羅妍妍，吳升華，陳筱青

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·新進展·

Let-7家族與肺部疾病研究進展

羅妍妍，吳升華，陳筱青

210029江蘇省南京市，南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院

【摘要】MicroRNA(miRNA)是一類內(nèi)源性、廣泛分布的非編碼RNA，這些非編碼RNA通過調(diào)控基因表達的方式參與生命活動的一系列重要的過程，包括細胞增殖、凋亡、分化、個體發(fā)育等。Let-7家族是繼Lin-4之后于2000年發(fā)現(xiàn)的第二個miRNA家族，目前認為Let-7家族與腫瘤、心血管疾病、病毒感染等發(fā)生發(fā)展有關(guān)，尤其是與肺部疾病關(guān)系密切。本文將針對Let-7家族與肺部疾病(肺癌、肺發(fā)育不良、肺損傷、特發(fā)性肺纖維化、肺部炎癥)的研究進展進行綜述。

【關(guān)鍵詞】微RNAs；基因調(diào)控；肺疾?。籐et-7

羅妍妍，吳升華，陳筱青.Let-7家族與肺部疾病研究進展[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2016，19(17)：1998-2001.[www.chinagp.net]

Luo YY，Wu SH，Chen XQ.Research progression of Let-7 and pulmonary diseases[J].Chinese General Practice，2016，19(17)：1998-2001.

MicroRNA(miRNA)是一個大家族，廣泛存在于動植物、細菌及病毒中，種類豐富，是高度保守的小分子單鏈非編碼RNA分子，長度為22～24個核苷酸，由于其存在的廣泛性和多樣性，通過調(diào)控基因表達的方式在細胞的生命活動中發(fā)揮重要作用。研究證明在哺乳動物體內(nèi)，miRNA參與調(diào)控超過60%的蛋白編碼基因的活性，調(diào)節(jié)了包括細胞增殖、周期、遷移、分化和凋亡等在內(nèi)的幾乎所有已知的細胞生理過程，并且miRNA表達的改變與人體的生理功能紊亂密切相關(guān)[1]。miRNA由基因編碼，首先由RNA聚合酶2轉(zhuǎn)錄形成單個或成簇的miRNA前體，即初微RNA(Pri-miRNA)，然后逐步轉(zhuǎn)化為成熟的miRNA，前體分子在細胞核內(nèi)首先由Drosha酶處理成約70個核苷酸的發(fā)夾狀前體，即前微RNA(Pre-miRNA)，繼而轉(zhuǎn)運出核，被Dicer酶加工成22個核苷酸左右的成熟miRNA。成熟的miRNA主要通過與靶基因的3′UTR(非編碼區(qū))結(jié)合形成完全和不完全互補，通過切割裂解和翻譯抑制的方式在轉(zhuǎn)錄后水平負性調(diào)控基因的表達。Let-7是2000年發(fā)現(xiàn)的第二個miRNA家族，目前發(fā)現(xiàn)的Let-7人類有13種，小鼠有14種，但不同動物之間的Let-7序列相對保守。人類的Let-7家族成員分別是Let-7a、a-2、a-3、7b、7c、7d、7e、f7-1、f7-2、7g、7i、mir-98、andmir-202。Let-7最早是在秀麗隱桿線蟲的X染色體上發(fā)現(xiàn)，繼而大量實驗發(fā)現(xiàn)Let-7在人類的2、3、5、9、18、X等多條染色體上均存在，在上皮細胞、成纖維細胞、單核細胞、腺細胞等多種細胞內(nèi)廣泛存在，且廣泛分布于肺、肝、胰腺、前列腺等多種組織內(nèi)，參與了各器官功能的調(diào)節(jié)。Let-7的表達水平在胚胎時期很難檢測，但是在胚胎分化后或成熟的組織中表達明顯上升。研究發(fā)現(xiàn)Let-7的主要功能包括調(diào)節(jié)干細胞分化、神經(jīng)肌肉形成、細胞增殖和細胞分化，Let-7與肺癌、肺發(fā)育不良、肺損傷、肺纖維化和肺部炎癥等有著密切聯(lián)系[1]。本文將圍繞Let-7與肺部幾種常見疾病進行論述。

1Let-7與肺癌

Let-7家族與人類多種癌癥(肺癌、乳腺癌、胰腺癌等)的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其一方面通過下調(diào)多種原癌基因的表達來發(fā)揮抑癌作用，例如在人體內(nèi)，突變的K-Ras陽性肺癌細胞中過表達的Let-7可以抑制腫瘤的生長；過表達的Let-7還可以抑制乳腺癌起始細胞的形成和轉(zhuǎn)移。研究證明Ras、C-Myc、HMGA及P53是關(guān)鍵性的肺癌致癌基因，其中報道最多的是Ras和HMGA。Johnson等[2]發(fā)現(xiàn)人類Ras家族成員(H-Ras、K-Ras、N-Ras)的mRNA的3′UTR存在多個Let-7的互補結(jié)合位點，受Let-7家族調(diào)控。一方面Let-7通過抑制細胞增殖發(fā)揮抑制癌癥的作用，Let-7在不同細胞中表達量的增加是有差別的，這種差別主要體現(xiàn)在高度分化成熟的組織中，其在這些組織中通過監(jiān)控DNA復(fù)制、有絲分裂和胞質(zhì)分裂來抑制細胞增殖。另外，Let-7家族還可以抑制細胞周期調(diào)節(jié)因子，如CDC25A、CDK6和CyclinD2。Johnson等[2]體外實驗研究發(fā)現(xiàn)Let-7在正常肺組織中呈高表達，且可抑制細胞增殖通路；而在癌細胞中過表達Let-7則會改變細胞周期，減少細胞分割，提示Let-7在正常肺組織中具有抑制腫瘤細胞生長的作用，這一發(fā)現(xiàn)支持了Let-7與肺癌細胞增殖相關(guān)的學(xué)說。

肺癌是最常見、病死率最高的惡性腫瘤，分為小細胞肺癌(SCLC)和非小細胞肺癌(NSCLC)兩種組織類型，其中NSCLC包括鱗癌、腺癌、大細胞癌及混合型肺癌等。Let-7家族的多個成員具有抑癌作用，研究發(fā)現(xiàn)Let-7與NSCLC中HMGA2、C-Myc等的表達存在明顯的相關(guān)性[3]。進一步研究證明Let-7在NSCLC中起抑癌基因的作用，并且調(diào)控HMGA2、C-Myc這兩種肺癌關(guān)鍵的致癌基因。Kumar等[4]異種移植實驗發(fā)現(xiàn)Let-7的腫瘤抑制效應(yīng)在具有K-Ras變異型的人和小鼠的NSCLC細胞系中表現(xiàn)更為突出。HMGA是保證癌細胞獨立生長和遷移的一種染色體非組蛋白基因，其致癌機制尚不明確，有研究認為HMGA通過促進染色體易位和上調(diào)轉(zhuǎn)錄水平致癌，HMGA的3′UTR區(qū)也有多個調(diào)節(jié)靶位，靶位的變異和缺失會促進細胞癌變[5]。Wang等[6]實驗結(jié)果證明Let-7c通過調(diào)節(jié)TRIB2的表達和其下游因子可以有效地抑制A549細胞的體內(nèi)和體外增殖。有學(xué)者將外源性的Let-7a轉(zhuǎn)染肺癌細胞A549和NCI-H446，MTT結(jié)果顯示兩株細胞的生長均受到抑制，細胞周期實驗結(jié)果顯示轉(zhuǎn)染可使肺癌細胞停滯在G0/G1期，并可通過下調(diào)Bcl-2、C-Myc基因和上調(diào)P53基因引起細胞凋亡[7]。Tsai等[8]研究發(fā)現(xiàn)Let-7b、Let-7e低表達和cofilin-1(絲切蛋白，肌動蛋白調(diào)節(jié)蛋白的非肌肉亞型)的高表達抑制了細胞增殖和浸潤。Takamizawa等[9]研究發(fā)現(xiàn)肺癌組織中低表達Let-7的患者預(yù)后較差，推測Let-7可能是影響肺癌預(yù)后的一個獨立危險因素。

2Let-7與肺發(fā)育不良/肺損傷

支氣管肺發(fā)育不良(bronchopulmonary dysplasia，BPD)是新生兒中越來越常見的氣道慢性疾病，主要發(fā)生在極低和超低出生體質(zhì)量兒，潛在的致病機制尚未明確闡述，目前認為該病與長期的氧療和機械通氣導(dǎo)致肺損傷和肺臟的異常發(fā)育有關(guān)[10]。

miRNA作為基因調(diào)控因子，不僅可以調(diào)控細胞的增殖、分化、遷移和凋亡，還可以調(diào)控腫瘤和器官發(fā)育，研究證明多種miRNA與肺臟的發(fā)育有密切關(guān)系[11]。miRNA與肺發(fā)育的相關(guān)研究日漸深入，眾多miRNA包括Let-7家族參與了肺發(fā)育的調(diào)控，為維持肺發(fā)育穩(wěn)定所必需。在肺發(fā)育的miRNA研究中，無疑Let-7家族和miR-17-92簇研究最多且最為深入。Ras蛋白作為Let-7的重要靶點，位于酪氨酸激酶通路的下游，在其通路中含有纖維生長因子受體，而纖維生長因子受體在肺胚芽發(fā)育及內(nèi)皮增殖中起重要作用。該受體對肺分支形態(tài)發(fā)育和上皮細胞增殖非常重要，故Let-7家族的高表達在新生兒肺發(fā)育過程中發(fā)揮了重要作用。Yang等[12]采用包含1 891個捕獲探針的miRNA芯片檢測大鼠肺發(fā)育過程中3個不用時間點(16 d胎齡、19 d胎齡、21 d胎齡)miRNA的表達，通過實時PCR檢測發(fā)現(xiàn)在大鼠肺發(fā)育過程中有167種miRNA有不同程度的表達，其中包括81種上調(diào)miRNA和86種下調(diào)miRNA。其中7種miRNA(miR-Let-7a、miR-1949、miR-125b-5p、miR-296、miR-93、miR-146b、miR-3560)在3個不同時間點檢測含量均超過了參考值的兩倍以上，miR-1949、miR-125b-5p、miR-296、miR-93表達下調(diào)，而miR-146b、miR-3560、miR-Let-7a表達上調(diào)。同時又有研究證實Let-7家族在不同種屬出生后表達穩(wěn)定上調(diào)，顯示了其遺傳的穩(wěn)定性。Chen等[13]在脂多糖(LPS)的免疫應(yīng)答中發(fā)現(xiàn)，Let-7在依賴MyD88/NF-κB的方式下減少，同時伴有Toll樣受體4(TLR4)的增加，這些發(fā)現(xiàn)證明Let-7家族在肺的免疫應(yīng)答中也是必需的。另外Yang等[14]發(fā)現(xiàn)Let-7a在3個不同時間點胎肺中的表達量均超過了參考值的兩倍以上。Zhang等[15]研究表明在大潮氣量誘導(dǎo)的肺損傷模型中，Let-7家族亦呈現(xiàn)顯著下調(diào)，提示Let-7家族與肺損傷關(guān)系密切。這些研究結(jié)果為將來研究BPD提供了更深刻的生理學(xué)基礎(chǔ)。

3Let-7與特發(fā)性肺纖維化(IPF)

IPF是病因未明的慢性肺間質(zhì)纖維化的肺部疾病，主要發(fā)生在老年人，病因不明，目前尚無有效的藥物治療，病死率高?；顒有訧PF的直接特征是成纖維細胞灶的出現(xiàn)，早期研究認為IPF與異常的侵襲性纖維增殖和肌成纖維細胞轉(zhuǎn)化增加有關(guān)[16]。研究發(fā)現(xiàn)miRNA在肺纖維化中發(fā)揮重要作用，這對IPF患者的診斷和治療意義重大。Yang等[17]通過檢測健康人和IPF患者血清中的miRNA，發(fā)現(xiàn)急慢性IPF患者血清中有47種miRNA出現(xiàn)不同程度的表達，包括21種上調(diào)miRNA和26種下調(diào)miRNA，進一步研究發(fā)現(xiàn)：與健康人相比，IPF患者血清中的Let-7a和Let-7d明顯下調(diào)，機制涉及轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)及下游信號通路。Pandit等[18]為SMAD蛋白結(jié)合物(SBE)掃描了差異表達的miRNA，在Let-7d中發(fā)現(xiàn)了1個SBE的上游物質(zhì)。其利用染色體免疫沉積的方法通過SMAD抗體的物理學(xué)性質(zhì)結(jié)合SMAD到假定的Let-7d啟動子上，熒光素酶活性檢測證明當(dāng)TGF-β1存在時熒光素酶的活性減低，Let-7d位于正常人的肺泡上皮細胞中，Let-7d陽性細胞的數(shù)量與用力肺活量呈正相關(guān)，該研究表明TGF-β1是肺纖維化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，Let-7d是實現(xiàn)正常肺功能必需的物質(zhì)[19]。通過氣管給藥的方式限制Let-7家族的所有成員導(dǎo)致了提示上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的間充質(zhì)標(biāo)志物的上調(diào)和上皮性標(biāo)志物的下調(diào)。但是，抑制Let-7可以導(dǎo)致纖維化的準(zhǔn)確分子機制仍不清楚，在Let-7的抗纖維化作用中，抑制KRAS、Myc、CyclinD2、cdk6、cdc25a和HMGA2可能均發(fā)揮了同樣重要的作用。早期研究發(fā)現(xiàn)Let-7水平也可預(yù)測胰島素樣生長因子1(IGF-1)和IGF-1受體的水平，在IPF中，肺泡和間質(zhì)巨噬細胞、間質(zhì)細胞、上皮細胞中的IGF-1水平上升，這些可以刺激產(chǎn)生膠原蛋白[20]。隨著對研究的深入，Let-7有可能成為研究IPF有效治療方法的切入點。

4Let-7與肺部炎癥

Let-7除了與肺癌、肺發(fā)育不良、肺纖維化等疾病密切相關(guān)，在肺部炎癥和免疫應(yīng)答方面也起著重要作用。LPS是革蘭陰性菌細胞壁的成分，是內(nèi)毒素和重要群特異性抗原，也是感染導(dǎo)致肺部損傷的重要因素。內(nèi)毒素可刺激淋巴細胞和單核細胞產(chǎn)生白介素(IL)和腫瘤壞死因子(TNF)等細胞因子，引起急性期的發(fā)熱和氣道炎癥。Chen等[13]發(fā)現(xiàn)，在LPS刺激下，Let-7i表達逐漸下調(diào)，并伴有TLR4增加，Let-7b和Let-7g也有類似的表現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)提示Let-7家族與維持肺部正常免疫功能相關(guān)。Moschos等[21]采用LPS誘導(dǎo)固有免疫時發(fā)現(xiàn)，有46種miRNA出現(xiàn)快速而短暫的升高，其中Let-7家族成員發(fā)生了明顯的升高，同時伴有TNF和巨噬細胞炎癥蛋白2的表達下降，提示miRNA可以調(diào)節(jié)炎性細胞因子。中性粒細胞在肺部炎性反應(yīng)中起重要作用，而Let-7可以調(diào)節(jié)中性粒細胞的聚集、炎性遞質(zhì)的形成和分泌，調(diào)節(jié)人肺泡上皮細胞急性炎性反應(yīng)。

此外，研究發(fā)現(xiàn)miRNA家族中的Let-7家族與過敏性氣道炎癥密切相關(guān)。IL-13是Th2細胞和其他細胞分泌的細胞因子，在寄生蟲感染時促進宿主防御，精密地調(diào)節(jié)過敏性炎癥和過敏性哮喘的組織重構(gòu)[22]。Kumar等[23]發(fā)現(xiàn)Let-7家族可以在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)IL-13的表達，在IL-13依賴的過敏性氣道炎癥的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，炎癥的發(fā)生與Let-7家族成員的減少有關(guān)。模擬過敏性炎癥的小鼠外源性給予Let-7，導(dǎo)致IL-13的表達下降，降低了氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性，減少了黏液分泌和上皮纖維化。

miRNA與慢性阻塞性肺疾病(COPD)、急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的研究有待進一步開展，更多地了解Let-7與炎性反應(yīng)的關(guān)系，將有可能成為炎性疾病新的治療方向。

5小結(jié)

miRNA的相關(guān)研究是近年的研究熱點，Let-7家族作為第一個被發(fā)現(xiàn)的人類miRNA，對疾病的致病機制、診斷和預(yù)后的判斷提供了線索。目前，Let-7家族在呼吸系統(tǒng)的研究主要集中在肺癌、肺纖維化、肺部炎性疾病、COPD、ARDS等方面，在肺損傷、肺發(fā)育不良等領(lǐng)域的研究尚有待于更深入地開展。相信隨著Let-7的調(diào)控機制研究不斷深入，可以為呼吸疾病防治提供新方法，為靶向藥物開發(fā)提供新思路。

本文文獻檢索策略:

本文所引中文參考文獻來源于中國知網(wǎng)及萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺，英文參考文獻來源于PubMed英文數(shù)據(jù)庫。關(guān)鍵檢索詞匯有：micro RNA，Let-7，bronchopulmonary dysplasia，pulmonary fibrosis，lung cancer，pulmonary inflammation，lung injury and premature，早產(chǎn)，支氣管肺發(fā)育不良，肺纖維化，肺癌，肺部炎癥和肺損傷等，優(yōu)先選用近5年發(fā)表的文獻。把檢索到的文獻歸結(jié)起來，通過閱讀文題、摘要，排除重復(fù)和不符合要求的文獻。

作者貢獻：羅妍妍進行參考文獻的收集及撰寫工作；吳升華負責(zé)文章的修改與整理工作；陳筱青負責(zé)審校及投稿雜志的選擇工作。

本文無利益沖突。

參考文獻

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(本文編輯：賈萌萌)

Research Progression of Let-7 and Pulmonary Diseases

LUOYan-yan，WUSheng-hua，CHENXiao-qing.

TheFirstAffiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity，Nanjing210029，China

【Abstract】MicroRNA(miRNA)is a class of endogenous non coding RNA and is widely distributed.It involves a series of important processes in life activity through the regulation of gene expression patterns，including cell proliferation，apoptosis，differentiation and individual development.Let-7 family is the second member of the miRNA family，discovered after Lin-4 in 2000，and is thought to be related to the occurrence and development of tumor，cardiovascular diseases，viral infections and pulmonary diseases，especially.In this review，we focused on the recent research progress of miRNA Let-7 family and pulmonary diseases such as pulmonary cancer,bronchopulmonary dysplasia，pulmonary injury，pulmonary fibrosis and pulmonary inflammation.

【Key words】MicroRNAs；Gene regulation；Lung diseases；Let-7

基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(81300521)

【中圖分類號】R 342.2 R 563

【文獻標(biāo)識碼】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.17.003

(收稿日期：2015-09-28；修回日期：2015-12-30)