MicroRNA在膀胱纖維化發生發展中的作用機制研究進展

劉益豪，尚振華，李廣萍，歐彤文

首都醫科大學宣武醫院，北京100053

纖維化是一種以細胞外基質（ECM）成分過度積聚為特征的常見病理狀態，但其發病機制尚不清楚，可發生于多個器官，如膀胱、心臟纖維化等，其主要病理改變為器官組織內結締組織增多，實質細胞減少，持續進展可致器官結構破壞和功能障礙。膀胱纖維化是指膀胱實質細胞發生壞死，導致ECM 異常增多和BSMCs 異常增生，最終導致膀胱貯尿功能和排尿功能損害的病理過程。MicroRNA 是一種由19～25 個核苷酸組成的非編碼RNA 分子，通過與靶mRNA 的30個未翻譯區（30-UTR）結合，在轉錄后調節蛋白表達［1］。MicroRNA 在幾乎所有的生物學過程中都扮演著重要角色，如細胞增殖、細胞凋亡、細胞分化和器官重塑［2］。MicroRNA 在膀胱纖維化時的表達也發生了變化，說明MicroRNA 在膀胱纖維化中也扮演著重要角色。目前研究發現，MicroR?NA-101、133、29 和199a-5p 過度表達可以有效抑制膀胱纖維化，而MicroRNA-142過度表達會促進膀胱纖維化進程，不同的MicroRNA 通過不同的作用機制對膀胱纖維化產生了影響。研究不同MicroRNA在膀胱纖維化中的作用機制，有助于更好地理解膀胱纖維化的發病機制，為膀胱纖維化治療提供新的思路和理論依據，這些MicroRNA 可能會成為膀胱纖維化治療的潛在分子靶點。近年上述5 種Mi?croRNA 在膀胱纖維化中作用機制的研究已經取得不少研究成果，現綜述如下。

1 MicroRNA-101 在膀胱纖維化發生發展中的作用機制

缺氧是指身體或身體某一區域在組織水平上缺乏足夠的氧氣供應，在許多疾病中都會出現［3］。導致膀胱纖維化的因子有很多，其中最主要的是轉化生長因子β（TGF-β），其在創傷愈合、纖維化和炎癥負調控中發揮關鍵作用，在大多數的纖維化疾病中水平升高。研究發現，膀胱出口梗阻后，TGF-β-Smad2/3 信號通路促進膀胱纖維化［4］。出口梗阻的膀胱會出現缺氧，導致BSMCs 出現強烈的低氧級聯反應，包括炎癥、脫分化、促纖維化和ECM 表達增加［5］。在低氧誘導下，轉化生長因子受體I（TGFβRI）及其下游信號分子（p-Smad2/3）表達增加，激活TGF-β-Smad2/3 信號通路，促進膀胱BSMCs的纖維化。同時，MicroRNA-101b 在出口梗阻的膀胱內表達增高，靶向作用于TGFβRI，可顯著抑制TGFβRI 及p-Smad2/3 的表達，保護BSMCs，使其免受低氧誘導的纖維化［6］。

因此，MicroRNA-101b 可通過衰減TGF-β-Smad2/3 信號，抑制低氧誘導的膀胱纖維化。然而，MicroRNA-101b 是否參與了膀胱出口梗阻后膀胱纖維化的進展尚不清楚，有待進一步研究。MicroRNA-101b在膀胱出口梗阻后膀胱重塑過程中可能是一種抗纖維化的MicroRNA，它可能成為治療膀胱纖維化的新靶點，為膀胱纖維化的治療提供了新的策略。

2 MicroRNA-133 在膀胱纖維化發生發展中的作用機制

膀胱出口梗阻發生后，會誘導膀胱壁出現肥厚和纖維化，在膀胱組織中纖維性生長因子的表達增加，包括轉化生長因子β1（TGF-β1）、結締組織生長因子（CTGF）以及α-肌動蛋白（α-SMA）。TGF-β 的增加，導致MicroRNA-133 在BSMCs 中表達下降，且TGF-β 對MicroRNA-133 的抑制調節呈現劑量相關性。過量的MicroRNA-133 表達可顯著抑制TGF-β1誘導的BSMCs 肥厚性改變。CTGF 是一種富含半胱氨酸的蛋白質，它在結締組織細胞中的表達受TGFβ-Smad 信號通路的調控［7-8］。通過生物信息學分析和雙熒光素酶活性測定，發現CTGF 是MicroRNA-133的直接靶點。Smad蛋白屬于保守的TGF-β信號通路，它們由磷酸化調節，Smad2和Smad3都是TGFβ 信號的下游介質，二者擁有90%同源的氨基酸序列，但結構的不同決定了二者的作用不同，TGF-β-Smad3是纖維化形成的關鍵信號通路。

因此，MicroRNA-133 主要通過TGF-β-Smad3 信號通路，靶向作用于結締組織因子（CTGF），調節BSMCs 的肥厚和纖維化反應［4］。目前認為，在膀胱出口梗阻所致膀胱纖維化的病理過程中，上調Mi?croRNA-133 的表達可以抑制BSMCs 的肥大和纖維化，表明MicroRNA-133可能對進行性膀胱纖維化有治療作用。

3 MicroRNA-29 在膀胱纖維化發生發展中的作用機制

糖尿病腎?。―N）是糖尿病的主要微血管并發癥，是糖尿病患者死亡的主要原因，其特征是ECM過度合成和積累，最終導致腎小球、腎小管基底膜增厚和系膜擴張。腎小球硬化和腎小管間質纖維化是許多慢性腎臟病的最終共同途徑。WANG 等［9］研究利用三種不同的腎纖維化動物模型代表疾病的不同時期，發現MicroRNA-29 的表達在三種腎臟疾病模型的腎臟中均下降，MicroRNA-29 表達降低與TGFβ 誘導的膠原蛋白和其他ECM 蛋白表達增加有關。在近端管狀上皮樣細胞及人足細胞中，MicroRNA-29 調控Ⅰ型膠原蛋白和Ⅳ型膠原蛋白的表達。研究發現，MicroRNA-29 與許多膠原蛋白基因的3’UTR 保守結合位點互補的種子序列相同，Ⅰ型膠原蛋白和Ⅳ型膠原蛋白基因是MicroRNA-29的靶向作用點。FANG 等［10］發現，TGF-β1 可通過刺激Smad3與MicroRNA-29 啟動子結合而下調MicroRNA-29 的表達。MicroRNA-29 表達增加可通過抑制TGF-β-Smad3的活化來預防纖維化。

MicroRNA-29 可通過TGF-β-Smad3 通路，靶向作用于Ⅰ型膠原蛋白和Ⅳ型膠原蛋白，抑制腎臟纖維化。MicroRNA-29通過直接抑制多種ECM表達蛋白在纖維化中發揮重要作用，體外研究表明，影響MicroRNA-29 表達的藥物可以影響器官纖維化的發展，它可能是未來纖維化疾病診斷和預后評估的一種新的生物標志物［11-12］。

4 MicroRNA-199a-5p 在膀胱纖維化發生發展中的作用機制

Wnt/ β-catenin 信號通路是一種進化保守的細胞信號系統，在多種生物過程和人類疾病的發病機制中發揮重要作用。成年人異常的Wnt/β-catenin信號再激活促進器官纖維化，主要通過上皮-間質細胞轉化（EMT）、成纖維細胞增殖和激活、或與其他促纖維化生長因子的相互作用等方式［13］。MicroRNA-199a-5p在膀胱平滑肌中高表達［14］，調控平滑肌細胞的細胞周期、細胞骨架重構、TGF 和WNT 信號通路，參與細胞運動和增殖。其中，WNT2 介導的信號通路是MicroRNA-199a-5p 在膀胱平滑肌中的主要作用通路，MicroRNA-199a-5p 靶向作用于WNT2 蛋白［15］，調控多種細胞骨架重塑通路，控制平滑肌形態和細胞增殖［16］。WNT2 信號通路受到抑制，會導致kruppel 樣轉錄因子4（KLF4）下調，繼而使促血管平滑肌細胞分化因子（Myocardin）上調，Myocardin促進收縮蛋白和平滑肌特異性蛋白的合成，并促進平滑肌細胞分化。在WNT 信號通路被抑制的同時，Mi?croRNA-199a-5p 也會激活Myocardin 相關轉錄因子（MRTF-A）依賴的平滑肌細胞分化通路，促進平滑肌細胞分化。另外，TGF-β 信號通路是MicroRNA -199a-5p 合 成 的 另 一 個 強 誘 導 劑［17］。MicroRNA-199a-5p可能是平滑肌肥大和纖維化的關鍵調節器，與膀胱器官重塑相關。

5 MicroRNA-142 在膀胱纖維化發生發展中的作用機制

MicroRNA-142 是許多生物學過程和相關信號通路的重要調控因子，在胚胎發育、體內穩態和疾病中發揮重要作用。適應性心肌細胞肥大是一種人體的正常機制，心臟大小會增加，而不需要細胞增殖［18］。心肌細胞肥大需要基因表達的協調重編程，涉及激活多種信號轉導分子，包括絲裂原活化蛋白激酶（MAPK），鈣激活激酶和磷酸酶，以及轉錄因子，如NF-κB。乙酰轉移酶p300是一個編碼WNT信號正向調節因子的基因，參與心臟生長的多種轉錄因子的強大調節因子。gp130、IL-6、心肌營養蛋白-1及相關細胞因子的細胞表面受體，通過JAK/STAT提供生存信號。MicroRNA-142 水平與p300 水平和MAPK 活性呈負相關，由MAPK 和p300 傳導的生長信號導致MicroRNA-142的生理抑制，這種抑制是防止心肌細胞丟失和允許體內適應性肥大生長所必需的。相反，MicroRNA-142 通過直接靶向節點調控因子p300 和gp130 抑制生存和生長途徑，還能有效抑制NF-κB通路的多個成分，阻止細胞因子介導的NO的產生，并阻斷α-肌動蛋白的翻譯，在肥厚性生長過程中強制表達MicroRNA-142 可誘導廣泛的細胞凋亡，而不是抑制細胞肥大［19］。

MicroRNA-142在腎纖維化中也發揮類似在心臟病中的作用。TGF-β 和骨形態發生蛋白-7（BMP-7）是TGF-β 超家族中的兩個重要成員，在慢性腎臟疾病中發揮著重要而多樣的作用［20］。TGF-β 和BMP-7具有相似的下游Smad信號通路，TGF-β及其下游分子Smad3 信號增加會促進纖維化，而BMP-7 及其下游分子信號增加會抑制纖維化進程，二者之間存在反向調節，共同維持其生物學活性的平衡。在腎損傷過程中，TGF-β和BMP-7之間的平衡被打破，TGFβ信號通過誘導其下游分子TGF-β1和激活Smad3表達增加，而BMP-7 及其下游的Smad1/5/8 表達減少。Smad3通過上調MicroRNA-21和MicroRNA-142的表達而介導腎纖維化［21］。因此，抑制MicroRNA-142/MicroRNA-21可以治療進行性腎纖維化。

綜上所述，MicroRNA-101、MicroRNA-133、Mi?croRNA-29、MicroRNA -199a-5p 和MicroRNA-142 分別通過不同的分子機制，作用于不同的靶點，對膀胱纖維化產生不同的影響，但目前來說，其中一些具體的機制還不明確，有待進一步研究。越來越多的研究表明，MicroRNA在膀胱纖維化過程中發揮著重要作用。開發和評估MicroRNA 抑制劑將會成為一種新的治療纖維化的手段。通過改變不同MicroRNA的表達水平，繼而影響在纖維化中激活的關鍵信號通路，將有可能防止收縮并在膀胱出口阻塞緩解后協助器官功能的完全恢復，這將有利于膀胱及其他器官等疾病的治療。MicroRNA 可能會成為未來纖維化疾病診斷和預后評估的一種新的生物標志物。