miR-146在支氣管哮喘發生發展中的研究進展

何桂媛 李文新 王莉 曾凡軍

三峽大學第一臨床醫學院，宜昌市中心人民醫院呼吸內科（湖北宜昌 443003）

支氣管哮喘是一種由嗜酸性粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞、氣道上皮細胞等多種細胞和細胞因子參與的支氣管慢性炎癥性疾病，臨床上主要表現為喘息、氣促、胸悶、咳嗽等癥狀，常伴有氣道高反應，并受環境刺激和遺傳因素的影響［1］。據統計，全世界超過3億人在給予激素、β2受體激動劑、白三烯調節劑等藥物積極治療后仍遭受支氣管哮喘的困擾，因此尋求一種有效的治療方法迫在眉睫［2］。小分子RNA（microRNA，miRNA）是一種內源性的、長約22個核苷酸的非編碼RNA，在人體心臟、肺、腎臟、肝臟、骨骼等所有器官組織中均有表達，可調節細胞生長，組織分化，因而在生命發育、疾病發生發展中有重要的作用。近年來，隨著對miRNA認識的不斷加深，miRNA在支氣管哮喘發病過程中的作用越來越受到人們的重視［3］。有研究表明，miR-146為哮喘患者肺組織中表達最明顯的一類miRNA，并在哮喘的發展過程中存在異常表達，通過介導miR-146的表達可能對哮喘起著重要調節作用［4］。本文就miR-146在支氣管哮喘發生、發展中的研究進展進行歸納總結。

1 miR-146的簡介

miRNA是一種內源性非編碼RNA，成熟的miRNA與RNA誘導的沉默復合體結合，并與信使RNA（Messenger RNA，mRNA）的3′非翻譯區結合抑制或促進mRNA轉錄、翻譯及蛋白表達，發揮其生物學功能。miR-146家族包括miR-146a和miR-146b兩個成員，它們的編碼基因分別位于人類5q34和10q24染色體。成熟的miR-146分子具有高度的保守性，僅存在3′末端兩個核苷酸位點的差異，而且miR-146家族各成員之間具有相同種子區域，所以它們調控的靶基因也往往相同［5-6］。miR-146廣泛參與了人體生理活動及各種疾病的發生發展，如心血管疾病、腫瘤、免疫系統疾病等。miR-146最先是在小鼠腎組織中被識別，可抑制細胞纖維化和炎癥信號通路，而后發現其在人肺組織中同樣存在特異性表達［7］。由此合理推測miR-146可能通過抑制炎癥反應對哮喘發揮重要保護作用。

2 miR-146與哮喘

慢性炎癥、氣道重塑和氣道高反應性是支氣管哮喘發生的主要機制，其中慢性氣道炎癥又會加速后兩者的發展，所以控制慢性炎癥尤為重要。KUTTY等［8］利用促炎癥細胞因子作用于人視網膜色素上皮細胞的培養引起炎癥反應的發生，通過熒光定量分析RNA含量發現miR-146a上調極大依賴于白細胞介素-1β（interleukins-1β，IL-1β），而miR-146b則依賴干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）。這些實驗證明，miR-146家庭成員可能起到調解免疫和炎癥反應的作用。

2.1 miR-146在氣道慢性炎癥中的作用Toll樣受體（tolllike receptor，TRL）是一類參與非特異性免疫的重要蛋白質分子，在內皮細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞和上皮細胞等細胞表面都有表達［9］。TLR介導的信號傳導主要有以下兩種效應：（1）通過表達和分泌多種促炎癥細胞因子例如IL-6、IL-12、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）等，產生炎癥反應并促進抗原提呈。（2）經過活化的輔助性T細胞1（helper T cell-2，Th1）和Th2，啟動特異性免疫應答反應。因此，TLR是機體抵抗感染性疾病的第一道屏障［10］。TRL4可以識別革蘭陰性菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），而LPS作為致病的內毒素，可激活TRL并形成TLR復合物，復合物通過與IRAK1（IL-1 receptor activated kinase-1）和TRAF6（TNF receptor associated factor 6）因子結合后，激活NF-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信號通路及其下游的各種炎癥因子、細胞凋亡因子及抗細胞凋亡分子，誘發炎癥瀑布效應。同時NF-κB能夠與miR-146a啟動子區域結合調控其轉錄，而miR-146a又可靶向結合IRAK1和TRAF6的mRNA3′UTR端，下調兩者的翻譯水平，形成負反饋調節環路，進而阻斷TRL相關信號通路，最終下調炎癥反應水平［11-13］。COMER等［14］通過比較哮喘和非哮喘受試者人氣道平滑肌細胞（human airway smooth muscle cells，hASMCs）中的miR-146和相關炎癥因子發現miR-146a和miR-146b在哮喘受試者hASMCs中的表達明顯高于對照組（P＜0.05），另一方面，該研究組又利用轉染miR-146a和miR-146b的方式來調控下游L-1β、TNF-α和 IFN-γ的表達，結果顯示miR-146a可以減少以上3種因子的表達，而miR-146b卻沒有明顯的抑制作用。這些結果表明提高miR-146在哮喘肺組織中的表達特別是miR-146a的表達，能夠控制哮喘炎癥的進一步發展。

此外，還有研究發現當敲除小鼠miR-146a基因后B細胞數量整體偏低。而當miR-146a過度表達又會引起小鼠自發性免疫紊亂淋巴細胞增殖綜合征，說明miR-146a可能是調節B細胞功能的“開關”［15］。LI等［16］研究發現，與對照組相比miR-146a、B細胞在哮喘小鼠中的表達水平明顯升高。miR-146a可能在支氣管哮喘的體液免疫中起著重要的作用，因此miR-146不僅可以通過負性調節TRL抑制炎癥外，還有可能作用于機體特異性免疫來達到抗炎作用。但由于目前對miR-146a與B細胞之間的關系相互作用機尚不明確，還需大量的研究進一步驗證。

2.2 miR-146在氣道重塑中的作用氣道重塑是支氣管哮喘發生中的一個重要因素，并與哮喘嚴重程度相關，表現為支氣管平滑肌細胞（bronchial smooth muscle cells，BSMCs）異常增殖［17］。大量研究發現表皮生長因子受體（epithelial growth factor receptor，EGFR）廣泛分布在哺乳動物內皮細胞、上皮細胞、成纖維細胞、膠質細胞、角質細胞等細胞表面。存在于人體或動物體內的表皮生長因子（Epidermal growth factor，EGF）與配體結合后可迅速形成多種二聚體，激活EGFR自身酪氨酸酶活性，將不同的細胞外刺激傳入胞內，使數個酪氨酸位點發生磷酸化。啟動細胞核內的有關基因，不斷促進細胞分裂增殖，所以EGFR、EGF在細胞的生長、增殖和分化等生理過程中發揮重要的作用［18］。研究發現miR-146a可與EGF競爭性結合胞內的配體區，通過抑制EGFR酪氨酸酶活性，達到抑制前列腺癌細胞的增殖［19］。因此miR-146a與EGFR、EGF之間有密切的關系。當發生哮喘時miR-146a大量表達并負反饋抑制NF-κB信號通路，導致下游EGFR和EGFR磷酸化的表達減少，以及降低ERK（extracellular regulated protein kinases）和 STAT3（signal transducer and activator of transcription 3）磷酸化的水平從而抑制BSMCs增殖。同時miR-146a增加半胱天冬酶3/7活性并降低bcl-2（B-cell lymphoma-2）的表達，其原因可能是半胱天冬酶屬于富含半胱氨酸的蛋白水解酶家族，其中半胱天冬酶-3是細胞凋亡的關鍵蛋白酶，一旦被激活即發生下游酶級聯反應包括bcl-2，導致細胞產生不可逆轉的凋亡。而miR-146a能作用于半胱天冬酶3/7并促進BSMCs的凋亡［20-21］。既往研究表明在炎癥誘導下，支氣管哮喘患者BSMCs比正常人分泌更多的細胞因子，包括趨化因子配體10和趨化因子配體1。這些細胞因子促進大量的肥大細胞聚集，當過敏原刺激肥大細胞時產生脫顆粒反應，引起組織內速發型過敏反應的同時也會促進平滑肌增生，進一步加劇哮喘反應，這表明哮喘患者除了在激活通路的作用下導致平滑肌不斷增生，其自身也會加重氣道重塑［22］。上述足以證明miR-146a不僅可以抑制炎癥誘導的支氣管內皮細胞增長，而且還能促進增生細胞凋亡，達到控制甚至逆轉支氣管哮喘氣道重塑的作用。

2.3 miR-146在氣道高反應中的作用氣道高反應性（airway hyperresponsiveness，AHR）是氣道對各種刺激因子表現出過強或過早的收縮反應，其特點是支氣管平滑肌痙攣引起間歇性的氣流阻塞，這也是哮喘的一個重要臨床特征［23］。一氧化氮（nitric oxide，NO）是一種具有多重生物效應的氣體分子，主要由一氧化氮合酶1（nitric oxide synthase 1，NOS1）誘導產生，且對哮喘的調節具有雙重作用［24］。NOS1有神經元型、誘導型及內皮型三種類型。神經元型NOS1主要存在于非腎上腺素非膽堿能（nonadrenergic noncholinergic，NANC）神經中，炎癥催化產生的NO通過NANC神經（可分泌舒張支氣管平滑肌、血管平滑肌的遞質）系統，達到減輕急性哮喘的作用［25］。而誘導型NOS1主要表達于氣道上皮細胞、肥大細胞、肺巨噬細胞、成纖維細胞中，其激活主要通過與NK-κB、肌動蛋白1等因子結合。當發生感染或有炎癥因子刺激時，誘導型NOS1可產生大量的NO，導致平滑肌收縮、血管擴張、血漿滲出，以及嗜酸性粒細胞及巨噬細胞聚集，加重哮喘反應［26-27］。LUAN等［28］利用計算機分析和熒光素酶檢測肺動脈平滑肌細胞，確定NOS1是miR-146a的靶基因，并通過基因干擾抑制miR-146a的表達，發現NOS1表達水平顯著上調。這說明了miR-146a可降低NOS1在氣道上皮細胞、肥大細胞等細胞中的表達，從而降低氣道高反應性。

前體miR-146a的單核苷酸多態性影響成熟miR-146a的表達水平，與哮喘氣道高反應存在相關性。LUAN等［28］對中國漢族138例接受氣管插管麻醉后，出現氣道高反應的哮喘患者肺組織進行PCR-RFLP、PCR、Western blot檢測發現，成熟miR-146a CC基因型NOS1的表達水平明顯低于GG組和GC組。實驗結果證實在CC基因型患者中miR-146a調控的誘導型NOS1表達水平降低，NO產量同樣下降。這表明miR-146a可作為哮喘治療中抗氣道高反應的潛在靶點。

3 結論

基于miR-146表達的改變是哮喘發生發展的重要分子基礎，涉及到哮喘發生的慢性炎癥、氣道重塑及氣道高反應性三大重要機制，其可作為一類理想的治療靶點。本文前述了miR-146及其在哮喘發生發展中的功能化作用，包括miR-146負反饋TRL-NF-κB通路下調炎癥表達、抑制NF-κB-EGFR信號通路減少支氣管平滑肌增長和直接減少NOS1表達降低氣道高反應性，因此miR-146具有治療及改善哮喘癥狀的潛力。

但就目前研究而言，由于治療費用高、耗時、安全性及有效性不明，miR-146的治療尚未進入臨床，并不能就此否定miR-146在體內外哮喘實驗動物模型中顯著的保護作用，進一步深入研究miR-146在哮喘的作用是有必要的，miR-146通過多條通路影響哮喘的炎癥反應和氣道重塑，各條通路之間是否可以相互影響？以及如何將miR-146應用于臨床來實施對哮喘的治療？所有這些問題的解決，還需大量的研究來進一步證實。

［1］MURPHY K，JACOBS J，BJERMER L，et al.Long-term safety and efficacy of reslizumab in patients with eosinophilic asthma［J］.J Allergy Clin Immunol Pract，2017，5（6）：1572-1581.

［2］GRAINGE C，THOMAS P S，MAK J C，et al.Year in review 2015：Asthma an chronic obstructive pulmonary disease［J］.Respirology，2016，21（4）：765-775.

［3］AMEIS D，KHOSHGOO N，IWASIOW B M，et al.MicroRNAs in lung development and disease［J］.Paediatr Respir Rev，2017，22：38-43.

［4］CURTIS B S，MEGAN E B，MICHAEL R G，et al.Prediction of individual outcomes for asthma sufferers［J］.Biostatistics，2017，doi：10.1093.

［5］BRüMMER A，HAUSSER J.MicroRNA binding sites in the coding region of mRNAs：extending the repertoire of post-transcriptional gene regulation［J］.Bioessays，2014，36（6）：617-626.

［6］PATERSON M R，KRIEGEL A J.MiR-146a/b：a family with shared seeds and different roots［J］.Physiol Genomics，2017，49（4）：243-252.

［7］MORISHITA Y，IMAI T，YOSHIZAWA H，et al.Delivery of microRNA-146a with polyethylenimine nanoparticles inhibits re-nal fibrosis in vivo［J］.Int J Nanomedicine，2015，10：3475-3488.

［8］KUTTY R K，NAGINENI C N，SAMUEL W，et al.Differential regulation of microRNA-146a and microRNA-146b-5p in human retinalpigment epithelial cells by interleukin-1β，tumor necrosis factor-α，and interferon-γ［J］.Mol Vis，2013，19：737-750.

［9］NAM Y J，LEE C S.Protocatechuic acid inhibits Toll-like receptor-4-dependent activation of NF-κB by suppressing activation of the Akt，mTOR，JNK and p38-MAPK［J］.Int Immunopharmacol，2017，55：272-281.

［10］NELWAN S C，NUGRAHA R A，ENDARYANTO A，et al.Modulating toll-like receptor-mediated inflammatory responses following exposure of whole cell and lipopolysaccharide component from porphyromonas gingivalis in wistar rat models［J］.Eur J Dent，2017，11（4）：422-426.

［11］CHENG H S，SIVACHANDRAN N，LAU A，et al.MicroRNA-146 represses endothelial activation by inhibiting pro-inflammatory pathways［J］.EMBO Mol Med，2013，5（7）：1017-1034.

［12］YANG Y，WANG J K.The functional analysis of MicroRNAs involved in NF-κB signaling［J］.Eur Rev Med Pharmacol Sci，2016，20（9）：1764-1774.

［13］PARK H，HUANG X，LU C，et al.MicroRNA-146a and microRNA-146b regulate human dendritic cell apoptosis and cytokine production by targeting TRAF6 and IRAK1 proteins［J］.J Biol Chem，2015，290（5）：2831-2841.

［14］COMER B S，CAMORETTI-MERCADO B，KOGUT P C，et al.MicroRNA-146a and microRNA-146b expression and anti-inflammatory function in human airway smooth muscle［J］.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2014，307（9）：L727-734.

［15］ZHAO J L，STARCZYNOWSKI D T.Role of microRNA-146a in normal and malignant hematopoietic stem cell function［J］.Front Genet，2014，5：219.

［16］LI F，HUANG Y，HUANG Y Y，et al.MicroRNA-146a promotes IgE class switch in B cells via upregulating 14-3-3σ expression［J］.Mol Immunol，2017，92：180-189.

［17］LOCHTE L，NIELSEN K G，PETERSEN P E，et al.Childhood asthma and physical activity：a systematic review with meta-analysis and Graphic Appraisal Tool for Epidemiology assessment［J］.Bmc Pediatrics，2016，16（1）：1-13.

［18］YAMAOKA T，OHBA M，OHMORI T.Molecular-Targeted Therapies for Epidermal Growth Factor Receptor and Its Resistance Mechanisms［J］.Int J Mol Sci，2016，18（11）.doi:10.3390.

［19］SUN M，LU Q.MicroRNA regulation of airway smooth muscle function［J］.Biol Chem，2016，397（6）：507-511.

［20］ZHANG Y，XUE Y，LIU Y，et al.MicroRNA-146a expression inhibits the proliferation and promotes the apoptosis of bronchial smooth muscle cells in asthma by directly targeting the epidermalgrowth factor receptor［J］.Exp Ther Med，2016，12（2）：854-858.

［21］DISSANAYAKE E，INOUE Y.MicroRNAs in Allergic Disease［J］.Curr Allergy Asthma Rep，2016，16（9）：67.

［22］PANGANIBAN R P，WANG Y，HOWRYLAK J，et al.Circulating microRNAs as biomarkers in patients with allergic rhinitis and asthma［J］.J Allergy Clin Immunol，2016，137（5）：1423-1432.

［23］PAZHOOHAN S，RAOUFY M R，JAVAN M，et al.Effect of Rho-kinase inhibition on complexity of breathing pattern in a guinea pig model of asthma［J］.PLoS One，2017，12（10）：e0187249.

［24］IPAVEC V，MARTIRE M，BARRESE V，et al.KV7 channels regulate muscle tone and nonadrenergic noncholinergic relaxation of the rat gastric fundus［J］.Pharmacol Res，2011，64（4）：397-409.

［25］NIJKAMP F P，FOLKERTS G.Nitric oxide and bronchial hyperresponsiveness［J］.Arch Int Pharmacodyn Ther，1995，329（1）：81-96.

［26］MARTíNEZ B，BARRIOS K，VERGARA C，et al.A NOS1 gene polymorphism associated with asthma and specific immunoglobulin E response to mite allergens in a colombian population［J］.Int Arch Allergy Immunol，2007，144（2）：105-113.

［27］CHATZIKYRIAKIDOU A，VOULGARI P V，GEORGIOU I，et al.A polymorphism in the 3'-UTR of interleukin-1 receptor-associated kinase（IRAK1），a target gene of miR-146a，is associated with rheumatoid arthritis susceptibility［J］.Joint Bone Spine，2010，77（5）：411-413.

［28］LUAN Y，LI D，GAO L，et al.A single nucleotide polymorphism in hsa miR 146a is responsible for the development of bronchial hyperresponsiveness in response to intubation during general anesthesia［J］.Mol Med Rep，2016，14（3）：2297-2304.