血清miRNA-21在炎症性疾病中的应用

杨霞虹，刘涛

microRNAs(miRNAs)已成为各种疾病状态下的有用生物标志物，包括炎症性肠病、哮喘、慢性阻塞性肺疾病、嗜酸性粒细胞性食管炎等炎症性疾病[1-3]。近年研究发现， miRNA-21 表达水平的变化与炎症性疾病的多个方面存在相关性[2]，包括疾病发生、进展等进程。本文就近年来国内外关于miRNA-21参与炎症性疾病相关病理的研究进展进行综述。

1 miRNA-21的概述

从1993年Lee等[4]在秀丽隐杆线虫中首次发现非编码RNA(基因 Lin-4)至今，人类基因组中已发现1 000多种 miRNAs。人类 30%～50%的基因受到 miRNAs 的调控。miRNA-21作为 miRNAs 家族中的一员，最初因其在多种癌组织中表达，且与致癌作用密切相关，被形容为致癌 miRNA；但近年来的研究发现，miRNA-21参与了多种炎症性疾病的发生和发展[5-7]， 其在炎症性疾病的作用已引起了研究人员的关注。

miRNA-21是miRNAs的一员, 也称为micro-RNA-21, 人类miRNA-21称为hsa-miR-21,hsa-miR-21的编码基因位于17号染色体短臂23区2带(染色体17q23.2)区域，该区域也是编码跨膜蛋白49(TMEM49)基因的内含子区域[8]。miRNA-21拥有自己的启动子区域，且不受其他编码基因区域启动子的影响，只受转录和转录后的调控。成熟 miRNA-21的转录首先是在细胞核内由RNA聚合酶Ⅱ转录生成 primiRNA-21，然后经核酸内切酶 Drosha加工成 premiRNA-21，最后被转运到细胞质经 Dicer 酶剪切为成熟miRNA-21。成熟的miRNA-21再与 Argonatite 家族蛋白形成RNA诱导沉默复合体，能特异性识别靶基因 mRNA 3′UTR，通过抑制靶基因 mRNA的翻译或促进其降解而起到转录后水平的负调节作用[9]。miRNA-21在哺乳动物的各种组织器官中广泛存在[10]。当发生炎症性疾病时，miRNA-21常出现异常表达，并通过其介导的潜在靶基因干预相关炎症性疾病的病理生理过程。

2 miRNA-21与炎症性疾病发生发展的关系

microRNAs参与调节各种免疫细胞如:B细胞、T细胞和树突状细胞等的功能、细胞因子和趋化因子的分泌等。

2.1 嗜酸性粒细胞

miRNAs在嗜酸性粒细胞分化、增殖及激活中的作用研究方面，Yang等[11]筛查了嗜酸性粒细胞分化、成熟过程中miRNAs表达谱的变化，发现 68个miRNA的表达发生显著变化，这提示miRNAs可能参与了嗜酸性粒细胞的分化进程。关于 miRNA 调控嗜酸性粒细胞生长及凋亡的功能研究方面，上调人嗜酸性粒细胞内 miRNA-21表达水平,能增强粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子激活的 ERK 信号通路，延缓细胞的凋亡[12]；Lu 等[13]研究也发现，敲除 miRNA-21 将抑制嗜酸性粒细胞前体细胞生长，促进其凋亡，且 miR-21(-/-)小鼠体内骨髓克隆形成嗜酸性粒细胞的能力和外周血嗜酸性粒细胞的数量均明显降低。这些结果表明，miRNA-21可以通过影响嗜酸性粒细胞祖细胞的生长来调节嗜酸性粒细胞的发育。

Deepali等[14]研究首次发现在嗜酸性粒细胞性食管炎和哮喘患儿血清中miRNA-21均升高。有研究发现，miR-21是嗜酸性食管炎患者中表达最上调的miRNA之一，且与食管的嗜酸性粒细胞水平相关性最高[15]。因此可以认为血清miRNA-21的一个可能来源是嗜酸性粒细胞。

尚朋娟等[16]通过检测67例哮喘患儿及同期60例健康体检儿童血清miRNA-21、miR-155、TNF-α、IL-17、IL-6水平，发现病例组血清miRNA-21相对表达量显著高于对照组,血清TNF-α、IL-17、IL-6水平显著高于对照组，且血清miRNA-21、TNF-α、IL-17、IL-6水平随患儿病情加重而升高,在中、轻、重度组之间差异有统计学意义(均P<0.05)；相关性分析显示,病例组血清miRNA-21水平与TNF-α、IL-17、IL-6呈显著正相关关系；故而得出结论miRNA-21高表达与支气管哮喘患儿气道炎症密切相关,在支气管哮喘早期诊断中也具有一定临床价值。另外，王莹巍等[17]发现支气管哮喘儿童外周血淋巴细胞miRNA-21的表达量显著高于正常儿童；并且哮喘小鼠与对照组小鼠肺组织PTEN mRNA与蛋白水平明显低于正常对照组，说明miRNA-21很可能在哮喘发病机制中发挥重要作用，并且miRNA-21很可能通过调控下游靶基因PTEN参与哮喘的发病机制。师留杰[18]研究发现平喘颗粒可通过抑制miRNA-21的表达来调节慢性哮喘大鼠肺泡灌洗液中嗜酸性粒细胞的水平。

2.2 T细胞

Gong等[3]发现miRNA-21有助于维持T细胞在正常效应范围，从而在炎症性反应中发挥重要的调节作用。

炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一类慢性复发性免疫紊乱介导的肠道炎症性疾病,主要包括克罗恩病(Crohn’s disease,CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)两种临床类型。Takagi等[19]选取12例活动期溃疡性结肠炎患者和12名健康对照者的结肠活检标本，检测miRNA的表达差异，结果发现miRNA-15和miRNA-21的表达有上调。何兴桢等[20]研究发现溃疡性结肠患者血清miRNA-21的水平为 1.32±0.24，正常对照组血清miRNA-21的水平为 1.11±0.17，溃疡性结肠组miRNA-21的水平较正常对照组有轻度升高(t=-3.036,P=0.035)。研究发现，结肠组织中的初始CD4+T细胞接受抗原后，在细胞因子的作用下增殖分化为三种效应性T细胞(Thl、Th2、Th17)和调节性T细胞(Treg)，Th17细胞在IBD的发病过程中至关重要[21]。已知Th17细胞在炎症发生过程中可产生重要的促炎细胞因子IL-17A和IL-23，而IL-17A和IL-23在IBD患者黏膜组织,粪便和血清中的含量显著高于健康人，这说明Th17细胞可能参与了IBD的致病过程。IL-17A作用于靶细胞表面受体,既可促进一氧化氮(NO)、IL-6、IL-1、TNF-α等炎症因子的表达,也可通过MCP-1、IL-8介导单核细胞和中性粒细胞趋化迁移到炎症部位吞噬病原体。石岩[22]研究发现，miRNA-21在活动期IBD患者肠黏膜组织及外周血的CD4+T细胞中的表达均明显上调；IBD患者炎症部位肠黏膜组织及血清的TNF-α水平与CD4+T细胞中miRNA-21水平均呈正相关；抗TNF-α治疗能显著下调CD患者CD4+T细胞中miRNA-21的表达量；分别用各种细胞因子刺激IBD患者外周血中提取的CD4+T细胞，发现TNF-α上调CD4+T细胞中miRNA-21表达的作用最强；进一步研究发现，当CD4+T细胞中miRNA-21过表达时，可明显促进Th17细胞的特异性转录因子RORC的表达，同时，炎症因子TNF-α和IL-17A也显著升高，这表明miRNA-21可能是通过促进IBD患者Th17细胞分化及炎症因子TNF-α和IL-17A分泌从而参与IBD的发生和发展,其中的机制仍不清楚。全基因组的关联研究发现8个 miRNA在溃疡性结肠炎患者中明显上调，其中包括参与肠道上皮屏障功能的miRNA-21[23]。

Sawant等[24]观察到在Th2型气道炎症性疾病中，肺上皮细胞中miRNA-21的表达上调。随后又发现，miRNA-21在Th2细胞中上调，并且可以通过外泌体或死亡后从这些细胞中释放出来；并证明了miRNA-21是通过Stat3在Th2细胞中激活的[25]，因此Stat3活性似乎与miRNA-21的异常表达有关。

3 miRNA-21在炎症性疾病临床诊治中的潜在应用价值

疾病的理想血清监测指标应该具有以下特点：敏感性高，能早期筛选出患者；特异性好，能准确鉴别患者和健康人群；有器官特异性，方便对疾病的定位;表达水平与疾病严重程度、临床分期等相关，可用来判断预后；半衰期短，可反映疾病的动态变化，监测治疗效果和复发情况；检测方法精密度、准确性高，操作方便等特点。

目前研究发现，组织miRNAs与疾病的发生、发展及预后有关，但组织检测技术难度高、对机体创伤大，不易在临床应用中推广，而外周血miRNAs检测具有无创、可重复、表达稳定等特点，且可以抵抗RNA酶、酸、碱、加热，可重复冷冻、解冻，能长期保存[26]。许多学者不仅对组织miRNAs进行分析，还对外周血miRNAs进行研究，并发现miRNAs在血清和血浆中表达无差异[27-34]，因此临床应用前景更大。循环 miRNA-21在多种炎性疾病中表达上调，因此单个指标检测的诊断特异性不高，可与其他 miRNAs 及其他指标组合检测，从而提高诊断的特异性。

Deepali等[14]首次发现在嗜酸性粒细胞性食管炎和哮喘患儿血清中miRNA-21均升高，且血清miRNA-21水平与变态反应之间没有关系，因此推测miRNA-21可以作为新型敏感生物标志物[25]。

石岩[22]研究发现miRNA-21可能是通过促进IBD患者Th17细胞分化及炎症因子TNF-α和IL-17A分泌从而参与IBD的发生和发展,这有望为临床诊治IBD提供新的靶点。

抗miRNA-21序列的传递具有治疗癌症的巨大潜力。由于抗miRNA-21序列非常不稳定，需要一定的浓度才能发挥功能，因此很难为其构建有效的递送系统。有研究通过构建自组装的具有肿瘤蓄积能力的谷胱甘肽(GSH)-反应系统，构建了抗miRNA-21纳米绒球，可有效进行抗miRNA-21递送和癌症治疗[35]。已经有研究证明通过纳米绒球递送抗miRNA可用于乳腺癌和胃癌的治疗，并取得显著疗效[36-37]。提示抗miRNA-21纳米绒球在治疗炎症性疾病方面有潜在的应用价值。

4 结语

目前关于miRNA-21的研究更多集中在肿瘤的诊疗方面，在炎症性疾病的研究方面，比如炎症性肠病、儿童哮喘、嗜酸性食管炎等，也有一些研究在探讨血清及组织miRNA-21对炎症性疾病的作用及其相关机制。但是目前关于miRNA-21的研究主要还是集中在其在不同疾病中的表达水平差异，而关于miRNA-21如何对疾病的发生、发展产生影响，以及其表达调控原理和基因结构仍还需进一步探明。并且，由于所有研究的样本量不大, 同时不同人之间可能存在miRNA-21含量的差异, 这些都是目前研究的不足。未来可以miRNA-21为靶点, 继续进行相关研究,以期为炎症性疾病的诊断、治疗、预后评估提供新的方向，使之成为治疗的一种新靶点。