顏月，李桃，方蕾

(揚(yáng)州大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

微RNAs(microRNAs，miRNAs)是一類長度為20～25個堿基的單鏈小分子非編碼RNA，它通過與靶基因信使RNA堿基配對，引導(dǎo)沉默復(fù)合體降解信使RNA或阻斷其翻譯，從而實現(xiàn)對靶基因表達(dá)的調(diào)控[1]。miRNA作為一類新型的基因調(diào)控分子，在細(xì)胞增殖、分化、發(fā)育、凋亡等多種生理過程以及許多疾病(包括呼吸系統(tǒng)疾病)的病理過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著miRNAs基因測序、芯片技術(shù)以及生物信息學(xué)對miRNAs基因及靶基因預(yù)測，越來越多的候選miRNAs可能成為臨床疾病特異性治療靶標(biāo)，某些miRNA靶向藥物(治療腫瘤的miR-34擬似物，治療肝炎的miR-122拮抗劑)也已經(jīng)進(jìn)入臨床藥物研發(fā)階段[2]，miRNAs研究和應(yīng)用的前景十分廣闊。miR-144和miR-451是一個雙順反子miRNA基因位點(diǎn)。miR-451于2005年從人腦垂體RNA中提取并命名，定位于人類基因組中17q11.2；miR-144位于斑馬魚第5號染色體，miR-144/451基因簇有相同的轉(zhuǎn)錄調(diào)控啟動子[3]。miR-451是成熟紅細(xì)胞中表達(dá)量最高的miRNA，在紅細(xì)胞正常分化過程中，表達(dá)量逐漸增加，而miR-451的缺失則會引起紅細(xì)胞發(fā)育障礙[4]。在肺的炎癥性疾病和肺腫瘤等肺組織損傷和修復(fù)過程中，miR-144/451出現(xiàn)異常表達(dá)，并通過影響特定靶基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，可能成為疾病的生物學(xué)標(biāo)志物。現(xiàn)就miR-144/451在呼吸系統(tǒng)疾病中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 miR-144/451概述

miR-144/451定位于人類基因組第17號和第11號染色體，相隔93 bp成簇存在，兩者在進(jìn)化過程中高度保守。miR-144/451是紅系分化發(fā)育的重要調(diào)節(jié)因子，在紅細(xì)胞中高表達(dá)，參與多種血液病的發(fā)生、發(fā)展。miR-451對氧化應(yīng)激造成的紅細(xì)胞損傷具有保護(hù)作用，miR-144/451剔除小鼠表現(xiàn)為晚幼紅細(xì)胞成熟減少，小鼠的有核紅細(xì)胞中，蛋白14-3-3 zeta積累，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子叉頭框蛋白家族O亞型-3從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)，抑制抗氧化基因過氧化物酶和谷胱甘肽過氧化物酶的轉(zhuǎn)錄，使得紅細(xì)胞易受氧化劑的破壞[5]。而在急性失血和溶血性貧血這類紅細(xì)胞需求急劇增加的病理狀態(tài)下，miR-144/451則成為紅細(xì)胞的關(guān)鍵保護(hù)因子，可通過抑制鈣結(jié)合蛋白-39調(diào)控的AMP活化蛋白激酶/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白效應(yīng)通路來提高紅細(xì)胞的存活率，進(jìn)而促進(jìn)急性貧血的恢復(fù)[6]。在β珠蛋白合成障礙性貧血的實驗研究中，李瑤瑤[3]發(fā)現(xiàn)，miR-144/451參與調(diào)控了β珠蛋白合成障礙性貧血的發(fā)病過程，而當(dāng)miR-144/451表達(dá)缺失時，貧血狀況則顯著改善；該研究分析指出，是miR-144/451激活了靶基因α血紅蛋白穩(wěn)定蛋白，而高表達(dá)的α血紅蛋白穩(wěn)定蛋白可結(jié)合較多的α珠蛋白，減少了α珠蛋白在紅細(xì)胞膜上的沉淀，從而改善了對紅細(xì)胞的破壞。而miR-144在鐮刀狀貧血患者紅細(xì)胞中呈現(xiàn)高表達(dá)，抑制靶向蛋白核因子E2相關(guān)因子的表達(dá)，引起核因子E2相關(guān)因子下游的抗氧化酶超氧化物歧化酶和過氧化氫酶等的表達(dá)失調(diào)，造成貧血加重[7]。近年研究發(fā)現(xiàn)，miR-144/451在非紅系細(xì)胞中也存在表達(dá)，并且參與腫瘤、缺血性心臟病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病等多系統(tǒng)疾病的發(fā)生與發(fā)展[8-10]，提示miR-144/451極有可能成為治療這些疾病的新靶點(diǎn)。

2 miR-144/451與肺的炎癥性疾病

常見肺的炎癥性疾病包括肺部感染、哮喘、慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)和肺纖維化。雖然這些疾病致病因素不同，但在其病理過程中均存在不同種類、不同程度的炎癥細(xì)胞浸潤和炎癥介質(zhì)分泌。慢性炎癥期哮喘和COPD患者還會出現(xiàn)氣管結(jié)構(gòu)的改變甚至纖維化。在疾病發(fā)展過程中，肺的固有細(xì)胞或免疫細(xì)胞中miR-144/451表達(dá)的變化可能對關(guān)鍵病理環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響。

2.1肺部病原微生物感染 肺臟作為與外界相通的臟器，易受病毒、細(xì)菌等多種病原微生物的侵襲。在流感病毒感染的小鼠肺上皮細(xì)胞中，miR-144表達(dá)上調(diào)，miR-144通過靶向結(jié)合腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)受體相關(guān)因子6信使RNA 3′非翻譯區(qū)，降低其蛋白水平，抑制了宿主抗病毒免疫TNF受體相關(guān)因子6-干擾素調(diào)節(jié)因子7通路，損害了上皮細(xì)胞的抗病毒能力，加重了感染小鼠間質(zhì)性肺炎和上皮細(xì)胞壞死[11]。而在流感病毒刺激的肺樹突狀細(xì)胞中，miR-451表達(dá)上調(diào)，抑制miR-451表達(dá)，負(fù)調(diào)控因子YWHAZ/14-3-3 zeta蛋白水平升高，樹突狀細(xì)胞分泌的白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-6、TNF、CC趨化因子配體5和CC趨化因子配體3增加[12]，即說明病毒感染可特異性地誘導(dǎo)miR-451發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用，且級聯(lián)調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子。

miR-144在細(xì)菌內(nèi)毒素脂多糖刺激的小鼠樹突狀細(xì)胞中出現(xiàn)顯著性下調(diào)，誘導(dǎo)其高表達(dá)則抑制了細(xì)胞因子分泌和信號分子p65的磷酸化，并且雙熒光素酶報告基因檢測結(jié)果顯示，miR-144可能通過靶向核因子κB受體活化因子配體在Toll樣受體4(Toll-like receptor，TLR4)/核因子κB通路中發(fā)揮負(fù)向調(diào)控作用[13]。Li等[14]在脂多糖誘導(dǎo)小鼠肺損傷模型中發(fā)現(xiàn)肺組織miR-144-3p表達(dá)上調(diào)，負(fù)調(diào)控其靶基因水通道蛋白-1，參與肺上皮細(xì)胞凋亡。小鼠經(jīng)脂多糖腹腔注射6 h后，檢測全血miR-451的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，miR-451的表達(dá)顯著上調(diào)[15]；在脂多糖刺激的巨噬細(xì)胞中miR-451靶向TLR4，抑制促炎細(xì)胞因子(如IL-6、IL-1β和TNF-α)的分泌，從而抑制炎癥反應(yīng)，減輕炎癥損傷[16]。

Lv等[17]收集了124例結(jié)核病患者的痰液和血清樣本，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，與健康人相比，結(jié)核病患者治療前miR-144水平顯著升高，經(jīng)抗結(jié)核藥物治療后結(jié)核病患者miR-144表達(dá)下降。進(jìn)一步研究顯示，miR-144在活動期結(jié)核病患者T細(xì)胞中高表達(dá)，在T細(xì)胞中轉(zhuǎn)染miR-144促進(jìn)其表達(dá)后可抑制TNF-α和γ干擾素生成以及T細(xì)胞增殖，表明miR-144參與調(diào)控抗結(jié)核免疫[18]。另有研究顯示，活動期肺結(jié)核患者外周血單個核細(xì)胞中miR-144表達(dá)上調(diào)，且人單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞在感染結(jié)核分枝桿菌6 h后miR-144的表達(dá)增高了8倍；且miR-144與細(xì)胞自噬關(guān)系密切，miR-144靶向人單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的自噬激活協(xié)調(diào)因子即損傷調(diào)節(jié)自噬調(diào)控基因2 發(fā)揮作用，人單核細(xì)胞內(nèi)過表達(dá)miR-144可降低損傷調(diào)節(jié)自噬調(diào)控基因2蛋白的水平，抑制自噬的誘導(dǎo)，加重結(jié)核分枝桿菌對肺組織的損傷[19]。

2.2miR-144/451與哮喘 通過對卵清蛋白和室內(nèi)塵螨誘導(dǎo)的過敏性哮喘小鼠全肺，以及在培養(yǎng)的原代人支氣管上皮細(xì)胞的實驗和檢測中均證實了miR-144參與哮喘病程的調(diào)控；其中，在卵清蛋白誘導(dǎo)的小鼠哮喘模型中，發(fā)現(xiàn)肺組織miR-144的表達(dá)上調(diào)，且與氣道炎癥反應(yīng)程度呈正相關(guān)，機(jī)制研究顯示，miR-144靶向cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白1調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄協(xié)同激活因子1/3，抑制轉(zhuǎn)錄因子cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白1的激活[20]，這一機(jī)制有助于了解哮喘早期分子的變化，更有效地防止其慢性化。由于哮喘氣道炎癥反應(yīng)時一些細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)(如IL-1β、IL-6、IL-8、選擇素E)釋放導(dǎo)致氣道重塑加重，研究顯示，miR-451以IκB激酶β為靶點(diǎn)，其高表達(dá)可抑制由IκB激酶β介導(dǎo)的核因子κB通路[21]；miR-451也可以靶向TLR4抑制下游炎癥因子的生成[16]。以上結(jié)果提示，miR-451可能通過抑制TLR4/核因子κB通路減緩哮喘氣道炎癥。

2.3miR-144/451與COPD和肺纖維化 Musri等[22]對12例COPD患者、9例肺功能正常吸煙者和7例非吸煙者肺動脈miRNA表達(dá)譜進(jìn)行數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，與非吸煙者相比，COPD患者肺動脈的miR-451表達(dá)水平上調(diào)，并可能與調(diào)控肺血管平滑肌細(xì)胞收縮有關(guān)。Hassan等[23]發(fā)現(xiàn)，在體外將人支氣管上皮細(xì)胞暴露在香煙煙霧中24 h后，細(xì)胞內(nèi)miR-144的表達(dá)水平顯著上調(diào)，并使得通過維持體液穩(wěn)態(tài)而在肺中發(fā)揮重要作用的一種氯離子通道——囊性纖維跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控因子的表達(dá)被抑制，導(dǎo)致上皮細(xì)胞發(fā)生以慢性感染與炎癥為特征的囊性纖維化，進(jìn)一步加速誘發(fā)COPD。

將經(jīng)博來霉素誘導(dǎo)后不同時間點(diǎn)的小鼠肺組織表達(dá)的miRNAs與未經(jīng)博來霉素誘導(dǎo)的小鼠肺組織表達(dá)的miRNAs進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，161個miRNAs出現(xiàn)差異性表達(dá)，KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)數(shù)據(jù)庫信號通路預(yù)測結(jié)果顯示，miR-144的差異性表達(dá)和凋亡與Wnt信號通路相關(guān)，導(dǎo)致肺泡上皮損傷引起修復(fù)反應(yīng)失調(diào)[24]。大鼠霧化吸入二氧化硅誘發(fā)肺間質(zhì)纖維化，肺組織miR-144表達(dá)上調(diào)[25]；靶基因預(yù)測顯示與轉(zhuǎn)化生長因子-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑SMAD蛋白(drosophila mothers against decapentaplegic protein)家族SMAD4和SMAD5、金屬蛋白酶家族A解聚素和金屬蛋白酶及血小板反應(yīng)蛋白基序(A disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs，ADAMTS)3、ADAMTS15和ADAMTS19相關(guān)[26]。Bahudhanapati等[27]研究先天性肺纖維化的患者發(fā)現(xiàn)，與健康志愿者相比，成纖維細(xì)胞中的miR-144-3p表達(dá)上調(diào)；在正常的肺成纖維細(xì)胞中過表達(dá)miR-144-3p則顯著降低其靶蛋白松弛素受體——松弛素/胰島素樣家族肽受體1的水平，增加纖維細(xì)胞α-平滑肌肌動蛋白表達(dá)，促進(jìn)纖維化的發(fā)生。

3 miR-144/451與肺部腫瘤

肺癌的發(fā)病率和病死率位居癌癥患者首位，其機(jī)制研究和靶向治療一直是研究熱點(diǎn)。研究顯示，miR-144/451的表達(dá)水平與肺癌的侵襲轉(zhuǎn)移、預(yù)后以及放化療的治療效果相關(guān)；對109例肺癌患者腫瘤組織的miRNA芯片分析顯示，miR-144-3p/5p、miR-451a在肺癌患者(如肺腺癌、肺鱗癌等非小細(xì)胞性肺癌)中呈現(xiàn)低表達(dá)[8]。Wu等[28]通過試驗發(fā)現(xiàn)，肺腺癌患者組織中miR-144-3p的表達(dá)與血清IL-1β水平呈負(fù)相關(guān)，且高miR-144-3p組預(yù)后更好，體外IL-1β刺激A549細(xì)胞后miR-144表達(dá)也增高；由于IL-1β引發(fā)的炎癥也是促進(jìn)病程惡性轉(zhuǎn)化、致癌的一個重要因素，提示IL-1β和miR-144-3p對于這類疾病的診斷可能是獨(dú)立危險因素，參與炎癥促進(jìn)肺腺癌患者腫瘤的發(fā)展過程。Liu等[29]發(fā)現(xiàn)，miR-144-3p靶向zeste基因增強(qiáng)子同源物2抑制了肺腺癌細(xì)胞的增殖和侵襲性；而Qu等[30]在研究中發(fā)現(xiàn)的一種環(huán)狀RNA hsa_circ_0020123在癌組織中表達(dá)升高，與非小細(xì)胞性肺癌分化程度差、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、預(yù)后差密切相關(guān)，并且可以通過與miR-144競爭性結(jié)合上調(diào)zeste基因增強(qiáng)子同源物2和鋅指E盒結(jié)合同源框1，表明miR-144的低表達(dá)決定了hsa_circ_0020123介導(dǎo)的致癌特性。在肺鱗癌中，miR-144-5p/3p在腫瘤組織中也呈現(xiàn)低表達(dá)，且預(yù)測了患者的不良預(yù)后，過表達(dá)則可顯著抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲；致癌靶點(diǎn)的分析指出，SLC44A5(solute carrier family 44 member 5)、MARCKS(myristoylated alanine rich protein kinase C substrate)和NCS1(neuronal calcium sensor 1)這3個基因可能受miR-144調(diào)控，其中NCS1表達(dá)是患者預(yù)后差的獨(dú)立因素[31]。另外，暴露于輻射的非小細(xì)胞肺癌患者癌組織中miR-144-5p的表達(dá)也下調(diào)，如果上調(diào)miR-144-5p則顯著抑制激活轉(zhuǎn)錄因子2的表達(dá)，可增加非小細(xì)胞肺癌的放射敏感性，抑制疾病進(jìn)程[32]。

非小細(xì)胞肺癌組織中miR-451表達(dá)水平也顯著高于相應(yīng)的非癌組織，過表達(dá)miR-451可顯著抑制A549細(xì)胞的生長，增加A549細(xì)胞對化療藥物順鉑的敏感性，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[33]。通過對39例多西他賽化療耐藥的晚期肺腺癌患者和體外多西他賽耐藥細(xì)胞株研究發(fā)現(xiàn)，Notch-1負(fù)調(diào)控miR-451，繼而靶向多藥耐藥蛋白-1，介導(dǎo)癌細(xì)胞對多西他賽的耐藥反應(yīng)，促進(jìn)癌細(xì)胞增殖[34]。同樣，在多西他賽耐藥細(xì)胞株(SPC-A1/DTX和H1299/DTX)中，miR-451表達(dá)顯著下調(diào)，Chen等[35]發(fā)現(xiàn)，上調(diào)miR-451表達(dá)可以通過結(jié)合原癌基因c-Myc信使RNA 3′非翻譯區(qū)，阻斷下游胞外信號調(diào)節(jié)激酶/糖原合成酶激酶-3β通路，防止耐藥細(xì)胞發(fā)生上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化表型改變，抑制腫瘤侵襲。miR-451在肺鱗癌患者的臨床標(biāo)本中也呈現(xiàn)低表達(dá)，可能參與調(diào)控驅(qū)動蛋白家族成員2A，進(jìn)而促進(jìn)鱗癌的惡性轉(zhuǎn)化[36]。肺結(jié)節(jié)具有惡變的風(fēng)險，對肺癌的早期篩查具有重要的臨床價值。以孤立性肺結(jié)節(jié)為例，Zhang等[37]對比分析了39例惡性和30例良性肺結(jié)節(jié)患者，發(fā)現(xiàn)miR-144在惡性肺結(jié)節(jié)患者的腫瘤組織和外周血中表達(dá)降低；機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，miR-144通過靶向鋅指E盒結(jié)合同源框1抑制A549細(xì)胞的增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，限制肺癌的遷移和擴(kuò)散，故miR-144低表達(dá)對惡性肺結(jié)節(jié)甚至肺癌的診斷具有指導(dǎo)意義。

4 miR-144/451與其他肺部疾病

Xu等[38]采集了20例肺移植引起的免疫排斥反應(yīng)——1例閉塞性細(xì)支氣管炎綜合征患者和19例未發(fā)生排斥反應(yīng)的肺移植受者的活體標(biāo)本進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)閉塞性細(xì)支氣管炎綜合征患者血清中的miR-144水平顯著升高，且調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長因子-β的信號通路參與了肺移植后的免疫調(diào)節(jié)。miR-144-3p在肝肺綜合征大鼠的肺組織和肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)水平降低，過表達(dá)miR-144-3p通過靶向抑制酪氨酸激酶2減少內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，從而減輕肺內(nèi)血管異常擴(kuò)張所致的氣體交換障礙[39]。Song等[40]在野百合堿注射誘導(dǎo)的肺動脈高壓小鼠模型中觀察到血漿miR-451的表達(dá)顯著降低，同時miRNA芯片結(jié)果顯示，與非肺動脈高壓患者相比，肺動脈高壓患者血漿miR-451的表達(dá)也顯著降低，同時聯(lián)合使用多普勒超聲心動圖診斷則更具有臨床意義。

5 小 結(jié)

目前，miR-144/451在肺癌中的作用較為明確，普遍認(rèn)為其具有抑癌作用。但是在另一大類發(fā)病率較高的肺部炎癥性疾病中miR-144/451的作用尚不明確。而且，在同一疾病中miR-144/451在肺固有組織細(xì)胞或免疫細(xì)胞中的表達(dá)水平可能呈現(xiàn)出不同的變化，所引起的最終效應(yīng)也不同，其作用及調(diào)控機(jī)制仍需要深入探討。另外，多數(shù)研究主要在離體細(xì)胞和動物模型中開展，與臨床的相關(guān)性及是否具有組織特異性仍需明確，可以采取測定循環(huán)miRNA作為臨床相關(guān)性的有利補(bǔ)充。而且從目前的研究來看，較集中在miR-144/451對下游靶基因的直接調(diào)控作用，很少涉及上游分子對miR-144/451的調(diào)控作用，這可能成為新的研究思路。