黃 聰(綜述),鐘偉龍,沈長兵,于 波(審校)
銀屑病是一種反復(fù)發(fā)作的慢性炎癥性皮膚病,影響著近3%的世界人口并嚴(yán)重降低患者的生活質(zhì)量[1]。銀屑病的主要病理表現(xiàn)為角質(zhì)形成細(xì)胞異常增生與分化,新生血管形成,炎癥細(xì)胞浸潤到表皮和真皮層[1-2]。盡管導(dǎo)致銀屑病的分子機(jī)制尚不清楚,但特定的遺傳因素及環(huán)境因素在銀屑病發(fā)病過程中起關(guān)鍵作用。當(dāng)受到外界刺激時,表皮的角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生多種炎癥介質(zhì),激活漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞,導(dǎo)致輔助性T細(xì)胞(Th細(xì)胞)活化,分泌大量促炎因子;而這些促炎因子反作用于角質(zhì)形成細(xì)胞,促進(jìn)其進(jìn)一步異常增殖與分化,導(dǎo)致銀屑病炎癥反應(yīng)的放大[3-7]。近年來,隨著對非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)研究的深入,越來越多的ncRNA被發(fā)現(xiàn)與銀屑病的病理生理相關(guān)[8-9]。ncRNA可通過調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞增殖與分化、趨化因子或細(xì)胞因子的分泌以及T細(xì)胞的活性參與銀屑病發(fā)病過程(圖1)。本研究將系統(tǒng)綜述3種ncRNA,包括微小RNA(microRNA,miRNA)、長非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)及環(huán)狀RNA(circular RNA,circRNA)在銀屑病中的研究進(jìn)展。
TNF:腫瘤壞死因子;lncRNA:長非編碼RNA;IFN-γ:干擾素-γ;DC:樹突狀細(xì)胞;IL:白細(xì)胞介素;Th:輔助性T細(xì)胞。
miRNA是一類小的(約22個核苷酸)非編碼RNA[10]。已有諸多研究表明,miRNAs在銀屑病中表達(dá)失調(diào)[11-14]。
銀屑病一個最典型的特征是角質(zhì)形成細(xì)胞異常增生與分化[1]。近年來,大量研究報道m(xù)iRNAs在銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞增殖與分化過程中起關(guān)鍵作用。如miR-181b,miR-330以及miR-876-5p在銀屑病患者的皮損組織或血液中下調(diào)表達(dá),而過表達(dá)miR-181b/miR-330/miR-876-5p抑制角質(zhì)形成細(xì)胞增殖[15-17]。此外,Akt3基因在銀屑病患者中異常高表達(dá),而miR-320b/miR-125b-5p/miR-181b-5p均直接靶向抑制Akt3并抑制角質(zhì)形成細(xì)胞增殖[18-19]。白細(xì)胞介素22(interleukin 22,IL-22)刺激角質(zhì)形成細(xì)胞中miR-122-5p與miR-548a-3p的表達(dá),而miR-122-5p/miR-548a-3p能夠促進(jìn)角質(zhì)細(xì)胞增殖[20-21]。還有一部分miRNAs同時參與角質(zhì)形成細(xì)胞增殖與分化的調(diào)控,如miR-194,miR-217及miR-4516在銀屑病皮損中均下調(diào)表達(dá),而過表達(dá)miR-194/miR-217/miR-4516則會抑制角質(zhì)形成細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)分化[22-24]。
銀屑病是一種炎癥性疾病。皮膚表皮層產(chǎn)生多種炎癥介質(zhì),而這些炎癥介質(zhì)對于銀屑病的發(fā)生和維持至關(guān)重要[3-5]。研究表明,miRNAs參與銀屑病炎癥因子的調(diào)節(jié)。Primo等[25-26]報道,miR-203直接靶向腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor alpha,TNF-α)和IL-24,而TNF-α是銀屑病發(fā)病過程中的關(guān)鍵促炎細(xì)胞因子。因此,miR-203能夠抑制皮膚免疫反應(yīng)并緩解銀屑病的病程。此外,Xu等[13]發(fā)現(xiàn),抑制miR-31表達(dá)可抑制角質(zhì)形成細(xì)胞中炎癥因子的產(chǎn)生。而在銀屑病小鼠模型中,角質(zhì)形成細(xì)胞中miR-31的缺失降低了銀屑病炎癥程度[27]。Toll樣受體2(toll-like receptor 2,TLR2)刺激角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)miR-146a,而miR-146a通過抑制IL-8和TNF-α的分泌抑制角質(zhì)形成細(xì)胞對中性粒細(xì)胞的趨化吸引[28]。此外,miR-146a的遺傳缺陷導(dǎo)致銀屑病早發(fā)[29]。在功能上,miR-146a抑制角質(zhì)形成細(xì)胞中IL-17驅(qū)動的炎癥,提示miR-146a在調(diào)節(jié)銀屑病皮膚炎癥中起關(guān)鍵作用[29]。
銀屑病也是一種由T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫性皮膚病[6-7]。研究表明,miRNAs參與調(diào)節(jié)銀屑病T細(xì)胞亞群的平衡,如miR-138通過調(diào)節(jié)Th1/Th2比例參與銀屑病免疫平衡調(diào)控[30]。此外,miR-210在尋常型銀屑病患者CD4+T細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),且miR-210過表達(dá)導(dǎo)致銀屑病患者的免疫功能障礙[31]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),miR-210促進(jìn)Th17和Th1細(xì)胞分化,抑制Th2細(xì)胞分化[32]。另外,Griffiths 及Bian等[33-34]報道,miR-340與IL-17A靶向結(jié)合,而IL-17在調(diào)節(jié)銀屑病T細(xì)胞活化方面起關(guān)鍵作用。
lncRNA為長度約200個堿基的非蛋白編碼RNA[35]。研究表明,lncRNA在自身免疫性疾病中起重要作用,包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、潰瘍性結(jié)腸炎和銀屑病[36-39]。Tsoi等[40]通過高通量測序發(fā)現(xiàn)多個在銀屑病皮損中差異表達(dá)的lncRNAs,而這些lncRNAs與免疫相關(guān)的基因共表達(dá),且富集在表皮分化復(fù)合物中,提示這些lncRNAs可能參與銀屑病發(fā)病過程。另外一項研究則用阿達(dá)木單抗治療前(lesional skin from psoriasis patients before treatment,PP)后(lesional skin from psoriasis patients after treatment,PT)的銀屑病患者以及健康個體的皮膚(normal skin from healthy individuals,NN)作為研究對象,進(jìn)行l(wèi)ncRNA轉(zhuǎn)錄組測序,鑒定出PP和NN間有971個差異表達(dá)的lncRNAs(可作為區(qū)分銀屑病皮膚與健康皮膚的分子標(biāo)記),PP和PT間有157個差異表達(dá)的lncRNAs(可作為生物制劑阿達(dá)木治療前后銀屑病皮損中的分子標(biāo)記),均具有重要的臨床應(yīng)用價值[41]。近期,Yan等[42]使用微陣列分析來自銀屑病患者及健康志愿者的皮膚樣品,發(fā)現(xiàn)2 194個lncRNAs和1 725個mRNAs失調(diào),但這些差異表達(dá)的lncRNAs的功能及其與1 725個失調(diào)表達(dá)的基因間的關(guān)系仍需進(jìn)一步驗證。
早在2005年,Sonkoly等[43]發(fā)現(xiàn),lncRNA PRINS(壓力誘導(dǎo)的銀屑病易感性相關(guān)RNA)增強(qiáng)銀屑病易感性且在角質(zhì)形成細(xì)胞增殖過程中起重要作用。IL-22處理HaCaT細(xì)胞會顯著上調(diào)lncRNA MSX2P1表達(dá),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)MSX2P1在銀屑病皮損中也異常高表達(dá),且通過抑制miR-6731-5p并激活S100A7促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞生長[44]。在銀屑病皮損中顯著上調(diào)的lncRNAs還包括MIR31HG和RP6-65G23.1,它們均可通過促進(jìn)細(xì)胞周期加快HaCaT細(xì)胞增殖[45-46]。此外,還有一些lncRNAs在銀屑病皮損中被顯著下調(diào),比如MEG3和LOC285194,MEG3通過調(diào)節(jié)miR-21和Caspase-8的表達(dá)對角質(zhì)形成細(xì)胞增殖具有抑制作用,而LOC285194負(fù)向調(diào)控miR-616表達(dá),進(jìn)而導(dǎo)致GATA3活化,最終降低角質(zhì)形成細(xì)胞的活力[47-48]。
自發(fā)現(xiàn)ncRNA以來,研究者發(fā)現(xiàn)多種ncRNAs(例如miRNA和lncRNA)參與銀屑病的發(fā)病過程[12,41]。最近的報道顯示,一種新的非編碼RNA即circRNA也可能參與銀屑病調(diào)控。circRNA是通過交替剪接產(chǎn)生的一類特殊的ncRNA分子,在進(jìn)化上高度保守,并具有組織、行為和疾病特異性[49-50]。circRNA可充當(dāng)miRNA的內(nèi)源競爭性RNA,它們競爭性地結(jié)合miRNA,以減弱miRNA對其靶基因mRNA的翻譯抑制或降解[51]。越來越多的證據(jù)表明,circRNA參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、炎癥和免疫,而這些因素都與銀屑病發(fā)病相關(guān)[52-53]。
Qiao等[54]通過芯片技術(shù)鑒定出4 956個銀屑病中差異表達(dá)的circRNAs(3 016個上調(diào),1 940個下調(diào)),其中hsa_circ_0061012被顯著上調(diào)。通過GO分析與hsa_circ_0061012相關(guān)基因的生物學(xué)功能,發(fā)現(xiàn)GO富集前30位中的大多數(shù)與銀屑病發(fā)病相關(guān)。因此,hsa_circ_0061012可能作為銀屑病臨床診斷的候選生物標(biāo)志物。然而,在另外一項研究中,Moldovan等[55]通過RNA-seq分析發(fā)現(xiàn),尋常型銀屑病患者皮損中多數(shù)circRNAs表達(dá)下調(diào),這項研究與Qiao等[54]的發(fā)現(xiàn)有出入,可能由于檢測手段及樣本類型不一致所致。
Liu等[56]對銀屑病皮損和正常皮膚來源的間充質(zhì)干細(xì)胞(skin mesenchymal stem cells,S-MSC)進(jìn)行測序,發(fā)現(xiàn)129個差異表達(dá)的circRNAs,其中chr2:206992521|206994966顯著上調(diào)。通過siRNA敲低S-MSC中chr2:206992521|206994966,之后與T細(xì)胞共培養(yǎng)會顯著降低T細(xì)胞的增殖活性[56]。進(jìn)一步研究表明,chr2:206992521|206994966通過影響局部細(xì)胞因子分泌,影響T淋巴細(xì)胞的活性。
circ_0003738在銀屑病調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells,Treg)中顯著上調(diào)[57]。在銀屑病Treg細(xì)胞中敲除circ_0003738將阻礙促炎因子IL-17A和干擾素γ(interferon gamma,IFN-γ)的分泌。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),circ_0003738通過miR-562/IL-17RA和miR-490-5p/IFNGR2軸降低Treg細(xì)胞對銀屑病的抑制功能,從而促進(jìn)銀屑病的炎癥反應(yīng)[57]。
ncRNA介導(dǎo)的表觀遺傳調(diào)控與銀屑病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān),也是后基因組時代的重要研究課題。通過修飾的核酸技術(shù)將ncRNA遞送到皮膚組織是非常有潛力的銀屑病備選治療方案。此外,從血液或尿液樣本中檢測到的ncRNA可作為診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志。但ncRNA應(yīng)用于臨床仍存在以下問題:(1)ncRNA的生物活性具有多樣性和復(fù)雜性,因此,其作用的特異性還有待進(jìn)一步確證。(2)目前的研究集中在miRNA對銀屑病發(fā)病過程的作用以及機(jī)制,而對較新發(fā)現(xiàn)的lncRNA及circRNA研究較少。(3)目前的研究主要集中在細(xì)胞水平,少數(shù)的研究應(yīng)用了小鼠模型,在體的研究成果報道少。(4)通過高通量測序研究ncRNA表達(dá)這一技術(shù)已經(jīng)非常成熟,也發(fā)現(xiàn)多種與銀屑病相關(guān)的血液和皮膚差異表達(dá)的ncRNA,但至今尚未找到可以作為銀屑病臨床診斷的分子標(biāo)記物。相信隨著研究的不斷深入,ncRNA有望成為銀屑病臨床診斷的標(biāo)志物和藥物治療靶點(diǎn)。