微小RNA 在社區(qū)獲得性肺炎中應(yīng)用進(jìn)展

周慈航， 胡珍麗， 胡晶晶

海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院1. 全科；2. 呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科；3. 臨床實(shí)驗(yàn)中心，上海200433

微小RNA(MicroRNA，miRNA)是一群高度保守的小分子非編碼RNA，與信使RNA(messenger RNA，mRNA)具有互補(bǔ)的反平行序列。 miRNA 可能通過(guò)與內(nèi)源性RNA 相互作用調(diào)控靶基因表達(dá)，與細(xì)胞生長(zhǎng)和凋亡、免疫、代謝等密切相關(guān)[1-2]。 目前，已有800 余個(gè)人類(lèi)miRNA 被發(fā)現(xiàn)[3]。 部分miRNA 可作為疾病診斷、治療及預(yù)后的潛在標(biāo)志物，在臨床上具有廣泛的應(yīng)用前景。 有研究報(bào)道，外周血循環(huán)中miRNA 表達(dá)能夠用于腫瘤的早發(fā)現(xiàn)和早診斷，也可作為診斷炎癥性疾病的潛在標(biāo)志物[4]。 社區(qū)獲得性肺炎(community-acquired pneumonia，CAP)是臨床常見(jiàn)的下呼吸道感染性疾病，病原體可能為細(xì)菌、病毒、真菌、支原體、衣原體等。隨著空氣污染加重和人口老齡化，CAP 發(fā)病率居高不下，抗生素耐藥率的不斷升高和致病病原譜的不斷變遷也增加了CAP 的診斷難度[5]。 如何及時(shí)準(zhǔn)確評(píng)估CAP 患者的病情，從中識(shí)別高危患者并給予有效臨床干預(yù)是當(dāng)前CAP 診療的重點(diǎn)難點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 現(xiàn)就miRNA 在CAP 中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 微生物所致肺組織免疫炎癥反應(yīng)的調(diào)控

CAP 患者常會(huì)在感染細(xì)菌、病毒、支原體等病原菌后發(fā)生免疫反應(yīng)，miRNA 主要通過(guò)阻斷細(xì)胞受體信號(hào)傳導(dǎo)中的轉(zhuǎn)錄因子或中間分子等關(guān)鍵蛋白的翻譯來(lái)影響免疫細(xì)胞的發(fā)育和功能。

1.1 細(xì)菌 革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌肺炎鏈球菌感染是導(dǎo)致CAP 的主要原因，占全球CAP 患者的30% ~35%[6]。 有研究表明，miRNA-155 能夠通過(guò)影響MARCO 受體的表達(dá)干擾細(xì)菌病原體(如銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌等)的吞噬，在脂多糖誘導(dǎo)后，過(guò)表達(dá)miRNA-155 小鼠的肺泡灌洗液中可檢測(cè)出高濃度的腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1，高表達(dá)的miRNA-155 參與肺損傷病理過(guò)程[7]。 miRNA-155還可作用于FGF9 基因上，肺上皮細(xì)胞過(guò)表達(dá)miRNA-302b 能夠抑制促炎核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor kappa B，NF-κB)信號(hào)的激活，從而抑制炎癥加速，促進(jìn)細(xì)胞因子產(chǎn)生，提高銅綠假單胞菌感染小鼠的存活率[8]。 脂多糖是一種有效的內(nèi)毒素，是革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的主要生物活性成分。 miRNA 在脂多糖引起的肺部損傷中表達(dá)水平會(huì)發(fā)生變化，影響炎癥因子釋放，參與肺部急性炎癥的病理過(guò)程。在脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷大鼠模型中，miRNA-146a 發(fā)揮炎癥抑制作用，保護(hù)肺組織免受過(guò)度炎癥損傷[9]。 miRNA 可結(jié)合在TNF-α mRNA 上以抑制其表達(dá)，脂多糖激活的巨噬細(xì)胞表達(dá)的miRNA 水平是下降的[10]。 miRNA-124-3p 通過(guò)作用于腫瘤壞死受體相關(guān)因子-6 減輕脂多糖介導(dǎo)的重癥CAP 炎癥反應(yīng)[11]。 miRNA 對(duì)病原體入侵后的呼吸道黏膜完整性和屏障功能發(fā)揮著重要作用，例如，miRNA-17-92 具有促進(jìn)未分化肺上皮祖細(xì)胞高增殖的能力[12]。 在炎癥過(guò)程中，TNF-α 誘導(dǎo)上皮細(xì)胞miR-122a 表達(dá)，從而引起其靶基因閉合蛋白降解，導(dǎo)致黏膜通透性增加[13]。

1.2 病毒 miRNA 可以沉默病毒RNA，也可以調(diào)控RNA 轉(zhuǎn)錄后的基因表達(dá)。 皰疹病毒、巨細(xì)胞病毒等自身可以表達(dá)miRNA。 單純皰疹病毒1 型基因編碼miRNA-H2-3p 可促進(jìn)單純皰疹病毒1 型復(fù)制和潛伏期再激活，巨細(xì)胞病毒通過(guò)表達(dá)miRNAUS4-1 靶向內(nèi)質(zhì)氨基肽酶-1(一種負(fù)責(zé)修剪縮氨酸的蛋白)抑制CD8＋T 細(xì)胞反應(yīng)[14]。 miRNA-5197-3p 可以結(jié)合SAR-CoV-2，但不能靶向人類(lèi)基因[15]。人體細(xì)胞產(chǎn)生的miRNA 具有直接或間接影響病毒復(fù)制的能力[16]。 直接影響復(fù)制主要從3 個(gè)方面:(1)宿主miRNA 與病毒mRNA 的3′-NTR 結(jié)合，抑制或增強(qiáng)RNA 病毒翻譯；(2)宿主miRNA 與病毒RNA 的編碼區(qū)結(jié)合，抑制病毒基因翻譯，阻止病毒復(fù)制；(3)宿主miRNA 與病毒mRNA 的5′-NTR 結(jié)合，導(dǎo)致病毒RNA 穩(wěn)定化，從而增強(qiáng)復(fù)制[3]。 例如，miRNA-32 可與副流感病毒mRNA 的3′-UTR 結(jié)合，減 少 病 毒 復(fù) 制[17]； miRNA-323、 miRNA-485、miRNA-654 與流感病毒PB 編碼區(qū)結(jié)合后會(huì)產(chǎn)生抗病毒活性，導(dǎo)致病毒RNA 降解，抑制病毒翻譯和復(fù)制[18]。 miRNA-200c-3p 可通過(guò)與產(chǎn)生血管緊張素轉(zhuǎn)換酶-2 細(xì)胞中的3′-UTR-mRNA 結(jié)合抑制SARS病毒和其他促進(jìn)急性呼吸系統(tǒng)綜合征的病毒感染[19]。 miRNA-122 可結(jié)合丙型肝炎病毒5′-UTRmRNA 促進(jìn)病毒翻譯和復(fù)制[20]，有學(xué)者將miRNA-122 的作用機(jī)制用于治療黑猩猩的慢性丙型肝炎，取得了較好的結(jié)果[21-22]。 主要的間接作用是miRNA 對(duì)病毒感染的宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響。一方面，當(dāng)病毒被模式識(shí)別受體識(shí)別后，先天免疫系統(tǒng)被激活，miRNA 通過(guò)調(diào)節(jié)干擾素和細(xì)胞因子相應(yīng)的基因表達(dá)參與其中，如miRNA-466i 通過(guò)結(jié)合Ⅰ型干擾素α 和β 阻止促炎細(xì)胞因子翻譯[23]。 另一方面，miRNA 能夠影響信號(hào)通路中涉及的關(guān)鍵蛋白質(zhì)和分子，并能靶向轉(zhuǎn)錄因子，對(duì)免疫反應(yīng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。 miRNA-155 通過(guò)靶向細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)抑制因子-1 和蛋白酪氨酸磷酸酶-2 激活STAT5 細(xì)胞信號(hào)通路[24]。 有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CD4 是miRNA-221、miR-222 的直接靶點(diǎn)，miRNA-222 模擬物在人巨噬細(xì)胞中的異位表達(dá)可調(diào)控CD4 mRNA 的轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞表面CD4 的表達(dá)，導(dǎo)致人類(lèi)免疫缺陷病毒感染[25]。

1.3 肺炎支原體 支原體和衣原體引起的非典型肺炎約占CAP 的7% ~20%[26]。 miRNA-29c 可調(diào)控B7-H3 基因表達(dá)，影響Th17 在肺炎支原體肺炎中的作用[27]。 肺炎支原體可誘導(dǎo)單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)度免疫炎癥反應(yīng)[28]，肺炎支原體通過(guò)脂質(zhì)相關(guān)膜蛋白或TNF-α 等促炎細(xì)胞因子誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中miRNA-222-3p 表達(dá)，高濃度miRNA-222-3p 能夠靶點(diǎn)CD4 影響巨噬細(xì)胞活性[29]。 巨噬細(xì)胞可以表達(dá)miRNA-1323，其與IL-6 mRNA 結(jié)合，抑制IL-6 表達(dá)[30]。 miRNA-143-3p 通 過(guò) 調(diào) 控 TLR4/MyD88/NF-κB信號(hào)通路減少小鼠支原體肺炎肺泡上皮細(xì)胞凋亡，并抑制促炎因子(IL-2、TNF-α 等)，增加抑炎因子IL-10 產(chǎn)生[31]。 在難治性支原體肺炎小鼠模型中，miRNA-221 抑制TLR4/MyD88/NF-κB 信號(hào)通路發(fā)揮作用，黃芩苷通過(guò)促進(jìn)miRNA-221 表達(dá)緩解小鼠支原體感染所致的肺損傷，達(dá)到治療目的[32]。miRNA-146a-5p 通過(guò)調(diào)控IRAK-1/RXR/LXR 信號(hào)通路抑制巨噬細(xì)胞中IL-1 受體表達(dá)[33]。

2 重癥肺炎的評(píng)估

重癥肺炎患者病情進(jìn)展迅速，病死率高，正確認(rèn)識(shí)其發(fā)生發(fā)展過(guò)程的病理生理機(jī)制，并針對(duì)性地選擇對(duì)因和綜合調(diào)節(jié)、支持治療可顯著提高治愈率，改善患者生活和預(yù)后。 Gottwein 等[34]證明，在病毒和細(xì)菌共感染的重癥肺炎中，內(nèi)源性miRNA-200a-3p 協(xié)同誘導(dǎo)調(diào)節(jié)JAK-STAT 信號(hào)通路并導(dǎo)致干擾素γ 誘導(dǎo)蛋白-10 表達(dá)加劇，觸發(fā)先天免疫反應(yīng)。 巨噬細(xì)胞過(guò)度活化導(dǎo)致的急性肺損傷中，肺上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表達(dá)的顆粒蛋白前體PGRN 的靶向miRNA-34b-5p 具有保護(hù)肺組織的作用[35]。外泌體可攜帶多種miRNA，如miRNA-155 可通過(guò)SHIP-1 促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖，miRNA-122 可增加單核細(xì)胞對(duì)內(nèi)毒素的作用[36]。

3 CAP 的診斷及預(yù)后判斷

miRNA-21 含量在不同嚴(yán)重程度的CAP 患者血清中存在顯著差異，且與PSI、CURB-65 評(píng)分呈現(xiàn)正相關(guān)。 這表明，血清miRNA-21 水平能夠平行反映CAP 的嚴(yán)重程度[37]。 重癥肺炎患者的miRNA-127-5p 表達(dá)明顯下調(diào)，其可能參與調(diào)節(jié)重癥肺炎的肺損傷，且在肺泡灌洗液中的檢測(cè)敏感度為86.7%，特異度為70.0%[38]。 對(duì)于住院的CAP 患者，miRNA-146a-5p 和miRNA-16-5p 高表達(dá)與患者30 d 的病死率呈正相關(guān)，兩種miRNA 均可作為良好的生物標(biāo)志物來(lái)預(yù)測(cè)住院CAP 患者的預(yù)后[39]。 肺炎支原體是兒童CAP 的主要原因。 miRNA-222-3p 在肺炎支原體肺炎患兒中高表達(dá)，其可作為肺炎支原體肺炎診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物[40]。 循環(huán)miRNA-223-3p在預(yù)測(cè)肺炎繼發(fā)膿毒癥方面具有很高的準(zhǔn)確性，可作為預(yù)測(cè)肺炎繼發(fā)膿毒癥的潛在生物標(biāo)志物[41]。

4 小結(jié)

CAP 是臨床上常見(jiàn)的肺部疾病，伴隨外周循環(huán)miRNA 表達(dá)變化。 測(cè)定miRNA 表達(dá)水平差異可協(xié)助判斷病原菌的種類(lèi)，為臨床診斷提供依據(jù)，調(diào)控相應(yīng)miRNA 的表達(dá)水平可能會(huì)發(fā)揮調(diào)節(jié)人體對(duì)病原菌的防御和免疫力的作用，提高治愈率。 近年來(lái)，miRNA 在CAP 中的作用受到廣泛關(guān)注，但相關(guān)研究仍處于初期階段，其在臨床應(yīng)用中面臨諸多困難和障礙，如檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性，組織的特異性，以及miRNA 的敏感度和特異度等。