doi ：10．3969/j．issn1008-0392．2014．06．027
·综述·
收稿日期：
2013-12-04
基金项目：国家自然科学基金（81000024）
作者简介：王慧琦（1989—），女，在读研究生．E-mail ：jyfywanghq@126．com 通信作者：高成金．E- mail ：chengjingao2003@126．com miＲNA 与常见肺疾病的关系研究
王慧琦
综述，高成金
审校
（同济大学附属第十人民医院重症医学科，上海200072）
【摘要】miＲNA 是广泛存在于真核生物中的非编码小分子ＲNA ，长约19 25个核苷酸。自最早在线虫体内发现
lin-4、let-7miＲNA 以来，越来越多的miＲNA 相继被大量发现，对miＲNA 功能的研究也逐渐成为热点。大量研究证实miＲNA 与包括肺的生长发育、肺内炎性反应、肺癌、肺纤维化等在内的肺部疾病的发生和发展及转归有着密切的关联。了解miＲNA 的作用机制可帮助我们对miＲNAs 在包括呼吸系统在内的全身各个系统的疾病发生和发展中的调节作用加深理解，为临床诊断及提供新的依据和方向。全文就miＲNA 与肺部疾病的关系做一综述。 【关键词】miＲNA ；非编码；肺疾病；作用机制
【中图分类号】Ｒ563【文献标志码】A 【文章编号】1008-0392（2014）06-0129-05
Ｒelationship between miＲNA and lung diseases
WANG Hui-qi ，GAO Cheng-jin
（Dept．of Critical Care Medicine ，Tenth People's Hospital ，Tongji University ，Shanghai 200072，China ）
【Abstract 】miＲNA is a group of non-coding molecules with approximately 19-25nucleotides ，which widely exists in eukaryotes．After the lin-4and let-7miＲNA were first found in nematodes ，more and more miＲNAs have been identified subsequently ，and now researches focus on miＲNA functions．Many investigations have demonstrated that miＲNAs are involved in the development and prognosis of lung diseases such as pneumonia ，lung cancer and pulmonary fibrosis ，et al．Understanding the mechanisms of miＲNA will help us recognize its regulatory functions on the occurrence and development of diseases of respiratory and other systems ，which may facilitate its potential application in clinical diagnosis and therapy．This article reviews the latest researches relevant to the relationship between miＲNAs and lung diseases．
【Key words 】miＲNA ；noncoding ；lung diseases ；mechanism miＲNA 是一种内源性非编码蛋白的ＲNA ，长约19 25个核苷酸，广泛存在于真核生物中。近年来，
miＲNA 以其对生命活动的独特且重要的调控作用而备受关注。自1993年Lee 等
［1］
在秀丽新小杆线虫（C ．elegans ）中意外发
现一种定时调控胚胎后期发育的首个miＲNA —
第35卷第6期2014年12月mirna靶
基因分析
同济大学学报（医学版）
JOUＲNAL OF TONGJI UNIVEＲSITY （MEDICAL SCIENCE ）
Vol．35No．6Dec．，2014
lin4以来，迄今为止，miＲNA数据库记录达到16772种，通过实验证明存在于人体内的miＲNA已超过850个，虽然这仅占人类基因的2%，但这些miＲNA标靶着近30%的mＲNA。miＲNA在生物发育的时序调控和疾病发生过程中扮演着重要角，并逐渐成为生命科学界研究的热点。本研究就miＲNA与肺部相关疾病的发生关系做简要综述。
1miＲNA简介
1．1miＲNA的生成及其作用机制
miＲNA广泛存在于真核生物中，它可以通过mＲNA剪切和抑制蛋白翻译的方式对靶基因进行负调控，参与发育、增殖、分化、凋亡等多种生物学过程［2］。编码miＲNA的基因在细胞核内经ＲNA多聚酶Ⅱ（ＲNA polⅡ）催化，转录为茎环结构的初级miＲNA（pri-miＲNA），随后，在细胞核中，pri-miＲ NA 被Drosha样的ＲNaseⅢ内切酶剪切掉7-甲基鸟苷酸帽和多聚A尾，形成长约70个核苷酸的保留有茎-环结构的miＲNA前体，即pre-miＲNA。Pre-miＲNA通过Ｒan-GTP及其受体Exportin5转运蛋白从细胞核转运至细胞质中，并由Dicer酶将其剪切成19 25个核苷酸长的成熟miＲNA。成熟的miＲNA与Argonaute蛋白结合，并在其协助下结合到P小体中ＲNA诱导的基因沉默复合物上，该复合物与靶mＲNA结合后，miＲNA的5'端与mＲNA的3-UTＲ互补配对，从而造成mＲNA的降解或者抑制其翻译过程，调节基因表达。 miＲNA作用靶基因的经典模式［3］：miＲNA与靶基因的3'端非编码区互补结合，有2种可能：完全互补结合和不完全互补结合。完全互补是以降解靶基因的方式使靶基因失去生物学效应；不完全互补时与靶基因的mＲNA3'端非翻译区结合，阻遏基因转录后的翻译过程，这个过程与小mＲNA干扰过程相似。但是随着研究者的不断深入，研究发现miＲNA也存在着另外的机制，如miＲNA可以引导靶mＲNA脱腺苷酸化使其稳定性减弱，miＲNA不单单是对靶基因的抑制作用，还能正调节靶基因，一些miＲNA也可以调节多种mＲNA分子［4］。
1．2miＲNA的生物学特性
miＲNA基因以单拷贝、多拷贝或基因簇等多种形式存在于基因组中，而且绝大部分定位于基因间隔区。其转录独立于其他基因，并不翻译成蛋白质，而是在体内代谢过程中起到多种调控作用。miＲNA
在各个物种间具有高度的进化保守性，并且在茎部的保守性更强；但在环部可以容许更多的突变位点存在，并且具有时序表达特异性和组织表达特异性等生物学特性［5］。
2miＲNA与肺的生长发育
miＲNA与肺的生长发育以及维持肺内稳态功能密切相关。miＲ-17 19在肺生长发育中起到重要作用。缺乏miＲ-17 19基因的胚胎具有严重的肺部发育不良，但没有某特定的分支缺陷；在miＲ-17 19基因缺失小鼠中表现为B细胞发育缓慢，严重的肺及心脏发育缺陷，并将导致出生后不久死亡［6］。肺内特异性过表达miＲ-17 19则表现出内皮细胞过度增生，抑制肺内皮祖细胞的分化。
2008年左右有几项研究显示一些单个的miＲNA或miＲNA基因簇对促进肺发育成熟和维持功能稳定起重要作用。例如，Ventura等［7］证实缺乏miＲNA基因簇miＲ-17 92的小鼠肺体积变小、肺发育不全，miＲ-17 92基因簇的高表达会导致肺泡囊的缺失，代之以大量增殖的未分化的上皮，提示miＲ-17 92在维持肺组织细胞的正常生长和分化方面作用关键。Bhaskaran等［8］研究发现在胎鼠肺组织培养中miＲ-127的高表达可明显降低终末肺芽的数量，增加其体积，造成肺的异常发育，提示miＲ-127在胎鼠肺的发育中起着重要作用。Williams 等［9］的研究表明小鼠和人的肺组织在不同发育阶段miＲNA的表达水平不一致，并且证实排除外界干扰因素后，与肺相关的256种miＲNA表达水平在6个月龄和18个月龄小鼠两个年龄段中无明显变化。miＲNA表达水平的不同反映了肺组织在生长发育过程中由
不成熟细胞向成熟细胞的转化过程，而一定时间段内miＲNA的稳定表达则与肺泡细胞的稳定分化、肺功能维持有关。
3miＲNA与肺疾病
3．1miＲNA与肺内炎性反应
miＲNA在肺内炎性反应中起重要作用。已有
同济大学学报（医学版）第35卷
多篇研究和综述阐述了miＲNA与免疫、炎症反应之间的关系［10］，现主要介绍在实验动物的肺组织中进行的炎症反应研究。Moschos等［11］用脂多糖（LPS）建立小鼠肺部炎症模型，注入LPS3h后用ＲT-PCＲ技术即从肺中检测到46种miＲNA的表达改变，并与肺部浸润的炎症细胞、细胞因子增多有关，其中以12种miＲNA（miＲ-21，miＲ-25，miＲ-27b，miＲ-100，miＲ-140，miＲ-142-3p，miＲ-181c，miＲ-187，miＲ-194，miＲ-214，miＲ-223，miＲ-224）表达上调尤为明显，提示肺部炎症活动中存在活跃miＲNA改变。Toll样受体－2，4，5（Toll-like receptors，TLＲs）、炎性因子、肿瘤坏死因子以及白介素1（interlukin1，IL-1）可以刺激miＲ-146a的表达。已经证实［12］人类约有15% 20%的癌症与核因子kB （nuclear factory kB，NF-kB）诱发的炎症有关。免疫细胞中NF-kB的活
性是缓解炎症反应基因活化的关键。因此推测NF-kB也可以刺激miＲNA的表达。实验证明miＲ-146a的表达受NF-kB直接调控；同时miＲ-146a可以标靶TLＲs和IL-1受体下游的信号因子。
另一个炎症系统中重要的miＲNA是miＲNA-155，它在病毒或细菌刺激的巨噬细胞中表达增加，更有意义的是，miＲNA-155是唯一受细菌或病毒刺激后表达都增加的miＲNA。Ｒodriguez等［13］研究了miＲNA-155在小鼠肺部炎症中的作用，研究显示缺乏miＲNA-155的小鼠肺的重塑性增强，支气管肺泡中白细胞数量增加，并且检测出炎症刺激时B细胞、T细胞反应减弱和树突状细胞功能下降。这证实了miＲNA-155在调节与T细胞功能相关的基因表达和炎症反应方面的重要作用。Johnnidis等［14］以敲除了编码miＲNA-223基因的小鼠为模型，研究观察到了过度成熟的粒细胞表型，增加了对外界刺激的敏感性，实验显示这些小鼠会产生自发性的肺部炎症反应，在非致死浓度的LPS的刺激下即可产生严重的炎症反应组织损伤，提示miＲNA-223在肺组织粒细胞的炎症调节中起着重要作用。
3．2miＲNA与肺癌
肺癌是当今中国乃至世界范围内的恶性肿瘤性疾病。肺癌的发生发展是一个多因素、多基因、多步骤、多层次的复杂过程，发生机制尚无定论。随着分子生物学技术的发展，miＲNA的发现在肺癌研究中打开了一个新的窗口，为肺癌的诊断和提供了新的思路和方法。
肺癌主要分为非小细胞肺癌（Non-small-cell carcinoma，NSCLC）（约占85%）和小细胞肺癌（Sma
ll Cell Lung Cancer，SCLC）（约占15%）两大类，其中NSCLC中的鳞癌与吸烟密切相关，而腺癌则与吸烟无明显相关性，且恶性程度高。miＲNA在肺癌中的表达谱对肺癌的早发现、早诊断、早及预后的判断发挥着举足轻重的作用。研究发现，在NSCLC中miＲ-21、miＲ-99b、miＲ-155均高表达而let-7、miＲ-29、miＲ-34、miＲ-126的表达均受到抑制。Let-7基因家族能调控N-Ｒas和K-ＲasmＲNA表达，其编码的miＲNAs靶点包括Ｒas家族和非组蛋白染体蛋白HMGA2（high-mobilitity group protein A2）［15］。let-7的高表达不仅可以抑制肺癌细胞的增殖，还可以降低癌细胞的分裂，诱导肿瘤凋亡。Takamizawa等［16］对143名NSCLC患者体内let-7miＲNA的表达分析发现，与正常肺组织比较，癌组织中let-7miＲNA的表达降低；并且let-7miＲNA表达高的患者比let-7miＲNA表达低的患者存活时间长。另外，也有研究者［17］通过上调肺腺癌细胞系（A549）中let-7的表达水平，肺癌细胞的增殖活性受到明显抑制，认为肺组织中let-7可能作为肿瘤的抑制基因发挥作用。miＲNA的检测也有助于病理类型的判断。研究［18］发现miＲNA-205在鳞癌中的表达水平远高于腺癌。
在肺癌的转移过程中，miＲNA也发挥重要作用。miＲNA-328与NSCLC脑转移有关，是肺癌患者脑转移的高危因素。上皮—间叶（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）转化发生于肿瘤转移的早期，这与miＲNA-200家族有关；Notch信号转导系统中相关配体Jagged2通过上调GATA结合因子的表达而抑制miＲNA-200家族的表达，进而导致EMT，促进肺腺癌转移［19］。迄今已有包括miＲ-21，let-7家族，miＲ-373，miＲ-10b，miＲ-335和miＲ-126等在内的多个miＲNAs被证实在肿瘤转移的过程中发挥重要作用。
3．3miＲNA与肺纤维化
肺间质组织由胶原蛋白、弹性素及蛋白糖类构成，当纤维母细胞受到化学性或物理性伤害时，会分泌胶原蛋白进行肺间质组织的修补，进而造成肺纤
第6期王慧琦等：miＲNA与常见肺疾病的关系研究
维化，目前针对肺纤维化没有十分有效的方法。研究发现miＲNA也参与肺纤维化，如miＲ-21可以调节肺成纤维细胞的活化，还在特发性肺纤维化患者以及博来霉素致肺纤维化模型中表达升高；Liu 等［20］研究了IPF中miＲ-21的作用，其研究发现经博来霉素处理后，小鼠以及IPF患者肺组织肌成纤维细胞中的miＲ-21的表达有所增加。TGFβ1可以增加初级肺纤维母细胞内的miＲ-21表达，miＲ-21水平升高可以增强纤维母细胞内的TGFβ1的促纤维化作用，反之，将miＲ-21进行基因沉默后就会削弱其促纤维化能力。由此说明，miＲ-21可以放大TGFβ1信号，最终引起纤维化。而囊肿性肺纤维化病人肺内上皮细胞的miＲ-126表达下降，同时miＲ-126可以调节TLＲ2/4信号通路的TOM1基因的表达［21］，与非囊肿性肺纤维化比较miＲ-126水平的降低能够导致TOM1基因的表达的升高。miＲ-155则可以标靶角化细胞生长因子从而调节肺纤维化，其水平高低与纤维化程度有关［22］，其在囊性纤维化中高表达。自发性肺纤维化患者及正常人肺组织活检发现46种不同表达的miＲNAs，其中包括miＲ-126，miＲ-203及miＲ-30家族的一些成员以及let-7d在内的18种miＲNAs表达降低。实验［23］表
明，大鼠肺中let-7d的降低导致胶原含量增加肺泡隔增厚以及上皮细胞转型为间叶细胞。表明let-7d在抑制肺纤维化方面是一个关键调节因子，然而，目前抑制let-7会导致纤维化的分子机理仍不明确，还需进一步研究。
4总结与展望
综上所述，miＲNA与肺的发育、肺部炎性疾病、肺癌和肺纤维化等相关疾病之间的研究结果。在呼吸系统中，众多miＲNAs参与着肺内损伤与疾病的发生，但目前的研究仅局限于很少一部分miＲNAs，并且仅有少数miＲNAs的作用功能被阐明。miＲNA 的作用功能非常复杂，从表达的角度上看，不同组织、不同疾病、不同生理病理阶段的表达都不相同；从标靶基因的角度来看，一个miＲNA标靶成千上万个基因，因此亟须更深入细致的研究。通过介绍的研究现状可知目前还需验证或解决的问题有：首先，miＲNA在肺纤维化中的发挥的作用还有待实验进一步证明；其次，miＲNA异常表达的调节网络尚不清楚；最后，如何将miＲNA导入体内并使其发挥作用也需要解决。尽管困难重重，miＲNA在肺部疾病中的重要作用仍为寻肺部相关疾病的方法开辟了一条新道路。这些问题的解决还将有利于完善对miＲNA在呼吸系统及全身各个系统的生理调节、疾病发生和发展中作用的理解，为临床诊断及提供新的依据和方向。
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