MicroRNA在急性呼吸窘迫综合征中的作用

龙春艺 黄霞 廖品琥

【摘要】急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是临床常见的危重病症，复杂的炎性反应过程参与了其病理生理过程。小分子非编码的单链RNA的MicroRNA（miRNA）通过影响靶基因的表达调控免疫反应和炎症反应，参与了ARDS的进程。该文综述miRNA在炎症反应和免疫功能障碍以及肺损伤性疾病中的作用，分析了miRNA参与ARDS的炎症反应过程。

【关键词】miRNA; ARDS;炎症反应

中图分类号：R563.8文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2019.01.001

急性呼吸窘迫综合征（Acute respiratory distress syndrome，ARDS）是以呼吸窘迫、顽固性低氧血症和非心源性肺水肿为特征的呼吸功能障碍综合征[1]，病情凶险，预后差，在免疫学上表现为炎性细胞因子水平升高，炎症反应导致的病情危重，重度ARDS患者病死率可高达40%[2]。炎症反应导致的免疫细胞募集和免疫物质产生，炎症细胞活化和炎症因子释放，促进ARDS的发生发展。小分子非编码的单链RNA的MicroRNA（miRNA）通过影响靶基因的表达调控免疫反应和炎症反应，参与了ARDS的进程。本文综述miRNA在炎症反应和免疫功能障碍以及肺损伤性疾病中的作用，分析miRNA参与ARDS的炎症反应过程。

1miRNA概述

miRNA是一类高度保守的，长度为21～23 nt的非蛋白质编码小分子单链RNA，参与调节细胞的增殖、分化、衰老、凋亡、新陈代谢、炎症和免疫反应、器官发育和肿瘤形成等生理过程[3]。在细胞核内，miRNA在转录子和RNA聚合酶Ⅱ的作用下生成原始转录片段（pri-miRNA），并通过核酸内切酶Drosha等加工形成前体miRNA （pre-miRNA）。随后核转运受体蛋白-5及核蛋白Ran-GTP共同将前体miRNA转运至胞浆，经Dicer酶处理后形成长约25个核苷酸的成熟miRNA。成熟的miRNA能够通过核酸序列互补识别特定的目标mRNA，使之降解或抑制其翻译，从而抑制蛋白质的合成，达到调控基因表达的目的。如miR-21通过调控靶标蛋白Bax、FASL等，抑制细胞凋亡[4];miR-14通过靶向调节Hedgehog参与发育、分化和增殖[5];miR-7a2通过直接控制胰岛素颗粒融合后期的基因、质膜和三元SNARE复合物的活性来调节β细胞功能[6];miR-215结合靶标基因Mcm10和Cdc25A抑制成纤维细胞增殖[7]。在不同的病理生理过程中，miRNA有不同的表达形式，且在同一种疾病的不同阶段，表达量也会发生显著的变化。如食管鳞状细胞癌（ESCC）中miR-506在不同的分期和肿瘤状态下的表达水平显著不同，可作为ESCC诊断和预后预测的重要分子标志物[8]。miRNA可以直接或间接影响长链非编码RNA（lncRNA）的表达以改变细胞功能，lncRNA可以通过改变加工序列的特异性结合来影响miRNA表达。

2miRNA在ARDS的表达模式

已有相当的研究在不同的ARDS细胞模型、动物模型及患者中筛选出了表达差异的miRNA，其中，在LPS诱导小鼠建成的ARDS模型中，miR-214、miR-451表达上调，而miR-16、miR-23a、miR-24、miR-181a/b、miR-199a则表达下调[9]。另一方面，在高潮气通气制小鼠ARDS模型中，miR-7b、miR-189、miR-223的表达上调，而miR-503、miR-211的表达下调[10]。同样处理的大鼠模型中，miR-30a/b、miR-99a、miR-127、miR-128b、miR-NA-135b、miR-344、miR-346等表达上调，而miR-24、miR-26a、miR-126、let-7（a、b、c、f）则表达下调[11]。此外，在细胞实验中，Rao等[12]用金黄色葡萄球菌肠毒素B诱导得到了ARDS模型，并鉴定出miR-20b、miR-31、miR-132、miR-155、miR-222表达显著上调，miR-34a、miR-192、miR-193、let-7e表达显著下调[13]。最后，在ARDS患者血清中，miR-125b的含量显著下降。而在体外循环（CPB）导致的急性肺损伤（ALI）患者血液中筛选出11个miRNA表达水平改变，特别是miR-499的表达量明显下降，而miR-320的表达量升高[14]。这些结果都指向了miRNA在ARDS的发病中具有重要的作用。由于不同模型的miRNA具有不同的差异表达模式，暂未见其明显的规律性，这需要进一步的实验和分析。

3miRNA在ARDS免疫炎症反应中的作用

在细胞实验的ARDS疾病进程中，miRNA及其靶分子主要参与免疫应答和炎症反应。miR-185通过增强DNA损伤，调节促进氧化应激相关的上皮细胞死亡[15]。miR-200c-3p通过受核因子-κB的依赖性上调，降低ACE2水平，使血管紧张素Ⅱ水平升高，参与ARDS的发病过程[16]。miR-155通过TREM-1来增强炎症反应，miR-181a表达上调后，通过Bcl-2表达介导了ALI [17～18]。

已有动物实验研究表明，miR-19可以通过抑制巨噬细胞中p47phox的表达，从而减轻LPS诱导的炎症反应[19]，而miR-146a抑制IRAK-1和TRAF-6的表达，进而减少炎症介质的释放[20]。miR-223可以通过限制Ly6G+中性粒细胞的数量，抑制NLRP3炎症小体的活性，减轻线粒体损伤相关分子模式（DAMPs）诱导的肺损伤[21]。此外，miR-126通过CTCE诱导AKT/Rac1信号传导的激活，促进肺血管渗透性并减少肺泡水肿[22]。

临床研究发现，miR-7-5p的过表达可以抑制mTORC2/SGK-1信号传导通道的活性，降低ENaC的表达，从而调节人肺泡上皮钠通道，有效抑制了ARDS的发病进程，为ARDS的治疗提供新的靶点[23]。另一方面，观察甲型流感病毒（IAV）诱导的ARDS患者，发现miR-17-5p在支气管肺泡灌洗液（BALF）和IAV感染的肺上皮细胞（A549）的细胞外囊泡（EV）中上调，从而强烈抑制抗病毒因子Mx1的表达并显著增强IAV的复制，这可能代表着IAV诱导ARDS的潜在机制之一[24]。此外，在生物标志物的探索方面，Zhu等[25]通过巢式病例对照研究（n= 530）检查了一组ARDS患者和危重病危险对照组的全血miRNA谱，发现miR-181a和miR-92a是ARDS的风险生物标志物，而miR-2424是保护性生物标志物，这些结果改善了ARDS的风险评估。同样，Rahmel等[26]收集并分析了ICU入院后24小时内119名ARDS患者的血液样本和20名接受選择性腹部非肝脏手术作为对照患者的总循环miRNA表达谱，鉴定出miR-122在血清中的表达上调是ARDS患者30天死亡率的早期和独立危险因素。最后，在治疗过程的研究观察，MSC的治疗效果在肺部ARDS（ARDSp）和肺外ARDS（ARDSexp）之间miRNA的表达模式存在显著差异[27]。其中，ARDSexp组血浆miR-2121和miR-27b水平显著低于ARDSp组，而在ARDSp患者中，非存活组的血浆miR-26a和miR-27a水平则显著低于存活组。这些研究均表明miRNA表达改变与免疫反应、炎症反应在ARDS起病过程中起着重要作用。

4总结与展望

miRNA在ARDS中的研究很大程度上依赖于动物模型、细胞模型。虽然从这些模型中得出的结果能够指导进一步的研究和临床诊治，但并不能直接运用于临床患者。若将当前研究扩展到人体肺组织甚至人类个体，则会提供更为直接、可靠的证据。综上所述，miRNA的异常表达会影响ARDS的发展，适当干预miRNA的表达对于ARDS的预防和治疗可能非常重要。希望通过研究，能够采用调控特定 miRNA的方法，改善ARDS患者的临床症状及预后。

参考文献

[1]Bellani G，Laffey JG，Pham T，et al.Epidemiology，Patterns of Care，and Mortality for Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome in Intensive Care Units in 50 Countries[J].JAMA，2016，315（8）：788-800.

[2]Sweeney RM，Mcauley DF.Acute respiratory distress syndrome[J].Lancet，2016，388（10058）：2416-2430.

[3]Angulo M，Lecuona E，Sznajder JI.Role of MicroRNAs in Lung Disease[J].Archivos De Bronconeumología，2012，48（9）：325-330.

[4]王犖楠，姬颖华，靳彩玲，等.miR-21沉默下调β-catenin表达对食管癌细胞增殖和凋亡的影响[J].现代肿瘤医学，2018，26（24）：3924-3927.

[5]Kim K，Vinayagam A，Perrimon N.A rapid genome-wide microRNA screen identifies miR-14 as a modulator of Hedgehog signaling[J].Cell Rep，2014，7（6）：2066-2077.

[6]Latreille M，Hausser J，Stutzer I，et al.MicroRNA-7a regulates pancreatic beta cell function[J].J Clin Invest，2014，124（6）：2722-2735.

[7]张兵，李高峰.MiR-215与肿瘤关系的研究进展[J].临床与病理杂志，2018，38（7）：1567-1572.

[8]Li SP，Su HX，Zhao D，et al.Plasma miRNA-506 as a Prognostic Biomarker for Esophageal Squamous Cell Carcinoma[J].Med Sci Monit，2016，22：2195-2201.

[9]卿娣.脂多糖诱导的ALI/ARDS小鼠肺组织microRNA表达谱的初步研究[D].广州：南方医科大学，2013.

[10]Vaporidi K，Vergadi E，Kaniaris E，et al.Pulmonary microRNA profiling in a mouse model of ventilator-induced lung injury[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2012，303（3）：L199-207.

[11]Huang C，Xiao X，Chintagari NR，et al.MicroRNA and mRNA expression profiling in rat acute respiratory distress syndrome[J].BMC Med Genomics，2014，7：46.

[12]Rao R，Nagarkatti P，Nagarkatti M.Role of miRNA in the regulation of inflammatory genes in staphylococcal enterotoxin B-induced acute inflammatory lung injury and mortality[J].Toxicol Sci，2015，144（2）：284-297.

[13]Guo Z，Gu Y，Wang C，et al.Enforced expression of miR-125b attenuates LPS-induced acute lung injury[J].Immunol Lett，2014，162（1 Pt A）：18-26.

[14]Yang K，Gao B，Wei W，et al.Changed profile of microRNAs in acute lung injury induced by cardio-pulmonary bypass and its mechanism involved with SIRT1[J].Int J Clin Exp Pathol，2015，8（2）：1104-1115.

[15]劳灿山.MiR-541调控纳米SiO2致大鼠肺纤维化中上皮—间充质转化（EMT）的作用机制研究[D].南京：东南大学，2016.

[16]Liu Q，Du J，Yu X，et al.miRNA-200c-3p is crucial in acute respiratory distress syndrome[J].Cell Discov，2017，3：17021.

[17]Li W，Qiu X，Jiang H，et al.Downregulation of miR-181a protects mice from LPS-induced acute lung injury by targeting Bcl-2[J].Biomed Pharmacother，2016，84：1375-1382.

[18]Yuan Z，Syed M，Panchal D，et al.TREM-1-accentuated lung injury via miR-155 is inhibited by LP17 nanomedicine[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2016，310（5）：L426-438.

[19]Wang T，Liu YP，Wang T，et al.ROS feedback regulates the microRNA-19-targeted inhibition of the p47phox-mediated LPS-induced inflammatory response[J].Biochem Biophys Res Commun，2017，489（4）：361-368.

[20]曾振国.miR-146a在脂多糖诱导的大鼠急性肺损伤中的作用及机制研究[D].南昌：南昌大学，2012.

[21]Feng Z，Qi S，Zhang Y，et al.Ly6G+neutrophil-derived miR-223 inhibits the NLRP3 inflammasome in mitochondrial DAMP-induced acute lung injury[J].Cell Death Dis，2017，8（11）：e3170.

[22]Guo C，Goodwin A，Buie JNJ，et al.A Stromal Cell-Derived Factor 1alpha Analogue Improves Endothelial Cell Function in Lipopolysaccharide-Induced Acute Respiratory Distress Syndrome[J].Mol Med，2016，22：115-123.

[23]秦克.microRNA-7-5p通過mT0RC2/SGK-l信号通路调控人肺泡上皮细胞钠离子通道作用机制的研究[D].重庆：重庆医科大学，2017.

[24]Scheller N，Herold S，Kellner R，et al.Pro-viral miRNAs detected in BALF extracellular vesicles of patients with influenza virus-induced ARDS[J].J Infect Dis，2018.[Epub ahead of print]

[25]Zhu Z，Liang L，Zhang R，et al.Whole blood microRNA markers are associated with acute respiratory distress syndrome[J].Intensive Care Med Exp，2017，5（1）：38.

[26]Rahmel T，Rump K，Adamzik M，et al.Increased circulating microRNA-122 is associated with mortality and acute liver injury in the acute respiratory distress syndrome[J].BMC Anesthesiol，2018，18（1）：75.

[27]Zheng Y，Liu S，Sun Q，et al.Plasma microRNAs levels are different between pulmonary and extrapulmonary ARDS patients：a clinical observational study[J].Ann Intensive Care，2018，8（1）：23.

（收稿日期：2018-10-22修回日期：2018-11-05）

（编辑：潘明志）