癥因子和抑炎因子的表達(dá),調(diào)節(jié)肺組織中的細(xì)菌負(fù)荷及病理?yè)p傷。石萌萌等[23]研究發(fā)現(xiàn),間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSC)釋放的微粒(micro vesicles,MV)對(duì)多重耐藥銅綠假單胞菌(multiple-drug resistant pseudomonas aeruginosa,MDR-PA)肺炎具有治療作用。同時(shí)發(fā)現(xiàn)MSC釋放的MV中miR-466i-5p表達(dá)水平較高。將miR-466i-5p模擬物轉(zhuǎn)染至MSC中構(gòu)建miR-466i-5p過(guò)表達(dá)的MSC MV,顯著降低了肺泡灌洗液中炎癥因子TNF-α、MIP-2及抑炎因子IL-10的表達(dá)水平,增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬功能,降低了炎癥水平及細(xì)菌負(fù)荷,改善肺組織病理?yè)p傷。證實(shí)了MSC MV對(duì)MDR-PA肺炎的治療作用與其攜帶的miR-466i-5p有關(guān)。

(2)miRNA參與調(diào)控肺炎鏈球菌肺炎

肺炎鏈球菌(streptococcus pneumoniae,Sp)屬于革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌,是上呼吸道常見(jiàn)的定植菌。由于肺炎鏈球菌肺炎在社區(qū)獲得性肺炎中的發(fā)病比率較高,加之當(dāng)前所用的莢膜血清型疫苗存在缺點(diǎn)以及抗生素的耐藥日趨嚴(yán)重[24],迫切需要明確其免疫信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制,以為其提供新的預(yù)防和治療手段。

miR-155參與調(diào)節(jié)宿主對(duì)Sp感染的防御反應(yīng),且能夠增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力。肺炎鏈球菌內(nèi)肽酶O(endopeptidase O,PepO)是一種新發(fā)現(xiàn)并廣泛表達(dá)的肺炎球菌毒力蛋白,能通過(guò)腹膜滲出的巨噬細(xì)胞(peritoneal exudate macrophage,PEMs)增強(qiáng)Sp的吞噬作用[25]。Yao等[26]研究發(fā)現(xiàn)miR-155在PepO誘導(dǎo)的PEMs中表達(dá)上調(diào)。借助miRNA干擾技術(shù),證實(shí)了PepO誘導(dǎo)的PEMs吞噬作用在用miR-155抑制劑轉(zhuǎn)染的細(xì)胞中減弱,而在用miR-155模擬物轉(zhuǎn)染的細(xì)胞中增強(qiáng)。同時(shí)驗(yàn)證了miR-155的上調(diào)是由TLR2/NF-κB信號(hào)通路介導(dǎo)的。這些結(jié)果證實(shí)了miR-155在PepO誘導(dǎo)的PEMs中有助于增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用以及宿主對(duì)Sp的防御反應(yīng)。

miRNA-302參與調(diào)節(jié)肺泡上皮細(xì)胞的增殖,調(diào)控Sp感染小鼠的肺功能。Sp感染的小鼠對(duì)肺泡上皮細(xì)胞(alveolar epithelial cell,AEC)的損害是一個(gè)“損害-再生”的過(guò)程[27]。Sp對(duì)AEC先是造成了實(shí)質(zhì)性損害,隨后引起AEC的緩慢再生。Wang等[28]研究發(fā)現(xiàn)在AEC再生的同時(shí),miRNA-302在AEC中的表達(dá)升高。他們采用miR-302模擬物模擬的再生療法治療Sp感染小鼠,成功促進(jìn)肺泡上皮祖細(xì)胞的增殖使AEC再生并修復(fù)受損的肺泡上皮,改善了Sp感染小鼠的肺功能,提高存活率。這些發(fā)現(xiàn)表明,基于miRNA模擬物的療法可以用作促進(jìn)AEC再生并增強(qiáng)宿主從細(xì)菌性肺炎恢復(fù)的有效療法。為開(kāi)發(fā)再生醫(yī)學(xué)治療微生物感染的療法開(kāi)辟了一個(gè)領(lǐng)域。

3.1.2 miRNA參與病毒性肺炎的發(fā)生發(fā)展

病毒是導(dǎo)致社區(qū)獲得性肺炎的另一個(gè)重要原因,包括腺病毒、呼吸道合胞病毒、流感病毒、副流感病毒等都是易引起病毒性肺炎的病毒。另外,目前正在流行的新型冠狀病毒肺炎(COVID-19),以前流行的嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征(SARS)、中東呼吸系統(tǒng)綜合征(MERS)都屬于病毒性肺炎的范疇。由于病毒一般為RNA結(jié)構(gòu),容易變異,病毒性肺炎的治療效果往往不如細(xì)菌性肺炎。當(dāng)下爆發(fā)流行的新冠肺炎,再次提醒呼吸道病毒同樣是重癥肺炎病因的重要來(lái)源。目前,抗病毒藥物、免疫調(diào)節(jié)劑以及特定疫苗等是較為普遍的治療手段。除了針對(duì)病毒蛋白的抗病毒治療外,針對(duì)病毒感染所需的宿主編碼因子的治療,能夠有效降低病毒突變的幾率[29]。McCaskill等[30]在所有篩選的呼吸道病毒中,將多種miRNA模擬物或抑制劑轉(zhuǎn)染到A549細(xì)胞中,鑒定出了幾種能夠抑制病毒復(fù)制的miRNA。其中,miR-744,miR-124a和miR-24具有廣譜抗病毒活性,表明宿主體內(nèi)的的抗病毒miRNA可以為控制病毒感染提供補(bǔ)充策略。

(1)miRNA參與調(diào)控腺病毒肺炎

腺病毒(adenovirus,Ad)感染是大多數(shù)嬰幼兒社區(qū)獲得性肺炎的病因,到目前為止,尚無(wú)有效的抗病毒藥物可用于Ad肺炎的治療,且Ad感染的診斷方式也十分有限[31]。miRNA與腺病毒復(fù)制和宿主免疫反應(yīng)有關(guān)[32]。應(yīng)用miRNA技術(shù)明確miRNA作用靶點(diǎn)有助于明確miRNA在調(diào)節(jié)宿主對(duì)腺病毒感染的反應(yīng)中的作用,并豐富腺病毒感染致肺炎的診斷方式及治療方法。

miR-27a/b能夠通過(guò)抑制人突觸小體相關(guān)蛋白(SNAP25)和重組人硫氧還蛋白(TXN2)的表達(dá)抑制Ad感染。Machitani等[33]利用miRNA干擾技術(shù)在miR-27a/b模擬物轉(zhuǎn)染的細(xì)胞中,發(fā)現(xiàn)Ad基因組拷貝數(shù)減少了約80%,而用miR-27a/b抑制劑轉(zhuǎn)染后,Ad基因組的拷貝數(shù)大約增加了2.5~5倍。緊接著證實(shí)了SNAP25和TXN2是miR-27a/b的靶基因。這些結(jié)果表明,miR-27a/b通過(guò)轉(zhuǎn)錄后基因沉默抑制SNAP25和TXN2表達(dá),進(jìn)而抑制Ad進(jìn)入細(xì)胞并引起細(xì)胞生長(zhǎng)周期的停滯,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Ad感染的有效抑制,為Ad感染的治療提供了重要線索。

(2)miRNA參與調(diào)控合胞病毒肺炎

呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus,RSV)是最常見(jiàn)的呼吸道病毒。研究發(fā)現(xiàn),miRNAs參與調(diào)控免疫細(xì)胞極化和白三烯(LTs)的合成,而改善免疫耐受可以顯著緩解RSV引起的氣道炎癥和支氣管痙攣[34]。miRNA可能成為檢測(cè)RSV感染的潛在生物標(biāo)志物,甚至成為與RSV感染相關(guān)的反復(fù)性喘息或早期哮喘的干預(yù)及治療策略的新靶標(biāo)。

miRNA參與調(diào)控RSV對(duì)宿主的持續(xù)性感染反應(yīng)。許多病毒可以在宿主細(xì)胞中建立非溶細(xì)胞性慢性感染,這種病毒與宿主的長(zhǎng)期寄生,使得宿主細(xì)胞持續(xù)性的產(chǎn)生感染性病毒,但卻可以逃避機(jī)體的防御,沒(méi)有感染的表征[35]。RSV也可以在其宿主細(xì)胞中建立持續(xù)性感染,且miRNA參與病毒調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞對(duì)持續(xù)性感染的反應(yīng)。Eilam-Frenke等[36]為了研究病毒與宿主細(xì)胞長(zhǎng)期共存中miRNA的作用,建立了RSV持續(xù)感染的HEp-2+RSV-GFP細(xì)胞系,發(fā)現(xiàn)在Hep-2+RSV-GFP細(xì)胞中,miR-146a-5p的表達(dá)明顯上調(diào),miR-345-5p,let-7c-5p和miR-221表達(dá)下調(diào)。因此,RSV持續(xù)性病毒感染誘導(dǎo)miRNA差異表達(dá),miR-146-5p,miR-let-7c-5p,miR-221和miR-345-5p與病毒如何調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞對(duì)感染的反應(yīng)有關(guān)。

3.2 急性肺損傷/急性呼吸系統(tǒng)窘迫綜合征中的miRNA

急性肺損傷(ALI)/急性呼吸系統(tǒng)窘迫綜合征(ARDS)是繼發(fā)于非心源性疾病的嚴(yán)重呼吸系統(tǒng)疾病[37]。由于現(xiàn)代復(fù)蘇技術(shù)和危重疾病早期搶救水平的提高,雖然危重病人的早期死亡率降低,但是ALI/ARDS的發(fā)病率卻隨之增加。ALI/ARDS以彌漫性肺細(xì)胞損傷為基礎(chǔ),以肺血管損傷所致的肺水腫和肺組織炎性細(xì)胞浸潤(rùn)為其病理特征[38]。其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,尚未完全明確。目前認(rèn)為巨噬細(xì)胞活化釋放大量炎癥因子是發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵[38]。當(dāng)前臨床上尚無(wú)特效治療手段。

已有多項(xiàng)研究通過(guò)miRNA干擾技術(shù)反向驗(yàn)證了相關(guān)miRNA參與ALI/ARDS炎癥反應(yīng)過(guò)程,找到了相關(guān)炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,進(jìn)一步明確了其發(fā)病機(jī)制。miR-34b-5p在ALI的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡中起關(guān)鍵作用。Xie等[39]研究發(fā)現(xiàn)miR-34b-5p能通過(guò)靶向前顆粒蛋白(PGRN)來(lái)減輕LPS誘導(dǎo)的ALI小鼠模型中的肺損傷。通過(guò)體內(nèi)靜脈注射miR-34b-5p拮抗劑可明顯抑制miR-34b-5p的上調(diào),降低炎癥細(xì)胞因子的釋放,減少肺泡上皮細(xì)胞的凋亡,減輕肺部炎癥。進(jìn)一步研究證實(shí)了miR-34b-5p/PGRN軸在ALI發(fā)病機(jī)理中的作用。此外,同樣利用miRNA干擾技術(shù)證實(shí),miR-297通過(guò)靶向CDK8表達(dá)來(lái)影響NF-κB通路,減輕LPS誘導(dǎo)的小鼠肺部損傷[40];miR-216a通過(guò)調(diào)節(jié)JAK2/STAT3和NFκB信號(hào)傳導(dǎo)減輕LPS誘導(dǎo)的炎癥損傷[41]。

3.3 慢性阻塞性肺疾病中的miRNA

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)簡(jiǎn)稱慢阻肺,是以進(jìn)行性的氣流受限為主要特征的疾病,與氣道和肺組織對(duì)有害氣體或有害顆粒的異常慢性炎癥反應(yīng)有關(guān)。其中,吸煙、環(huán)境中的有毒顆粒或氣體等是其發(fā)病的主要危險(xiǎn)因素。作為一種典型的慢性氣道炎性疾病,對(duì)COPD的研究始終是該領(lǐng)域的熱點(diǎn),而miRNA及miRNA干擾技術(shù)在COPD研究中的重要性更是得到了學(xué)者的認(rèn)可。

香煙煙霧(cigarette smoke,CS)作為一種強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)劑可以通過(guò)許多機(jī)制來(lái)促進(jìn)COPD的發(fā)生[42]。長(zhǎng)期接觸香煙煙霧會(huì)引起支氣管上皮氧化應(yīng)激和凋亡,這種持續(xù)存在的炎癥反應(yīng),是COPD重要的致病機(jī)制之一。

在吸煙引起毛細(xì)支氣管炎導(dǎo)致的COPD患者中,調(diào)節(jié)相關(guān)miRNA的表達(dá)水平可能是治療COPD的重要策略。有研究發(fā)現(xiàn)miR-218具有抗炎作用,抑制miR-218導(dǎo)致炎癥細(xì)胞計(jì)數(shù)上調(diào)。Xu等[43]利用miRNA干擾技術(shù)反向驗(yàn)證了miR-218通過(guò)靶向TNFR1介導(dǎo)的NF-κB活化,調(diào)節(jié)CSE誘導(dǎo)的人黏蛋白5AC(human mucin 5 subtype AC,MUC5AC)過(guò)度生產(chǎn)而引起的炎癥反應(yīng)。同樣Song等[44]證實(shí)了miR-218-5p通過(guò)調(diào)節(jié)BRD4信號(hào)通路減輕香煙提取物(cigarette smoke extract,CSE)誘導(dǎo)的人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞(human lung microvascular endothelial cells,HPMEC)損傷。此外,Sun等[45]證實(shí)了miR-206通過(guò)調(diào)節(jié)Notch3和VEGFA信號(hào)通路關(guān)鍵蛋白caspase-3,caspase-9和Bcl-2。miR-206抑制劑可使通路關(guān)鍵蛋白活性降低,顯著逆轉(zhuǎn)CSE誘導(dǎo)的HPMEC細(xì)胞凋亡。

流行病學(xué)證據(jù)表明,COPD患者更易感受PM2.5的影響,吸入PM2.5后,COPD患者會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的呼吸困難和肺功能下降[46]。在PM2.5引起的支氣管上皮損傷加重的COPD患者中,調(diào)節(jié)相關(guān)miRNA的表達(dá)水平可能是治療該COPD的潛在治療策略。Zhou等[47]發(fā)現(xiàn)在PM2.5-CSS處理的HBE中miR-194-3p表達(dá)水平顯著下降。miR-194-3p模擬物降低了DAPK1和caspase 3的裂解,從而抑制了暴露于PM2.5香煙煙霧中的HBEpiCs的凋亡。證明了PM2.5通過(guò)直接靶向DAPK1來(lái)下調(diào)miR-194-3p并加速香煙煙霧引發(fā)的支氣管上皮細(xì)胞的凋亡。

4 總結(jié)與展望

miRNA作為近年的研究熱點(diǎn),在感染性肺炎、創(chuàng)傷性肺炎、慢阻肺等多種呼吸系統(tǒng)炎性疾病的發(fā)生發(fā)展、診斷治療以及預(yù)后判斷中起著不同作用,且miRNA干擾技術(shù)在特定炎癥信號(hào)傳導(dǎo)通路研究中更是發(fā)揮著不可或缺的作用。在以往的研究中miRNA更多的作為診斷或預(yù)后的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。隨著研究的深入,miRNA不僅作為疾病研究的關(guān)鍵分子,而且將作為研究關(guān)鍵通路節(jié)點(diǎn)的有力工具,以反向驗(yàn)證的思路揭示系列科學(xué)問(wèn)題,為肺炎信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的機(jī)制研究提供更多的可能。也將為當(dāng)下肆虐的新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)提供研究及治療的突破口[15]。