生物學(xué)標(biāo)志物肌細(xì)胞特異性microRNAs 臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展

李小珍 李大治 王春娥 魏萍

1.福建中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，福建福州 350122；2.福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院呼吸科，福建福州 350003

肌細(xì)胞特異性microRNAs（muscle-specific micro RNAs，MyomiRs）僅表達(dá)于肌肉組織中，包括平滑肌、心肌、骨骼肌等，被稱為在橫紋肌中專門(mén)或優(yōu)先表達(dá)的miRNA。可影響肌細(xì)胞收縮舒張、增殖分化等重要生物學(xué)功能，在轉(zhuǎn)錄后負(fù)性調(diào)控相應(yīng)靶基因表達(dá)，并和相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、信號(hào)蛋白、激酶等相互作用形成復(fù)雜的生物調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[1]。MyomiRs 主要包含有7 個(gè)子集：miR-1、miR-133a、miR-133b、miR-206、miR-208a、miR-208b、miR-499。其中，miR-208a 只在心肌中表達(dá)，miR-206、miR-133b 只在骨骼肌中表達(dá)，余四種即可在心肌中表達(dá)，也可在骨骼肌中表達(dá)。

生物標(biāo)志物是可測(cè)量和可量化的生物參數(shù)，因此可用于篩選、識(shí)別、分類(lèi)、監(jiān)測(cè)或預(yù)測(cè)疾病、風(fēng)險(xiǎn)和治療。MyomiRs 在多種疾病中表現(xiàn)出較大相關(guān)性，且在多種體液中均可檢測(cè)得到，如血清、痰液、肌肉組織等，作為生物標(biāo)志物具有較大的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到關(guān)注。

1 肌肉相關(guān)性疾病中的MyomiRs

1.1 肌肉減少癥

肌肉減少癥又叫少肌癥，是指與骨骼肌的質(zhì)量、力量和功能下降有關(guān)的疾病。在老年肌肉減少癥與非老年肌肉減少癥患者的篩查研究中miR-208b 和miR-499出現(xiàn)顯著下調(diào)[2]。另有研究發(fā)現(xiàn)miR-206、miR-133a、miR-133b、miR-208b、miR-499 均表現(xiàn)出與肌肉減少癥低水平相關(guān)，可見(jiàn)特定miRNAs 的表達(dá)與肌肉減少癥中肌肉性能惡化嚴(yán)重程度相關(guān)[3-4]，MyomiRs 可作為評(píng)估肌肉減少癥進(jìn)展的有效指標(biāo)，并成為診斷肌肉減少癥的特異性生物學(xué)標(biāo)志物[5]。

1.2 肌營(yíng)養(yǎng)不良性疾病

MyomiRs 在肌營(yíng)養(yǎng)不良性疾病也有明顯的表達(dá)差異。杜興氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥（Duchenne muscular dystrophy，DMD）患者和營(yíng)養(yǎng)不良動(dòng)物模型的血清中miR-1、miR-133a、miR-206 高度上調(diào)[6]。女性攜帶者DMD 的miR-133b 和miR-499 也有顯著上調(diào)，顯示了MyomiRs 對(duì)于DMD 的女性攜帶者的識(shí)別和診斷潛力[7]。在Ⅰ型強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良癥（myotonic dystrophy type 1，DM1）中，包括miR-1、miR-133a、miR-133b、miR-206 在內(nèi)的幾種MyomiRs 較健康人均出現(xiàn)表達(dá)失調(diào)，血清濃度增加，認(rèn)為其不僅可用作DM1 的診斷生物標(biāo)志物，還可用于監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展[8]。另外，罕見(jiàn)的肌病——眼咽型肌營(yíng)養(yǎng)不良癥（oculopharyngeal muscular dystrophy，OPMD）中miR-133a 和miR-133b呈現(xiàn)出低水平相關(guān)的趨勢(shì)[9]。在MyomiRs 的7 個(gè)子集中miR-1、miR-133b、miR-206 更頻繁地出現(xiàn)失調(diào)表現(xiàn)，可能與miR-133b、miR-206 的骨骼肌特異性高，以及miR-1 的種子序列與miR-206 相同有關(guān)[10]，作為肌肉相關(guān)性疾病的生物學(xué)標(biāo)志物更具潛力。

1.3 運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病

脊髓性肌萎縮（spinal muscular atrophy，SMA）是一種常染色體隱性遺傳疾病，研究發(fā)現(xiàn)在接受治療后，SMA 患者血清miR-133a、miR-133b、miR-206 及miR-1 的表達(dá)呈現(xiàn)不同程度的下降[11]。也有研究者認(rèn)為MyomiRs 作為改善肌萎縮側(cè)索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）癥狀和抵抗疾病進(jìn)展治療策略的潛在分子靶點(diǎn)值得進(jìn)一步研究[12]。另有研究發(fā)現(xiàn)ALS、SMA 和脊髓和延髓肌萎縮癥（spinal and bulbar muscular atrophy，SBMA）小鼠中MyomiRs 失調(diào)，強(qiáng)調(diào)了MyomiRs 作為ALS、SMA 和SBMA 生物學(xué)標(biāo)志物的潛力[13]。

2 心血管系統(tǒng)疾病中的MyomiRs

研究表明MyomiRs 在多種心血管疾病中可作為生物學(xué)標(biāo)志物，如心肌梗死、心力衰竭等，特別是miR-208a 作為唯一的心肌細(xì)胞特異性的microRNAs，在多種的心臟疾病中均有表達(dá)失調(diào)的情況[14]。

2.1 高血壓病

在高血壓病患者中發(fā)現(xiàn)miR-133a 呈低水平表達(dá)，miR-1 呈高水平表達(dá)[15]。另外高血壓性心臟病患者中miR-133a 水平降低，尤其在左室舒張功能減退患者中檢測(cè)到了最低水平的miR-133a[16]。miR-133a或可改變腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、交感神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)通路，從而參與高血壓的調(diào)節(jié)[17]。

2.2 急性心肌梗死

miR-1、miR-133a 是缺血或缺血應(yīng)激后心臟適應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子。miR-1 失調(diào)與心臟的損傷重塑和保護(hù)有關(guān)，在急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）患者的心肌中可發(fā)現(xiàn)miR-1 水平上調(diào)，外周血中miR-133a 表達(dá)顯著升高[18-19]。

2.3 心力衰竭

循環(huán)miR-499 與BNP 水平相關(guān)，在急慢性心衰患者中，均存在表達(dá)差異[20]，可作為心臟再同步治療后左心室射血分?jǐn)?shù)改善的潛在預(yù)測(cè)因子[21]。在肺動(dòng)脈高壓模型大鼠中，miR-1、miR-133a、miR-208a、miR-499水平降低，與富爾頓指數(shù)（衡量右心室肥厚指標(biāo)）呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，此表達(dá)或可反映心衰的嚴(yán)重程度[22]。心力衰竭是繼發(fā)于受損心肌中心肌細(xì)胞的大量丟失，而miR-1-1 和miR-133a 的表達(dá)可促進(jìn)心肌細(xì)胞的分化[23]，在心衰的疾病過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。

3 呼吸系統(tǒng)疾病中的MyomiRs

MyomiRs 在呼吸系統(tǒng)疾病中的變化，主要表現(xiàn)在具有骨骼肌功能障礙的呼吸系統(tǒng)疾病中，如慢性阻塞性肺疾病（chronicobstructivepulmonarydisease，COPD）、哮喘及肺結(jié)核等，這些疾病導(dǎo)致骨骼肌的萎縮會(huì)進(jìn)一步引起呼吸功能減退[24]。特別要指出，COPD、支氣管哮喘、慢性心力衰竭等均可出現(xiàn)膈肌的功能障礙[25]。MyomiRs 在膈肌的功能失調(diào)上也有表達(dá)的異常。如在呼吸機(jī)誘導(dǎo)的膈肌功能障礙模型大鼠膈肌中觀察到miR-208 的上調(diào)[26]。

3.1 COPD

骨骼肌功能障礙是COPD 最常見(jiàn)合并癥之一。COPD 患者血漿miR-499、miR-206、miR-133 表現(xiàn)上調(diào)，并與肺功能呈正相關(guān)，指標(biāo)可能與COPD 患者的輕重程度有關(guān)[27-28]。血清miR-133a、miR-133b-3p 表達(dá)水平較低是COPD 急性加重患者1 年內(nèi)死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[29]。miR-206 可調(diào)節(jié)COPD 患者的人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞（human pulmonary microvascular endothelial cells，HPMECs）[30]與血漿炎癥細(xì)胞因子也有相關(guān)[24]。另有發(fā)現(xiàn)在COPD 外周血淋巴細(xì)胞中miR-1 呈低表達(dá)，可能是由于COPD 患者體力活動(dòng)減少，抑制血清反應(yīng)因子（serum response factor，SRF）活性并降低miR-1的表達(dá)導(dǎo)致[31]。

3.2 支氣管哮喘

支氣管哮喘患者血清中miR-1 表達(dá)降低，與哮喘患者的痰液嗜酸性粒細(xì)胞增多、氣道阻塞和住院次數(shù)呈負(fù)相關(guān)，可能成為診斷哮喘急性發(fā)作的潛在生物標(biāo)志物。而糖皮質(zhì)激素抵抗型哮喘患者的miR-1水平進(jìn)一步降低，可作為一項(xiàng)預(yù)測(cè)激素治療敏感性的指標(biāo)[32-33]。

3.3 肺結(jié)核

MyomiRs 作為肺結(jié)核的生物學(xué)標(biāo)志物較少被使用。有研究發(fā)現(xiàn)miR-133 及miR-486 在結(jié)核病患者血清中有差異性的表現(xiàn)[24-34]。而在一項(xiàng)鑒定結(jié)核分枝桿菌（mycobacterium tuberculosis，MTB）感染期間的循環(huán)miRNA 的研究中，分析確定了MTB 感染期間患者血清中有20 個(gè)循環(huán)miRNAs 上調(diào)和5 個(gè)miRNAs 下調(diào)，其中并沒(méi)有MyomiRs 的身影[35]。

4 惡病質(zhì)疾病中的MyomiRs

惡病質(zhì)是由腫瘤及其他嚴(yán)重消耗性疾病引起的一種全身衰竭綜合征，以骨骼肌的質(zhì)量和功能喪失以及脂肪組織的喪失為其特征[36]，多項(xiàng)研究表明mi croRNAs 可以準(zhǔn)確識(shí)別起源的癌組織[37]，而MyomiRs作為microRNAs 其中一類(lèi)，成為惡病質(zhì)疾病的生物學(xué)標(biāo)志物也具潛力。

對(duì)惡病質(zhì)小鼠模型及惡病質(zhì)癌癥患者肌肉組織的不同研究揭示了MyomiRs 失調(diào)與惡病質(zhì)發(fā)生和維持之間的相關(guān)性[36，38]，在食管腺癌的基因表觀中發(fā)現(xiàn)，包括miR-133b 在內(nèi)的10 個(gè)microRNAs 下調(diào)[39]。結(jié)腸癌及乳腺癌患者中也發(fā)現(xiàn)miR-206 的表達(dá)失調(diào)[40]。頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）患者中發(fā)現(xiàn)，與非癌組織相比，癌組織中miR-1 的表達(dá)明顯降低[41]。ALK 抑制劑治療的胰腺癌小鼠外周血中檢測(cè)發(fā)現(xiàn)miR-1 上調(diào)，并且在治療期間血清樣本中的miR-1 變化先于組織學(xué)變化，表明可使用循環(huán)MyomiRs 作為更好的癌癥血清生物標(biāo)志物，還能反應(yīng)腫瘤的治療反應(yīng)[42]。

5 其他疾病中的MyomiRs

2 型糖尿病前期個(gè)體的血液中發(fā)現(xiàn)了miR-1 和miR-133 循環(huán)水平升高，并且與疾病前期的重要特征及胰島素抵抗有關(guān)，此外肌管中的miR-133a 和miR-133b 還與空腹血糖水平相關(guān)，可以作為2 型糖尿病早期診斷的生物標(biāo)志物[43-44]。類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者中觀察到miR-206 的表達(dá)升高，且與促炎細(xì)胞因子（白介素-16 和白介素-17）的產(chǎn)生呈正相關(guān)[45]。MiR-206 也參與抑郁癥的發(fā)病，腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF），抑郁癥和抗抑郁反應(yīng)的靶標(biāo)，海馬miR-206-3p 可以通過(guò)調(diào)節(jié)BDNF 生物合成參與抑郁癥的發(fā)病[46]。另外，部分MyomiRs 與炎癥因子水平變化相關(guān)，如miR-133 和miR-206 與血漿8-異前列烷（氧化應(yīng)激標(biāo)志物）水平及血漿C 反應(yīng)蛋白水平有顯著相關(guān)[24]。

6 結(jié)語(yǔ)

MyomiRs 是肌肉相關(guān)性的miRNAs，在各個(gè)系統(tǒng)多種疾病中均出現(xiàn)了表達(dá)的差異性。在高血壓、心衰等心血管系統(tǒng)疾病中MyomiRs 的7 個(gè)子集均有表達(dá)失衡；而在呼吸系統(tǒng)疾病中，主要在導(dǎo)致肌肉功能障礙的疾病中出現(xiàn)明顯的表達(dá)差異。此外MyomiRs 還對(duì)炎癥反應(yīng)表現(xiàn)出了明顯的相關(guān)性，在惡病質(zhì)疾病中，尤其是腫瘤相關(guān)疾病中表現(xiàn)出了優(yōu)先于組織指標(biāo)變化的差異性，表明MyomiRs 作為臨床生物學(xué)標(biāo)志物具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。