生物學標志物肌細胞特異性microRNAs 臨床應用的研究進展

李小珍 李大治 王春娥 魏萍

1.福建中醫藥大學第二臨床醫學院，福建福州 350122；2.福建中醫藥大學附屬第二人民醫院呼吸科，福建福州 350003

肌細胞特異性microRNAs（muscle-specific micro RNAs，MyomiRs）僅表達于肌肉組織中，包括平滑肌、心肌、骨骼肌等，被稱為在橫紋肌中專門或優先表達的miRNA?？捎绊懠〖毎湛s舒張、增殖分化等重要生物學功能，在轉錄后負性調控相應靶基因表達，并和相關轉錄因子、信號蛋白、激酶等相互作用形成復雜的生物調控網絡[1]。MyomiRs 主要包含有7 個子集：miR-1、miR-133a、miR-133b、miR-206、miR-208a、miR-208b、miR-499。其中，miR-208a 只在心肌中表達，miR-206、miR-133b 只在骨骼肌中表達，余四種即可在心肌中表達，也可在骨骼肌中表達。

生物標志物是可測量和可量化的生物參數，因此可用于篩選、識別、分類、監測或預測疾病、風險和治療。MyomiRs 在多種疾病中表現出較大相關性，且在多種體液中均可檢測得到，如血清、痰液、肌肉組織等，作為生物標志物具有較大的優勢，越來越受到關注。

1 肌肉相關性疾病中的MyomiRs

1.1 肌肉減少癥

肌肉減少癥又叫少肌癥，是指與骨骼肌的質量、力量和功能下降有關的疾病。在老年肌肉減少癥與非老年肌肉減少癥患者的篩查研究中miR-208b 和miR-499出現顯著下調[2]。另有研究發現miR-206、miR-133a、miR-133b、miR-208b、miR-499 均表現出與肌肉減少癥低水平相關，可見特定miRNAs 的表達與肌肉減少癥中肌肉性能惡化嚴重程度相關[3-4]，MyomiRs 可作為評估肌肉減少癥進展的有效指標，并成為診斷肌肉減少癥的特異性生物學標志物[5]。

1.2 肌營養不良性疾病

MyomiRs 在肌營養不良性疾病也有明顯的表達差異。杜興氏肌營養不良癥（Duchenne muscular dystrophy，DMD）患者和營養不良動物模型的血清中miR-1、miR-133a、miR-206 高度上調[6]。女性攜帶者DMD 的miR-133b 和miR-499 也有顯著上調，顯示了MyomiRs 對于DMD 的女性攜帶者的識別和診斷潛力[7]。在Ⅰ型強直性肌營養不良癥（myotonic dystrophy type 1，DM1）中，包括miR-1、miR-133a、miR-133b、miR-206 在內的幾種MyomiRs 較健康人均出現表達失調，血清濃度增加，認為其不僅可用作DM1 的診斷生物標志物，還可用于監測疾病進展[8]。另外，罕見的肌病——眼咽型肌營養不良癥（oculopharyngeal muscular dystrophy，OPMD）中miR-133a 和miR-133b呈現出低水平相關的趨勢[9]。在MyomiRs 的7 個子集中miR-1、miR-133b、miR-206 更頻繁地出現失調表現，可能與miR-133b、miR-206 的骨骼肌特異性高，以及miR-1 的種子序列與miR-206 相同有關[10]，作為肌肉相關性疾病的生物學標志物更具潛力。

1.3 運動神經元疾病

脊髓性肌萎縮（spinal muscular atrophy，SMA）是一種常染色體隱性遺傳疾病，研究發現在接受治療后，SMA 患者血清miR-133a、miR-133b、miR-206 及miR-1 的表達呈現不同程度的下降[11]。也有研究者認為MyomiRs 作為改善肌萎縮側索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）癥狀和抵抗疾病進展治療策略的潛在分子靶點值得進一步研究[12]。另有研究發現ALS、SMA 和脊髓和延髓肌萎縮癥（spinal and bulbar muscular atrophy，SBMA）小鼠中MyomiRs 失調，強調了MyomiRs 作為ALS、SMA 和SBMA 生物學標志物的潛力[13]。

2 心血管系統疾病中的MyomiRs

研究表明MyomiRs 在多種心血管疾病中可作為生物學標志物，如心肌梗死、心力衰竭等，特別是miR-208a 作為唯一的心肌細胞特異性的microRNAs，在多種的心臟疾病中均有表達失調的情況[14]。

2.1 高血壓病

在高血壓病患者中發現miR-133a 呈低水平表達，miR-1 呈高水平表達[15]。另外高血壓性心臟病患者中miR-133a 水平降低，尤其在左室舒張功能減退患者中檢測到了最低水平的miR-133a[16]。miR-133a或可改變腎素-血管緊張素-醛固酮系統、交感神經系統的信號通路，從而參與高血壓的調節[17]。

2.2 急性心肌梗死

miR-1、miR-133a 是缺血或缺血應激后心臟適應的重要調節因子。miR-1 失調與心臟的損傷重塑和保護有關，在急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）患者的心肌中可發現miR-1 水平上調，外周血中miR-133a 表達顯著升高[18-19]。

2.3 心力衰竭

循環miR-499 與BNP 水平相關，在急慢性心衰患者中，均存在表達差異[20]，可作為心臟再同步治療后左心室射血分數改善的潛在預測因子[21]。在肺動脈高壓模型大鼠中，miR-1、miR-133a、miR-208a、miR-499水平降低，與富爾頓指數（衡量右心室肥厚指標）呈現負相關，此表達或可反映心衰的嚴重程度[22]。心力衰竭是繼發于受損心肌中心肌細胞的大量丟失，而miR-1-1 和miR-133a 的表達可促進心肌細胞的分化[23]，在心衰的疾病過程中發揮著重要的作用。

3 呼吸系統疾病中的MyomiRs

MyomiRs 在呼吸系統疾病中的變化，主要表現在具有骨骼肌功能障礙的呼吸系統疾病中，如慢性阻塞性肺疾?。╟hronicobstructivepulmonarydisease，COPD）、哮喘及肺結核等，這些疾病導致骨骼肌的萎縮會進一步引起呼吸功能減退[24]。特別要指出，COPD、支氣管哮喘、慢性心力衰竭等均可出現膈肌的功能障礙[25]。MyomiRs 在膈肌的功能失調上也有表達的異常。如在呼吸機誘導的膈肌功能障礙模型大鼠膈肌中觀察到miR-208 的上調[26]。

3.1 COPD

骨骼肌功能障礙是COPD 最常見合并癥之一。COPD 患者血漿miR-499、miR-206、miR-133 表現上調，并與肺功能呈正相關，指標可能與COPD 患者的輕重程度有關[27-28]。血清miR-133a、miR-133b-3p 表達水平較低是COPD 急性加重患者1 年內死亡的獨立危險因素[29]。miR-206 可調節COPD 患者的人肺微血管內皮細胞（human pulmonary microvascular endothelial cells，HPMECs）[30]與血漿炎癥細胞因子也有相關[24]。另有發現在COPD 外周血淋巴細胞中miR-1 呈低表達，可能是由于COPD 患者體力活動減少，抑制血清反應因子（serum response factor，SRF）活性并降低miR-1的表達導致[31]。

3.2 支氣管哮喘

支氣管哮喘患者血清中miR-1 表達降低，與哮喘患者的痰液嗜酸性粒細胞增多、氣道阻塞和住院次數呈負相關，可能成為診斷哮喘急性發作的潛在生物標志物。而糖皮質激素抵抗型哮喘患者的miR-1水平進一步降低，可作為一項預測激素治療敏感性的指標[32-33]。

3.3 肺結核

MyomiRs 作為肺結核的生物學標志物較少被使用。有研究發現miR-133 及miR-486 在結核病患者血清中有差異性的表現[24-34]。而在一項鑒定結核分枝桿菌（mycobacterium tuberculosis，MTB）感染期間的循環miRNA 的研究中，分析確定了MTB 感染期間患者血清中有20 個循環miRNAs 上調和5 個miRNAs 下調，其中并沒有MyomiRs 的身影[35]。

4 惡病質疾病中的MyomiRs

惡病質是由腫瘤及其他嚴重消耗性疾病引起的一種全身衰竭綜合征，以骨骼肌的質量和功能喪失以及脂肪組織的喪失為其特征[36]，多項研究表明mi croRNAs 可以準確識別起源的癌組織[37]，而MyomiRs作為microRNAs 其中一類，成為惡病質疾病的生物學標志物也具潛力。

對惡病質小鼠模型及惡病質癌癥患者肌肉組織的不同研究揭示了MyomiRs 失調與惡病質發生和維持之間的相關性[36，38]，在食管腺癌的基因表觀中發現，包括miR-133b 在內的10 個microRNAs 下調[39]。結腸癌及乳腺癌患者中也發現miR-206 的表達失調[40]。頭頸部鱗狀細胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）患者中發現，與非癌組織相比，癌組織中miR-1 的表達明顯降低[41]。ALK 抑制劑治療的胰腺癌小鼠外周血中檢測發現miR-1 上調，并且在治療期間血清樣本中的miR-1 變化先于組織學變化，表明可使用循環MyomiRs 作為更好的癌癥血清生物標志物，還能反應腫瘤的治療反應[42]。

5 其他疾病中的MyomiRs

2 型糖尿病前期個體的血液中發現了miR-1 和miR-133 循環水平升高，并且與疾病前期的重要特征及胰島素抵抗有關，此外肌管中的miR-133a 和miR-133b 還與空腹血糖水平相關，可以作為2 型糖尿病早期診斷的生物標志物[43-44]。類風濕性關節炎患者中觀察到miR-206 的表達升高，且與促炎細胞因子（白介素-16 和白介素-17）的產生呈正相關[45]。MiR-206 也參與抑郁癥的發病，腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF），抑郁癥和抗抑郁反應的靶標，海馬miR-206-3p 可以通過調節BDNF 生物合成參與抑郁癥的發病[46]。另外，部分MyomiRs 與炎癥因子水平變化相關，如miR-133 和miR-206 與血漿8-異前列烷（氧化應激標志物）水平及血漿C 反應蛋白水平有顯著相關[24]。

6 結語

MyomiRs 是肌肉相關性的miRNAs，在各個系統多種疾病中均出現了表達的差異性。在高血壓、心衰等心血管系統疾病中MyomiRs 的7 個子集均有表達失衡；而在呼吸系統疾病中，主要在導致肌肉功能障礙的疾病中出現明顯的表達差異。此外MyomiRs 還對炎癥反應表現出了明顯的相關性，在惡病質疾病中，尤其是腫瘤相關疾病中表現出了優先于組織指標變化的差異性，表明MyomiRs 作為臨床生物學標志物具有巨大的潛力和優勢。