饒 璐，陳黃琴，劉東亮，李月生

(1.湖北科技學(xué)院藥學(xué)院，湖北 咸寧 437100；2.湖北科技學(xué)院五官學(xué)院；3.湖北科技學(xué)院核技術(shù)與化學(xué)生物學(xué)院)

外泌體(exosome)主要來源于細(xì)胞內(nèi)溶酶體微粒內(nèi)陷形成的多囊泡體，經(jīng)多囊泡體外膜與細(xì)胞膜融合后釋放到胞外基質(zhì)中[1]。微小RNA分子(microRNA，miRNA)是高度保守的非編碼RNA分子，長度只有18-22個核苷酸，通過與mRNAs的3’非翻譯區(qū)結(jié)合來調(diào)節(jié)基因表達(dá)。外泌體在醫(yī)學(xué)各個研究方向深受關(guān)注，EVs的治療作用已在心血管、神經(jīng)系統(tǒng)、肺、腎和肝疾病等各個領(lǐng)域得到闡明[1]，是目前的研究熱點之一。越來越多的研究[3-5]證明外泌體miRNAs與牙周炎發(fā)生、發(fā)展、牙周穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)密切相關(guān)。Ghotloo等[3]研究發(fā)現(xiàn)，miR-146a在廣泛侵襲性牙周炎患者中的表達(dá)水平明顯高于健康組，且與疾病嚴(yán)重程度(牙周指數(shù))呈正相關(guān)。Zhang等[4]發(fā)現(xiàn)miR-23a在牙周炎患者組織牙周間充質(zhì)干細(xì)胞和齦溝液中顯著增高，牙周炎治療后，miR-23a含量降低。Liu等[5]建立牙周炎小鼠模型，通過載體釋放miR-10a，減輕了牙周炎癥反應(yīng)和牙槽骨吸收。已經(jīng)有研究證明[6]，炎癥因子參與牙周炎發(fā)生、發(fā)展、牙槽骨破壞等方面，miR-146a過表達(dá)能抑制IL-1β、IL-6、IL-8等促炎性細(xì)胞因子分泌。此外，miR-144-5p過表達(dá)抑制Toll樣受體2(TLR2)及NF-κB信號通路，降低巨噬細(xì)胞的生存能力，減少TNF-α、IL-6和IL-8等炎性因子的表達(dá)[6]。MiRNAs與牙周成骨密切相關(guān)，Hao等[7]通過miRNA分析技術(shù)驗證成骨誘導(dǎo)后116個miRNAs表達(dá)發(fā)生改變，30個上調(diào)，86個下調(diào)，其中31個miRNAs有成骨相關(guān)的靶基因，其中miR-21、miR-101、miR-1305、miR-23a、miR-132、miR-21等有抑制成骨形成的作用，而miR-26-5p和miR-543等可促進(jìn)成骨。研究表明[8]，miR-21可能通過靶向Smad5參與人牙周膜干細(xì)胞成骨分化的調(diào)控，抑制Smad5可抑制成骨分化，降低RunX2蛋白表達(dá)。MiR-142-3p過表達(dá)可下調(diào)蛋白激酶Cα(protein kinase Cα，PKCα)的表達(dá)，抑制破骨細(xì)胞活力，且是單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及樹突狀細(xì)胞中破骨細(xì)胞生成的負(fù)調(diào)節(jié)因子[9]。MiRNAs可通過調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)，影響RANKL、Wnt等多種信號通路傳導(dǎo)，參與調(diào)節(jié)免疫與炎癥反應(yīng)及成骨、破骨活動[10]。

MiR-31作為微小蛋白家族中的重要一員，作用靶點分布廣泛，與免疫調(diào)節(jié)、炎癥反應(yīng)、腫瘤、牙周炎的發(fā)生、發(fā)展、牙周穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)等方面有密切聯(lián)系。牙周炎作為高發(fā)病率的口腔疾病，一個主要的作用就是破壞牙周圍骨組織，導(dǎo)致牙槽骨吸收。雖然目前關(guān)于miR-31直接誘導(dǎo)牙槽骨再生的研究甚少，但是miR-31抑制成骨分化已經(jīng)得到驗證，miR-31很有可能成為治療牙周炎的新靶點。本文就miR-31在成骨分化、抗炎、血管再生、腫瘤四個方面的研究作一綜述。

1 MiR-31與成骨分化

MiR-31參與機(jī)體成骨分化這一重要過程。Wang等[11]通過miR-31表達(dá)譜分析人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化各階段分泌的外泌體，發(fā)現(xiàn)miR-31參與了成骨分化的調(diào)節(jié)，表達(dá)水平顯著降低，是一種負(fù)調(diào)控因子，其機(jī)制為miR-31通過下調(diào)RUNX2的下游因子成骨轉(zhuǎn)錄因子Osterix和SATB2來抑制成骨分化[12]。范德生等[13]通過糖尿病小鼠建模，發(fā)現(xiàn)糖尿病微環(huán)境下小鼠來源間充質(zhì)干細(xì)胞miR-31表達(dá)升高，其成骨分化能力降低。此外，miR-31通過直接靶向C-X-C基序趨化因子配體12促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖活力和遷移，他們發(fā)現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎患者軟骨組織中miR-31表達(dá)下調(diào)[14]。Weilner等[15]證明了miR-31在老年人和骨質(zhì)疏松病人血漿中水平升高，內(nèi)皮細(xì)胞miR-31通過擊落靶點Frizzled-3來抑制成骨分化。文良華等[16]通過對大鼠骨關(guān)節(jié)炎造模發(fā)現(xiàn)miR-31-5p mimics促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖，而miR-31-5p inhibitor誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡增加，得出結(jié)論miR-31-5p下調(diào)表達(dá)介導(dǎo)骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞增殖受限和凋亡發(fā)生，可能參與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病。Lei等[17]證明miR-31通過靶向Satb2參與高血糖抑制人牙周膜干細(xì)胞成骨分化。劉亞東等[18]發(fā)現(xiàn)上調(diào)miR-31表達(dá)可通過抑制晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激起到保護(hù)軟骨細(xì)胞損傷的作用。以上研究證明miRNA與干細(xì)胞的成骨分化有關(guān)，miR-31可以抑制成骨活性。

2 MiR-31與抗炎

MiR-31與炎癥有著密切關(guān)系。MiR-31通過下調(diào)PKD1和JAK/STAT3通路減輕炎癥反應(yīng)以及氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的IS小鼠神經(jīng)元損傷[19]。馬瑩等[20]分別用聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)和流式細(xì)胞儀檢測受試者血清miR-31表達(dá)水平，血清腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細(xì)胞介素6(IL-6)和細(xì)胞間黏附分子1(ICAM-1)水平，發(fā)現(xiàn)miR-31的表達(dá)與炎癥因子TNF-α、IL-6、ICAM-1呈負(fù)相關(guān)。MiR-31高表達(dá)通過阻止炎性細(xì)胞因子受體(Il7R和Il17RA)和信號蛋白(GP130)的表達(dá)，減輕小鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，miR-31還可通過調(diào)節(jié)WNT和Hippo通路促進(jìn)上皮再生。Shi等[21]通過分析結(jié)腸活檢樣本發(fā)現(xiàn)miR-31在炎癥性腸病和結(jié)腸炎相關(guān)腫瘤患者的腸道組織中水平升高，并通過干預(yù)患有結(jié)腸炎的小鼠得出miR-31可通過抑制炎癥細(xì)胞因子受體IL-17R和信號蛋白GP130降低小鼠結(jié)腸上皮的炎癥反應(yīng)，miR-31在傷口愈合從炎癥到上皮化階段的轉(zhuǎn)變過程中是一種重要的細(xì)胞自主性介質(zhì)，提示miR-31也具有抗炎的潛力。但是Simon等[22]發(fā)現(xiàn)miR-31可阻斷胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素(TSLP)在促進(jìn)潰瘍性結(jié)腸炎(UC)黏膜愈合和調(diào)節(jié)炎癥方面發(fā)揮作用，通過熒光素酶測定表明miR-31直接靶向黏膜浸潤C(jī)D4+T細(xì)胞中的胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素，減少TSLP mRNA表達(dá)和蛋白質(zhì)分泌，促進(jìn)潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)展。王飛等[23]證明miR-31在支氣管哮喘患兒及支氣管哮喘小鼠模型中表達(dá)顯著升高，miR-31模擬物可以升高哮喘小鼠肺組織TNF-α與IL-6的蛋白表達(dá)，上調(diào)哮喘小鼠的氣道炎癥。MiR-31與炎癥因子關(guān)系十分復(fù)雜，它既能抑制炎癥因子的表達(dá)，也能上調(diào)炎癥。

3 MiR-31與血管再生

MiR-31在血管再生中發(fā)揮重要作用。有研究[24]證明牙髓血管再生與炎癥、低氧等微環(huán)境有關(guān)，年輕恒牙髓腔、有生長因子或趨化因子植入的髓腔更容易誘導(dǎo)牙髓血管再生。缺氧誘導(dǎo)因子1通路是血管生成的主要調(diào)節(jié)因子，也是是低氧條件下反應(yīng)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄介質(zhì)，可介導(dǎo)很多促血管生成因子表達(dá)，從而促進(jìn)牙髓血管生成[25]。研究[26]發(fā)現(xiàn)經(jīng)慢病毒轉(zhuǎn)染低氧誘導(dǎo)因子1的牙髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源外泌體miR-31可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞生成血管，低氧誘導(dǎo)因子1α通過該種外泌體增強(qiáng)了配體Jagged 1介導(dǎo)的血管生成。MiR-31通過調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的表達(dá)，促進(jìn)血管新生[27]。Xian等[28]從牙髓細(xì)胞中分離并鑒定了外泌體，表明牙髓細(xì)胞衍生的外泌體(DPC-Exos)促進(jìn)了人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)增殖、促血管生成因子表達(dá)，另外抑制p38絲裂原活化蛋白激酶激活增強(qiáng)了DPC-Exos刺激的腎小管形態(tài)發(fā)生，證明牙髓源性外泌體能促進(jìn)血管生成因子表達(dá)和成血管作用。Kang等[29]發(fā)現(xiàn)miR-31能促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞管樣結(jié)構(gòu)形成及細(xì)胞遷移，逆轉(zhuǎn)脂肪干細(xì)胞微泡的促進(jìn)細(xì)胞管樣結(jié)構(gòu)形成及細(xì)胞遷移，而且還能促進(jìn)小鼠主動脈環(huán)微血管的生長，小鼠基質(zhì)金屬栓的血管形成，并證明缺氧誘導(dǎo)因子-1的抑制因子(FIH1)是miR-31的靶基因，表明脂肪干細(xì)胞通過miR-31的微泡轉(zhuǎn)運(yùn)誘導(dǎo)血管生成。

4 MiR-31與腫瘤

Yu等[30]研究證明，miR-31通過抑制BAP1蛋白促進(jìn)肺癌細(xì)胞的增殖，促進(jìn)腫瘤的生長。Kent等[31]研究表明，癌基因KRAS可以通過miR-31介導(dǎo)的RASAI調(diào)控激活Rho蛋白，表明miR-31作為KRAS效應(yīng)器調(diào)節(jié)胰腺癌的侵襲和遷移，miR-31的高表達(dá)可顯著增強(qiáng)胰腺癌的惡性生長。此外，miR-31通過異常激活Wnt/β-catenin信號通路，促進(jìn)結(jié)腸癌的侵襲、遷移[32]。MiR-31的促腫瘤作用表明其可作為治療腫瘤的新靶點。Lv等[33]證明miR-31通過調(diào)節(jié)PrlrIStat5、TGFB和Wnt1B-catenin等多種信號通路，尤其是直接靶向Wnt拮抗劑，實現(xiàn)乳腺腫瘤的發(fā)生。而鄭書賢等[34]證明miR-31靶向結(jié)合Dock180蛋白，且miR-31表達(dá)與Dock180蛋白表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，miR-31可通過結(jié)合Dock180抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲。這表明miR-31在腫瘤微環(huán)境中的作用機(jī)制決定腫瘤的發(fā)生發(fā)展。朝樂孟等[35]證明miR-31通過靶向PAX9基因抑制骨肉瘤細(xì)胞增殖和促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞凋亡，miR-31和PAX9可作為骨肉瘤治療的潛在靶點。除此之外，Yu等[36]發(fā)現(xiàn)在肺腺癌患者中檢測到更高水平的循環(huán)外泌體miR-31-5p，尤其是在轉(zhuǎn)移性疾病患者中，外泌體miR-31-5p可通過負(fù)調(diào)節(jié)SATB2逆轉(zhuǎn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和激活MEK/ERK信號促進(jìn)肺腺癌轉(zhuǎn)移，外泌體miR-31-5p在肺腺癌進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，可作為肺腺癌的診斷生物標(biāo)志物。

腫瘤源性外泌體(tumor-derived exosomes，TEXs)是由腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體，攜帶與腫瘤相關(guān)的多種生物分子，可作為腫瘤早期診斷的特異性標(biāo)志物。李泰明等[37]研究通過構(gòu)建能夠融合表達(dá)近紅外熒光蛋白(near-infrared fluorescent protein，iRFP)和外泌體標(biāo)志性蛋白CD63的質(zhì)粒載體，分離提純出近紅外熒光蛋白iRFP682標(biāo)記的外泌體，因為近紅外熒光蛋白在體內(nèi)體外示蹤的優(yōu)越性，構(gòu)建的基因工程化細(xì)胞株能夠穩(wěn)定分泌近紅外標(biāo)記外泌體，可用做乳腺癌腫瘤微環(huán)境體內(nèi)體外研究的新型生物標(biāo)記物，為乳腺癌的早期診斷、治療提供有力支持。

5 總 結(jié)

綜上所述，隨著對miR-31的深入研究，miR-31的相關(guān)功能和機(jī)制不斷被發(fā)現(xiàn)。MiR-31在抗炎、血管再生、成骨、調(diào)節(jié)腫瘤生長和轉(zhuǎn)移中具有重要作用，表現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。但外泌體的研究還處于起步階段，為加速外泌體在臨床治療的應(yīng)用，不僅需要提高外泌體提取技術(shù)的敏感性和特異性，還需在大量的患者群體樣本中進(jìn)行外泌體研究，這將有助于人們更加充分了解外泌體的生物功能和調(diào)控機(jī)制，為今后臨床疾病的治療提供理論依據(jù)與實踐指導(dǎo)。