特發(fā)性肺纖維化發(fā)生發(fā)展過程中miR

特發(fā)性肺纖維化發(fā)生發(fā)展過程中miR-29的作用及上下游信號通路研究進展岳中正;李娟;暴磊;陳慧婷;姚武;郝長付【摘要】小分子RNA(miRNA)是一類由18~25個核苷酸構(gòu)成的功能性非編碼RNA,主要參與轉(zhuǎn)錄后基因水平的調(diào)控.miR-29是一類與纖維化密切相關(guān)的miRNA.動物實驗證實，抑制特發(fā)性肺纖維化動物肺組織miR-29表達可以促進特發(fā)性肺纖維化的發(fā)生?特發(fā)性纖維化患者肺組織中miR-29各亞型表達均下降.miR-29通過對轉(zhuǎn)化生長因子P(TGF-?/Smad3、蛋白磷酸酶2A(PP2A)/組蛋白脫乙酰酶C4(HDAC4)、Wnt/p-catenin、PI3K-AKT、Fas死亡受體途徑等多條信號通路的調(diào)節(jié),進而抑制細胞外基質(zhì)合成和分泌,參與特發(fā)性肺纖維化發(fā)生發(fā)展過程.期刊名稱】《山東醫(yī)藥》年(卷),期】2017(057)011【總頁數(shù)】4頁(P111-114)【關(guān)鍵詞】小分子RNA;miR-29；特發(fā)性肺纖維化;轉(zhuǎn)化生長因子P/Smad3信號通路;蛋白磷酸酶2A/組蛋白脫乙酰酶C4信號通路;Wnt/p-catenin信號通路;PI3K-AKT信號通路;Fas死亡受體【作者】岳中正;李娟;暴磊;陳慧婷;姚武;郝長付【作者單位】鄭州大學公共衛(wèi)生學院,鄭州450001;鄭州大學公共衛(wèi)生學院,鄭州450001;鄭州大學公共衛(wèi)生學院,鄭州450001;鄭州大學公共衛(wèi)生學院,鄭州450001;鄭州大學公共衛(wèi)生學院,鄭州450001;鄭州大學公共衛(wèi)生學院,鄭州450001【正文語種】中文【中圖分類】R563.9特發(fā)性肺纖維化(IPF)是一類慢性、進行性、致死性的肺部疾病，是間質(zhì)性肺病中最常見的形式［1~4］。2014年的一項研究顯示，全球范圍內(nèi)IPF造成的死亡率持續(xù)增長，僅2014年一年，在歐洲就有28000~65000例患者死于IPF，在美國為13000~17000例［5］°IPF沒有明確的病因［6~8］。成纖維細胞和肌成纖維細胞分泌各種細胞因子和大量的膠原等基質(zhì)蛋白成分，在IPF發(fā)病過程中具有十分重要的作用［9~11］。近年來，隨著分子生物學技術(shù)的發(fā)展以及對小分子RNA(miRNA)認識的不斷加深，miRNA在IPF發(fā)病過程中的作用越來越受到人們的重視。有研究表明，miR-29是IPF肺組織中表達下調(diào)最明顯的一類miRNA分子［1,12,13］。miR-29其可抑制細胞外基質(zhì)多種組分的合成，具有明顯的抗纖維化作用［14~16］。肺組織中miR-29表達受到轉(zhuǎn)化生長因子p(TGF-?/Smad3等多種信號轉(zhuǎn)導通路的調(diào)控，也調(diào)控Wnt/p-catenin等多種信號傳導通路的表達。miR-29通過這些信號傳導通路在IPF發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用?，F(xiàn)就miR-29在IPF發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮的作用以及相關(guān)信號通路作一綜述。miR-29家族在物種之間具有高度保守性，通過對人和小鼠miR-29的研究發(fā)現(xiàn)，miR-29家族主要由miR-29a、miR-29b、miR-29c三類成員構(gòu)成，分別由7號染色體或1號染色體上串聯(lián)的兩個基因編碼，其中miR-29a和miR-29b的編碼基因分別位于7號和1號染色體，miR-29b的編碼基因由于可以同時位于7號染色體和1號染色體，因此又將其分為miR-29b1和miR-29b2兩種亞型［14,17］成熟的miR-29分子具有高度的保守性，miR-29家族各成員之間僅存在2~3個核苷酸位點的差異，且各成員之間具有相同的種子序列，因此它們作用的靶基因也往往相同［14,18］。對miR-29表達譜的研究發(fā)現(xiàn)，miR-29在生物體的不同發(fā)育階段、同一發(fā)育階段不同組織和細胞中的表達各不相同。有研究表明，成年小鼠肺內(nèi)miR-29的表達明顯高于其在早期發(fā)育階段的胎肺中的表達［19,20］。Cushing等［7］的研究也證實miR-29的表達水平可以隨著肺的發(fā)育成熟程度而不斷增加，在成年小鼠的肺組織中達到最高。同時研究還發(fā)現(xiàn)，在成年小鼠的肺組織中，miR-29主要表達在易于發(fā)生纖維化部位的肺泡和胸膜下的細胞以及肺泡管入口處的間充質(zhì)細胞中。雖然到目前為止，引起IPF的病因仍然未知，但是纖維化肺內(nèi)成纖維細胞、肌成纖維細胞異常增加和活化引起的細胞外基質(zhì)的大量蓄積，在IPF發(fā)病過程中具有十分重要的作用［9,18］。研究發(fā)現(xiàn)，miR-29可以直接控制膠原以及其他細胞外基質(zhì)相關(guān)組分基因的表達，miR-29的下調(diào)作為IPF發(fā)生發(fā)展過程中的重要分子事件，已在多種細胞和動物實驗中得到證實［6,7,15,18］。TGF-P是肺纖維化過程中處于中心調(diào)控地位的細胞因子，可以誘導成纖維細胞向肌成纖維細胞轉(zhuǎn)化，細胞合成細胞外基質(zhì)能力明顯增強［21,22］。因此，TGF-P被廣泛的應用于與肺纖維化有關(guān)的細胞實驗的研究。Wang等［21］通過使用TGF-P刺激人胚肺成纖維細胞株(IMR-90)發(fā)現(xiàn)，IMR-90細胞內(nèi)miR-29家族各成員均出現(xiàn)明顯下調(diào)。該結(jié)果與Yang等［22］的研究結(jié)果相一致，進一步研究發(fā)現(xiàn)，在IMR-90細胞內(nèi)轉(zhuǎn)染miR-29類似物可以逆轉(zhuǎn)TGF-0誘發(fā)的細胞表型和功能的改變。Cushing等［7］使用基因敲除技術(shù)沉默IMR-90細胞內(nèi)miR-29的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大量與纖維化有關(guān)的基因表達明顯增加。雖然目前還沒有發(fā)現(xiàn)TGF-P直接刺激肺原代成纖維細胞引起miR-29家族改變的資料，但是Khalil等［23］通過將IPF患者肺原代成纖維細胞和對照組來源的成纖維細胞分別與聚合的膠原基質(zhì)共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，IPF組中原代成纖維細胞內(nèi)miR-29c的表達水平顯著降低。以上研究結(jié)果表明，miR-29可能參與IPF的發(fā)生，并發(fā)揮負向調(diào)控的作用。博來霉素是一種具有抗腫瘤作用的多組分抗生素，其不良反應之一是引起肺纖維化，由于其引起肺纖維化的病理組織學改變與人類肺纖維化最為接近，故被廣泛用于誘導肺纖維化的動物模型。2011年的一項研究采用miRNA微陣列分析技術(shù)對博來霉素刺激后小鼠肺組織中609種miRNA進行了檢測，發(fā)現(xiàn)有49種miRNA發(fā)生明顯的上調(diào)和下調(diào)，其中就包括let-7d（另一種與IPF有關(guān)的重要的miRNA）和miR-29［14］。這與Xiao等［24啲研究相一致，同時，研究還發(fā)現(xiàn)，將miR-29b基因?qū)胄∈篌w內(nèi)會對博來霉素誘導的肺纖維化起到明顯的抑制作用，同時miR-29對已經(jīng)建立的小鼠肺纖維化模型也具有一定的治療作用。miR-29對肺纖維化的治療作用在Montgonery等［25啲研究中得到進一步驗證。動物實驗的結(jié)果進—步證實了miR-29與IPF之間的關(guān)聯(lián)性。除此之外，IPF與miR-29異常之間的聯(lián)系也在IPF患者中得到證實。Roak等［16］研究發(fā)現(xiàn)，無論是在快速進展型還是在慢性遷延型肺纖維化中，miR-29各亞型表達均顯著下降，而在這兩種肺纖維化類型中miR-29的表達不存在明顯差異。研究表明，一種miRNA可以調(diào)控多種靶基因的表達，單一的miRNA表達的改變就足以引起多種基因信號調(diào)控網(wǎng)絡的改變［26,27］。miR-29可以調(diào)控多種與肺纖維化密切相關(guān)的基因的表達，其中涉及到多條信號傳遞通路［18］。miR-29的上游信號通路TGF-p/Smad3信號通路TGF-0是纖維化發(fā)生過程中處于中心地位的細胞因子。Cushing等［7啲研究發(fā)現(xiàn)TGF-0可以引起miR-29的顯著下調(diào)，從而引起IPF中與纖維化有關(guān)的基因上調(diào)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，TGF-P對miR-29的調(diào)控有Smad3依賴性，Xiao等［24］采用基因敲除小鼠的方法，分別提取Smad3基因敲除小鼠和野生型小鼠的原代肺成纖維細胞，并給予TGF-P刺激，結(jié)果顯示與野生型小鼠相比，Smad3基因敲除小鼠來源的成纖維細胞不會發(fā)生miR-29的下調(diào)和纖維化。有關(guān)Smad3對miR-29調(diào)控的具體過程目前還缺乏相應的研究，不過Pandit等［12］通過對let-7d(另一種與纖維化發(fā)生密切相關(guān)的miRNA分子)的研究發(fā)現(xiàn)，Smad3可以與let-7d基因上游的啟動子區(qū)域結(jié)合，從而調(diào)控let-7d的表達。這為我們研究Smad3對miR-29的調(diào)控提供了依據(jù)。另外更值得注意的是，有研究表明miR-29的過表達可以反向抑制TGF-B和結(jié)締組織生長因子(CTGF)的表達，并對Smad3信號通路產(chǎn)生抑制作用，其具體機制還有待進一步研究［14］。2.1.2蛋白磷酸酶2A(PP2A)/組蛋白脫乙酰酶C4(HDAC4)信號通路IPF患者肺內(nèi)的一項相對特征性的變化是成纖維細胞異常增殖和活化，導致肺泡壁過量的I型膠原蓄積，形成瘢痕樣無功能肺泡腔；隨著病程的進展，纖維病變可以從已發(fā)生纖維變化的肺泡向解剖學上鄰近的正常呼吸單元上擴展，導致纖維病變的持續(xù)性發(fā)展，引起機體進行性缺氧，最終導致窒息死亡［28,29］。miR-29是I型膠原表達的重要的調(diào)控分子。有文獻報道，在IPF發(fā)展過程中，聚合的膠原等細胞外基質(zhì)可以反饋性的作用于周圍的成纖維細胞，繼而引起成纖維細胞內(nèi)miR-29表達降低，細胞外基質(zhì)分泌增加，形成一個正向的反饋通路［30］。在正常機體內(nèi)，聚合的膠原可以限制成纖維細胞的過度增殖。Xia等［31］報道，當與聚合的膠原相互作用時，IPF肺成纖維細胞表面的一種主要的膠原識別受體-a201整合素的表達發(fā)生病理性降低，a201整合素功能的異常使其失去激活PP2A的能力，而PP2A是HDAC4發(fā)揮功能的主要的調(diào)節(jié)因子。HDAC4包含一段N段的調(diào)控區(qū)域，易于發(fā)生磷酸化，當HDAC4發(fā)生磷酸化時，其極易被胞質(zhì)中的蛋白酶水解；當HDAC4在PP2A的作用下發(fā)生脫磷酸化作用時，HDAC4可以以穩(wěn)定形式存在，并能在PP2A作用下發(fā)生核內(nèi)的轉(zhuǎn)運。Khali等［23］證實了HDAC4的核轉(zhuǎn)運受其磷酸化狀態(tài)的控制，而PP2A可以穩(wěn)定HDAC4并促進其核轉(zhuǎn)運，HDAC4進入細胞核后可以發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子的功能，直接調(diào)控I型膠原和miR-29的表達。2.2miR-29的下游信號通路Wnt/p-catenin信號通路Wnt/0-catenin信號通路在調(diào)控細胞增殖、分化以及極化過程中具有重要作用。動物模型的研究表明，在博來霉素誘導小鼠肺纖維化的過程中出現(xiàn)了Wnt/p-catenin信號通路的活化。Wang等［21］通過對IMR-90細胞的研究發(fā)現(xiàn)，TGF-P刺激可以增加細胞內(nèi)Wnt3a的表達和0-catenin磷酸化水平，激活Wnt/p-catenin信號通路，調(diào)控C0L1A1的表達。進一步研究發(fā)現(xiàn)，當miR-29過表達后，可以抑制TGF-P誘導的Wnt3a的表達，從而間接抑制p-catenin活化的過程。miR-29可以通過抑制Wnt/0-catenin信號通路，實現(xiàn)對膠原表達的調(diào)控。PI3K-AKT信號通路PI3K-AKT信號通路在細胞分化、凋亡等過程中發(fā)揮重要作用。研究表明，TGF-p可以通過激活PI3K-AKT信號通路，實現(xiàn)對膠原等細胞外基質(zhì)表達的調(diào)控；miR-29類似物可以抑制阻斷PI3K和AKT的磷酸化，抑制PI3K-AKT信號通路，進而降低膠原的表達［32］。Fas死亡受體途徑成纖維細胞和肌成纖維細胞是導致IPF肺內(nèi)過量膠原蓄積和瘢痕組織形成的重要效應細胞。一些研究發(fā)現(xiàn)，來自IPF肺內(nèi)的成纖維細胞或肌成纖維細胞凋亡活性降低，F(xiàn)as死亡受體途徑在其中具有重要作用［33］。miR-29功能的抑制會引起肺成纖維細胞Fas受體死亡途徑相關(guān)蛋白異?；钴S表達°IPF肺內(nèi)成纖維細胞和肌成纖維細胞凋亡活性降低可能是由于TGF-p抑制了miR-29的表達，進而引起細胞表面Fas表達降低的結(jié)果［26］。miR-29表達的改變是IPF發(fā)生發(fā)展過程中重要的分子事件，miR-29可以參與多條與肺纖維化密切相關(guān)的信號通路的調(diào)節(jié)，在纖維化疾病的發(fā)生發(fā)展中占有重要地位。但就目前而言，有關(guān)miRNA-29與IPF的研究還存在一些不足。在IPF發(fā)病過程中，miR-29表達的異常涉及多條已知或未知的信號通路，這些信號通路之間是否存在相互影響和相互作用，信號通路之間相互影響和相互作用的方式是什么，以及如何應用miR-29與纖維化有關(guān)的信號通路之間的相互作用來實施對IPF的治療？所有這些問題的解決，還有待進一步更細致的實驗設(shè)計與研究。按GB/T7714-2005《文后參考文獻著錄規(guī)劃》采用順序編碼制著錄，依照其在文中出現(xiàn)的先后順序用阿拉伯數(shù)字加方括號標出。參考文獻中的作者1~3名全部列出，3名以上只列前3名，后加“，等”或其他與之相應的文字。外文期刊名稱用縮寫，以《IndexMedicus》中的格式為準；中文期刊用全名。論文題目后加文獻類型及標識，如專著[M]、期刊文章J]等。每條參考文獻均須著錄起止頁。作者必須認真核對參考文獻原文，無誤后將其按引用順序(用阿拉伯數(shù)字)排列于文末。【相關(guān)文獻】PanditKV,MilosevicJ.MicroRNAregulatorynetworksinidiopathicpulmonaryfibrosis[J].BiochemCellBiol,2015,93(2):129-137.HutchinsonJ.Idiopathicpulmonaryfibrosis:anotherstepinunderstandingtheburdenofthisdisease[J].EurRespiratoryJ,2016,48(1):26-28.Raghu,ChenSY,HouQ,etal.IncidenceandprevalenceofidiopathicpulmonaryfibrosisinUSadults18-64yearsold[J].EurRespiratoryJ,2016,48(1):179-186.HopkinsRB,BurkeN,FellC,etal.EpidemiologyandsurvivalofidiopathicpulmonaryfibrosisfromnationaldatainCanada[J].EurRespiratoryJ,2016,48(1):187-195.HutchinsonJP,MckeeverTM,FogartyAW,etal.Increasingglobalmortalityfromidiopathicpulmonaryfibrosisinthetwenty-firstcentury[J].AnAmThoracSociety,2014,11(8):1176-1185.RajasekaranS,RajaguruP,Sudhakar-GandhiPS.MicroRNAsaspotentialtargetsforprogressivepulmonaryfibrosis[J].FrontPharmacol,2015,6(2):54.CushingL,KuangPP,QianJ,etal.miR-29isamajorregulatorofgenesassociatedwithpulmonaryfibrosis[J].AmJRespiratoryCellMolecularBiol,2011,45(2):287-294.韓姣，曾凡軍,陳世雄.上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)信號通路在肺纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用J]?山東醫(yī)藥,2015,55(17):101-103.KendallRT,Feghali-BostwickCA.Fibroblastsinfibrosis:novelrolesandmediators[J].FrontPharmacol,2014,5(1):23.MooreBB,HogaboamCM.Murinemodelsofpulmonaryfibrosis[J].AmJPhysiolLungCellMolPhysiol,2008,294(2):152-160.WynnTA.Cellularandmolecularmechanismsoffibrosis[J].JPathology,2008,214(2):199-210.PanditKV,CorcoranD,YousefH,etal.Inhibitionandroleoflet-7dinidiopathicpulmonaryfibrosis[J].AmJRespCritiCareMed,2010,182(2):220-229.MilosevicJ,PanditK,MagisterM,etal.ProfibroticroleofmiR-154inpulmonaryfibrosis[J].AmJRespiratCellMolBiol,2012,47(6):879-887.HeY,HuangC,LinX,etal.MicroRNA-29family,acrucialtherapeutictargetforfibrosisdiseases[J].Biochimie,2013,95(7):1355-1359.PanditKV,MilosevicJ,KaminskiN.MicroRNAsinidiopathicpulmonaryfibrosis[J].TranslatRes,2011,157(4):191-199.OakSR,MurrayL,HhrathA,etal.AmicroRNAprocessingdefectinrapidlyprogressingidiopathicpulmonaryfibrosis[J].PloSOne,2011,6(6):21253.DongJ,JiangG,AsmannYW,etal.MicroRNAnetworksinmouselungorganogenesis[J].PloSOne,2010,5(5):10854.CushingL,KuangP,LuJ.TheroleofmiR-29inpulmonaryfibrosis[J].BiocheCellBiol,2015,93(2):109-118.GuoW,BenlhabibH,MendelsonCR.ThemicroRNA29familypromotestypeIIcelldifferentiationindevelopinglung[J].MolCellBiol,2016,36(16):2141.葛燕，陳國純,孫林,等.MicroRNA-29與纖維化疾病[J].中南大學學報(醫(yī)學版),2011,36(9):908-912.WangY,LiuJ,ChenJ,etal.MiR-29mediatesTGFbeta1-inducedextracellularmatrixsynthesisthroughactivationofWnt/beta-cateninpathwayinhumanpulmonaryfibroblasts[J].TechnolHealthCare,2015,23(Suppl1):119-125.YangT,LiangY,LinQ,etal.miR-29mediatesTGFbeta1-inducedextracellularmatrixsynthesisthroughactivationofPI3K-AKTpathwayinhumanlungfibroblasts[J].JCellBiochem,2013,114(6):1336-1342.KhalilW,XiaH,BodempudiV,etal.PathologicregulationofcollagenIbyanaberrantproteinphosphatase2A/HistoneDeacetylaseC4/MicroRNA-29Signalaxisinidiopathicpulmonaryfibrosisfibroblasts[J].AmJRespiratCellMolBiol,2015,53(3):391-399.XiaoJ,MengXM,HuangXR,etal.miR-29inhibitsbleomycin-inducedpulmonaryfibrosisinmice[J].MolTherapy,2012,20(6):1251-1260.MontgomeryRL,YuG,LatimerPA,etal.MicroRNAmimicryblockspulmonaryfibrosis[J].EMBOMolMed,2014,6(10):1347-1356.MatsushimaS,IshiyamaJ.MicroRNA-29cregulatesapoptosissensitivityviamodulationofthecell-surfacedeathreceptor,Fas,inlungfibroblasts[J].AmJPhysiolLungCellMolPhysiol,2016,311(6):1050-1061.RooiJE,PurcellAL,LevinAA.DevelopingmicroRNAtherapeutics[J].CircRes,2012,110(3):496-507.NoblePW,HomerRJ.Idiopathicpulmonaryfibrosis:newinsights