甲狀腺功能相關微RNA的研究進展

鄭迎娟，張乃鍵，趙　超(綜述)，趙亞萍，徐曉燕(審校)

(　1.蚌埠醫學院研究生部，安徽 蚌埠 233030； 2.沭陽協和醫院兒科，江蘇 沭陽 223600；

3.解放軍第八二醫院檢驗科，江蘇 淮安 223001)

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甲狀腺功能相關微RNA的研究進展

鄭迎娟1,2△，張乃鍵3，趙超3(綜述)，趙亞萍3，徐曉燕2※(審校)

(1.蚌埠醫學院研究生部，安徽 蚌埠 233030； 2.沭陽協和醫院兒科，江蘇 沭陽 223600；

3.解放軍第八二醫院檢驗科，江蘇 淮安 223001)

摘要：甲狀腺功能異?？梢杂绊懭砀鹘M織器官的細胞活動，導致機體發育異常、代謝失衡，嚴重時可危及生命。微RNA(miRNA)作為一類非編碼小分子RNAs，在甲狀腺激素(TH)調節心肌收縮蛋白的表達、肝臟脂類代謝、骨骼肌能量代謝、腫瘤細胞轉移的過程中起到重要的介導作用，此外miRNA表達譜在自身免疫性甲狀腺疾病患者體內也存在著變化，為進一步明確TH調節體內生理病理過程的分子機制提供了新的視角。

關鍵詞：自身免疫性甲狀腺疾病；微RNA；甲狀腺激素

甲狀腺是人體內分泌系統非常重要的腺體，其功能是通過合成、分泌適量甲狀腺激素(thyroid hormone,TH)影響各個器官組織的細胞活動進而調節機體發育、維持機體的代謝平衡。多種病因可導致甲狀腺功能失調，主要表現為甲狀腺功能亢進(甲亢)或甲狀腺功能減低(甲低)，導致機體各組織器官發生一系列的病理變化，嚴重時可危及生命，但確切的發生機制尚不完全清楚。值得關注的是，有關微RNA(microRNA, miRNA)參與甲狀腺功能失調的機制研究逐見報道，現就此領域作以下綜述。

1TH與miRNA

適量TH對機體發育、分化以及代謝平衡的維持很重要，尤其對于嬰幼兒。miRNA參與了TH對其靶器官，如心臟、肝臟、骨骼肌等功能活動的影響。

1.1miRNA參與TH對心肌功能的影響關于miRNA與TH有關的首次報道是在2007年，van Rooij等[1]發現miR-208 敲除(miR-208-/-)小鼠心肌內與收縮功能相關的蛋白之一——β肌球蛋白重鏈(β-myosin heavy chain,β-MHC)表達水平下降，而三碘甲腺原氨酸(3,5,3′-triiodo-L-thyronine,T3)也可抑制β-MHC的表達[2]。分別給予miR-208敲出(miR-208-/-)小鼠和野生型小鼠服用丙硫氧嘧啶，發現野生小鼠心肌β-MHC表達水平顯著增加，miR-208-/-小鼠心肌內β-MHC水平升高不明顯，提示miR-208可能參與介導TH調節β-MHC的表達。另有研究[3]顯示，慢性腎臟疾病誘導的甲低小鼠心肌miR-208表達下降，β-MHC的表達量升高，補充TH后，miR-208和β-MHC表達水平均逐漸恢復，提示TH對小鼠心肌miR-208表達具有調控作用。

1.2miRNA參與TH對肝臟中脂類代謝的調節肝臟是TH的代謝器官，同時TH對肝臟的代謝功能亦具有調節作用。研究發現， miRNA參與TH調節肝臟代謝的過程。Dong等[4]利用TaqMan低密度陣列技術研究甲低小鼠和甲狀腺功能正常小鼠肝臟內miRNA表達譜，發現存在40多種miRNA差異表達，其中miR-1、206、133a和133b的表達顯著增加(50～500倍)。進而利用定量反轉錄聚合酶鏈反應(quantitative reverse transcription polymerase chain reaction, qRT-PCR)技術檢測慢性甲低、甲狀腺功能糾正后的甲低小鼠模型、短期甲亢小鼠肝臟內以及在體外經過T3干預后小鼠肝臟細胞(AML 12細胞)內上述miRNA的水平，進一步證實了TH對 miR-1、206、133a和133b表達的抑制作用。隨后Dong等[4]采用基因芯片技術篩選出甲低小鼠與正常鼠肝臟內92種差異表達的信使RNA，利用TargetScan和Microcosm軟件進行預測，發現其中14種信使RNA(Vldlr*、Akr1c19、Upp2、Gpd2、Mup1、Nrp1*、Serpini2、Col5a3、Slc17a8、Gp2、Phlda1*、Klk1b3、Klk1、Dmbt1)可能是miR-1、206、133a、133b的靶基因，進一步采用T3干預過表達miR-206的AWL12細胞，發現不但出現miR-206表達下降，同時伴有明顯的Mup1和Gpd2基因表達升高，說明Mup1和Gpd2是miR-206的靶基因且miR-206介導TH對Mup1和Gpd2基因表達的調控。Yap等[5]以T3干預HepG2細胞，進而采用miRNA微陣列技術篩選差異表達miRNA，發現T3干預后，miR-125b-2*、miR-14、miR-150*、miR-181d、miR-373*、miR-1266上調，miR-337、miR-767、miR-1201下調，其中miR-181d是一種新穎的受TH調控的miRNA，且T3使miR-181d表達上調。進而發現尾型同源盒基因2(caudal type homeobox-2, CDX2)是miR-181d的靶基因，該分子在過表達miR-181d或T3干預后都會出現表達降低，而抑制miR-181d表達可挽救T3對CDX2的下調。另有研究報道，CDX2直接結合脂酰膽固醇脂酰轉移酶(sterol O-acyltransferase 2, SOAT2)啟動子元件影響其表達[6]，而在該研究亦發現過表達miR-181d 或給予T3干預后SOAT2表達降低，若沉默CDX2后SOAT2表達水平則更低，使膽固醇酯化發生障礙，細胞內總膽固醇水平下降。上述結果表明，由miR-181d、CDX2和 SOAT2組成的級聯反應參與了TH調控肝臟脂類代謝。

1.3miRNA參與TH對骨骼肌功能的調節骨骼肌的活動是基礎代謝的重要構成部分，TH作用于骨骼肌從而影響人體能量代謝，但TH調節骨骼肌中基因表達機制尚不清楚。Visser等[7]對甲狀腺癌切除術后予左旋甲狀腺素替代治療和未予左旋甲狀腺素替代治療患者股四頭肌肉中基因的表達情況進行研究，檢測到差異表達基因607條，在表達量升高的基因中，發現43條受TH調節，且與能量代謝平衡相關。鑒于miR-206、miR-133b高表達于肌肉組織中[8]，Visser等[7]利用RT-PCR檢測兩組患者肌肉中的miR-206、miR-133b表達量，發現甲狀腺素替代治療組患者骨骼肌中的miR-206、miR-133b 初始轉錄物表達下降，推測上述兩種miRNA可能參與TH對骨骼肌中與能量代謝相關基因表達的調控。但另有研究[9]卻發現在含有TH的自然海水中生長的比目魚孵化后23 d，其肌肉內miR-1、miR-133a、和miR-206a的表達水平相比不含TH的自然海水中生長的比目魚是升高的，這與Dong等[4]的研究結果即TH抑制 miRs-1、206、133a的表達相矛盾，考慮可能與研究對象存在物種差異和發育階段的不同等有關。

1.4miRNA參與TH對腫瘤轉移的影響TH在多種腫瘤的形成及進展中均發揮了重要作用[10-12]。Huang等[10]采用T3干預過表達甲狀腺素受體(thyroid hormone receptor,TR)的HepG2細胞(HepG2-TR)，發現隨著T3水平的增加和干預時間的延長，細胞中miR-21表達水平逐漸升高。利用Vector NTI軟件預測發現miR-21前體啟動子中可能存在甲狀腺素反應元件。然后利用基因芯片技術篩選出T3干預和未干預組HepG2-TR細胞內差異表達基因，并與TargetScan軟件預測的miR-21靶基因進行比較，發現T細胞淋巴瘤轉移入侵1(T-cell lymphoma invasion and metastasis 1,TIAM1)是miR-21的靶基因，熒光素酶報告系統實驗證實了上述預測結果。而且HepG2細胞過表達miR-21或沉默miR-21后，細胞中TIAM1 的表達出現相應的抑制或增強。該研究[10]進一步發現T3干預、過表達miR-21、沉默TIAM1均可促進肝癌細胞的遷移和侵襲，而沉默miR-21后T3對肝癌細胞遷移侵襲的促進作用明顯減弱。大鼠模型的實驗結果與上述完全一致。此外，肝癌患者癌組織與癌旁組織中TRa1比值和miR-21比值間呈正相關，miR-21比值和TIAM1比值呈負相關。上述研究提示，T3通過TR-miR-21-TIAM1通路促進肝癌細胞的轉移侵襲。最近又有研究發現，TH通過抑制miR-17的表達促進肝癌細胞的轉移和擴散[11]。Boguslawska等[12]發現腎透明細胞癌組織中miR-224、miR-452表達量升高，給予T3干預腎透明細胞癌細胞可抑制miR-224、miR-452簇的表達，與腎透明細胞癌患者體內miRNA表達變化和T3水平之間的關系一致。

2miRNA與自身免疫性甲狀腺疾病

自身免疫性甲狀腺疾病(autoimmune thyroid diseases, AITDs)是最常見的甲狀腺疾病，其中格雷夫斯病(Graves disease，GD)和橋本甲狀腺炎(Hashimoto thyroiditis,HT)是最常見的AITDs，關于其自身免疫反應的確切病因目前仍不清楚。

2.1AITDs患者細胞內miRNA表達變化Liu等[13]首次發現miRNA變化在GD患者體內有重要意義，其利用miRNA芯片技術評估GD患者和健康者外周血單核細胞內(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)847種人類miRNA的表達，與健康者相比，GD患者PBMC內有意義的差異表達miRNA是16種，選出其中變化最明顯的3種miRNA即miR-154、miR-376b 和miR-431，利用qRT-PCR技術檢測GD患者和GD恢復期PBMC內這3種miRNA的水平，發現GD患者體內PBMC 的miR-154、miR-376b和miR-431表達顯著減少，而GD緩解期組這三種miRNA表達水平恢復；同時這些miRNA與體內游離三碘甲腺原氨酸、游離甲狀腺素和促甲狀腺激素受體抗體呈明顯負相關。分離出健康者體內PBMC進行培養，給予T3分別干預24 h和7 d后，與無T3干預組相比miR-154、 miR-376b和miR-431表達均下調，可見PBMC內這3種miRNA表達在急性或慢性TH升高的情況下均可被明顯抑制。為進一步研究這3種miRNA的功能，Liu等[13]又利用MicroCosm Targets V5和Targetsan軟件預測了miR-154和miR-376b的靶基因，并發現GD患者PBMC內4種基因表達明顯升高，且當患者給予甲硫咪唑治療后其表達受到抑制，這些基因與經典的免疫途徑(趨化因子和細胞因子信號通路、G蛋白通路、Wnt信號途徑)有關，說明GD患者體內miRNA的變化可能引起炎癥反應及免疫反應，促進GD的發展[13]。以上結果提示，T3可能通過miRNA參與免疫系統的調節，miR-154、 miR-376b和miR-431可能是GD潛在的生物分子標志和治療靶標。

2012年Bernecker等[14]在超聲引導下采用細針抽取9例GD患者、10例HT患者、9例非AITDs者的甲狀腺組織，檢測其中的13種miRNA，發現與非AITDs者相比，GD患者miR-146a1表達顯著降低，HT患者miR-155_2表達顯著降低、miR-200a1表達升高，而GD者和HT者比較，miRNA的表達量差異卻無統計學意義。2014年Bernecker等[15]利用qRT-PCR 技術檢測一些miRNA在GD患者、HT患者及健康人群PBMC、CD4+T細胞和CD8+T細胞內的水平，發現GD患者PBMC內miRNA 146a_1水平較健康人升高，差異有統計學意義，這一點和其2012年的研究結果[14]相反，考慮可能與檢測組織細胞不同有關。GD和HT患者CD4+T細胞內及CD8+T細胞內的200a_1和 200a_2表達與健康人相比均降低，且另外HT患者CD8+T細胞內的155_1和155_2表達也降低，而GD患者CD8+T細胞內只有155_2減低，差異有統計學意義，155_1變化差異無統計學意義。此研究證實了miR-200a和miR-155在GD、HT患者的CD4+T細胞和CD8+T細胞的表達量變化，有助于更深入了解導致自身免疫反應的致病細胞內的基因調節，豐富了醫學界研究者對有關甲狀腺疾病的miRNA的認識。然而這些miRNA及其下游靶基因參與AITDs 的詳細發病機制有待進一步研究。

2.2AITDs患者循環miRNA的變化研究報道在血漿、血清、腦脊液、尿液、唾液等體液中也存在著miRNA，腫瘤、心血管疾病、糖尿病、神經系統疾病等患者體內循環miRNA水平均存在變化[16-23]，提示循環miRNA很有可能成為疾病診斷及預后的標志物。Yamada等[24]首次采用基因芯片對GD、HT患者和健康者血清中的miRNA水平進行了分析，發現HT患者血清中miR-122、miR-22、miR-23a、miR-23b、miR-320a、miR-320b、miR-320d、miR-320e、miR-16、miR-375表達量顯著高于健康人群，miR-3620、miR-4525水平降低；而GD患者體內有5種miRNAs (miR-22、miR-16、miR-107、miR-451、miR-375) 水平出現增高。隨后利用qRT-PCR技術檢測確認miR-22、miR-375、miR-451在GD和HT患者血清中水平均顯著高于健康對照，而GD患者和HT患者比較差異無統計學意義。

3結語

有關miRNA的功能及作用機制方面的研究仍是當前生命科學研究的熱點，miRNA的序列雖短，功能卻很強大，調節也十分普遍。目前對miRNA的研究雖然已經十分廣泛，但甲狀腺功能異常相關miRNA的研究尚處于起步階段。因為miRNA的功能涉及脂質代謝，同時TH在脂質的合成與分解代謝中也發揮重要作用，所以，miRNA與TH的相互調節在機體的生理病理過程必定起著十分重要的作用，相關的分子機制研究一定會逐漸受到重視。

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Recent Progresses of miRNA Study in Thyroid FunctionZHENGYing-juan1,2,ZHANGNai-jian3,ZHAOChao3,ZHAOYa-ping3,XUXiao-yan2.(1.DepartmentofGraduate,BengbuMedicalCollege,Bengbu233030,China; 2.DepartmentofPediatrics,ShuyangUnionHospital,Shuyang223600,China; 3.DepartmentofLaboratory,PLA82ndHospital,Huai′an223001,China)

Abstract：Thyroid dysfunction affects different tissues and cells activity in vertebrates,which leads to abnormal development,metabolic imbalance and sometimes can be life-threatening.MicroRNA(miRNA), as a small non-coding RNA,plays an important role in mediating the process of thyroid hormone(TH) regulating the expression of cardiac contractile protein, hepatic lipid metabolism, skeletal muscle energy metabolism and tumor metastasis.In addition, there is a change in miRNA expression profile in patients with autoimmune thyroid diseases,which provides new insight into developing a better understanding of the molecular mechanism of TH regulating pathophysiology.

Key words:Autoimmune thyroid diseases; MicroRNA; Thyroid hormone

收稿日期：2014-07-21修回日期：2014-11-07編輯：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.11.014

中圖分類號：R581

文獻標識碼:A

文章編號：1006-2084(2015)11-1956-03