microRNA在皮膚纖維化中的研究進(jìn)展

張紫嫣，徐 洪，高學(xué)敏，蘭海龍，金 慧，楊 潔，王 姍

皮膚纖維化中最具有代表性的疾病是病理性瘢痕（pathological scaring）和系統(tǒng)性硬化癥（systemic sclerosis，SSc）。病理性瘢痕是深層傷口愈合失衡，以成纖維細(xì)胞增生及細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積為主要表現(xiàn)的疾病，可分為增生性瘢痕與瘢痕疙瘩[1]。其中，增生性瘢痕常見于關(guān)節(jié)附近，表現(xiàn)為不超過原始創(chuàng)面的紅色斑塊，一般形成周期為4 ～12 周，隨著時間的推移逐漸變平；然而瘢痕疙瘩通常出現(xiàn)在缺乏毛囊的皮膚區(qū)域，如頸部，胸部、肩部、上背部、耳郭和腹部，且皮損易超出原始創(chuàng)面，并累及周邊正常皮膚。瘢痕疙瘩形成周期較增生性瘢痕長，可達(dá)數(shù)年，無明顯消退傾向[2]。SSc 是一種以小血管損害和免疫系統(tǒng)紊亂為特征，導(dǎo)致皮膚和內(nèi)臟器官纖維化的嚴(yán)重疾病。在皮膚受累的基礎(chǔ)上，SSc 分為兩個亞型：局限皮膚型SSc（limited cutaneous SSc，lcSSc）和彌漫型SSc（diffuse cutaneous SSc，dcSSc）。目前，皮膚纖維化發(fā)生機(jī)制尚未完全明確，治療方法局限且效果欠佳，一直是皮膚疾病研究領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。

研究發(fā)現(xiàn)，微小RNA（microRNA, miRNA）在SSc 和病理性瘢痕等疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中有重要的調(diào)節(jié)作用[1,3]。miRNA 是一種長度為18 ～24 核苷酸序列的短鏈非編碼RNA，它通過與靶mRNA 的3'非編碼區(qū)（3'-Untranslated region，3'UTR）互補(bǔ)序列結(jié)合，從而降解其目的基因或抑制翻譯，是基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子，且miRNA 幾乎在所有細(xì)胞生理（如生長、分化及免疫功能等方面）和病理過程中均發(fā)揮著重要的作用[4]。例如，在治療矽肺、自身免疫性疾病和病理性瘢痕等疾病時給予特定的miRNA 的類似物或抑制劑，可以產(chǎn)生一定的治療效果[5,6]。

1 病理性瘢痕形成與miRNA

病理性瘢痕的形成是由于傷口愈合過程中，相關(guān)炎性因子和細(xì)胞（巨噬細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等）的異常改變[2]。目前病理性瘢痕的治療方式主要有局部注射糖皮質(zhì)激素、手術(shù)切除和放射線治療等，但效果欠佳。miRNA 在病理性瘢痕形成的各個階段（止血、炎癥、增生和重塑）均發(fā)揮作用，為預(yù)防病理性瘢痕的形成提供了新的方法[7]。

1.1 miRNA 對炎癥的調(diào)控作用

研究發(fā)現(xiàn)，炎癥的持續(xù)時間和強(qiáng)弱與形成瘢痕的體積成正相關(guān)。炎癥期相關(guān)miRNA 水平的高表達(dá)及與各類細(xì)胞和各種細(xì)胞因子的相互作用，提示miRNA能夠調(diào)控炎癥的水平[7]。在傷口愈合的炎癥階段，miR-146a 在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞中通過阻斷靶點(diǎn)白細(xì)胞介素-1 受體相關(guān)激酶1（interleukin-1 receptor related kinase 1，IRAK1）、IRAK2 和 腫 瘤 壞死因子受體相關(guān)因子6（tumor necrosis factor receptor related factors，TRAF6）相關(guān)基因的表達(dá)，抑制核因子激活的B 細(xì)胞的κ-輕鏈（nuclear factor kappa-B，NF-κB）信號通路的激活，從而起到負(fù)性調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的作用[8]。miR-21 是另外一種具有抗炎作用的miRNA[9]，其能夠與調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子的相關(guān)基因相互作用，從而影響炎癥的程度。研究表明，白細(xì)胞介素-1α（interleukin-1α，IL-1α）誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)miR-21，并以外泌體的形式轉(zhuǎn)運(yùn)到巨噬細(xì)胞中，通過抑制其靶基因程序性細(xì)胞死亡因子4（programmed cell death protein 4, PDCD4），誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向2 型巨噬細(xì)胞分化，從而調(diào)節(jié)免疫功能、抑制炎癥的進(jìn)展[10]。同時，miR-21 還可以通過直接靶向作用于B 淋巴細(xì)胞因子IL-10，從而調(diào)控自身免疫相關(guān)的炎癥[11]。在角質(zhì)形成細(xì)胞中，轉(zhuǎn)化生長因子β-1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）和TGF-β2 可以誘導(dǎo)miR-132 的表達(dá)，從而調(diào)控炎癥因子和免疫反應(yīng)，促進(jìn)傷口的愈合；反之，miR-132 的表達(dá)降低可以通過抑制NF-κB的表達(dá)，從而減少趨化因子的產(chǎn)生和減弱殺傷性細(xì)胞的作用，抑制傷口的愈合[12]。在病理性瘢痕形成的炎癥階段，炎性因子的水平和miRNA 密切相關(guān)，這使得一些具有抗炎作用的miRNA 有望通過減輕炎癥程度從而預(yù)防病理性瘢痕的形成。

1.2 miRNA 對細(xì)胞增殖、凋亡的調(diào)控作用

在傷口的愈合過程中，角質(zhì)形成細(xì)胞和真皮間質(zhì)細(xì)胞中miR-21 表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的遷移和增殖[13,14]。抑制miR-21 會延遲傷口角質(zhì)形成細(xì)胞再生和影響傷口收縮。另外，傷口愈合過程中，過表達(dá)miR-21 通過靶向同源性磷酸酶-張力蛋白（phosphatase and tensin homolog，PTEN），調(diào)節(jié)TGF-β1/Smad 信號通路加速間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化和角質(zhì)形成細(xì)胞遷移，可以促進(jìn)傷口的愈合[15]。這提示miR-21 的表達(dá)量需要控制在一定范圍內(nèi)才能有助于創(chuàng)傷的愈合和預(yù)防病理性瘢痕的形成。

在成纖維細(xì)胞中過表達(dá)miR-494 能夠促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖，并抑制其凋亡，促進(jìn)膠原表達(dá)水平的上調(diào)。下調(diào)miR-494 的表達(dá)可以減弱對靶基因PTEN 的抑制作用，從而使磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/ 蛋 白 激 酶B（protein kinase B，AKT）通路去磷酸化，抑制膠原的沉積、減少瘢痕的形成[16]。Lyu 等[17]發(fā)現(xiàn)，在瘢痕疙瘩中，miR-21、miR-141-3p、miR-181a 和miR-205均可以通過作用于PI3K/AKT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖并減少凋亡，促進(jìn)瘢痕的形成。在瘢痕疙瘩組織里的成纖維細(xì)胞中，長鏈非編碼RNA（long-coding RNA）CACN1G-AS1 通過抑制miR-205 的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞的增殖和遷移且抑制其凋亡，從而促進(jìn)瘢痕的形成。而抑制CACN1G-AS1 后，上述作用減弱，有助于減少瘢痕的形成[18]。miRNA在傷口的增生階段表達(dá)異常，能夠影響角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞遷移、增殖和凋亡，最終影響傷口愈合，形成病理性瘢痕。

1.3 miRNA 對細(xì)胞外基質(zhì)的調(diào)控作用

在傷口愈合過程中，機(jī)械張力和多種細(xì)胞因子能夠促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增生及誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞分化，從而促進(jìn)傷口愈合。但成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞增殖過多，會導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）過度沉積，這是病理性瘢痕形成的重要原因之一[2]。研究表明，在成纖維細(xì)胞中，TGF-β1 能夠誘導(dǎo)miR-145 的表達(dá)，直接作用于Kruppel 樣因子4（kruppel-like factors 4，KLF4），從而促進(jìn)平滑肌肌動蛋白α（α-smooth muscle actin,α-SMA）表達(dá)，及成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞分化[19]。給予miR-145 抑制劑后，肌成纖維細(xì)胞中TGF-β1 和Ⅰ型膠原（collagen I，COLI）的表達(dá)水平下調(diào)，細(xì)胞遷移能力和收縮張力減弱[19]。Zhou 等[20]發(fā)現(xiàn)，miR-519d 通過降低去乙酰轉(zhuǎn)化酶7（sirtuin 7，SIRT7）的表達(dá)水平，減少COLI、COLIII 和α-SMA的生成，從而抑制增生性瘢痕的形成。其他類型的miRNA 如miR-29a 同樣可以作用于COLIII 的相關(guān)基因，抑制膠原的合成[21]。在皮膚纖維化相關(guān)疾病的臨床實(shí)驗(yàn)中，給予miR-29 的類似物 “remlarsen”，可以抑制COLI A1、 COLI A2、 COLIII A1 等相關(guān)靶基因的表達(dá)，使膠原合成減少，對病理性瘢痕起到治療的作用[22]。

2 SSC和miRNA

SSC 或硬皮病是一種以小血管破壞、免疫系統(tǒng)紊亂、皮膚和內(nèi)臟纖維化等為主要表現(xiàn)的疾病。炎癥、自身免疫反應(yīng)和血管損傷介導(dǎo)的成纖維細(xì)胞活化和ECM 的異常聚積可能是其基本的分子病理學(xué)機(jī)制[3]。成纖維細(xì)胞中的miRNA 與膠原的合成和降解密切相關(guān)，而SSc 患者體循環(huán)中的miRNA 水平與健康患者不同，提示循環(huán)miRNA 可能與疾病進(jìn)展程度密切相關(guān)[23]。因此，研究miRNA 在SSc 患者中的差異表達(dá)及機(jī)制，能為預(yù)防、監(jiān)測和控制纖維化的發(fā)生、發(fā)展提供更好的依據(jù)。

2.1 細(xì)胞內(nèi)的miRNA

在SSc 的成纖維細(xì)胞中，TGF-β1 信號通路的激活不但可以直接促進(jìn)COLI A1 生成，而且通過誘導(dǎo)胞內(nèi)miR-29a 和miR-21 的表達(dá)，增強(qiáng)其對COLI A1的促進(jìn)作用，導(dǎo)致ECM 異常堆積[24]。IL-1β 可以促進(jìn)SSc 的成纖維細(xì)胞miR-155 的表達(dá)，從而加速纖維化的進(jìn)程[25]。

在SSc 的成纖維細(xì)胞中，miR-125b 的表達(dá)水平下調(diào)，可促進(jìn)α-SMA 的表達(dá)，使成纖維細(xì)胞的凋亡，抑制其增殖，從而減緩SSc 的進(jìn)展[5]。此外，在SSc的成纖維細(xì)胞中，過表達(dá)miR-29a 能夠下調(diào)抗凋亡蛋白B 細(xì)胞淋巴瘤-2（B-cell lymphoma-2，BCL-2)相關(guān)基因的表達(dá)，并且上調(diào)促凋亡蛋白BCL-XL 相關(guān)基因的表達(dá)，起到促進(jìn)成纖維細(xì)胞凋亡的作用，減緩纖維化的進(jìn)程[26]。

2.2 體循環(huán)中的miRNA

在SSc 患者的血漿中，miR-17 ～92、miR-16、miR-223 和miR-638 的表達(dá)水平與健康個體存在明顯差異[27]。另外，SSc 患者血漿中miRNA 不同譜系和疾病的類型（lcSSc 和 dcSSc）有一定相關(guān)性，如miR-223、miR-181b、miR-342-3p 和miR-184 在lcSSc 和dcSSc 中的表達(dá)水平不同[28]。因此，SSc 患者循環(huán)中的miRNA水平可作為臨床的生物學(xué)標(biāo)志物，有助于區(qū)分疾病類型或監(jiān)測疾病變化情況。

循環(huán)miRNA 還可以存在于一些血清微囊泡內(nèi)，如外泌體。研究顯示，SSc 患者血清中外泌體的數(shù)量與健康個體相比有所差異，泡內(nèi)的miRNA 水平變化也同樣影響SSc 的纖維化程度[29,30]。研究顯示，在正常成纖維細(xì)胞培養(yǎng)過程中給予不同類型SSc 患者的血清外泌體刺激，均可通過其內(nèi)miRNA 的作用，促進(jìn)α-SMA、軟骨寡聚基質(zhì)蛋白（cartilage oligomeric matrix protein，COMP）和纖維黏連蛋白EDA 片段（fibronectin-EDA，F(xiàn)N-EDA）的表達(dá)，從而誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞分化，并且上調(diào)膠原相關(guān)基因，如COLI A1、 COLIII A1 和FN1 的表達(dá)[30]。另外，lcSSc 和dcSSc 患者血清外泌體內(nèi)miRNA 對正常人皮膚成纖維細(xì)胞影響程度不同，前者較后者作用弱。因此，監(jiān)測外泌體數(shù)量及其內(nèi)的miRNA 對評估SSc 患者的治療效果有一定幫助，定期檢查血液中外泌體的含量可有助于預(yù)防SSc 的發(fā)生。

3 小結(jié)

在病理性瘢痕和SSc 中，miRNA 的異常表達(dá)與纖維化的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。miRNA 可以通過直接或間接調(diào)控相關(guān)靶基因，或受相關(guān)細(xì)胞因子調(diào)節(jié)，調(diào)控皮膚纖維化相關(guān)細(xì)胞的增殖和凋亡以及細(xì)胞外基質(zhì)分泌，從而影響疾病發(fā)生和發(fā)展。同時，細(xì)胞內(nèi)和血清中miRNA 的表達(dá)水平在疾病的不同時期存在一定差異，通過檢測在疾病不同時期miRNA 的表達(dá)情況，對疾病的早期診斷可能有一定作用。并且，精確研究miRNA 的調(diào)控機(jī)制，有助于發(fā)現(xiàn)新的治療皮膚纖維化相關(guān)疾病的方法。