microRNA與ARDS的相關研究進展

徐 斌 駱雪萍

桂林醫學院第二附屬醫院，廣西桂林市 541000

1976年，由Ashbaugh DG等在相關病例的研究提出了關于急性肺損傷(Acute lung injury，ALI)、呼吸窘迫綜合征(Acute respiratory distress syndrome，ARDS)初始的概念，之后關于急性肺損傷的管理和相關的呼吸窘迫綜合征不斷發展，到2012年的“柏林定義”把ARDS以氧合指數不同分為輕度、中度、重度，ALI的定義被刪除，因其本質都是急性彌漫性肺損傷的炎癥改變，可導致肺部血管通透性增加，肺泡腔滲出富含蛋白的液體，進而導致肺水腫及透明膜形成，常伴肺泡出血。急性期的特征是彌漫性肺泡損傷，臨床上表現為進行性低氧血癥和呼吸窘迫。因發病率及死亡率均較高[1]，對患者生命造成嚴重威脅，且肺部損傷可由敗血癥、肺炎、創傷、胰腺炎和中毒等多種致病因素導致，另發病機制復雜多樣，一直是臨床學科面臨的難題。因而，進一步研究ARDS的發病機制對找到快速判斷患者嚴重程度、評估預后及新的靶向治療途徑有重要意義。近年來越來越多的研究者發現關于miRNAs與肺之間的聯系越來越緊密。本文就多種miRNA與肺損傷及炎癥之間的關系綜述如下。

1 microRNA

microRNAs(miRNAs)是21～23個核苷酸單鏈非編碼RNA分子，通過RNA誘導沉默復合物(RNA-induced silencing complex，RISC)調節基因表達。miRNA被RNA聚合酶Ⅱ和聚合酶Ⅲ轉錄為前體，然后經過一系列的裂解反應形成成熟的miRNA。miRNA主要參與轉錄后基因調控，調節功能是由成熟的miRNA組裝進RNA誘導的沉默復合物，通過堿基互補配對激活復合物識別靶向mRNA，后指導沉默復合物降解靶mRNA或者阻遏mRNA的翻譯，來參與細胞的免疫、生長發育、細胞代謝、炎癥反應及多種疾病的發生、發展過程[2]。近年來，大量文獻提示miRNAs有助于評估及預測ARDS預后及嚴重程度，甚至是潛在診斷和治療的新靶點。

2 miRNA與ARDS及炎癥的聯系

近年來，發現多種miRNA參與體內炎癥反應，而ARDS的發病機制被大量研究發現是由大量的促炎反應激活，炎癥和損傷的多種炎癥因子[包括白細胞介素(IL)-6、IL-8、腫瘤壞死因子(TNF)-α等]釋放到肺泡腔和血液中，導致ARDS的發生發展，而這些炎癥因子的水平與ARDS的預后及高死亡率密切相關[3]。另炎癥因子損傷Ⅱ型肺泡上皮細胞，導致肺不張及透明膜的形成，同時也會致毛細血管通透性的增加導致液體及蛋白滲出到肺間質及肺泡腔，形成肺水腫導致頑固性低氧血癥。促炎癥細胞因子的大量釋放，抗炎因子的抑制，最終形成瀑布級聯放大效應，而肺部作為主要的靶器官，促炎因子及抗炎因子的失衡，是促進ARDS發生發展的最重要因素[4]。

3 miRNA和ARDS

3.1 miRNA-21 miRNA-21是位于染色體17q23.2上，緊靠液泡膜蛋白基因(Vacuole membraneprotein-1，VMP1)下游區，研究發現miRNA-21與炎癥、肺纖維化及ARDS等都密切相關。周莉蓉等[5]研究發現，ARDS患兒與其血清內炎癥因子水平相關，且炎癥因子的水平與患兒ARDS的嚴重程度呈正比。通過檢測血清miRNA-21水平發現其血清中含量與炎癥因子水平呈正相關性。另很多研究發現miRNA參與了炎癥反應的調控機制，而miRNA-21與炎癥因子水平呈正相關，推測miRNA-21參與炎癥反應調控，致炎癥因子的水平上升致ARDS發生發展，機制可能是miRNA-21通過TLR4(Toll-like recepoir 4)和NF-κB(Nuclear factor-κB)信號通路調節炎癥反應[6]，故考慮通過檢測miRNA-21的水平來評估ARDS的嚴重程度，且可以作為輔助指標對提前預測ARDS的病情發生發展有一定的意義。

有報道ARDS的預后、嚴重程度及死亡率等與肺纖維化程度密切相關，而根據趙紅等[7]發現miRNA-21通過某種機制參與了肺纖維化反應激活的過程，而陳俊伊等[8]猜測miRNA-21可能通過TGF-β1誘導肺纖維化形成。因而也早期通過檢測miRNA-21水平來預測肺纖維化程度，可預測ARDS的預后。

3.2 miRNA-155 miRNA-155是一種通過調整多種炎癥因子釋放參與巨噬細胞反應的主要成分，由宿主基因MIRHG155編碼，最開始該基因被識別為B細胞整合簇基因，在B細胞整合簇中有包括NF-κB、AMAD4、IRF等多個轉錄因子結合位點基因，多在淋巴細胞中高度表達，通過Drosha和Dicer兩種酶處理為成熟形式，成熟后與靶向mRNA非翻譯編碼區結合控制基因的表達[9]。近年來發現肺損傷的發生發展中有NF-κB的參與[10]，而NF-κB可能與miRNA-155基因啟動子的直接結合增強miR-155的表達，從而誘導TNF-α等促炎癥因子的釋放[9]，而黎鴻章等[11]研究發現脂多糖刺激可致人體免疫細胞中miRNA-155水平增高，反過來miRNA-155能抑制脂多糖引發的肺損傷炎癥反應改善預后，機制可能是miR-155通過作用于靶基因抑制性κB激酶家族相關死亡域蛋白，減弱NF-κB活性，抑制炎癥因子的釋放，減輕炎癥反應對肺的損傷，來控制失衡的炎癥反應[11]。

Jiang J等人[12]發現ARDS患者中miRNA-155-5p水平較非ARDS患者明顯上升，miRNA-155-5p是microRNA-155的一種功能更加豐富的形式，推測microRNA-155-5p通過某種方式參與ARDS的進展，后證實miRNA-155-5p通過抑制wnt信號通路抑制骨髓間質干細胞向Ⅱ型肺泡上皮的分化促進ARDS的發生發展。此外Woods PS等人[12]發現miRNA-155與肺泡Ⅱ型上皮細胞離子轉運、表面活性蛋白合成及磷脂合成的受損相關，而miRNA-155在Ⅱ型肺泡上皮細胞的水平與肺損傷及肺水腫的嚴重程度密切相關。Ⅱ型肺泡上皮的miRNA-155在甲型流感誘導的ARDS發病機制中有重要的作用，猜測miRNA-155可能是Ⅱ型肺泡上皮轉錄和翻譯的遺傳調控因子[13]，故其對ARDS的發展有重要意義。

3.3 miRNA-150 miRNA-150定位于染色體19q13上，發現與ARDS的聯系越來越緊密。Li P等人[14]對ARDS患者外周血采樣檢測發現miRNA-150在ARDS的患者血清中的水平與ARDS病情的嚴重程度呈負相關，用ELISA法檢測炎癥因子的分泌，提示miRNA-150與ARDS的炎癥反應呈負相關。另分析miRNA-150與ARDS患者的APACHEⅡ評分、SOFA評分、肺損傷評分和PaO2/FiO2的相關性，均提示miRNA-150與ARDS的嚴重程度呈負相關。后根據ROC曲線及入院后ARDS患者28d生存率的Kaplan-Meier曲線證明miRNA-150是ARDS患者28d生存率的一個獨立危險因素，因此檢測血清miRNA-150水平對ARDS的診斷及預后有意義。猜測miRNA-150可能參與ARDS的發生發展過程，后通過建立脂多糖致ARDS小鼠模型發現，AKT3作為miRNA-150直接靶點，ATK3的沉默可增強miRNA-150對細胞及肺損傷的保護作用，機制可能是miRNA-150通過靶向AKT3途徑抑制JNK和NF-κB途徑。

3.4 miRNA-34a miRNA-34a由1號染色體p36.23基因編碼，多種炎癥狀態下有表達的上升，參與機體的免疫反應，陳怡等人[15]發現在ARDS小鼠模型，miRNA-34a水平與體內炎癥因子表達呈正相關，與ARDS嚴重程度一致，機制可能是通過抑制 PI3K/AKT信號通路完成的。Shah D等[16]發現ARDS小鼠模型中，miRNA-34a也與肺損傷嚴重程度呈正相關，但機制可能是miRNA-34a通過靶向蛋白Sirt1和p53的表達而致內皮激活、炎癥因子的釋放和血管損傷加劇，導致ARDS的發生發展。Song L等[17]發現miR-34a直接靶向鼠肺泡Ⅱ型上皮細胞中的FoxO3 3’-UTR上的特定結合位點抑制Ⅱ型肺泡上皮的自噬活性，對肺損傷有保護作用。故miRNA-34a的抑制，對ARDS的防治有重要意義。

3.5 miRNA-494 miRNA-494在染色體14q32.21，與炎癥表達相關。Ling Y等人[18]發現miRNA-494上調，相關肺損傷越重并增強炎癥反應及氧化應激，而Nrf2信號通路的激活減輕了肺損傷。后研究證實miR-494可通過下調NQO1的表達水平，致其介導的Nrf2信號通路失活而加重膿毒癥相關性ARDS大鼠的肺損傷。

3.6 miRNA-199a miRNA-199a一種新的基因調控因子，參與免疫細胞的發育，與多因素誘導的肺部炎癥相關，miRNA-199a調節促炎癥因子，而促炎癥因子在敗血癥致ARDS中占據重要地位[19]。膿毒血癥是ARDS常見的危險因素，Liu Y等[19]研究發現miRNA-199a下調減輕膿毒癥所致的ARDS。ARDS發生發展中，巨噬細胞是主要效應細胞，研究發現脂多糖刺激后，肺泡巨噬細胞中miRNA-199a及炎癥因子水平明顯上升。使用miRNA-199a拮抗劑降低小鼠膿毒癥模型中miRNA-199a的表達，發現小鼠肺充血、肺水腫等表現減輕、炎癥因子表達及氧化應激等反應均減弱，提示miRNA-199a下調可能抑制肺泡巨噬細胞炎癥因子的上調，減輕ARDS的病生改變。SIRT1是一種依賴于煙酰胺腺苷二核苷酸的去乙酰化酶，SIRT1作為miRNA-199a在肺泡巨噬細胞的直接靶點，Liu Y等人[19]發現SIRT1表達與miRNA-199a表達成負相關性，SIRT1的過表達對膿毒癥誘發肺損傷有保護作用，可以通過miRNA-199a拮抗劑來上調SIRT1表達對膿毒癥誘發的ARDS起保護。可能的機制是miRNA-199a下調通過抑制炎癥的過度表達及抑制肺組織細胞的凋亡而上調SIRT1，從而對抗膿毒癥誘導的ARDS的侵襲。故miRNA-199a拮抗劑可能會成為治療ARDS的新靶點。

3.7 miRNA-200b/c miRNA-200b/c發現與肺纖維化相關，而ARDS早期肺纖維化是導致預后差的重要因素，Cao Y等人[20]通過小鼠肺纖維化模型，發現隨著小鼠肺纖維化進展，miRNA-200b/c表達逐漸下調，而上調miR-200b/c表達水平，可以減輕ARDS的肺纖維化，其可能是通過沉默靶向鋅指蛋白1/2(Zinc finger E-box-binding homeobox，ZEB1/2)發揮保護作用。

3.8 miRNA-122 公維梅[21]發現miRNA-122水平與ARDS嚴重程度呈正比，且根據Kaplan-Meier分析結果顯示miRNA-122的水平與ARDS患者生存率相關，另通過影響ARDS預后的單因素及多因素Logistic回歸分析顯示miRNA-122是影響ARDS預后的獨立危險因素之一。而郝金香等人[22]也通過采集確診ARDS患者的外周血檢測血清中miR-122的水平，發現隨著ARDS程度上升，miRNA-122的表達水平逐漸上升，并根據ROC曲線分析提示miR-122可預測ARDS的預后及死亡率，其與APACHEⅡ評分聯合在臨床判斷ARDS的發生發展、預后等過程中有較高的評估價值。

3.9 miRNA-615-3p miRNA-615-3p與免疫及炎癥反應相關，Wu Y等人[23]發現在新生兒ARDS中miRNA-615-3p水平及炎癥因子表達水平，與正常對比其中miRNA-615-3p及炎癥因子明顯上升。機制可能與ARDS患兒中miRNA-615-3p過表達通過抑制Wnt/β-catenin通路導致骨髓間質干細胞分泌為Ⅱ型肺泡上皮的能力降低，機體抵抗氧化應激的能力減低，且炎癥因子表達增加，進而促進ARDS的發生發展。

3.10 miRNA-125 miRNA-125a和miRNA-125b被報道參與免疫反應和炎癥的各種過程，miRNA-125a和miRNA-125b水平均可以預測膿毒癥發生ARDS的風險，但miRNA-125b在預測方面可能更好，因為miRNA-125a和miRNA-125b都可能是炎癥途徑如核因子-κB信號的調節者，但miRNA-125b可能同時作為缺氧相關調節miRNA而導致肺損傷[24]。

3.11 其他miRNA 除以上的miRNA，還有如miR-7b、miR-100、miR-133a及miR-429等上調促進ARDS發展有重要的作用，其他如miR-16、miR-17、miR-181b等的下調也在ARDS有重要的調節意義。

4 總結

miRNAs與ARDS的研究大部分還處于動物實驗階段，對于miRNAs在診斷ARDS、ARDS發病機制中的參與及miRNAs水平對評估ARDS病情程度和判斷預后的研究過程中，發現某些miRNA在ARDS的發生發展過程中參與一些調控，這個可能是未來診斷和治療ARDS的新靶點，但其在臨床的研究相對較少，關于其作為評估病情的標志物與其他評分標準及指標的一致性，還需進一步的深入研究及探討。miRNAs及其調控的靶基因參與免疫、炎癥、血管損傷、內皮細胞屏障破壞等多種方面導致的肺損傷還可以進一步深入研究，為臨床ARDS的診斷、治療及評估提供新的思路。