MicroRNA與變應(yīng)性鼻炎關(guān)系的研究進(jìn)展

姜輝，王嘉璽，劉大新，丁雷

(北京中醫(yī)藥大學(xué)東方醫(yī)院耳鼻喉科，北京 100078)

變應(yīng)性鼻炎是鼻黏膜慢性非感染性疾病，由免疫系統(tǒng)功能失調(diào)所致，一般認(rèn)為變應(yīng)性鼻炎屬于Ⅰ型超敏反應(yīng)，兒童和成人均可罹患，患病率存在明顯地域和人群差異[1]。因變應(yīng)性鼻炎具有反復(fù)發(fā)作的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，增加社會(huì)醫(yī)療經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)其作為誘發(fā)哮喘的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，日益受到呼吸科和耳鼻喉科醫(yī)師的廣泛關(guān)注。尋找變應(yīng)性鼻炎中特異性生物學(xué)標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)是臨床研究的熱點(diǎn)。目前臨床應(yīng)用的各種檢測(cè)方法和治療手段均存在不同程度的局限性，檢測(cè)手段特異性差，而治療方法又難以從根本上解決問(wèn)題。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展完善，微RNA(microRNA，miRNA)被大量發(fā)現(xiàn)，其生理學(xué)功能和機(jī)制明確，廣泛參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞增殖、分化、凋亡、應(yīng)激反應(yīng)等生物學(xué)過(guò)程，通過(guò)影響輔助性T細(xì)胞1/2的細(xì)胞極化、促進(jìn)上皮慢性炎癥和組織重塑以及激活固有免疫細(xì)胞而抑制過(guò)敏性疾病的發(fā)展，并且在變應(yīng)性鼻炎中發(fā)現(xiàn)了特異性miRNA表達(dá)譜[2-4]。因miRNA分子短小、在整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中高度保守等特質(zhì)，可能成為變應(yīng)性鼻炎特異性生物標(biāo)志物和潛在的治療靶點(diǎn)。現(xiàn)就miRNA與變應(yīng)性鼻炎的關(guān)系予以綜述。

1 miRNA概述

1.1miRNA研究歷程 1993年Lee等[5]在線蟲(chóng)體內(nèi)發(fā)現(xiàn)miRNA，被稱為“小分子時(shí)序RNA”[1]，屬于非編碼RNA，其長(zhǎng)度為19～25個(gè)核苷酸。miRNA在物種間高度保守，廣泛存在于植物及動(dòng)物體內(nèi)，不參與蛋白質(zhì)的加工合成，但miRNA以不完全堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式與靶信使miRNA 3′非翻譯區(qū)相結(jié)合，主要發(fā)揮負(fù)向調(diào)控作用，在細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、自噬等生理病理過(guò)程中扮演重要角色。2008年，Chen等[6]發(fā)現(xiàn)血清中存在游離的miRNA，截止到2018年3月，在miBase數(shù)據(jù)庫(kù)中確認(rèn)了1 982條前體，2 694條成熟體，推測(cè)一個(gè)前體可以加工成多條miRNA成熟體。miRNA的組織特異性表明其有作為生物診斷標(biāo)志物的潛在優(yōu)勢(shì)，并且越來(lái)越多的研究表明，血清/血漿中循環(huán)miRNA可能作為惡性腫瘤的生物標(biāo)志物[7-10]。

1.2miRNA的合成 miRNA從形成到成熟主要經(jīng)歷三個(gè)階段：首先形成初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物miRNA(primary-miRNA，pri-miRNA)，具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)，大小為幾百個(gè)甚至幾千個(gè)堿基；第二步形成miRNA前體(precursor-miRNA，pre-miRNA)，大小為70～90個(gè)堿基；第三步形成成熟miRNA，長(zhǎng)度為19～25個(gè)核苷酸的單鏈RNA片段。

細(xì)胞核是pri-miRNA和pre-miRNA形成的場(chǎng)所，Drosha是加工pri-miRNA到pre-miRNA的核酸內(nèi)切酶，Exportin與Ran-TP共同作用將pre-miRNA轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)，被Dicer酶切產(chǎn)生切割成3′端含有兩個(gè)堿基的雙鏈miRNA，其中一條被降解，另一條單鏈形成miRNA成熟體。絕大部分哺乳動(dòng)物的miRNA是通過(guò)結(jié)合到信使RNA(messenger RNA，mRNA)3′端非翻譯區(qū)后與靶mRNA的不完全互補(bǔ)來(lái)執(zhí)行翻譯沉默。

1.3miRNA的作用機(jī)制 大多數(shù)miRNA通過(guò)抑制靶基因的表達(dá)發(fā)揮生物學(xué)作用，具體作用機(jī)制為與mRNA的3′端非翻譯區(qū)結(jié)合，進(jìn)而阻礙mRNA在轉(zhuǎn)錄后水平對(duì)蛋白翻譯表達(dá)水平的影響，但并不影響mRNA的穩(wěn)定性。但有研究結(jié)果與上述機(jī)制相反，認(rèn)為少量miRNA亦可與mRNA的5′非翻譯區(qū)結(jié)合，結(jié)合方式可以完全互補(bǔ)，也可以非完全互補(bǔ)，導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)表達(dá)異常。目前與mRNA的3′非翻譯區(qū)結(jié)合進(jìn)而影響蛋白翻譯和表達(dá)是主要研究方向[11]。

1.4miRNA命名原則 miRNA的命名隨著對(duì)其研究的不斷深入而日益完善，早期miRNA命名無(wú)規(guī)則，多以發(fā)現(xiàn)該miRNA學(xué)者的喜好命名，如lin-4、let-7。如新發(fā)現(xiàn)的miRNA與已有名稱高度同源，序列僅差1～2個(gè)堿基，則在第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的miRNA后加a/b/c來(lái)區(qū)分。如果一條miRNA來(lái)源于不同的DNA編碼區(qū)域，即在基因組有平行的多個(gè)拷貝，還應(yīng)在a/b/c后加-再以數(shù)字1/2/3來(lái)表示。miRNA前體是一個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)，加工過(guò)程會(huì)從3′或 5′端莖環(huán)臂產(chǎn)生最終成熟的miRNA，但一般只有其中一條表達(dá)量高。最初將表達(dá)量低的加*號(hào)，也有以“-s”和“-as”來(lái)命名，最新的命名規(guī)則改用了來(lái)源于5′端的標(biāo)5p，3′端標(biāo)3p。目前miRNA的命名遵照雨果基因命名委員會(huì)2011年制訂的命名規(guī)則[12]：物種-miR-數(shù)字序號(hào)+字母-5p/3p，has(Homo sapiens)代表人，Mmu代表小鼠，Rno代表大鼠，如has-miR-181、has-miR-122等。

2 miRNA與變應(yīng)性鼻炎

近年來(lái)，miRNA已成為多種炎癥和惡性疾病的非侵襲性生物標(biāo)志物[13-15]。變應(yīng)性鼻炎與炎癥關(guān)系密切，變應(yīng)性鼻炎由IgE介導(dǎo)，肥大細(xì)胞脫顆粒釋放以組胺為主的多種活性物質(zhì)，包括白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13。此類介質(zhì)作用靶點(diǎn)為鼻腔黏膜血管、腺體及神經(jīng)末梢特異性受體，導(dǎo)致鼻腔局部病理改變，引起鼻黏膜血管收縮、通透性增強(qiáng)、腺體分泌增多、敏感性增強(qiáng)，相應(yīng)局部癥狀體征表現(xiàn)為鼻黏膜蒼白水腫、鼻塞、鼻腔分泌物增多，以清稀鼻涕為主，晨起頻發(fā)噴嚏[16-17]。鼻腔黏膜敏感狀態(tài)易受外界冷、熱刺激而加重。上述癥狀中鼻塞為絕大多數(shù)患者就醫(yī)第一主訴，且對(duì)患者生活質(zhì)量、睡眠質(zhì)量、工作效率、學(xué)習(xí)狀態(tài)、記憶力等方面產(chǎn)生嚴(yán)重影響。此外，鼻腔局部黏膜長(zhǎng)期處于病理狀態(tài)，可影響鄰近組織器官，出現(xiàn)過(guò)敏性結(jié)膜炎、鼻竇炎、鼻息肉、分泌性中耳炎等疾病。目前臨床觀察及動(dòng)物模型基礎(chǔ)研究均證實(shí)，miRNA對(duì)炎癥因子具有負(fù)向調(diào)節(jié)作用，可改善過(guò)敏性鼻炎癥狀。盡管多項(xiàng)癌癥研究提示miRNA可作為疾病診斷、分級(jí)和監(jiān)測(cè)的生物標(biāo)志物[18-19]，但miRNA在變應(yīng)性鼻炎中的研究仍十分有限。

2.1miRNA在變應(yīng)性鼻炎中特異性表達(dá) 隨著以二代測(cè)序技術(shù)為代表的高通量測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展完善，miRNA被大量發(fā)現(xiàn)，在眾多疾病中均扮演重要角色，在變應(yīng)性鼻炎診斷特異性方面尤其突出。Chen等[20]應(yīng)用miRNA陣列技術(shù)檢測(cè)變應(yīng)性鼻炎小鼠和對(duì)照正常小鼠鼻黏膜中miRNA表達(dá)的差異，發(fā)現(xiàn)miRNAs在變應(yīng)性鼻炎小鼠中有差異表達(dá)，包括25個(gè)miRNAs表達(dá)下調(diào)和57個(gè)miRNAs表達(dá)上調(diào)，其中miR-466a-3p在變應(yīng)性鼻炎小鼠鼻黏膜中表達(dá)下調(diào)，miR-466a-3p的直接作用靶點(diǎn)為GATA結(jié)合蛋白3的3′非翻譯區(qū)，最終降低變應(yīng)性鼻炎小鼠血清IgE和IL-4水平。

在成人變應(yīng)性鼻炎的研究中，有研究者利用miRNA微陣列芯片分析確定了421種miRNA的差異表達(dá)，其中hsa-miR-7、hsa-miRPlus-E1194表達(dá)上調(diào)，hsa-miR-498、hsa-miR-187、hsa-miR-874、hsa-miR-143、hsa-miR-886-3p、hsa-miR-224和hsa-miR-767-5p表達(dá)下調(diào)[2，21]。后續(xù)有研究者在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)變應(yīng)性鼻炎患者鼻黏膜中miR-155、miR-205和miR-498表達(dá)水平升高，let-7e表達(dá)水平降低；皮膚過(guò)敏原點(diǎn)刺試驗(yàn)陽(yáng)性患者的miR-155/miR-205表達(dá)水平升高，let-7a表達(dá)降低，miR-126-5p、miR-19a-5p和miR-26a-5p的組合可以作為預(yù)測(cè)變應(yīng)性鼻炎風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物[22]。

變應(yīng)性鼻炎具有遺傳傾向，有研究者通過(guò)對(duì)新生兒臍帶血的檢測(cè)證實(shí)，miR-21表達(dá)降低和重組人轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β受體2表達(dá)升高與產(chǎn)前IgE的產(chǎn)生和變應(yīng)性鼻炎的發(fā)生發(fā)展相關(guān)[23]。對(duì)于靶基因的預(yù)測(cè)報(bào)道，黏蛋白7、N-乙酰-半胱氨酸等均與變應(yīng)性鼻炎的發(fā)生發(fā)展相關(guān)[24]。有研究顯示，在小鼠體內(nèi)靜脈或局部注射合成miRNA及其抑制劑幾乎未顯示出毒性[25]，其安全性也得到了有效證實(shí)。

2.2miRNA可抑制變應(yīng)性鼻炎中多種炎癥反應(yīng) 多種免疫活性細(xì)胞、細(xì)胞因子及炎癥介質(zhì)在變應(yīng)性鼻炎中扮演重要角色，多個(gè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床相關(guān)研究亦聚焦于阻斷細(xì)胞因子及炎癥介質(zhì)的合成分泌，進(jìn)而阻斷其病理過(guò)程，達(dá)到緩解臨床癥狀的目的[23-25]。大多數(shù)miRNA通過(guò)抑制靶基因的表達(dá)發(fā)揮生物學(xué)作用，具體作用機(jī)制為與mRNA 3′非翻譯區(qū)結(jié)合，進(jìn)而阻礙mRNA在轉(zhuǎn)錄后水平對(duì)蛋白翻譯表達(dá)水平的影響。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明[26]，用BALB/c(巴比賽)小鼠經(jīng)由卵清蛋白腹腔內(nèi)注射及鼻黏膜增敏制作變應(yīng)性鼻炎模型第7天，開(kāi)始經(jīng)鼻給予miR-133b激動(dòng)劑7 d，記錄擦鼻及噴嚏的癥狀，收集鼻黏膜組織和血清，分別通過(guò)實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)、酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法、免疫印跡和免疫組織化學(xué)法檢測(cè)miR-133b表達(dá)、血清卵清蛋白特異性IgE濃度、促炎細(xì)胞因子(IL-4、腫瘤壞死因子-α、IL-5、IL-10和γ干擾素)的水平及核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體激活，最后得出結(jié)論：miR-133b通過(guò)抑制核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)緩解變應(yīng)性鼻炎小鼠的過(guò)敏癥狀。上調(diào)miR-133b可抑制核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體激活，從而有效地改善變應(yīng)性鼻炎炎癥反應(yīng)，包括降低血清中特異性IgE濃度、嗜酸粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞浸潤(rùn)以及促炎細(xì)胞因子水平，并提出上調(diào)miR-133b可能是治療變應(yīng)性鼻炎的一種潛在治療方法。

有研究將54例因鼻中隔偏曲住院的患者分為變應(yīng)性鼻炎組(26例)和正常對(duì)照組(28例)，檢測(cè)兩組患者下鼻甲黏膜miR-155、IL-25、IL-33、Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞的表達(dá)水平，結(jié)果顯示，與正常對(duì)照組相比，變應(yīng)性鼻炎組患者鼻黏膜miR-155、IL-25、IL-33表達(dá)水平上調(diào)，Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞的含量更高；隨后動(dòng)物實(shí)驗(yàn)將24只6～8周齡特異性無(wú)病原體雌性BALB/c小鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、變應(yīng)性鼻炎組、miR-155-agomir組和miR-155拮抗劑組，每組6只，結(jié)果證明miR-155能夠抑制變應(yīng)性鼻炎 Ⅱ 型固有淋巴細(xì)胞中輔助性T細(xì)胞2因子(IL-4、IL-5、IL-9、IL-13)的釋放，從而減輕炎癥反應(yīng)，預(yù)測(cè)miR-155和 Ⅱ 型固有淋巴細(xì)胞的表達(dá)可能是變應(yīng)性鼻炎的潛在治療靶點(diǎn)[27]。

另一項(xiàng)對(duì)于變應(yīng)性鼻炎小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，miR-135a除抑制肥大細(xì)胞激活、顯著降低總IgE濃度外，還可顯著抑制嗜酸粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞向鼻黏膜浸潤(rùn)，并揭示其作用機(jī)制是通過(guò)調(diào)節(jié)肥大細(xì)胞中的GATA結(jié)合蛋白3來(lái)實(shí)現(xiàn)的[28]。

2.3miRNA可作為變應(yīng)性鼻炎治療的潛在靶點(diǎn) 目前變應(yīng)性鼻炎治療的研究熱點(diǎn)是抑制免疫活性細(xì)胞活性，減少細(xì)胞因子及炎癥介質(zhì)分泌合成，緩解臨床癥狀(如鼻癢、鼻塞、清涕、噴嚏)。有研究發(fā)現(xiàn)，變應(yīng)性鼻炎組與健康對(duì)照組miR-17、miR-18a、miR-19b、miR-20a和miR-92a水平比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，變應(yīng)性鼻炎患者外周血B細(xì)胞中miR-19a水平明顯高于健康對(duì)照組，而IL-10表達(dá)明顯降低，推測(cè)miR-19a通過(guò)降低B細(xì)胞中IL-10的表達(dá)來(lái)抑制過(guò)敏原特異性免疫應(yīng)答[29]。

有研究表明，變應(yīng)性鼻炎患者血清miR-375與血液中靶基因磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1、Janus激酶2和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，治療后血清腫瘤壞死因子-α、IL-6、IL-10和IL-13表達(dá)均顯著下降[30]。研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組小鼠相比，變應(yīng)性鼻炎小鼠模型組外周血調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg細(xì)胞)和叉頭框蛋白P3的數(shù)量顯著減少，血清轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β和IL-10水平顯著降低，變應(yīng)性鼻炎小鼠模型組外周血單核細(xì)胞miR-155和miR-181a的表達(dá)顯著降低，認(rèn)為miR-181a和miR-155在變應(yīng)性鼻炎中通過(guò)細(xì)胞因子信號(hào)抑制物1、沉默信息調(diào)節(jié)因子1和磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路參與Treg細(xì)胞的增殖和功能[31]。另有研究顯示，miR-155a-5p通過(guò)負(fù)調(diào)控腎上腺素能受體2抑制IL-13介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞等炎癥因子的活化和黏蛋白5AC的分泌[32]。

上述研究表明，miRNA通過(guò)與mRNA 3′非翻譯區(qū)結(jié)合來(lái)阻止mRNA的翻譯和影響蛋白的表達(dá)。但有臨床研究得出相反的結(jié)論，在接觸性過(guò)敏性皮炎的研究中發(fā)現(xiàn)miR-126通過(guò)磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路促進(jìn)Ca2+內(nèi)流，加速I(mǎi)gE介導(dǎo)的肥大細(xì)胞脫顆粒，最終加重過(guò)敏性皮炎的癥狀[33]。

3 結(jié) 語(yǔ)

目前世界上有30%的人患有變應(yīng)性鼻炎，尤其是兒童和青少年[34]。變應(yīng)性鼻炎的主要臨床癥狀為陣發(fā)性或持續(xù)性鼻塞、大量清水樣鼻涕、頻繁發(fā)作性噴嚏、鼻癢，造成患者生活質(zhì)量嚴(yán)重下降，同時(shí)變應(yīng)性鼻炎也是誘發(fā)支氣管哮喘的重要危險(xiǎn)因素。目前變應(yīng)性鼻炎特異性診斷方法主要包括變應(yīng)原皮膚點(diǎn)刺、血清特異性IgE，但兩者均有局限性。變應(yīng)性鼻炎的治療主要包括藥物和手術(shù)兩方面，但藥物治療療效差，不良反應(yīng)大[35]，手術(shù)治療需要嚴(yán)格把握適應(yīng)證，同時(shí)要避免手術(shù)并發(fā)癥。因此，尋找變應(yīng)性鼻炎的特異性診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)具有重要意義。目前研究證明miRNA由多器官合成，以多種形式存在于血液和其他體液中發(fā)揮生物學(xué)作用[36-37]。miRNA在體液中的穩(wěn)定性使其具有作為非侵入性診斷標(biāo)志物的潛能。但miRNA在變應(yīng)性鼻炎診斷及治療中的作用尚不完全明確，仍有待進(jìn)一步完善。