相關(guān)miRNA作為膿毒癥患者臨床診療標志物的研究前景*

王浴鑫 童朝陽

膿毒癥是由感染引起的全身異常炎癥反應(yīng)，病理機制仍不十分清楚。目前，膿毒癥由于診斷延誤、預(yù)后不佳形式嚴峻。許多診斷標志物已經(jīng)報道在臨床應(yīng)用于膿毒癥患者，并被證明可以改善診斷和治療。由于描述膿毒癥臨床特征的困難，一些診斷物并沒有表現(xiàn)出高敏感性和特異性。miRNA是真核細胞中和mRNA配對調(diào)節(jié)基因表達的非編碼小分子RNA，在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，最近已被證實有作為膿毒癥標志物的潛能。目前，采用miRNA調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)證明新的miRNA標志物和膿毒癥早期診斷有關(guān)。通過分析miRNA的表達特點和調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，得到miRNA和膿毒癥的關(guān)聯(lián)。反應(yīng)通路、疾病分析、蛋白-蛋白反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)分析及ROC曲線都被用來證實miRNA的可靠性。

1 嚴峻的全球膿毒癥形勢

盡管近年對膿毒癥的診斷和治療研究取得一定進展，但膿毒癥仍然保持著很高的發(fā)生率和死亡率，尤其在重癥監(jiān)護室。一項大型歐洲臨床研究發(fā)現(xiàn)，重癥監(jiān)護室膿毒癥收住率占37%，膿毒癥相關(guān)死亡率占36%[1]。促進全球重癥膿毒癥發(fā)展組織（PROGRESS）統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)37個國家12 881例患者膿毒癥病死率為50%，其中主要8個國家病死率在33%~66%之間[2]。另有數(shù)據(jù)顯示每年英國為膿毒癥投入花費超過35億美元，美國是167億美元[3]。因此，科學(xué)家們正在積極尋找有效的膿毒癥診治方法來改變這一現(xiàn)狀。

2 miRNA特點

miRNA定義為：20~25個核苷酸組成的存在于真核細胞的內(nèi)源性單鏈小分子RNA，但不編碼蛋白質(zhì)，主要通過抑制mRNA的翻譯或降解mRNA來調(diào)控基因表達，影響多種細胞活動。其具有高度的保守性、時序性、特異性，調(diào)節(jié)人類1/3的基因。

miRNA已被發(fā)現(xiàn)在很多疾病的發(fā)生發(fā)展過程中起著關(guān)鍵性作用，被認為是具有前景的生物標志物。研究證明miRNA在膿毒癥患者中普遍異常調(diào)節(jié)。目前，尋找一種針對膿毒癥高度特異性和高度敏感性的miRNA是科研工作者的主要研究方向之一。最近研究證明，血清或血漿的miRNA水平穩(wěn)定性和重復(fù)性好[4-5]。血清miRNA的特異性表達圖譜可以作為不同疾病評估預(yù)后的“指紋識別”[6]。

3 相關(guān)miRNA在膿毒癥方面的研究

3.1 miRNA15a和 miRNA16 Wang等[7]為 了 探 索miRNA15a和miRNA16水平在膿毒癥和非感染性SIRS患者有無明顯差異，入選了166個膿毒癥患者，32個SIRS患者和24個正?？刂平M。結(jié)果，和正常控制組相比，血清miRNA15a和miRNA16在膿毒癥組和SIRS組均明顯升高，其中，膿毒癥組的miRNA15a比SIRS組明顯升高。但是，這兩種miRNA水平和白細胞計數(shù)無關(guān)。ROC曲線提示miRNA15a有最高的曲線下面積。所以，miRNA15a和miRNA16均能區(qū)分SIRS/sepsis和正常者，miRNA15a可能成為鑒別SIRS和膿毒癥的生物標志物。

Wang等[8]入選214個膿毒癥患者，28 d作為時間點分為存活組和非存活組，miRNA223、miRNA15a、miRNA16、miRNA122、miRNA193、miRNA483-5p 在兩組患者明顯異常表達，這6種miRNA預(yù)測膿毒癥死亡率的AUC值在0.610（95%CI：0.523-0.697）到0.790（95%CI： 0.719-0.861） 之 間。 同 時，miRNA15a，miRNA16，miRNA193b，miRNA483-5p，SOFA 評 分，APACHE Ⅱ評分及膿毒癥病程這7項結(jié)合起來比SOFA評分， APACHE Ⅱ評分，PCT可以更好的預(yù)測死亡率，其敏感性和特異性也很高。

一項針對新生兒膿毒癥的研究中，miRNA15a和miRNA 16水平在膿毒癥組比健康對照明顯升高，但是miRNA15b和miRNA223水平在兩組之間無統(tǒng)計學(xué)差異。ROC曲線分析也證明miR15a和miRNA16有新生兒膿毒癥的潛在診斷價值。miRNA15a和miRNA16轉(zhuǎn)染到LPS處理后的細胞中可下調(diào)TLR4和人白介素受體相關(guān)激酶1（IRAK-1）轉(zhuǎn)錄水平。該研究提示miRNA15a和miRNA16有成為新生兒膿毒癥診斷及預(yù)后標志物的可能，通過提高miRNA15a和miRNA16水平可以下調(diào)LPS誘導(dǎo)的炎癥通路[9]。

在其他研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA15a和miRNA16具有抑制巨噬細胞吞噬和清除細菌功能，影響TLR-4炎癥反應(yīng)通路，并導(dǎo)致膿毒癥小鼠死亡率上升[10]。

3.2 miRNA133a Tacke等[11]在223個危重患者（其中138個為膿毒癥，85個為非膿毒癥）和76個健康者的研究中，發(fā)現(xiàn)miRNA133a在危重患者血清中均明顯升高，尤其是膿毒癥患者，miRNA133a水平和疾病嚴重程度、炎性指標、器官功能明顯相關(guān)。高miRNA133a濃度預(yù)示著預(yù)后不良，并能作為ICU危重患者評估預(yù)后不佳的強烈獨立“預(yù)言者”。

3.3 miRNA146a和miRNA223 Wang等[12]測定50個膿毒癥、30個SIRS患者及20個健康者的血清miRNA，發(fā)現(xiàn)膿毒癥組的miRNA146a和miRNA223水平與SIRS組及正常組相比明顯降低。miRNA146在SIRS組比正常組明顯降低，但miRNA223在SIRS和正常組之間無明顯差異。另外，同時測定的miRNA15b、miRNA132、miRNA155、let7i水平在膿毒癥、SIRS、健康組之間相似。血清IL-6水平膿毒癥患者要明顯高于SIRS患者，CRP水平則在膿毒癥和SIRS間無區(qū)別。計算miRNA146a、miRNA223、IL-6的曲線下面積AUC值分別是0.858，0.804，0.785，說明miRNA146a和miRNA223作為膿毒癥新的生物標志物具有高度特異性和敏感性。

Wang等[13]發(fā)現(xiàn)miRNA146a在sepsis組患者血漿中比SIRS組明顯降低，為血液循環(huán)中miRNA作為膿毒癥生物標志物提供又一證據(jù)。

3.4 miRNA150 Vasilescu等[14]對 10個膿毒癥患者和12個健康者的研究中發(fā)現(xiàn)膿毒癥組外周血白細胞和血漿中miRNA150濃度均明顯降低，并且和評估疾病嚴重程度的SOFA評分一致，所以miRNA150可能成為潛在的膿毒癥診斷和預(yù)后分子。另外，他們發(fā)現(xiàn)和miRNA150基因序列互補配對的促炎因子TNF-a及抗炎因子IL-10，IL-18在血漿濃度呈升高改變，和miRNA150結(jié)果相反，提示它們之間可能存在直接反應(yīng)。并發(fā)現(xiàn)miRNA150/IL18比值可用來評估疾病嚴重程度。由于miRNA150在膿毒癥患者濃度是降低的，可以嘗試恢復(fù)miRNA150表達水平來達到治療目的。

另有研究分別對膿毒癥危重病組、非膿毒癥危重病組、健康對照組進行測定，發(fā)現(xiàn)miRNA150血清濃度在危重病組僅輕度降低，并且在膿毒癥和非膿毒癥組間無明顯差異[15]，故認為miRNA150并不適合作為膿毒癥的診斷標志物，這和Vasilescu等的研究結(jié)論不同。血清miRNA150水平和肝腎功能相關(guān)，低miRNA150水平提示預(yù)后不佳，故適于做預(yù)后評估標志物。

另一項針對膿毒癥和SIRS兩組患者之間的研究結(jié)果顯示[16]，miRNA150明顯降低和miRNA4772-5p-iso升高，且均能有效區(qū)分SIRS患者和膿毒癥患者，結(jié)果有90.5%的特異性和81.8%敏感性。后于獨立隊列研究中得到驗證，診斷精確度達到86%。

3.5 miR-574-5p Wang等[17]發(fā)現(xiàn)最終存活和死亡的患者血清miRNA574-5p和miRNA297表達水平不同，而miRNA574-5p水平和膿毒癥患者死亡相關(guān)，證明其可作為膿毒癥患者結(jié)局的預(yù)測因子。

3.6 其他 一項前瞻性研究發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者外周血單核細胞中 miRNA143、miRNA145、miRNA146a、miRNA150、miRNA155、miRNA182異常表達，miRNA146a的下調(diào)和IL-6的表達升高及單核細胞增殖有關(guān)[18]。而且，當前研究也證實miRNA異常調(diào)節(jié)和臨床癥狀及炎癥反應(yīng)有關(guān)，是膿毒癥潛在的治療靶點。miRNA122被證明是獨立的臟器損傷標志物[19]。已有69個miRNA被報道不止1種形式，許多miRNA至少在兩種或以上不同疾病中被發(fā)現(xiàn)。事實上，6種miRNA（miR-16、miR-155、miR-21、miR-126、miR-223、miR-146a）被報道是9種以上不同疾病的特異性標志物[20]。

盡管膿毒癥的具體發(fā)病機制仍不清楚，但很多研究發(fā)現(xiàn)miRNA可以直接或間接的改變機體的炎癥通路和炎癥反應(yīng)。科研人員通過外源性改變動物miRNA濃度，觀察組織損傷改善情況，探尋miRNA的治療意義。例如，膿毒癥實驗小鼠miRNA27a升高，敲除小鼠miRNA27a通過下調(diào)NF-KB p65的磷酸化水平和DNA連接活性可以明顯抑制促炎因子TNF-α和IL-6的表達水平。而且miRNA27a的中立狀態(tài)可以減緩肺部炎癥并提高膿毒癥小鼠存活率[21]。因此，miRNA在膿毒癥炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，并提供了臨床膿毒癥患者潛在的治療靶點。不僅在膿毒癥發(fā)病過程中，miRNA扮演重要角色，在藥物治療中miRNA同樣干預(yù)藥物在機體的發(fā)應(yīng)和療效[22]。

綜上，筆者得出以下結(jié)論：（1）miRNA可以作為膿毒癥、SIRS、正常者間的鑒別診斷標志物。如miRNA15a、miRNA146a、miRNA150。（2）miRNA和病情嚴重程度和預(yù)后相關(guān)。如miRNA133a、miRNA150、miR-574-5p。（3）研究得出miRNA作為膿毒癥標志物的敏感性及特異性均較高。（4）改變實驗動物miRNA水平可以改善病情及預(yù)后，為膿毒癥特異性治療提供新的治療靶點。

[1] Vincent J L， Sakr Y， Sprung C L， et al. Sepsis in European intensive care units： results of the SOAP study[J]. Crit Care Med， 2006，34（2）：344-353.

[2] Beale R， Reinhart K， Brunkhorst F M， et al. Promoting Global Research Excellence in Severe Sepsis （PROGRESS）： lessons from an international sepsis registry[J]. Infection， 2009，37（3）：222-232.

[3] Angus D C， Linde-Zwirble W T， Lidicker J， et al. Epidemiology of severe sepsis in the United States： analysis of incidence， outcome， and associated costs of care[J]. Crit Care Med， 2001，29（7）：1303-1310.

[4] Chen X， Ba Y， Ma L， et al. Characterization of microRNAs in serum：a novel class of biomarkers for diagnosis of cancer and other diseases[J].Cell Res， 2008，18（10）：997-1006.

[5] Mitchell P S， Parkin R K， Kroh E M， et al. Circulating microRNAs as stable blood-based markers for cancer detection[J]. Proc Natl Acad Sci USA， 2008，105（30）：10 513-10 518.

[6] Hu Z， Chen X， Zhao Y， et al. Serum microRNA signatures identified in a genome-wide serum microRNA expression profiling predict survival of non-small-cell lung cancer[J]. J Clin Oncol， 2010，28（10）：1721-1726.

[7] Wang H， Zhang P， Chen W， et al. Evidence for serum miR-15a and miR-16 levels as biomarkers that distinguish sepsis from systemic inflammatory response syndrome in human subjects[J]. Clin Chem Lab Med， 2012，50（8）：1423-1428.

[8] Wang H， Zhang P， Chen W， et al. Serum microRNA signatures identified by Solexa sequencing predict sepsis patients’ mortality： a prospective observational study[J]. PLoS One， 2012，7（6）：e38 885.

[9] Wang X， Wang X， Liu X， et al. miR-15a/16 are upreuglated in the serum of neonatal sepsis patients and inhibit the LPS-induced inflammatory pathway[J]. Int J Clin Exp Med， 2015，8（4）：5683-5690.

[10] Moon H G， Yang J， Zheng Y， et al. miR-15a/16 regulates macrophage phagocytosis after bacterial infection[J]. J Immunol，2014，193（9）：4558-4567.

[11] Tacke F， Roderburg C， Benz F， et al. Levels of circulating miR-133a are elevated in sepsis and predict mortality in critically ill patients[J]. Crit Care Med， 2014，42（5）：1096-1104.

[12] Wang J F， Yu M L， Yu G， et al. Serum miR-146a and miR-223 as potential new biomarkers for sepsis[J]. Biochem Biophys Res Commun， 2010，394（1）：184-188.

[13] Wang L， Wang H C， Chen C， et al. Differential expression of plasma miR-146a in sepsis patients compared with non-sepsis-SIRS patients[J]. Exp Ther Med， 2013，5（4）：1101-1104.

[14] Vasilescu C， Rossi S， Shimizu M， et al. MicroRNA fingerprints identify miR-150 as a plasma prognostic marker in patients with sepsis[J]. PLoS One， 2009，4（10）：e7405.

[15] Roderburg C， Luedde M， Vargas C D， et al. Circulating microRNA-150 serum levels predict survival in patients with critical illness and sepsis[J]. PLoS One， 2013，8（1）：e54 612.

[16] Ma Y， Vilanova D， Atalar K， et al. Genome-wide sequencing of cellular microRNAs identifies a combinatorial expression signature diagnostic of sepsis[J]. PLoS One， 2013，8（10）：e75 918.

[17] Wang H， Meng K， Chen W， et al. Serum miR-574-5p： a prognostic predictor of sepsis patients[J]. Shock， 2012，37（3）：263-267.

[18] Zhou J， Chaudhry H， Zhong Y， et al. Dysregulation in microRNA expression in peripheral blood mononuclear cells of sepsis patients is associated with immunopathology[J]. Cytokine， 2015，71（1）：89-100.

[19] Roderburg C， Benz F， Vargas C D， et al. Elevated miR-122 serum levels are an independent marker of liver injury in inflammatory diseases[J]. Liver Int， 2015，35（4）：1172-1184.

[20] Haider B A， Baras A S， McCall M N， et al. A critical evaluation of microRNA biomarkers in non-neoplastic disease[J]. PLoS One，2014，9（2）：e89 565.

[21] Wang Z， Ruan Z， Mao Y， et al. miR-27a is up regulated and promotes inflammatory response in sepsis[J]. Cell Immunol， 2014，290（2）：190-195.

[22] Ledderose C， Mohnle P， Limbeck E， et al. Corticosteroid resistance in sepsis is influenced by microRNA-124--induced downregulation of glucocorticoid receptor-alpha[J]. Crit Care Med， 2012，40（10）：2745-2753.