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编译：思越，编辑：夏甘草、江舜尧。 原创微文，欢迎转发转载。 导读
miRNA是真核生物中广泛存在的一种长约21到23个核苷酸的RNA分子。通过对重要基因的转录和翻译调节，在疾病病理生理中起着关键作用。有证据表明，miRNA在哮喘和慢性阻塞性肺疾病（COPD）的发病机理中起重要作用，并有助于区分低T2(非嗜酸性、类固醇不敏感)和高T2(嗜酸性、类固醇敏感)疾病亚型。由于miRNA在体液中分泌活跃，并保持相对稳定，因此它们具有开发生物标记物和治疗靶点的潜力，本篇综述总结了在慢性呼吸道疾病中潜在miRNA生物标志物的研究进展。
原名：MicroRNAs in Chronic Airway Diseases: Clinical Correlation and Translational Applications 译名：慢性呼吸道疾病中的microRNA：临床相关性及潜在应用 期刊：PharmacologicalResearch IF：5.780 发表时间：2020年6月23日 通讯作者：HuiFangLim 通讯作者单位：新加坡国立大学医学院 DOI号：10.1016/j.phrs.2020.105045 1.哮喘与COPD：发病机制的异同 哮喘是一种以慢性气道炎症和支气管高反应性为特征的疾病，吸入糖皮质激素是主要的治疗手段。轻中度哮喘主要是由过敏引起的，而重度哮喘的病理生理过程是异质性的，可能与非特应性原因有关。根据疾病的基础机制，划分成TH2-高(嗜酸性)和TH2-低的亚型。TH2-高亚型对糖皮质激素和T2细胞因子单克隆抗体的反应较好。在临床实践中，血浆嗜酸性粒细胞计数是鉴定重度嗜酸性粒细胞性哮喘(SEA)的有效标准。目前尚无鉴定T2通路(免疫球蛋白IGE、白细胞介素4、5、13)，指导临床医师选择SEA制剂的生物标志物。慢性阻塞性肺疾病是慢性支气管炎、气道重塑和肺气肿(肺泡破坏)引起的慢性进行性气流阻塞性疾病。戒烟和长效支气管扩张剂是主要的治疗方法。COPD的气道炎症包括中性粒细胞、巨噬细胞、B淋巴细胞和T淋巴细胞的气道浸润，从而对固有的皮质激素不敏感，存在嗜酸性的亚型，并可能引起哮喘-COPD重叠综合征（ACOS）。2.哮喘和COPD中的miRNA 气道炎症、气道壁重构(AWR)和气道高反应性(AHR)是哮喘和COPD异质性中的共同特征，同时导致了疾病内型的复杂性，从而影响了现有的治疗策略。研究认为，AWR是由气道炎症引起的，而气道壁中异常的结构改变将引起AHR的功能紊乱。寻找到共同的分子机制，将有助于哮喘和COPD的准确分型及靶向治疗。miRNA在循环系统中稳定分泌，miRNA表达的失调可能在许多疾病的发病机制中发挥作用，失调的miRNA可作为潜在的治疗的靶点。尽管miRNA调控网络错综复杂，每个miRNA能够靶向多个基因，每个基因也会受多个miRNA控制。 但对miRNA的生理学研究表明，miRNA参与了哮喘和慢性阻塞性肺疾病的发病机制。截至目前，共有109项研究报道了miRNA与哮喘和COPD的关系，并涉及56个miRNA（图1）。
图1 哮喘和COPD有关气道炎症、气道重塑和气道高反应性的miRNA 2.1 miRNA在气道炎症中的作用 哮喘的气道炎症可分为嗜酸性和中性粒细胞性炎症，且并不总是相互排斥的。嗜酸性炎症反应涉及TH2细胞及其相关细胞因子IL-4、IL-5和IL-13的激活，而中性粒细胞炎症反应主要涉及Th1细胞和细胞因子，包括干扰素-λ(IFN-λ)、白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-8(IL-8)。部分miRNA可同时调节嗜酸性和中性粒细胞性气道炎症。将miR-146a mimics转染到卵清蛋白(OVA)处理的小鼠，通过降低IL-4、IL-5和IL-13水平而下调气道炎症反应，并引起嗜酸性粒细胞和中性粒细胞的下降。在人支气管上皮细胞(HBECs)和气道平滑肌细胞(HASM)中，也观察到miR-146a对气道炎症的抑制作用。miR-146a在哮喘患者气道上皮细胞中的表达水平下降进一步证实了miR-146a的抗炎作用，其表达水平并与中性粒细胞计数呈负相关。miRNA也与哮喘中皮质类固醇的抵抗有关。抑制OVA处理的小鼠miR-9，能通过增加蛋白磷酸酶2A(PP2A)介导的糖皮质激素受体核转位，恢复对地塞米松的敏感性；抑制糖皮质激素不敏感的OVA处理小鼠miR-21表达，也可通过下调磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)介导的组蛋白脱乙酰化酶-2，而增加地塞米松的敏感性。COPD与哮喘有相似的气道炎症特征，并以中性粒细胞型为主。 在COPD中发现的大多数调节气道炎症的miRNA都是中性粒细胞炎症所特有的。在烟雾(CS)处理的小鼠模型的研究中，抑制miR-218导致包括中性粒细胞在内的炎症细胞总数上调，miR-218在CS提取物处理的人支气管上皮细胞(hBECs)和人肺微血管内皮细胞(hPMECs)中具有抗炎作用，miR-218通过下调细胞因子IL-6和IL-8的水平上，抑制气道炎症，且COPD患者肺组织、血清和血浆miR-218水平显著降低，与中性粒细胞炎症标志物和疾病严重程度呈负相关。这些miRNA中部分还参与了哮喘中嗜酸性气道炎症，如miR-21、miR-29b、miR-125、miR-145、miR-146a、miR-155、miR-200和miR-218。目前对于嗜酸细胞性COPD的miRNA研究还较少，未来的研究工作对于揭示气道炎症的分子机制以更好地确定COPD的免疫亚型具有重要意义。2.2 miRNA在气道重塑中的作用 气道壁重塑(AWR)是气道结构的进行性病理改变，是哮喘和慢性阻塞性肺疾病(COPD)的特征之一。哮喘和慢性阻塞性肺疾病的AWR在性质和定位上可能有所不同，通常包括异常气道变化，如气道平滑肌增生、血管生成增加、基底膜增厚和支气管上皮纤维化等。AWR可能由气道炎症引起，从而加强miRNA对AWR的调节。转染miR-200到OVA处理的小鼠分离的ASM细胞中，通过靶向FOXC1并下调PI3K/AKT信号通路，抑制了ASM细胞的增殖，而凋亡水平随着G0/G1细胞周期阻滞的mASM细胞数量的增加而上升。此外，miR-200可以改善肺泡结构损伤和胶原沉积。在CSE刺激的小鼠肺上皮细胞中，miR-200通过靶向锌指E盒结合同源框2(ZEB2)来模拟增加细胞存活率，并使细胞衰老蛋白β-半乳糖苷酶(SA-β-GAL)减少。哮喘患者的支气管肺泡灌洗液(BALF)中miR-200水平下降，与哮喘的严重程度呈负相关。因此，miR-200可能影响了哮喘和COPD的AWR多个环节。miRNA被证明与AWR的粘液高分泌有关。miR-125b通过靶向尘螨处理的小鼠的Ets转录因子蛋白(Spdf)的sam点结构域蛋白，从而减少杯状细胞分化和粘液过多分泌，并在哮喘患者痰中发现miR-125b水平降低。miR-212降低了CSE刺激的NCI-H292细胞的MUC5ACmRNA水平，并在COPD患者血清中发现miR-212的水平降低。2.3 miRNA在气道高反应性中的作用 气道高反应性(AHR)是哮喘和COPD的另一个显著症状。AHR主要是指呼吸道对各种刺激的过度收缩，被认为是在呼吸道平滑肌细胞由AWR引起。RhoA参与细胞骨架动力学和肌细胞收缩，在OVA处理的小鼠中，miR-133水平降低与RhoAmRNA水平呈负相关。在OVA处理小鼠分离的平滑肌细胞中，miR-133a过表达降低了另一个平滑肌收缩关键调节因子SMA的蛋白水平。此外，过度表达miR-133a的肺组织中，发现对乙酰胆碱激发的抵抗力下降；在COPD的ASM细胞模型中，miR-133a降低RhoA蛋白水平并减少乙酰胆碱诱导的细胞收缩，从而改善AHR。3.miRNA的临床应用前景及其局限性 与肿瘤学领域相比，呼吸系统疾病中的生物标志物发现仍处于探索阶段。由于慢性呼吸道疾病存在明显的异质性，疾病和恶化的严重程度的定义仍然是基于主观的临床评分，缺乏标准化可能导致对严重疾病的过度诊断。痰细胞计数定量是炎症亚型的金标准，但操作较为繁琐。此外，患者通常使用具有异生特性的哮喘药物联合治疗，对miRNA的表达产生影响。尽管如此，由于miRNA可以在生物液和血浆中分泌并保持相对稳定的状态，它们在鉴定疾病亚型方面具有巨大的潜力。4.发现慢性呼吸道疾病miRNA生物标志物的流程建议 哮喘和慢性阻塞性肺病miRNA生物标记物的发现极具挑战性。我们将从四个阶段提出发现的流程建议：（1）在预发现阶段，确定生物标志物的目的和特定终点非常重要：对于诊断生物标志物（diagnosticbiomarker），在于鉴别重症哮喘与非重症哮喘及炎症亚型(嗜酸性粒细胞与非嗜酸性粒细胞)；对于预后生物标志物（prognosticbiomarker），在于预测恶化或肺功能下降；对于预测性生物标记物（predictivebiomarker），在于独特的生物学途径驱动的疾病亚型个体对治疗的反应，如嗜酸性或过敏性哮喘对特定生物制剂（如抗IgE的奥马珠单抗）的治疗反应的miRNA群。（2）在规划阶段，应该考虑潜在的经济影响：是否可以通过代表疾病亚型的生物标志物来改进纳入标准，从而降低药物开发成本和风险？能否使用预测性生物标志物来减少样本量并缩短转归的验证时间？能否通过确定病人对哪种新疗法适应性更好，从而减少疾病负担和成本？（3）在发现阶段，由于个体miRNA的功能是组织特异性的，因此比较不同生物样本miRNA信号的表达水平和功能具有重要意义。虽然通过侵入性技术获得的样本(例如支气管肺泡灌洗、支气管活检)是金标准，但是通过下一代测序(NGS)和高灵敏度RT-qPCR方法对生物体液（如痰液）miRNA进行分析的侵入性更小，并且对于未来的临床验证更为实用。因为慢性呼吸道疾病是多种多样的，并且存在尚未发现和重叠的病理生理机制，所以相对于靶向治疗，非靶向治疗更受青睐。此外，miRNA的结果应该在一个独立的队列中进行验证，以评估该模型的鲁棒性，并且在发现和分析验证中使用的患者需要根据疾病严重程度和炎症亚型分组进行严谨的分析。（4）在分析和临床验证阶段，为确保广泛采用，应尽可能使用多中心验证。其次，如果在发现阶段的数据表明，血清或血浆样本中的miRNA具有与呼吸道样本(如痰液)同样的检验效能，这将减少进行痰液诱导和样本处理所需的额外工作。最后，必须证明，实际应用miRNA生物标记物是可行的和具有成本效益的，从而改善精准医学选择正确的治疗方案，以减少个体病人的疾病负担和医疗系统的经济负担。本篇综述总结了在慢性呼吸道疾病中潜在miRNA生物标志物的研究进展，miRNA与哮喘和慢性阻塞性肺病等肺部疾病的发病机制有关。由于目前尚缺乏可靠的工具来诊断重症慢性呼吸道疾病及其亚型，并缺乏生物标志物来预测治疗反应。miRNA在体液中稳定存在，通过检测血清血浆和呼吸道样本中miRNA表达水平的非靶向方法，可能为临床医生提供新的途径。
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