miRNA調(diào)控銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞增殖機(jī)制的研究進(jìn)展

梅沉成 張?jiān)畦?霍春波 曾亞軍 孫少馨 張潤(rùn)田 陳廣山 李玲玲

miRNA調(diào)控銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞增殖機(jī)制的研究進(jìn)展

梅沉成 張?jiān)畦?霍春波 曾亞軍 孫少馨 張潤(rùn)田 陳廣山 李玲玲

MicroRNA(miRNA)在銀屑病的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用，但其調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖的機(jī)制尚未明了。本文對(duì)miRNA種類及在銀屑病中的自調(diào)控方式進(jìn)行了綜述。

miRNA； 銀屑病； 角質(zhì)形成細(xì)胞； 增殖

銀屑病是一種與多基因遺傳缺陷有關(guān)的疾病，常因外傷、感染或藥物刺激等因素誘發(fā)[1]，角質(zhì)形成細(xì)胞增殖所致的表皮角化過度是其病理的特征性表現(xiàn)之一。早先以基因芯片技術(shù)為基礎(chǔ)的微小RNA (miRNA)表達(dá)譜的研究發(fā)現(xiàn)一些miRNA通過調(diào)節(jié)皮膚炎癥、增殖和形態(tài)發(fā)生過程在銀屑病的發(fā)病中起重要作用[2]。近年來，隨著對(duì)miRNA的深入研究，在銀屑病的病理?xiàng)l件下發(fā)現(xiàn)越來越多的具有特異性功能的非編碼miRNA[3]。使用對(duì)低豐度轉(zhuǎn)錄物敏感的二代基因測(cè)序技術(shù)(Next-generation sequencing，NGS)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)miRNA的5'-isomiRs在正常皮膚和銀屑病皮膚中呈雙重差異表達(dá)，銀屑病大多數(shù)差異表達(dá)的miRNA都上調(diào)[4]。miRNA在銀屑病的發(fā)病過程中起著至關(guān)重要的作用，但對(duì)它調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖的機(jī)制至今尚未闡明。本文將對(duì)調(diào)控角質(zhì)形成細(xì)胞增殖的miRNA種類及其各自調(diào)控方式進(jìn)行綜述。

1 miRNA的成熟過程

微小RNA(microRNA，miRNA)是一種內(nèi)源性非編碼RNA，它包括經(jīng)典和非經(jīng)典兩種成熟途徑。經(jīng)典的miRNA由生物轉(zhuǎn)化途徑生成，需要Drosha和Dicer兩種酶參與，最早從基因中轉(zhuǎn)錄出的是pri-miRNA，被RNase III剪接加工生成70～100個(gè)核苷酸的發(fā)夾前體(Pre-miRNA)，然后被RNA-GTP和exportin5從細(xì)胞核輸送到細(xì)胞質(zhì)中，Pre-miRNA被另一個(gè)類似于RNase III的Dicer酶剪切，生成平均長(zhǎng)度為21～23個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的雙鏈miRNA，經(jīng)過沉默復(fù)合體過程，其中一條成熟的單鏈miRNA被保留，最終形成成熟的miRNA。非經(jīng)典miRNA由選擇性生物轉(zhuǎn)化途徑產(chǎn)生，Drosha酶通常不參與。第一個(gè)非經(jīng)典miRNA的代表是mirtron，它源于一類約60～100個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的去除分支基因內(nèi)區(qū)的套索，它作為Dicer分裂基質(zhì)的莖環(huán)結(jié)構(gòu)，從而繞過Drosha/dgcr8處理[5]。Dicer依賴但Dgcr8獨(dú)立的RNA-like RNA也可以從形成較大的非編碼RNA(ncRNA)的局部發(fā)卡結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生，如小核仁的RNA(snorna)[6]。miRNA作為生命活動(dòng)重要的調(diào)控因子，在基因表達(dá)、生物個(gè)體發(fā)育、代謝及疾病發(fā)生等生理過程中起著重要的作用。

2 與銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞增殖相關(guān)的miRNA

小分子非編碼RNA(sncRNA)在銀屑病皮膚的異常表達(dá)方面的信息表明，兩個(gè)關(guān)鍵的miRNA，即miR-203和miR-205在銀屑病發(fā)病過程中具有重要的功能作用。miRNA與皮膚早期的分化發(fā)展相關(guān)，同時(shí)也是以后銀屑病發(fā)病的重要途徑。與之類似，Liu等[7]研究發(fā)現(xiàn)一些對(duì)早期心血管肌肉發(fā)育極為重要的miRNA(如miR-1和miR-13)失調(diào)會(huì)導(dǎo)致心血管疾病。以上對(duì)miRNA的相關(guān)新發(fā)現(xiàn)表明，與皮膚早期分化相關(guān)的miRNA可能對(duì)銀屑病的發(fā)展和治療具有潛在的作用。miRNA的失調(diào)會(huì)導(dǎo)致角質(zhì)細(xì)胞增殖。Zhang等[8]通過對(duì)角質(zhì)細(xì)胞增殖和傷口愈合的研究發(fā)現(xiàn)，通過TGF-β1作用于HaCaT細(xì)胞和正常人皮膚的角質(zhì)形成細(xì)胞的治療，miRNA-136減少非常明顯，這說明角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖與miRNA的失調(diào)有關(guān)。通過細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)和對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)周期的分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過轉(zhuǎn)染再引入miRNA和蛋白磷酸酶2A調(diào)控因子(PPP2R2A)沉默，可抵消TGF-β1對(duì)HaCaT細(xì)胞增殖的抑制作用。此外，通過雙熒光素酶檢測(cè)和Western技術(shù)已經(jīng)證實(shí)PPP2R2A是miRNA直接作用靶點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)表明miRNA-136通過直接作用靶點(diǎn)PPP2R2A在TGF-β1誘導(dǎo)的角質(zhì)細(xì)胞增殖抑制過程中起重要作用。

鞏春玲[9]采用miR-203的模擬物和抑制物定量轉(zhuǎn)染人角質(zhì)形成細(xì)胞系HaCaT細(xì)胞的方法探討miR-203在角質(zhì)形成細(xì)胞增殖、分化和銀屑病發(fā)病機(jī)制中的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，miR-203的過表達(dá)使 p63和SOCS3的調(diào)節(jié)作用轉(zhuǎn)為抑制，導(dǎo)致STAT3持續(xù)激活，STAT3的磷酸化水平增加，使角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖。

Jinnin[10]回顧了miRNA在各種皮膚疾病發(fā)病機(jī)制中的作用及miRNA作為疾病標(biāo)志物的最新研究進(jìn)展發(fā)現(xiàn)，在銀屑病皮膚中miR-424-5p下調(diào)會(huì)引起銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞中絲裂原活化蛋白激酶1(MEK1)和細(xì)胞周期蛋白E1的過度表達(dá)，從而導(dǎo)致角化細(xì)胞過度增殖。研究還發(fā)現(xiàn)在病例組和健康對(duì)照組的血清中miR-424-5p差異并不明顯，但是銀屑病患者血清中miR-146A-5P的水平顯著上調(diào)，并顯示與疾病活動(dòng)呈弱負(fù)相關(guān)。此外，銀屑病患者與正常人血清中的miR-146A-5P和miR-203a-3P水平的組合比單組miRNA表達(dá)差異更明顯。說明miRNA可以通過基因調(diào)控角質(zhì)形成細(xì)胞增殖，與銀屑病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。Banerjee等[11]研究表明高含量的miR-146A沉默IRAK1/TRAF6，低含量的miR-125b的提升TNF-α的表達(dá)，這兩者都是與銀屑病發(fā)病及角質(zhì)形成細(xì)胞增殖相關(guān)的重要參與者。

最近的研究還發(fā)現(xiàn)一些參與皮膚發(fā)育和角質(zhì)形成細(xì)胞增殖的其他miRNA。例如，通過p63抑制miR -34的轉(zhuǎn)錄，對(duì)維持表皮細(xì)胞周期具有重要作用[12]。miR-125b已被證明在皮膚干細(xì)胞中高表達(dá)，在可誘導(dǎo)的小鼠系統(tǒng)中，miR-125b與干細(xì)胞的分化抑制有關(guān)[13]。Xu等[14]關(guān)于識(shí)別mir-125b在銀屑病發(fā)病機(jī)制中潛在作用的研究發(fā)現(xiàn)，銀屑病皮膚中表達(dá)下調(diào)最明顯的是miRNA-125b，原位雜交結(jié)果顯示在銀屑病皮損中的主要負(fù)責(zé)mir-125b水平下降的細(xì)胞類型是角化細(xì)胞。Xu等[14]表示miRNA-125b超表達(dá)與人類角質(zhì)形成細(xì)胞增殖抑制及調(diào)控已知的幾個(gè)分化標(biāo)記物有關(guān)。相反，抑制內(nèi)源性mir-125-b促進(jìn)細(xì)胞增殖和延遲分化。熒光素酶報(bào)告測(cè)定，發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(FGFR2)為抑制miR-125b的直接目標(biāo)之一。miR-125和FGFR2的表達(dá)均與轉(zhuǎn)染角化細(xì)胞和在銀屑病皮膚呈負(fù)相關(guān)。通過siRNA抑制角質(zhì)形成細(xì)胞增殖可干擾FGFR2表達(dá)。通過FGFR2的調(diào)節(jié)，miR-125b在角化細(xì)胞增殖和分化中起一定的作用。miR-125b在銀屑病皮膚含量的減少或損耗可能會(huì)導(dǎo)致過度增殖和角化細(xì)胞的異常分化。此外，最近發(fā)現(xiàn)另外9個(gè)miRNA(miR-23b，miR-95，miR-210，miR-224，miR-26a，miR-200a，miR-27b，miR-328和miR-376A)與人類角化細(xì)胞體外和體內(nèi)的分化有關(guān)，可能在銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞增殖中起一定作用。

3 miRNA調(diào)控機(jī)制與治療

唐雪勇等[15]采用竹黃顆粒治療銀屑病，2個(gè)月后患者皮損明顯改善，進(jìn)行miRNA芯片檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)miR -31等67個(gè)差異性miRNAs參與了銀屑病的發(fā)病，證明中藥竹黃顆粒劑治療銀屑病有確切療效，并對(duì)差異性miRNA有雙向調(diào)節(jié)作用。目前，有關(guān)miRNA對(duì)人類疾病的治療價(jià)值可通過小鼠模型評(píng)估，Jinnin[16]報(bào)道在小鼠體內(nèi)經(jīng)皮腹腔簡(jiǎn)單注射miRNA可以導(dǎo)致let -7a的過度表達(dá)，并且通過補(bǔ)充體內(nèi)let-7a含量，使博來霉素誘導(dǎo)的小鼠皮膚纖維化程度減輕[17]。miRNA干擾細(xì)胞分化技術(shù)雖然在銀屑病方面的研究不多，但已有的關(guān)于其他疾病的研究方法可以借鑒，陳芳芳等[18]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，miRNA干擾細(xì)胞分化抑制因子3(Id3)基因表達(dá)，明顯影響了人肺腺癌細(xì)胞株A549細(xì)胞體外增殖和凋亡作用，為重組miRNA表達(dá)載體的構(gòu)建及應(yīng)用奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。L?vendorf等[19]采用甲氨蝶呤治療銀屑病3～5周，發(fā)現(xiàn)皮損嚴(yán)重程度明顯下降，而且在患者外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)中明顯上調(diào)的miR-223和miR-143經(jīng)治療后分別顯著下調(diào)。因此他們認(rèn)為，銀屑病患者PBMC中miR-223和miR-143表達(dá)的變化可作為反映銀屑病活動(dòng)的新型生物標(biāo)記物，但是具體的作用方式還需要進(jìn)一步的研究。Chowdhari等[20]在體外培養(yǎng)HaCaT細(xì)胞，采用PUVA照射，并研究miRNA表達(dá)譜的變化，發(fā)現(xiàn)hsamiR-4516顯著上調(diào)。首次證明hsa-miR-4516的異位表達(dá)直接靶向STAT3蛋白。研究還發(fā)現(xiàn)HSA-MIR -4516的過度表達(dá)能夠下調(diào)STAT3，P-STAT3，CDK6和UBE2N(它們通常在銀屑病中高表達(dá)，并具有誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡的作用)。抗miR-4516治療能部分抑制光化學(xué)療法誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，反映出hsa-miR -4516在發(fā)現(xiàn)新的治療策略中可能具有潛在的優(yōu)勢(shì)。

4 miRNA在銀屑病發(fā)病過程中的其他意義

人類表皮自我不斷更新需經(jīng)歷一個(gè)過程，其中涉及通過表皮基底干細(xì)胞產(chǎn)生短暫擴(kuò)增細(xì)胞，從基膜向外，遷移至表皮，并經(jīng)過終端自我分化更新[21]。越來越多的證據(jù)表明，miRNA在調(diào)節(jié)皮膚干細(xì)胞自我更新和分化的過程中發(fā)揮重要作用。Brameier等[22]研究表明P63是在分層上皮組織中維持干細(xì)胞的重要調(diào)節(jié)器，miR-203通過限制增殖潛能和通過沉默P63誘導(dǎo)細(xì)胞周期出口促進(jìn)表皮分化。

皮膚的屏障作用可防止水分從機(jī)體丟失，這對(duì)健康很重要。在皮膚屏障功能中有一個(gè)關(guān)鍵蛋白即E-鈣黏蛋白，它的缺失會(huì)導(dǎo)致皮膚可滲透緊密連接損害。Joyce等[23]發(fā)現(xiàn)miR-200和miR-205沉默E-鈣黏蛋白-ZEB1/2的轉(zhuǎn)錄抑制。因此，miR-200和miR -205積極調(diào)控E-鈣黏蛋白可能在維持皮膚屏障的穩(wěn)定性必不可少。

5 總結(jié)與展望

人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到miRNA調(diào)控基因表達(dá)是一種普遍而復(fù)雜的現(xiàn)象。盡管迄今為止已取得顯著進(jìn)展，但是仍需做大量工作以揭示miRNA與銀屑病病因病機(jī)相關(guān)的復(fù)雜機(jī)制。比如miR-203、miR-205和miR -125在皮膚發(fā)育和銀屑病發(fā)病過程中至關(guān)重要，但需進(jìn)一步在動(dòng)物模型或細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中闡明；將miRNA的實(shí)驗(yàn)成果如何安全、快速、有效的應(yīng)用于臨床，作為銀屑病診斷與治療以及預(yù)后判斷防止復(fù)發(fā)的手段，也是需要解決的問題等等。隨著miRNA相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展以及研究策略的完善，人們對(duì)銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞或其他方面的miRNA分子機(jī)制及其功能的研究將會(huì)拓展至更深層次。

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(收稿:2015-11-23 修回:2015-12-02)

Update ofm iRNA in regulation of keratinocyte proliferation in psoriasis

MEIChencheng，ZHANG Yunbi，HUO Chunbo，ZENG Yajun，SUN Shaoxin，ZHANG Runtian，CHEN Guangshan，LILingling.
Department of Dermatology，Dongzhimen Hospital，Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 100700，China

MicroRNA(m iRNA)plays a vital role in the pathogenesis of psoriasis，but the mechanism through which miRNA regulate the proliferation of keratinocytes is not fully clarified.The species ofmiRNA and their roles in the regulation of proliferation of keratinocytes in psoriasis were reviewed.

miRNA；psoriasis；keratinocytes；proliferation

2014國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):81403403) 2014國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):81403404)北京中醫(yī)藥大學(xué)自主選題項(xiàng)目(青年教師類)(編號(hào):2015-JYB-JSMS055)北京中醫(yī)藥大學(xué)2016年度基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(杰出青年人才項(xiàng)目)(編號(hào):2016-JYB-XJQ005)

北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬東直門醫(yī)院皮膚性病科，北京，100700

李玲玲，E-mail:abcling3238@sina.com