非编码RNA与银屑病

乔 锰，孙 青

银屑病（psoriasis）是一种由免疫介导的多基因遗传性炎症性皮肤病，可由感染、外伤、药物等多种因素诱发，以皮肤角质形成细胞（keratinocyte cell，KC）过度增殖和异常分化为主要特征。研究证明，银屑病发病的关键环节在于皮肤免疫系统失衡。机体固有免疫细胞、特异性免疫细胞、以及KC与其分泌的各类炎症因子间相互作用是发病主要因素。银屑病病因复杂，内在调控机制仍有诸多尚未阐明。近年来，随着基因测序技术的进步，发现在人类基因组中存在大量命名为“非编码RNA（non-coding RNA，ncRNA）”的基因序列，可被转录生成RNA。但不编码蛋白，过去一直被视为基因转录过程中的“垃圾序列”，现在被证实广泛参与细胞生命活动和许多人类疾病过程，并在表观遗传水平、转录水平及转录后水平发挥重要调控功能。尤其是微小RNA（microRNA，miRNA）和长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）的研究一直是热点。在银屑病中，研究发现大量差异表达的非编码RNA分子，在基因水平发挥了重要的调控作用。该文将银屑病相关miRNA和lncRNA研究做一综述。

1 miRNA与银屑病

1.1 miRNA结构、功能概述

miRNA是一类高度保守、长度介于16～25个核苷酸序列之间的小分子单链RNA，最初报道的首个小RNA“lin-4”和第2个“let-7”分别是1993年和2000年在秀丽新小杆线虫中发现，并证实其对线虫幼虫胚胎细胞发育有时序性调控作用[1,2]。直到2001年《Science》报道了这一类小RNA基因，才命名为miRNA。成熟的miRNA能够与靶基因信使 RNA（messanger RNA，mRNA）的 3'非翻译区（3'untranslated region，3'UTR）特异性碱基序列互补配对结合，形成RNA诱导沉默复合体（RNA induced silencing complex，RISC），通过互补或不完全互补的方式识别并结合靶基因，影响mRNA稳定性，导致靶mRNA降解或蛋白质翻译抑制，在转录后水平负性调控基因和（或）蛋白的表达[3]。miRNA配对种子区域（seed region）一般位于 5'端第1～8个碱基，只要种子区能与mRNA互补配对即可对靶mRNA产生抑制性信号，进而使蛋白表达受到抑制。研究还发现，miRNA不但可结合mRNA的3'UTR发挥功能，还可结合5'UTR、编码区或启动子[4]。因此，一个miRNA可有200多个mRNA靶点；相反，一个mRNA也可以是多个miRNA的靶点，miRNA在机体内构成极其复杂和精确的调控网络。一旦某个miRNA表达失调，可能引起大量相关靶基因表达异常，这些受miRNA调节的靶基因产物如转录因子、分泌蛋白、受体等可导致细胞功能紊乱，甚至癌变。

miRNA几乎参与机体所有生理病理过程，如个体细胞生长发育、增殖分化、凋亡、信号转导、血管生成等生理过程[5,6]和自身免疫、炎症反应及肿瘤的发生、发展、浸润、转移等病理过程[7,8]。

1.2 银屑病中异常表达的miRNA

研究证明，银屑病中异常表达的miRNA，在银屑病发生发展过程中发挥重要调控作用，某些miRNA与银屑病免疫炎症反应、KC功能异常相关，某些miRNA在银屑病患者血清中差异表达，有望成为银屑病诊断及评价药物治疗效果的生物标志物。

1.2.1 miR-31 miR-31在银屑病中具有促进KC异常增殖分化和炎症反应的作用。Xu等[9]研究证明miR-31在银屑病皮损中高表达，丝氨酸/苏氨酸激酶40（serine / threonine kinase 40，STK40）是 miR-31 的直接靶点之一，miR-31通过核因子κB（nuclear factorκB，NF-κB）信号转导通路对STK40起负调控作用；干扰miR-31后炎症趋化因子配体1/5/8[chemokine（C-X-C motif）ligand 1/5/8，CXCL1/5/8]、白细胞介素1-β/白细胞介素 8（IL1-β/IL8）的分泌和表达明显降低，起到抑制皮损局部炎症反应的作用；体内和体外实验均证实，在银屑病皮损处高表达的miR-31还可以调控转化生长因子 β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）的表达，导致内皮细胞激活和白细胞迁移到皮损处引起皮肤局部炎症发生。Luan等[10]研究发现miR-31通过调控肿瘤抑制基因（large tumor suppressor homolog 2，LATS 2）影响KC增殖。NF-κB是调节银屑病KC异常增殖的关键转录因子，NF-κB通路激活导致促炎症细胞因子、趋化因子释放并迁移到皮肤，诱导KC过度增殖。Yan等[11]研究证明miR-31通过激活NF-κB抑制蛋白磷酸酶6（protein phosphatase 6，PPP6C）的表达促进KC增殖。另外，Peng等[12]研究发现miR-31通过激活Notch信号途径（Notch signal pathway），负调控缺氧诱导因子1（hypoxia inducible factor，HIF-1）的表达，从而导致KC的异常增殖。Borska等[13]研究发现银屑病患者外周血miR-31的表达和内皮素-1（endothelin-1，ET-1）存在显著负相关关系，提示外周血miR-31与ET-1可作为潜在银屑病生物学标志物。

1.2.2 miR-203 miR-203是首个发现与银屑病相关的特异性miRNA。miR-203具有典型的皮肤组织特异性，在KC中特异性表达，在黑素细胞、树突状细胞和成纤维细胞中无表达。这种特异性最直接证明miR-203与银屑病间的调控关系。研究发现细胞因子信号传导抑制蛋白-3（suppressor of cytokine signaling 3，SOCS-3)是miR-203靶基因之一，是信号传导与转录激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT 3）信号通路的负调控因子，在细胞生长和分化中起重要作用。银屑病皮损中miR-203高表达，SOCS-3表达减少、功能缺陷，导致STAT3信号通路持续激活，释放IL-6、IL-8、干扰素（INF）-γ等炎症因子促进银屑病皮损炎症反应发生[14]。在体外，miR-203调控其靶基因SOCS-3，促进IL-17介导的HaCaT细胞血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的分泌[15]。STAT 3作为炎症和免疫应答的中枢调节因子，在银屑病发生、发展中扮演着重要角色，针对靶向STAT 3的小分子药物也提供了额外的治疗选择[16]。

1.2.3 miR-21 Meisgen等[17]研究发现高表达在银屑病皮损处的miR-21可激活CD4+T淋巴细胞，这一结果与Salaun等[18]和Wu等[19]的研究结果相一致，证明上调miR-21表达是调节活化T淋巴细胞的一种机制；体外实验证实，过表达miR-21后抑制T淋巴细胞凋亡增加，银屑病患者皮损高表达的miR-21可引起皮损处T淋巴细胞活化浸润并抑制T淋巴细胞凋亡，促进银屑病皮损炎症反应的发生、发展。miR-21可作为血管生成因子通过离子选择性P2X7嘌呤能受体（purinergic ligand-gated ion channel 7 receptor）上调VEGF的表达和调节Th17诱导银屑病皮肤免疫反应[20]。因此，miR-21参与银屑病发病包括免疫反应、细胞凋亡、血管生成等不同过程中。

1.2.4 miR-125b和miR-146a/b miR-125b和miR-146a均参与肿瘤坏死因子（TNF）-α信号传导通路，但与miR-146a不同之处在于miR-125b在正常KC中高表达，在银屑病皮损KC中低表达，在炎症细胞中明显低表达[21]。研究证明，miR-125b以TNF-α为靶点，其表达下调导致TNF-α通路细胞骨架调节蛋白fascin（cytoskeleton regulatory protein fascin）转录翻译增加，参与炎症免疫反应[22]。miR-125b还可通过调控成纤维细胞生长因子受体2（fibroblast growth factor receptor 2，FGFR2）影响KC异常增殖和分化[23]。

miR-146分为miR-146a和miR-146b两个进化保守的miRNA基因，二者的区别在于：其一，成熟序列基因座位位置不同，分别位于5号（5q34）和10号（10q24）染色体座位上；其二，二者3'末端有2个单位核苷酸不同，而5'端2～8个关键序列相同，所以这两个miRNA可结合于相同的靶基因上而发挥调控作用。miR-146a在正常KC、成纤维细胞中低表达，在免疫细胞、银屑病皮损KC中高表达，特别是在CD4+CD25+T淋巴细胞、树突状细胞、肥大细胞中，这说明miR-146a可能通过影响调节性T淋巴细胞（CD4+CD25+Treg）的功能在银屑病发病中起到一定作用[24]。肿瘤坏死因子受体活化因子6（TNF receptorassociated factor6， TRAF6）和IL-1受体相关激酶-1（interleukin-1 receptor-associated kinase 1，IRAK-1）是miR-146a的靶点，miR-146a与TRAF6和IRAK1的3'UTR区互补结合，抑制TNF-α信号通路起到负反馈调节作用[25]。Chatzikyriakidou等[26]研究发现，miR-146a以IRAK-1为靶点，可增加银屑病患者发生关节炎的易感性。Hermann等[27]研究发现miR-146a和miR-146b在银屑病患者皮损中均高表达，在健康皮肤组织中miR-146a的表达高于miR-146b两倍，并且在KC和成纤维细胞可被促炎性细胞因子强烈诱导；编码fermitin家族同源物1蛋白（fermitin family member 1，FERMT1）是miR-146a的直接靶基因，miR-146b可协同miRNA-146a在调节KC增殖和炎症反应中发挥作用。

1.2.5 其他miRNA Lerman等[28]研究发现miR-99a在银屑病皮损中高表达，通过介导胰岛素样生长因子1受体（insulin-like growth factor-1 receptor ，IGF-1R）信号通路，下调IGF-1R表达调节KC的增殖分化。miR-138通过靶向调节Runt相关转录因子3（Runtrelated transcription factor 3，RUNX3），参与维持银屑病患者CD4+T淋巴细胞中Th1/Th2的平衡[29]。在寻常性银屑病患者CD4+T淋巴细胞中miR-210高表达，并证实叉头螺旋转录因子3（forkhead helix transcription factor 3，FOXP3）是其靶基因；高表达的miR-210负调控抑制FOXP3表达，导致CD4+T淋巴细胞免疫抑制功能受损，引起机体免疫功能紊乱[30]。Lovendorf等[31]研究发现在银屑病皮损Th17细胞和外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）中miR-193b和miR-223的异常表达。Jiang等[32]研究发现miR-122-5p在寻常性银屑病皮损以及IL-22刺激后的KC中均表达上调；miR-122-5p通过调控靶基因Spry2参与银屑病KC增殖。Zhao等[33]发现miR-548a-3p可能通过靶向蛋白磷酸酶3调节亚基1（protein phosphatase 3 regulates subunit 1，PPP3R1）促进KC增殖，参与银屑病的发病。Li等[34]研究发现miR-20a-3p在银屑病皮损和IL-22刺激后的KC中表达下调，并通过靶向SFMBT1（Scm-like with four mbt domains 1，是含4 个mbt 结构域的scm 样蛋白1）和TGF-β1/生存素（Survivin）途径参与KC过度增殖和异常凋亡。

Pivarcsi等[35]关于慢性斑块状银屑病经抗TNF-α单抗-依那西普和甲氨蝶呤治疗前和治疗12周后，对外周血miRNA检测比较发现，依那西普组miR-106b，miR-26b，miR-142-3p，miR-223和miR-126出现显著下调反应，但这些与疾病严重程度无关；而甲氨蝶呤组并没有显著影响这些miRNA的水平变化。这提示银屑病患者外周血中miRNA水平变化可预测抗TNF-α单抗的治疗效果，检测外周血miRNA可作为评价银屑病治疗反应的潜在生物标志物。Raaby等[36]有关应用阿达木单抗治疗银屑病小鼠模型实验发现，治疗4 d后皮损局部miRNA表达没有变化，在治疗早期应用阿达木单抗，细胞因子表达水平变化和miRNA无明显相关性。

Yang等[37]对25例银屑病患者采用传统中药竹黄汤治疗前、治疗后8周检测PBMCs中miRNA表达情况，以及银屑病皮损面积和严重度指数（psoriasis area and severity index，PASI）评分。结果显示竹黄汤治疗8周后，患者PASI评分显著降低，miR-146a、miR-99a与银屑病的严重程度有相关性（R2=0.772；R2=0.672，P＜ 0.01），提示 miR-146a 、miR-99a可作为银屑病患者疾病活动度及临床疗效的潜在生物标志物。García-Rodríguez等[38]研究表明 PBMCs中miR-155高表达与银屑病患者疾病活动相关。

总之，现已发现大量miRNAs参与银屑病发病不同环节并发挥调控作用。近期关于一个不平衡的miRNA轴首次被概述[39]，提出在银屑病中多个差异表达的miRNAs可能形成一个“调控网络轴”共同促进银屑病发生发展，这将为银屑病的研究开辟一条新方向。

2 lncRNA与银屑病

2.1 lncRNA结构、功能概述

lncRNA通常较长，是一类转录本长度＞200个核苷酸、缺少完整开放阅读框、不具备编码蛋白能力的非编码RNA，结构与 mRNA 类似；lncRNA主要定位于真核细胞的细胞核和细胞质[40]。根据基因组中lncRNA与相邻蛋白质编码基因的相对位置关系，将其分为5类[41]：①正义链 lncRNA（sense lncNRA），lncRNA与同一链上另一转录物的一个或多个外显子相重叠；②反义链lncRNA（antisense lncRNA），lncRNA与反义链上的转录物外显子重叠；③ 双 向 lncRNA（bidirectional lncRNA），lncRNA的表达起始位点与互补链上编码转录物的表达起始点十分靠近（＜1 000 bp）；④内含子区lncRNA（intronic lncRNA），完全来源于另一转录物的一个内含子；⑤ 基 因 间 lncRNA（intergenic lncRNA，lincRNA），lncRNA位于 2 个基因间的间隔中。lncRNA具有组织特异性和时空表达特异性，不同组织间lncRNA表达量不同，同一组织或器官在分化发育不同阶段，其lncRNA表达量和表达模式也会不同。现研究表明，众多lncRNA广泛参与染色体沉默、基因组印记、染色质修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等多种重要的病理生理调控过程，从表观遗传水平、转录水平和转录后水平等不同层面调控蛋白编码基因的表达，在个体生长发育，细胞的增殖、分化、凋亡和某些疾病的发生、发展中发挥着复杂的生物学功能[42,43]。

2.2 银屑病中异常表达的lncRNA

目前lncRNA在银屑病发病中的作用和调控机制研究较少。最初发现并报道与银屑病相关的lncRNA，是一个命名为压力应激诱导的银屑病易感性相关RNA基因（psoriasis-susceptibility-related RNA gene induced by stress，PRINS）的银屑病易感基因，Sonkoly等[44]最早在2005年发现PRINS由压力应激而诱发，并证实其在银屑病患者皮损处表达可作为银屑病遗传易感性的标记。2010年，Szegedi等[45,46]首次在基因水平研究证实lncRNA参与银屑病发病，lncRNA-PRINS是通过调控G1P3基因（一种抗KC凋亡作用的基因）发挥作用。

2014年，Li等[47]对92例银屑病皮损和82例正常皮肤组织高通量RNA测序发现，更多的差异表达转录物，富集于免疫系统，加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis，WGCNA）发现调控表皮分化相关的基因与终未分化诱导的lncRNA（terminal differentiation-induced lncRNA，TINCR）重叠，STAU1（staufen-1）是它的靶基因。

2016年，Ahn等[48]对18例使用TNF-α抑制剂（阿达木单抗）治疗前与治疗后银屑病患者皮损和16例健康对照组进行RNA测序WGCNA分析，结果显示，有3个网络模块与银屑病密切相关，有6个网络模块与生物治疗有显著相关性，只有16%与银屑病相关基因、5%与治疗相关基因被差异表达识别；其中超过50%的共表达基因是lncRNA；这提示lncRNA在调节银屑病发病机制中起关键作用。Qiao等[49]研究发现长链非编码RNA-MSX2P1（msh homeobox 2 pseudogene 1，MSX2P1）通过抑制miR-6731-5p，间接激活S100钙结合蛋白A7[（S100 calcium binding protein A7，S100A7），S100A7 又称银屑素（psoriasin）]的表达和炎症因子的分泌，发挥促进KC增殖、抑制凋亡作用，促进银屑病进程。

此外有研究证实：某些银屑病的伴发疾病如类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）[50]、克罗恩病(crohn's disease，CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC）[51]以及多发性硬化症（multiple sclerosis，MS）[52]中也有异常lncRNA表达；表明lncRNA在免疫介导的炎症性皮肤病和自身免疫性疾病同样发挥重要调控作用。

综上所述，人类基因组中lncRNA就像浩瀚的海洋，有太多未知领域需要去探索。目前miRNA与银屑病的相关性研究较多，lncRNA与银屑病的相关性研究尚处于起步阶段，特别是lncRNA功能鉴定和作用机制研究有待继续深入探讨。因此，深入研究银屑病相关非编码RNA表达和调控意义重大，有望为将来开发靶向治疗药物提供理论基础，为银屑病靶向治疗提供新方向。