生物学标志物肌细胞特异性microRNAs 临床应用的研究进展

李小珍 李大治 王春娥 魏萍

1.福建中医药大学第二临床医学院，福建福州 350122；2.福建中医药大学附属第二人民医院呼吸科，福建福州 350003

肌细胞特异性microRNAs（muscle-specific micro RNAs，MyomiRs）仅表达于肌肉组织中，包括平滑肌、心肌、骨骼肌等，被称为在横纹肌中专门或优先表达的miRNA。可影响肌细胞收缩舒张、增殖分化等重要生物学功能，在转录后负性调控相应靶基因表达，并和相关转录因子、信号蛋白、激酶等相互作用形成复杂的生物调控网络[1]。MyomiRs 主要包含有7 个子集：miR-1、miR-133a、miR-133b、miR-206、miR-208a、miR-208b、miR-499。其中，miR-208a 只在心肌中表达，miR-206、miR-133b 只在骨骼肌中表达，余四种即可在心肌中表达，也可在骨骼肌中表达。

生物标志物是可测量和可量化的生物参数，因此可用于筛选、识别、分类、监测或预测疾病、风险和治疗。MyomiRs 在多种疾病中表现出较大相关性，且在多种体液中均可检测得到，如血清、痰液、肌肉组织等，作为生物标志物具有较大的优势，越来越受到关注。

1 肌肉相关性疾病中的MyomiRs

1.1 肌肉减少症

肌肉减少症又叫少肌症，是指与骨骼肌的质量、力量和功能下降有关的疾病。在老年肌肉减少症与非老年肌肉减少症患者的筛查研究中miR-208b 和miR-499出现显著下调[2]。另有研究发现miR-206、miR-133a、miR-133b、miR-208b、miR-499 均表现出与肌肉减少症低水平相关，可见特定miRNAs 的表达与肌肉减少症中肌肉性能恶化严重程度相关[3-4]，MyomiRs 可作为评估肌肉减少症进展的有效指标，并成为诊断肌肉减少症的特异性生物学标志物[5]。

1.2 肌营养不良性疾病

MyomiRs 在肌营养不良性疾病也有明显的表达差异。杜兴氏肌营养不良症（Duchenne muscular dystrophy，DMD）患者和营养不良动物模型的血清中miR-1、miR-133a、miR-206 高度上调[6]。女性携带者DMD 的miR-133b 和miR-499 也有显著上调，显示了MyomiRs 对于DMD 的女性携带者的识别和诊断潜力[7]。在Ⅰ型强直性肌营养不良症（myotonic dystrophy type 1，DM1）中，包括miR-1、miR-133a、miR-133b、miR-206 在内的几种MyomiRs 较健康人均出现表达失调，血清浓度增加，认为其不仅可用作DM1 的诊断生物标志物，还可用于监测疾病进展[8]。另外，罕见的肌病——眼咽型肌营养不良症（oculopharyngeal muscular dystrophy，OPMD）中miR-133a 和miR-133b呈现出低水平相关的趋势[9]。在MyomiRs 的7 个子集中miR-1、miR-133b、miR-206 更频繁地出现失调表现，可能与miR-133b、miR-206 的骨骼肌特异性高，以及miR-1 的种子序列与miR-206 相同有关[10]，作为肌肉相关性疾病的生物学标志物更具潜力。

1.3 运动神经元疾病

脊髓性肌萎缩（spinal muscular atrophy，SMA）是一种常染色体隐性遗传疾病，研究发现在接受治疗后，SMA 患者血清miR-133a、miR-133b、miR-206 及miR-1 的表达呈现不同程度的下降[11]。也有研究者认为MyomiRs 作为改善肌萎缩侧索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）症状和抵抗疾病进展治疗策略的潜在分子靶点值得进一步研究[12]。另有研究发现ALS、SMA 和脊髓和延髓肌萎缩症（spinal and bulbar muscular atrophy，SBMA）小鼠中MyomiRs 失调，强调了MyomiRs 作为ALS、SMA 和SBMA 生物学标志物的潜力[13]。

2 心血管系统疾病中的MyomiRs

研究表明MyomiRs 在多种心血管疾病中可作为生物学标志物，如心肌梗死、心力衰竭等，特别是miR-208a 作为唯一的心肌细胞特异性的microRNAs，在多种的心脏疾病中均有表达失调的情况[14]。

2.1 高血压病

在高血压病患者中发现miR-133a 呈低水平表达，miR-1 呈高水平表达[15]。另外高血压性心脏病患者中miR-133a 水平降低，尤其在左室舒张功能减退患者中检测到了最低水平的miR-133a[16]。miR-133a或可改变肾素-血管紧张素-醛固酮系统、交感神经系统的信号通路，从而参与高血压的调节[17]。

2.2 急性心肌梗死

miR-1、miR-133a 是缺血或缺血应激后心脏适应的重要调节因子。miR-1 失调与心脏的损伤重塑和保护有关，在急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）患者的心肌中可发现miR-1 水平上调，外周血中miR-133a 表达显著升高[18-19]。

2.3 心力衰竭

循环miR-499 与BNP 水平相关，在急慢性心衰患者中，均存在表达差异[20]，可作为心脏再同步治疗后左心室射血分数改善的潜在预测因子[21]。在肺动脉高压模型大鼠中，miR-1、miR-133a、miR-208a、miR-499水平降低，与富尔顿指数（衡量右心室肥厚指标）呈现负相关，此表达或可反映心衰的严重程度[22]。心力衰竭是继发于受损心肌中心肌细胞的大量丢失，而miR-1-1 和miR-133a 的表达可促进心肌细胞的分化[23]，在心衰的疾病过程中发挥着重要的作用。

3 呼吸系统疾病中的MyomiRs

MyomiRs 在呼吸系统疾病中的变化，主要表现在具有骨骼肌功能障碍的呼吸系统疾病中，如慢性阻塞性肺疾病（chronicobstructivepulmonarydisease，COPD）、哮喘及肺结核等，这些疾病导致骨骼肌的萎缩会进一步引起呼吸功能减退[24]。特别要指出，COPD、支气管哮喘、慢性心力衰竭等均可出现膈肌的功能障碍[25]。MyomiRs 在膈肌的功能失调上也有表达的异常。如在呼吸机诱导的膈肌功能障碍模型大鼠膈肌中观察到miR-208 的上调[26]。

3.1 COPD

骨骼肌功能障碍是COPD 最常见合并症之一。COPD 患者血浆miR-499、miR-206、miR-133 表现上调，并与肺功能呈正相关，指标可能与COPD 患者的轻重程度有关[27-28]。血清miR-133a、miR-133b-3p 表达水平较低是COPD 急性加重患者1 年内死亡的独立危险因素[29]。miR-206 可调节COPD 患者的人肺微血管内皮细胞（human pulmonary microvascular endothelial cells，HPMECs）[30]与血浆炎症细胞因子也有相关[24]。另有发现在COPD 外周血淋巴细胞中miR-1 呈低表达，可能是由于COPD 患者体力活动减少，抑制血清反应因子（serum response factor，SRF）活性并降低miR-1的表达导致[31]。

3.2 支气管哮喘

支气管哮喘患者血清中miR-1 表达降低，与哮喘患者的痰液嗜酸性粒细胞增多、气道阻塞和住院次数呈负相关，可能成为诊断哮喘急性发作的潜在生物标志物。而糖皮质激素抵抗型哮喘患者的miR-1水平进一步降低，可作为一项预测激素治疗敏感性的指标[32-33]。

3.3 肺结核

MyomiRs 作为肺结核的生物学标志物较少被使用。有研究发现miR-133 及miR-486 在结核病患者血清中有差异性的表现[24-34]。而在一项鉴定结核分枝杆菌（mycobacterium tuberculosis，MTB）感染期间的循环miRNA 的研究中，分析确定了MTB 感染期间患者血清中有20 个循环miRNAs 上调和5 个miRNAs 下调，其中并没有MyomiRs 的身影[35]。

4 恶病质疾病中的MyomiRs

恶病质是由肿瘤及其他严重消耗性疾病引起的一种全身衰竭综合征，以骨骼肌的质量和功能丧失以及脂肪组织的丧失为其特征[36]，多项研究表明mi croRNAs 可以准确识别起源的癌组织[37]，而MyomiRs作为microRNAs 其中一类，成为恶病质疾病的生物学标志物也具潜力。

对恶病质小鼠模型及恶病质癌症患者肌肉组织的不同研究揭示了MyomiRs 失调与恶病质发生和维持之间的相关性[36，38]，在食管腺癌的基因表观中发现，包括miR-133b 在内的10 个microRNAs 下调[39]。结肠癌及乳腺癌患者中也发现miR-206 的表达失调[40]。头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）患者中发现，与非癌组织相比，癌组织中miR-1 的表达明显降低[41]。ALK 抑制剂治疗的胰腺癌小鼠外周血中检测发现miR-1 上调，并且在治疗期间血清样本中的miR-1 变化先于组织学变化，表明可使用循环MyomiRs 作为更好的癌症血清生物标志物，还能反应肿瘤的治疗反应[42]。

5 其他疾病中的MyomiRs

2 型糖尿病前期个体的血液中发现了miR-1 和miR-133 循环水平升高，并且与疾病前期的重要特征及胰岛素抵抗有关，此外肌管中的miR-133a 和miR-133b 还与空腹血糖水平相关，可以作为2 型糖尿病早期诊断的生物标志物[43-44]。类风湿性关节炎患者中观察到miR-206 的表达升高，且与促炎细胞因子（白介素-16 和白介素-17）的产生呈正相关[45]。MiR-206 也参与抑郁症的发病，脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF），抑郁症和抗抑郁反应的靶标，海马miR-206-3p 可以通过调节BDNF 生物合成参与抑郁症的发病[46]。另外，部分MyomiRs 与炎症因子水平变化相关，如miR-133 和miR-206 与血浆8-异前列烷（氧化应激标志物）水平及血浆C 反应蛋白水平有显著相关[24]。

6 结语

MyomiRs 是肌肉相关性的miRNAs，在各个系统多种疾病中均出现了表达的差异性。在高血压、心衰等心血管系统疾病中MyomiRs 的7 个子集均有表达失衡；而在呼吸系统疾病中，主要在导致肌肉功能障碍的疾病中出现明显的表达差异。此外MyomiRs 还对炎症反应表现出了明显的相关性，在恶病质疾病中，尤其是肿瘤相关疾病中表现出了优先于组织指标变化的差异性，表明MyomiRs 作为临床生物学标志物具有巨大的潜力和优势。