microRNA與ARDS的相關(guān)研究進(jìn)展

徐 斌 駱雪萍

桂林醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院，廣西桂林市 541000

1976年，由Ashbaugh DG等在相關(guān)病例的研究提出了關(guān)于急性肺損傷(Acute lung injury，ALI)、呼吸窘迫綜合征(Acute respiratory distress syndrome，ARDS)初始的概念，之后關(guān)于急性肺損傷的管理和相關(guān)的呼吸窘迫綜合征不斷發(fā)展，到2012年的“柏林定義”把ARDS以氧合指數(shù)不同分為輕度、中度、重度，ALI的定義被刪除，因其本質(zhì)都是急性彌漫性肺損傷的炎癥改變，可導(dǎo)致肺部血管通透性增加，肺泡腔滲出富含蛋白的液體，進(jìn)而導(dǎo)致肺水腫及透明膜形成，常伴肺泡出血。急性期的特征是彌漫性肺泡損傷，臨床上表現(xiàn)為進(jìn)行性低氧血癥和呼吸窘迫。因發(fā)病率及死亡率均較高[1]，對(duì)患者生命造成嚴(yán)重威脅，且肺部損傷可由敗血癥、肺炎、創(chuàng)傷、胰腺炎和中毒等多種致病因素導(dǎo)致，另發(fā)病機(jī)制復(fù)雜多樣，一直是臨床學(xué)科面臨的難題。因而，進(jìn)一步研究ARDS的發(fā)病機(jī)制對(duì)找到快速判斷患者嚴(yán)重程度、評(píng)估預(yù)后及新的靶向治療途徑有重要意義。近年來(lái)越來(lái)越多的研究者發(fā)現(xiàn)關(guān)于miRNAs與肺之間的聯(lián)系越來(lái)越緊密。本文就多種miRNA與肺損傷及炎癥之間的關(guān)系綜述如下。

1 microRNA

microRNAs(miRNAs)是21～23個(gè)核苷酸單鏈非編碼RNA分子，通過(guò)RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物(RNA-induced silencing complex，RISC)調(diào)節(jié)基因表達(dá)。miRNA被RNA聚合酶Ⅱ和聚合酶Ⅲ轉(zhuǎn)錄為前體，然后經(jīng)過(guò)一系列的裂解反應(yīng)形成成熟的miRNA。miRNA主要參與轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控，調(diào)節(jié)功能是由成熟的miRNA組裝進(jìn)RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)激活復(fù)合物識(shí)別靶向mRNA，后指導(dǎo)沉默復(fù)合物降解靶mRNA或者阻遏mRNA的翻譯，來(lái)參與細(xì)胞的免疫、生長(zhǎng)發(fā)育、細(xì)胞代謝、炎癥反應(yīng)及多種疾病的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程[2]。近年來(lái)，大量文獻(xiàn)提示miRNAs有助于評(píng)估及預(yù)測(cè)ARDS預(yù)后及嚴(yán)重程度，甚至是潛在診斷和治療的新靶點(diǎn)。

2 miRNA與ARDS及炎癥的聯(lián)系

近年來(lái)，發(fā)現(xiàn)多種miRNA參與體內(nèi)炎癥反應(yīng)，而ARDS的發(fā)病機(jī)制被大量研究發(fā)現(xiàn)是由大量的促炎反應(yīng)激活，炎癥和損傷的多種炎癥因子[包括白細(xì)胞介素(IL)-6、IL-8、腫瘤壞死因子(TNF)-α等]釋放到肺泡腔和血液中，導(dǎo)致ARDS的發(fā)生發(fā)展，而這些炎癥因子的水平與ARDS的預(yù)后及高死亡率密切相關(guān)[3]。另炎癥因子損傷Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞，導(dǎo)致肺不張及透明膜的形成，同時(shí)也會(huì)致毛細(xì)血管通透性的增加導(dǎo)致液體及蛋白滲出到肺間質(zhì)及肺泡腔，形成肺水腫導(dǎo)致頑固性低氧血癥。促炎癥細(xì)胞因子的大量釋放，抗炎因子的抑制，最終形成瀑布級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)，而肺部作為主要的靶器官，促炎因子及抗炎因子的失衡，是促進(jìn)ARDS發(fā)生發(fā)展的最重要因素[4]。

3 miRNA和ARDS

3.1 miRNA-21 miRNA-21是位于染色體17q23.2上，緊靠液泡膜蛋白基因(Vacuole membraneprotein-1，VMP1)下游區(qū)，研究發(fā)現(xiàn)miRNA-21與炎癥、肺纖維化及ARDS等都密切相關(guān)。周莉蓉等[5]研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患兒與其血清內(nèi)炎癥因子水平相關(guān)，且炎癥因子的水平與患兒ARDS的嚴(yán)重程度呈正比。通過(guò)檢測(cè)血清miRNA-21水平發(fā)現(xiàn)其血清中含量與炎癥因子水平呈正相關(guān)性。另很多研究發(fā)現(xiàn)miRNA參與了炎癥反應(yīng)的調(diào)控機(jī)制，而miRNA-21與炎癥因子水平呈正相關(guān)，推測(cè)miRNA-21參與炎癥反應(yīng)調(diào)控，致炎癥因子的水平上升致ARDS發(fā)生發(fā)展，機(jī)制可能是miRNA-21通過(guò)TLR4(Toll-like recepoir 4)和NF-κB(Nuclear factor-κB)信號(hào)通路調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[6]，故考慮通過(guò)檢測(cè)miRNA-21的水平來(lái)評(píng)估ARDS的嚴(yán)重程度，且可以作為輔助指標(biāo)對(duì)提前預(yù)測(cè)ARDS的病情發(fā)生發(fā)展有一定的意義。

有報(bào)道ARDS的預(yù)后、嚴(yán)重程度及死亡率等與肺纖維化程度密切相關(guān)，而根據(jù)趙紅等[7]發(fā)現(xiàn)miRNA-21通過(guò)某種機(jī)制參與了肺纖維化反應(yīng)激活的過(guò)程，而陳俊伊等[8]猜測(cè)miRNA-21可能通過(guò)TGF-β1誘導(dǎo)肺纖維化形成。因而也早期通過(guò)檢測(cè)miRNA-21水平來(lái)預(yù)測(cè)肺纖維化程度，可預(yù)測(cè)ARDS的預(yù)后。

3.2 miRNA-155 miRNA-155是一種通過(guò)調(diào)整多種炎癥因子釋放參與巨噬細(xì)胞反應(yīng)的主要成分，由宿主基因MIRHG155編碼，最開(kāi)始該基因被識(shí)別為B細(xì)胞整合簇基因，在B細(xì)胞整合簇中有包括NF-κB、AMAD4、IRF等多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)基因，多在淋巴細(xì)胞中高度表達(dá)，通過(guò)Drosha和Dicer兩種酶處理為成熟形式，成熟后與靶向mRNA非翻譯編碼區(qū)結(jié)合控制基因的表達(dá)[9]。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)肺損傷的發(fā)生發(fā)展中有NF-κB的參與[10]，而NF-κB可能與miRNA-155基因啟動(dòng)子的直接結(jié)合增強(qiáng)miR-155的表達(dá)，從而誘導(dǎo)TNF-α等促炎癥因子的釋放[9]，而黎鴻章等[11]研究發(fā)現(xiàn)脂多糖刺激可致人體免疫細(xì)胞中miRNA-155水平增高，反過(guò)來(lái)miRNA-155能抑制脂多糖引發(fā)的肺損傷炎癥反應(yīng)改善預(yù)后，機(jī)制可能是miR-155通過(guò)作用于靶基因抑制性κB激酶家族相關(guān)死亡域蛋白，減弱NF-κB活性，抑制炎癥因子的釋放，減輕炎癥反應(yīng)對(duì)肺的損傷，來(lái)控制失衡的炎癥反應(yīng)[11]。

Jiang J等人[12]發(fā)現(xiàn)ARDS患者中miRNA-155-5p水平較非ARDS患者明顯上升，miRNA-155-5p是microRNA-155的一種功能更加豐富的形式，推測(cè)microRNA-155-5p通過(guò)某種方式參與ARDS的進(jìn)展，后證實(shí)miRNA-155-5p通過(guò)抑制wnt信號(hào)通路抑制骨髓間質(zhì)干細(xì)胞向Ⅱ型肺泡上皮的分化促進(jìn)ARDS的發(fā)生發(fā)展。此外Woods PS等人[12]發(fā)現(xiàn)miRNA-155與肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞離子轉(zhuǎn)運(yùn)、表面活性蛋白合成及磷脂合成的受損相關(guān)，而miRNA-155在Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞的水平與肺損傷及肺水腫的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。Ⅱ型肺泡上皮的miRNA-155在甲型流感誘導(dǎo)的ARDS發(fā)病機(jī)制中有重要的作用，猜測(cè)miRNA-155可能是Ⅱ型肺泡上皮轉(zhuǎn)錄和翻譯的遺傳調(diào)控因子[13]，故其對(duì)ARDS的發(fā)展有重要意義。

3.3 miRNA-150 miRNA-150定位于染色體19q13上，發(fā)現(xiàn)與ARDS的聯(lián)系越來(lái)越緊密。Li P等人[14]對(duì)ARDS患者外周血采樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn)miRNA-150在ARDS的患者血清中的水平與ARDS病情的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)，用ELISA法檢測(cè)炎癥因子的分泌，提示miRNA-150與ARDS的炎癥反應(yīng)呈負(fù)相關(guān)。另分析miRNA-150與ARDS患者的APACHEⅡ評(píng)分、SOFA評(píng)分、肺損傷評(píng)分和PaO2/FiO2的相關(guān)性，均提示miRNA-150與ARDS的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。后根據(jù)ROC曲線及入院后ARDS患者28d生存率的Kaplan-Meier曲線證明miRNA-150是ARDS患者28d生存率的一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素，因此檢測(cè)血清miRNA-150水平對(duì)ARDS的診斷及預(yù)后有意義。猜測(cè)miRNA-150可能參與ARDS的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，后通過(guò)建立脂多糖致ARDS小鼠模型發(fā)現(xiàn)，AKT3作為miRNA-150直接靶點(diǎn)，ATK3的沉默可增強(qiáng)miRNA-150對(duì)細(xì)胞及肺損傷的保護(hù)作用，機(jī)制可能是miRNA-150通過(guò)靶向AKT3途徑抑制JNK和NF-κB途徑。

3.4 miRNA-34a miRNA-34a由1號(hào)染色體p36.23基因編碼，多種炎癥狀態(tài)下有表達(dá)的上升，參與機(jī)體的免疫反應(yīng)，陳怡等人[15]發(fā)現(xiàn)在ARDS小鼠模型，miRNA-34a水平與體內(nèi)炎癥因子表達(dá)呈正相關(guān)，與ARDS嚴(yán)重程度一致，機(jī)制可能是通過(guò)抑制 PI3K/AKT信號(hào)通路完成的。Shah D等[16]發(fā)現(xiàn)ARDS小鼠模型中，miRNA-34a也與肺損傷嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，但機(jī)制可能是miRNA-34a通過(guò)靶向蛋白Sirt1和p53的表達(dá)而致內(nèi)皮激活、炎癥因子的釋放和血管損傷加劇，導(dǎo)致ARDS的發(fā)生發(fā)展。Song L等[17]發(fā)現(xiàn)miR-34a直接靶向鼠肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞中的FoxO3 3’-UTR上的特定結(jié)合位點(diǎn)抑制Ⅱ型肺泡上皮的自噬活性，對(duì)肺損傷有保護(hù)作用。故miRNA-34a的抑制，對(duì)ARDS的防治有重要意義。

3.5 miRNA-494 miRNA-494在染色體14q32.21，與炎癥表達(dá)相關(guān)。Ling Y等人[18]發(fā)現(xiàn)miRNA-494上調(diào)，相關(guān)肺損傷越重并增強(qiáng)炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激，而Nrf2信號(hào)通路的激活減輕了肺損傷。后研究證實(shí)miR-494可通過(guò)下調(diào)NQO1的表達(dá)水平，致其介導(dǎo)的Nrf2信號(hào)通路失活而加重膿毒癥相關(guān)性ARDS大鼠的肺損傷。

3.6 miRNA-199a miRNA-199a一種新的基因調(diào)控因子，參與免疫細(xì)胞的發(fā)育，與多因素誘導(dǎo)的肺部炎癥相關(guān)，miRNA-199a調(diào)節(jié)促炎癥因子，而促炎癥因子在敗血癥致ARDS中占據(jù)重要地位[19]。膿毒血癥是ARDS常見(jiàn)的危險(xiǎn)因素，Liu Y等[19]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-199a下調(diào)減輕膿毒癥所致的ARDS。ARDS發(fā)生發(fā)展中，巨噬細(xì)胞是主要效應(yīng)細(xì)胞，研究發(fā)現(xiàn)脂多糖刺激后，肺泡巨噬細(xì)胞中miRNA-199a及炎癥因子水平明顯上升。使用miRNA-199a拮抗劑降低小鼠膿毒癥模型中miRNA-199a的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)小鼠肺充血、肺水腫等表現(xiàn)減輕、炎癥因子表達(dá)及氧化應(yīng)激等反應(yīng)均減弱，提示miRNA-199a下調(diào)可能抑制肺泡巨噬細(xì)胞炎癥因子的上調(diào)，減輕ARDS的病生改變。SIRT1是一種依賴(lài)于煙酰胺腺苷二核苷酸的去乙?；福琒IRT1作為miRNA-199a在肺泡巨噬細(xì)胞的直接靶點(diǎn)，Liu Y等人[19]發(fā)現(xiàn)SIRT1表達(dá)與miRNA-199a表達(dá)成負(fù)相關(guān)性，SIRT1的過(guò)表達(dá)對(duì)膿毒癥誘發(fā)肺損傷有保護(hù)作用，可以通過(guò)miRNA-199a拮抗劑來(lái)上調(diào)SIRT1表達(dá)對(duì)膿毒癥誘發(fā)的ARDS起保護(hù)。可能的機(jī)制是miRNA-199a下調(diào)通過(guò)抑制炎癥的過(guò)度表達(dá)及抑制肺組織細(xì)胞的凋亡而上調(diào)SIRT1，從而對(duì)抗膿毒癥誘導(dǎo)的ARDS的侵襲。故miRNA-199a拮抗劑可能會(huì)成為治療ARDS的新靶點(diǎn)。

3.7 miRNA-200b/c miRNA-200b/c發(fā)現(xiàn)與肺纖維化相關(guān)，而ARDS早期肺纖維化是導(dǎo)致預(yù)后差的重要因素，Cao Y等人[20]通過(guò)小鼠肺纖維化模型，發(fā)現(xiàn)隨著小鼠肺纖維化進(jìn)展，miRNA-200b/c表達(dá)逐漸下調(diào)，而上調(diào)miR-200b/c表達(dá)水平，可以減輕ARDS的肺纖維化，其可能是通過(guò)沉默靶向鋅指蛋白1/2(Zinc finger E-box-binding homeobox，ZEB1/2)發(fā)揮保護(hù)作用。

3.8 miRNA-122 公維梅[21]發(fā)現(xiàn)miRNA-122水平與ARDS嚴(yán)重程度呈正比，且根據(jù)Kaplan-Meier分析結(jié)果顯示miRNA-122的水平與ARDS患者生存率相關(guān)，另通過(guò)影響ARDS預(yù)后的單因素及多因素Logistic回歸分析顯示miRNA-122是影響ARDS預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一。而郝金香等人[22]也通過(guò)采集確診ARDS患者的外周血檢測(cè)血清中miR-122的水平，發(fā)現(xiàn)隨著ARDS程度上升，miRNA-122的表達(dá)水平逐漸上升，并根據(jù)ROC曲線分析提示miR-122可預(yù)測(cè)ARDS的預(yù)后及死亡率，其與APACHEⅡ評(píng)分聯(lián)合在臨床判斷ARDS的發(fā)生發(fā)展、預(yù)后等過(guò)程中有較高的評(píng)估價(jià)值。

3.9 miRNA-615-3p miRNA-615-3p與免疫及炎癥反應(yīng)相關(guān)，Wu Y等人[23]發(fā)現(xiàn)在新生兒ARDS中miRNA-615-3p水平及炎癥因子表達(dá)水平，與正常對(duì)比其中miRNA-615-3p及炎癥因子明顯上升。機(jī)制可能與ARDS患兒中miRNA-615-3p過(guò)表達(dá)通過(guò)抑制Wnt/β-catenin通路導(dǎo)致骨髓間質(zhì)干細(xì)胞分泌為Ⅱ型肺泡上皮的能力降低，機(jī)體抵抗氧化應(yīng)激的能力減低，且炎癥因子表達(dá)增加，進(jìn)而促進(jìn)ARDS的發(fā)生發(fā)展。

3.10 miRNA-125 miRNA-125a和miRNA-125b被報(bào)道參與免疫反應(yīng)和炎癥的各種過(guò)程，miRNA-125a和miRNA-125b水平均可以預(yù)測(cè)膿毒癥發(fā)生ARDS的風(fēng)險(xiǎn)，但miRNA-125b在預(yù)測(cè)方面可能更好，因?yàn)閙iRNA-125a和miRNA-125b都可能是炎癥途徑如核因子-κB信號(hào)的調(diào)節(jié)者，但miRNA-125b可能同時(shí)作為缺氧相關(guān)調(diào)節(jié)miRNA而導(dǎo)致肺損傷[24]。

3.11 其他miRNA 除以上的miRNA，還有如miR-7b、miR-100、miR-133a及miR-429等上調(diào)促進(jìn)ARDS發(fā)展有重要的作用，其他如miR-16、miR-17、miR-181b等的下調(diào)也在ARDS有重要的調(diào)節(jié)意義。

4 總結(jié)

miRNAs與ARDS的研究大部分還處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，對(duì)于miRNAs在診斷ARDS、ARDS發(fā)病機(jī)制中的參與及miRNAs水平對(duì)評(píng)估ARDS病情程度和判斷預(yù)后的研究過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)某些miRNA在ARDS的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中參與一些調(diào)控，這個(gè)可能是未來(lái)診斷和治療ARDS的新靶點(diǎn)，但其在臨床的研究相對(duì)較少，關(guān)于其作為評(píng)估病情的標(biāo)志物與其他評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)的一致性，還需進(jìn)一步的深入研究及探討。miRNAs及其調(diào)控的靶基因參與免疫、炎癥、血管損傷、內(nèi)皮細(xì)胞屏障破壞等多種方面導(dǎo)致的肺損傷還可以進(jìn)一步深入研究，為臨床ARDS的診斷、治療及評(píng)估提供新的思路。