MicroRNA在急性呼吸窘迫綜合征中的作用

龍春藝 黃霞 廖品琥

【摘要】急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）是臨床常見的危重病癥，復雜的炎性反應過程參與了其病理生理過程。小分子非編碼的單鏈RNA的MicroRNA（miRNA）通過影響靶基因的表達調控免疫反應和炎癥反應，參與了ARDS的進程。該文綜述miRNA在炎癥反應和免疫功能障礙以及肺損傷性疾病中的作用，分析了miRNA參與ARDS的炎癥反應過程。

【關鍵詞】miRNA; ARDS;炎癥反應

中圖分類號：R563.8文獻標志碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2019.01.001

急性呼吸窘迫綜合征（Acute respiratory distress syndrome，ARDS）是以呼吸窘迫、頑固性低氧血癥和非心源性肺水腫為特征的呼吸功能障礙綜合征[1]，病情兇險，預后差，在免疫學上表現為炎性細胞因子水平升高，炎癥反應導致的病情危重，重度ARDS患者病死率可高達40%[2]。炎癥反應導致的免疫細胞募集和免疫物質產生，炎癥細胞活化和炎癥因子釋放，促進ARDS的發生發展。小分子非編碼的單鏈RNA的MicroRNA（miRNA）通過影響靶基因的表達調控免疫反應和炎癥反應，參與了ARDS的進程。本文綜述miRNA在炎癥反應和免疫功能障礙以及肺損傷性疾病中的作用，分析miRNA參與ARDS的炎癥反應過程。

1miRNA概述

miRNA是一類高度保守的，長度為21～23 nt的非蛋白質編碼小分子單鏈RNA，參與調節細胞的增殖、分化、衰老、凋亡、新陳代謝、炎癥和免疫反應、器官發育和腫瘤形成等生理過程[3]。在細胞核內，miRNA在轉錄子和RNA聚合酶Ⅱ的作用下生成原始轉錄片段（pri-miRNA），并通過核酸內切酶Drosha等加工形成前體miRNA （pre-miRNA）。隨后核轉運受體蛋白-5及核蛋白Ran-GTP共同將前體miRNA轉運至胞漿，經Dicer酶處理后形成長約25個核苷酸的成熟miRNA。成熟的miRNA能夠通過核酸序列互補識別特定的目標mRNA，使之降解或抑制其翻譯，從而抑制蛋白質的合成，達到調控基因表達的目的。如miR-21通過調控靶標蛋白Bax、FASL等，抑制細胞凋亡[4];miR-14通過靶向調節Hedgehog參與發育、分化和增殖[5];miR-7a2通過直接控制胰島素顆粒融合后期的基因、質膜和三元SNARE復合物的活性來調節β細胞功能[6];miR-215結合靶標基因Mcm10和Cdc25A抑制成纖維細胞增殖[7]。在不同的病理生理過程中，miRNA有不同的表達形式，且在同一種疾病的不同階段，表達量也會發生顯著的變化。如食管鱗狀細胞癌（ESCC）中miR-506在不同的分期和腫瘤狀態下的表達水平顯著不同，可作為ESCC診斷和預后預測的重要分子標志物[8]。miRNA可以直接或間接影響長鏈非編碼RNA（lncRNA）的表達以改變細胞功能，lncRNA可以通過改變加工序列的特異性結合來影響miRNA表達。

2miRNA在ARDS的表達模式

已有相當的研究在不同的ARDS細胞模型、動物模型及患者中篩選出了表達差異的miRNA，其中，在LPS誘導小鼠建成的ARDS模型中，miR-214、miR-451表達上調，而miR-16、miR-23a、miR-24、miR-181a/b、miR-199a則表達下調[9]。另一方面，在高潮氣通氣制小鼠ARDS模型中，miR-7b、miR-189、miR-223的表達上調，而miR-503、miR-211的表達下調[10]。同樣處理的大鼠模型中，miR-30a/b、miR-99a、miR-127、miR-128b、miR-NA-135b、miR-344、miR-346等表達上調，而miR-24、miR-26a、miR-126、let-7（a、b、c、f）則表達下調[11]。此外，在細胞實驗中，Rao等[12]用金黃色葡萄球菌腸毒素B誘導得到了ARDS模型，并鑒定出miR-20b、miR-31、miR-132、miR-155、miR-222表達顯著上調，miR-34a、miR-192、miR-193、let-7e表達顯著下調[13]。最后，在ARDS患者血清中，miR-125b的含量顯著下降。而在體外循環（CPB）導致的急性肺損傷（ALI）患者血液中篩選出11個miRNA表達水平改變，特別是miR-499的表達量明顯下降，而miR-320的表達量升高[14]。這些結果都指向了miRNA在ARDS的發病中具有重要的作用。由于不同模型的miRNA具有不同的差異表達模式，暫未見其明顯的規律性，這需要進一步的實驗和分析。

3miRNA在ARDS免疫炎癥反應中的作用

在細胞實驗的ARDS疾病進程中，miRNA及其靶分子主要參與免疫應答和炎癥反應。miR-185通過增強DNA損傷，調節促進氧化應激相關的上皮細胞死亡[15]。miR-200c-3p通過受核因子-κB的依賴性上調，降低ACE2水平，使血管緊張素Ⅱ水平升高，參與ARDS的發病過程[16]。miR-155通過TREM-1來增強炎癥反應，miR-181a表達上調后，通過Bcl-2表達介導了ALI [17～18]。

已有動物實驗研究表明，miR-19可以通過抑制巨噬細胞中p47phox的表達，從而減輕LPS誘導的炎癥反應[19]，而miR-146a抑制IRAK-1和TRAF-6的表達，進而減少炎癥介質的釋放[20]。miR-223可以通過限制Ly6G+中性粒細胞的數量，抑制NLRP3炎癥小體的活性，減輕線粒體損傷相關分子模式（DAMPs）誘導的肺損傷[21]。此外，miR-126通過CTCE誘導AKT/Rac1信號傳導的激活，促進肺血管滲透性并減少肺泡水腫[22]。

臨床研究發現，miR-7-5p的過表達可以抑制mTORC2/SGK-1信號傳導通道的活性，降低ENaC的表達，從而調節人肺泡上皮鈉通道，有效抑制了ARDS的發病進程，為ARDS的治療提供新的靶點[23]。另一方面，觀察甲型流感病毒（IAV）誘導的ARDS患者，發現miR-17-5p在支氣管肺泡灌洗液（BALF）和IAV感染的肺上皮細胞（A549）的細胞外囊泡（EV）中上調，從而強烈抑制抗病毒因子Mx1的表達并顯著增強IAV的復制，這可能代表著IAV誘導ARDS的潛在機制之一[24]。此外，在生物標志物的探索方面，Zhu等[25]通過巢式病例對照研究（n= 530）檢查了一組ARDS患者和危重病危險對照組的全血miRNA譜，發現miR-181a和miR-92a是ARDS的風險生物標志物，而miR-2424是保護性生物標志物，這些結果改善了ARDS的風險評估。同樣，Rahmel等[26]收集并分析了ICU入院后24小時內119名ARDS患者的血液樣本和20名接受選擇性腹部非肝臟手術作為對照患者的總循環miRNA表達譜，鑒定出miR-122在血清中的表達上調是ARDS患者30天死亡率的早期和獨立危險因素。最后，在治療過程的研究觀察，MSC的治療效果在肺部ARDS（ARDSp）和肺外ARDS（ARDSexp）之間miRNA的表達模式存在顯著差異[27]。其中，ARDSexp組血漿miR-2121和miR-27b水平顯著低于ARDSp組，而在ARDSp患者中，非存活組的血漿miR-26a和miR-27a水平則顯著低于存活組。這些研究均表明miRNA表達改變與免疫反應、炎癥反應在ARDS起病過程中起著重要作用。

4總結與展望

miRNA在ARDS中的研究很大程度上依賴于動物模型、細胞模型。雖然從這些模型中得出的結果能夠指導進一步的研究和臨床診治，但并不能直接運用于臨床患者。若將當前研究擴展到人體肺組織甚至人類個體，則會提供更為直接、可靠的證據。綜上所述，miRNA的異常表達會影響ARDS的發展，適當干預miRNA的表達對于ARDS的預防和治療可能非常重要。希望通過研究，能夠采用調控特定 miRNA的方法，改善ARDS患者的臨床癥狀及預后。

參考文獻

[1]Bellani G，Laffey JG，Pham T，et al.Epidemiology，Patterns of Care，and Mortality for Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome in Intensive Care Units in 50 Countries[J].JAMA，2016，315（8）：788-800.

[2]Sweeney RM，Mcauley DF.Acute respiratory distress syndrome[J].Lancet，2016，388（10058）：2416-2430.

[3]Angulo M，Lecuona E，Sznajder JI.Role of MicroRNAs in Lung Disease[J].Archivos De Bronconeumología，2012，48（9）：325-330.

[4]王犖楠，姬穎華，靳彩玲，等.miR-21沉默下調β-catenin表達對食管癌細胞增殖和凋亡的影響[J].現代腫瘤醫學，2018，26（24）：3924-3927.

[5]Kim K，Vinayagam A，Perrimon N.A rapid genome-wide microRNA screen identifies miR-14 as a modulator of Hedgehog signaling[J].Cell Rep，2014，7（6）：2066-2077.

[6]Latreille M，Hausser J，Stutzer I，et al.MicroRNA-7a regulates pancreatic beta cell function[J].J Clin Invest，2014，124（6）：2722-2735.

[7]張兵，李高峰.MiR-215與腫瘤關系的研究進展[J].臨床與病理雜志，2018，38（7）：1567-1572.

[8]Li SP，Su HX，Zhao D，et al.Plasma miRNA-506 as a Prognostic Biomarker for Esophageal Squamous Cell Carcinoma[J].Med Sci Monit，2016，22：2195-2201.

[9]卿娣.脂多糖誘導的ALI/ARDS小鼠肺組織microRNA表達譜的初步研究[D].廣州：南方醫科大學，2013.

[10]Vaporidi K，Vergadi E，Kaniaris E，et al.Pulmonary microRNA profiling in a mouse model of ventilator-induced lung injury[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2012，303（3）：L199-207.

[11]Huang C，Xiao X，Chintagari NR，et al.MicroRNA and mRNA expression profiling in rat acute respiratory distress syndrome[J].BMC Med Genomics，2014，7：46.

[12]Rao R，Nagarkatti P，Nagarkatti M.Role of miRNA in the regulation of inflammatory genes in staphylococcal enterotoxin B-induced acute inflammatory lung injury and mortality[J].Toxicol Sci，2015，144（2）：284-297.

[13]Guo Z，Gu Y，Wang C，et al.Enforced expression of miR-125b attenuates LPS-induced acute lung injury[J].Immunol Lett，2014，162（1 Pt A）：18-26.

[14]Yang K，Gao B，Wei W，et al.Changed profile of microRNAs in acute lung injury induced by cardio-pulmonary bypass and its mechanism involved with SIRT1[J].Int J Clin Exp Pathol，2015，8（2）：1104-1115.

[15]勞燦山.MiR-541調控納米SiO2致大鼠肺纖維化中上皮—間充質轉化（EMT）的作用機制研究[D].南京：東南大學，2016.

[16]Liu Q，Du J，Yu X，et al.miRNA-200c-3p is crucial in acute respiratory distress syndrome[J].Cell Discov，2017，3：17021.

[17]Li W，Qiu X，Jiang H，et al.Downregulation of miR-181a protects mice from LPS-induced acute lung injury by targeting Bcl-2[J].Biomed Pharmacother，2016，84：1375-1382.

[18]Yuan Z，Syed M，Panchal D，et al.TREM-1-accentuated lung injury via miR-155 is inhibited by LP17 nanomedicine[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2016，310（5）：L426-438.

[19]Wang T，Liu YP，Wang T，et al.ROS feedback regulates the microRNA-19-targeted inhibition of the p47phox-mediated LPS-induced inflammatory response[J].Biochem Biophys Res Commun，2017，489（4）：361-368.

[20]曾振國.miR-146a在脂多糖誘導的大鼠急性肺損傷中的作用及機制研究[D].南昌：南昌大學，2012.

[21]Feng Z，Qi S，Zhang Y，et al.Ly6G+neutrophil-derived miR-223 inhibits the NLRP3 inflammasome in mitochondrial DAMP-induced acute lung injury[J].Cell Death Dis，2017，8（11）：e3170.

[22]Guo C，Goodwin A，Buie JNJ，et al.A Stromal Cell-Derived Factor 1alpha Analogue Improves Endothelial Cell Function in Lipopolysaccharide-Induced Acute Respiratory Distress Syndrome[J].Mol Med，2016，22：115-123.

[23]秦克.microRNA-7-5p通過mT0RC2/SGK-l信號通路調控人肺泡上皮細胞鈉離子通道作用機制的研究[D].重慶：重慶醫科大學，2017.

[24]Scheller N，Herold S，Kellner R，et al.Pro-viral miRNAs detected in BALF extracellular vesicles of patients with influenza virus-induced ARDS[J].J Infect Dis，2018.[Epub ahead of print]

[25]Zhu Z，Liang L，Zhang R，et al.Whole blood microRNA markers are associated with acute respiratory distress syndrome[J].Intensive Care Med Exp，2017，5（1）：38.

[26]Rahmel T，Rump K，Adamzik M，et al.Increased circulating microRNA-122 is associated with mortality and acute liver injury in the acute respiratory distress syndrome[J].BMC Anesthesiol，2018，18（1）：75.

[27]Zheng Y，Liu S，Sun Q，et al.Plasma microRNAs levels are different between pulmonary and extrapulmonary ARDS patients：a clinical observational study[J].Ann Intensive Care，2018，8（1）：23.

（收稿日期：2018-10-22修回日期：2018-11-05）

（編輯：潘明志）