梅沉成 張云璧 霍春波 曾亞軍 孫少馨 張潤田 陳廣山 李玲玲

miRNA調控銀屑病角質形成細胞增殖機制的研究進展

梅沉成 張云璧 霍春波 曾亞軍 孫少馨 張潤田 陳廣山 李玲玲

MicroRNA(miRNA)在銀屑病的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用，但其調節(jié)角質形成細胞增殖的機制尚未明了。本文對miRNA種類及在銀屑病中的自調控方式進行了綜述。

miRNA； 銀屑病； 角質形成細胞； 增殖

銀屑病是一種與多基因遺傳缺陷有關的疾病，常因外傷、感染或藥物刺激等因素誘發(fā)[1]，角質形成細胞增殖所致的表皮角化過度是其病理的特征性表現(xiàn)之一。早先以基因芯片技術為基礎的微小RNA (miRNA)表達譜的研究發(fā)現(xiàn)一些miRNA通過調節(jié)皮膚炎癥、增殖和形態(tài)發(fā)生過程在銀屑病的發(fā)病中起重要作用[2]。近年來，隨著對miRNA的深入研究，在銀屑病的病理條件下發(fā)現(xiàn)越來越多的具有特異性功能的非編碼miRNA[3]。使用對低豐度轉錄物敏感的二代基因測序技術(Next-generation sequencing，NGS)進行分析，發(fā)現(xiàn)miRNA的5'-isomiRs在正常皮膚和銀屑病皮膚中呈雙重差異表達，銀屑病大多數差異表達的miRNA都上調[4]。miRNA在銀屑病的發(fā)病過程中起著至關重要的作用，但對它調節(jié)角質形成細胞增殖的機制至今尚未闡明。本文將對調控角質形成細胞增殖的miRNA種類及其各自調控方式進行綜述。

1 miRNA的成熟過程

微小RNA(microRNA，miRNA)是一種內源性非編碼RNA，它包括經典和非經典兩種成熟途徑。經典的miRNA由生物轉化途徑生成，需要Drosha和Dicer兩種酶參與，最早從基因中轉錄出的是pri-miRNA，被RNase III剪接加工生成70～100個核苷酸的發(fā)夾前體(Pre-miRNA)，然后被RNA-GTP和exportin5從細胞核輸送到細胞質中，Pre-miRNA被另一個類似于RNase III的Dicer酶剪切，生成平均長度為21～23個核苷酸長度的雙鏈miRNA，經過沉默復合體過程，其中一條成熟的單鏈miRNA被保留，最終形成成熟的miRNA。非經典miRNA由選擇性生物轉化途徑產生，Drosha酶通常不參與。第一個非經典miRNA的代表是mirtron，它源于一類約60～100個核苷酸長度的去除分支基因內區(qū)的套索，它作為Dicer分裂基質的莖環(huán)結構，從而繞過Drosha/dgcr8處理[5]。Dicer依賴但Dgcr8獨立的RNA-like RNA也可以從形成較大的非編碼RNA(ncRNA)的局部發(fā)卡結構中產生，如小核仁的RNA(snorna)[6]。miRNA作為生命活動重要的調控因子，在基因表達、生物個體發(fā)育、代謝及疾病發(fā)生等生理過程中起著重要的作用。

2 與銀屑病角質形成細胞增殖相關的miRNA

小分子非編碼RNA(sncRNA)在銀屑病皮膚的異常表達方面的信息表明，兩個關鍵的miRNA，即miR-203和miR-205在銀屑病發(fā)病過程中具有重要的功能作用。miRNA與皮膚早期的分化發(fā)展相關，同時也是以后銀屑病發(fā)病的重要途徑。與之類似，Liu等[7]研究發(fā)現(xiàn)一些對早期心血管肌肉發(fā)育極為重要的miRNA(如miR-1和miR-13)失調會導致心血管疾病。以上對miRNA的相關新發(fā)現(xiàn)表明，與皮膚早期分化相關的miRNA可能對銀屑病的發(fā)展和治療具有潛在的作用。miRNA的失調會導致角質細胞增殖。Zhang等[8]通過對角質細胞增殖和傷口愈合的研究發(fā)現(xiàn)，通過TGF-β1作用于HaCaT細胞和正常人皮膚的角質形成細胞的治療，miRNA-136減少非常明顯，這說明角質形成細胞的增殖與miRNA的失調有關。通過細胞增殖實驗和對細胞生長周期的分析，發(fā)現(xiàn)經過轉染再引入miRNA和蛋白磷酸酶2A調控因子(PPP2R2A)沉默，可抵消TGF-β1對HaCaT細胞增殖的抑制作用。此外，通過雙熒光素酶檢測和Western技術已經證實PPP2R2A是miRNA直接作用靶點。這些數據表明miRNA-136通過直接作用靶點PPP2R2A在TGF-β1誘導的角質細胞增殖抑制過程中起重要作用。

鞏春玲[9]采用miR-203的模擬物和抑制物定量轉染人角質形成細胞系HaCaT細胞的方法探討miR-203在角質形成細胞增殖、分化和銀屑病發(fā)病機制中的作用，結果發(fā)現(xiàn)，miR-203的過表達使 p63和SOCS3的調節(jié)作用轉為抑制，導致STAT3持續(xù)激活，STAT3的磷酸化水平增加，使角質形成細胞過度增殖。

Jinnin[10]回顧了miRNA在各種皮膚疾病發(fā)病機制中的作用及miRNA作為疾病標志物的最新研究進展發(fā)現(xiàn)，在銀屑病皮膚中miR-424-5p下調會引起銀屑病角質形成細胞中絲裂原活化蛋白激酶1(MEK1)和細胞周期蛋白E1的過度表達，從而導致角化細胞過度增殖。研究還發(fā)現(xiàn)在病例組和健康對照組的血清中miR-424-5p差異并不明顯，但是銀屑病患者血清中miR-146A-5P的水平顯著上調，并顯示與疾病活動呈弱負相關。此外，銀屑病患者與正常人血清中的miR-146A-5P和miR-203a-3P水平的組合比單組miRNA表達差異更明顯。說明miRNA可以通過基因調控角質形成細胞增殖，與銀屑病的發(fā)病機制有關。Banerjee等[11]研究表明高含量的miR-146A沉默IRAK1/TRAF6，低含量的miR-125b的提升TNF-α的表達，這兩者都是與銀屑病發(fā)病及角質形成細胞增殖相關的重要參與者。

最近的研究還發(fā)現(xiàn)一些參與皮膚發(fā)育和角質形成細胞增殖的其他miRNA。例如，通過p63抑制miR -34的轉錄，對維持表皮細胞周期具有重要作用[12]。miR-125b已被證明在皮膚干細胞中高表達，在可誘導的小鼠系統(tǒng)中，miR-125b與干細胞的分化抑制有關[13]。Xu等[14]關于識別mir-125b在銀屑病發(fā)病機制中潛在作用的研究發(fā)現(xiàn)，銀屑病皮膚中表達下調最明顯的是miRNA-125b，原位雜交結果顯示在銀屑病皮損中的主要負責mir-125b水平下降的細胞類型是角化細胞。Xu等[14]表示miRNA-125b超表達與人類角質形成細胞增殖抑制及調控已知的幾個分化標記物有關。相反，抑制內源性mir-125-b促進細胞增殖和延遲分化。熒光素酶報告測定，發(fā)現(xiàn)成纖維細胞生長因子受體(FGFR2)為抑制miR-125b的直接目標之一。miR-125和FGFR2的表達均與轉染角化細胞和在銀屑病皮膚呈負相關。通過siRNA抑制角質形成細胞增殖可干擾FGFR2表達。通過FGFR2的調節(jié)，miR-125b在角化細胞增殖和分化中起一定的作用。miR-125b在銀屑病皮膚含量的減少或損耗可能會導致過度增殖和角化細胞的異常分化。此外，最近發(fā)現(xiàn)另外9個miRNA(miR-23b，miR-95，miR-210，miR-224，miR-26a，miR-200a，miR-27b，miR-328和miR-376A)與人類角化細胞體外和體內的分化有關，可能在銀屑病角質形成細胞增殖中起一定作用。

3 miRNA調控機制與治療

唐雪勇等[15]采用竹黃顆粒治療銀屑病，2個月后患者皮損明顯改善，進行miRNA芯片檢測，發(fā)現(xiàn)miR -31等67個差異性miRNAs參與了銀屑病的發(fā)病，證明中藥竹黃顆粒劑治療銀屑病有確切療效，并對差異性miRNA有雙向調節(jié)作用。目前，有關miRNA對人類疾病的治療價值可通過小鼠模型評估，Jinnin[16]報道在小鼠體內經皮腹腔簡單注射miRNA可以導致let -7a的過度表達，并且通過補充體內let-7a含量，使博來霉素誘導的小鼠皮膚纖維化程度減輕[17]。miRNA干擾細胞分化技術雖然在銀屑病方面的研究不多，但已有的關于其他疾病的研究方法可以借鑒，陳芳芳等[18]實驗發(fā)現(xiàn)，miRNA干擾細胞分化抑制因子3(Id3)基因表達，明顯影響了人肺腺癌細胞株A549細胞體外增殖和凋亡作用，為重組miRNA表達載體的構建及應用奠定了實驗基礎。L?vendorf等[19]采用甲氨蝶呤治療銀屑病3～5周，發(fā)現(xiàn)皮損嚴重程度明顯下降，而且在患者外周血單個核細胞(PBMC)中明顯上調的miR-223和miR-143經治療后分別顯著下調。因此他們認為，銀屑病患者PBMC中miR-223和miR-143表達的變化可作為反映銀屑病活動的新型生物標記物，但是具體的作用方式還需要進一步的研究。Chowdhari等[20]在體外培養(yǎng)HaCaT細胞，采用PUVA照射，并研究miRNA表達譜的變化，發(fā)現(xiàn)hsamiR-4516顯著上調。首次證明hsa-miR-4516的異位表達直接靶向STAT3蛋白。研究還發(fā)現(xiàn)HSA-MIR -4516的過度表達能夠下調STAT3，P-STAT3，CDK6和UBE2N(它們通常在銀屑病中高表達，并具有誘導角質形成細胞凋亡的作用)。抗miR-4516治療能部分抑制光化學療法誘導的細胞凋亡，反映出hsa-miR -4516在發(fā)現(xiàn)新的治療策略中可能具有潛在的優(yōu)勢。

4 miRNA在銀屑病發(fā)病過程中的其他意義

人類表皮自我不斷更新需經歷一個過程，其中涉及通過表皮基底干細胞產生短暫擴增細胞，從基膜向外，遷移至表皮，并經過終端自我分化更新[21]。越來越多的證據表明，miRNA在調節(jié)皮膚干細胞自我更新和分化的過程中發(fā)揮重要作用。Brameier等[22]研究表明P63是在分層上皮組織中維持干細胞的重要調節(jié)器，miR-203通過限制增殖潛能和通過沉默P63誘導細胞周期出口促進表皮分化。

皮膚的屏障作用可防止水分從機體丟失，這對健康很重要。在皮膚屏障功能中有一個關鍵蛋白即E-鈣黏蛋白，它的缺失會導致皮膚可滲透緊密連接損害。Joyce等[23]發(fā)現(xiàn)miR-200和miR-205沉默E-鈣黏蛋白-ZEB1/2的轉錄抑制。因此，miR-200和miR -205積極調控E-鈣黏蛋白可能在維持皮膚屏障的穩(wěn)定性必不可少。

5 總結與展望

人們越來越認識到miRNA調控基因表達是一種普遍而復雜的現(xiàn)象。盡管迄今為止已取得顯著進展，但是仍需做大量工作以揭示miRNA與銀屑病病因病機相關的復雜機制。比如miR-203、miR-205和miR -125在皮膚發(fā)育和銀屑病發(fā)病過程中至關重要，但需進一步在動物模型或細胞實驗中闡明；將miRNA的實驗成果如何安全、快速、有效的應用于臨床，作為銀屑病診斷與治療以及預后判斷防止復發(fā)的手段，也是需要解決的問題等等。隨著miRNA相關的實驗技術和檢測技術的發(fā)展以及研究策略的完善，人們對銀屑病角質形成細胞或其他方面的miRNA分子機制及其功能的研究將會拓展至更深層次。

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(收稿:2015-11-23 修回:2015-12-02)

Update ofm iRNA in regulation of keratinocyte proliferation in psoriasis

MEIChencheng，ZHANG Yunbi，HUO Chunbo，ZENG Yajun，SUN Shaoxin，ZHANG Runtian，CHEN Guangshan，LILingling.
Department of Dermatology，Dongzhimen Hospital，Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 100700，China

MicroRNA(m iRNA)plays a vital role in the pathogenesis of psoriasis，but the mechanism through which miRNA regulate the proliferation of keratinocytes is not fully clarified.The species ofmiRNA and their roles in the regulation of proliferation of keratinocytes in psoriasis were reviewed.

miRNA；psoriasis；keratinocytes；proliferation

2014國家自然科學基金(編號:81403403) 2014國家自然科學基金(編號:81403404)北京中醫(yī)藥大學自主選題項目(青年教師類)(編號:2015-JYB-JSMS055)北京中醫(yī)藥大學2016年度基本科研業(yè)務費項目(杰出青年人才項目)(編號:2016-JYB-XJQ005)

北京中醫(yī)藥大學附屬東直門醫(yī)院皮膚性病科，北京，100700

李玲玲，E-mail:abcling3238@sina.com