吴 燕， 王友亮， 陈克平

(1. 江苏大学 生命科学研究院, 江苏 镇江 212013;2. 军事医学科学院 生物工程研究所发育和疾病遗传学研究室, 北京 100071)

miRNAs是一类长度为19～24个核苷酸的非编码小分子RNA，在进化上具有高度保守性。miRNA通常以单拷贝、多拷贝或基因簇等形式存在于基因组中，首先由RNA聚合酶Ⅱ从miRNA 编码基因转录出初级转录本(pri-miRNA)，pri-miRNA在Drosha酶的作用下剪切为具有茎环结构约70个核苷酸的miRNA前体(pre-miRNA)，它在细胞质转运蛋白Exportin-5的作用下运输到胞质中，接着通过Dicer酶剪切成约22个核苷酸的成熟单链RNA。成熟的miRNA能够与靶标mRNA分子的3′末端非翻译区特异性结合，形成 RNA沉默复合体(RISC)，RISC对靶标基因mRNA产生抑制性信号，使蛋白表达受到抑制，或直接导致mRNA的降解，参与转录后基因表达调控[1]。miRNA在皮肤领域的早期研究中，主要集中于皮肤病的治疗及皮肤癌发生，随后的研究表明它在皮肤创伤愈合过程中的作用也十分显著，miRNA逐渐成为皮肤研究领域中的一个新热点。

1 miRNA在皮肤发育中的作用

干细胞是一类具有自我更新和分化能力的未成熟细胞，可以分化为其它类型细胞、组织及器官。皮肤中存在可以分化为表皮、皮脂腺和毛囊等各种皮肤组织的干细胞，miRNA能够影响皮肤干细胞自我更新和皮肤形态发生及分化，特别是miR-125b和miR-203在维持干细胞增殖和前体细胞分化过程中有重要作用[2]。Dicer酶是决定miRNA成熟的关键酶，皮肤胚胎前体细胞如果缺失Dicer酶，将会影响前体细胞的分化，最终导致毛囊发育的显著差异[3]。在相同的条件下分别敲除皮肤中的Dicer和DGCR8(miRNA成熟过程中的重要辅助因子)，两种小鼠表型没有太大差异，都会使其毛囊外翻、细胞凋亡增多、皮肤粗糙及新生小鼠致死现象等，同时还发现Dicer缺失小鼠毛囊隆起部位的毛囊干细胞发生异常并最终退化，暗示miRNA在维持毛囊干细胞发育有着重要作用，而在表皮中缺失Dicer似乎并没有影响其干细胞或前体细胞[4]。不同于其他miRNA，miR-205b在早期发育中促使皮肤干细胞快速增殖，在成体皮肤干细胞中敲除miR-205，干细胞将会提前退出细胞循环周期，加速新生干细胞进入静息状态，会导致毛囊发育异常，进一步研究证实miR-205是靶向PI(3)K信号通路的负调控分子，可抑制Akt的活化，进而抑制干细胞的增殖[5]。未来关于miRNA和其他靶基因在这一过程的调节机制的研究会加强我们理解皮肤干细胞形态发生。

2 miRNA在皮肤创伤愈合中的作用

皮肤创伤愈合是一个动态而复杂的过程，它主要包括3个阶段：最早出现的是炎症反应阶段，主要表现为凝血和炎症反应；随后为细胞的增殖阶段，主要包括再上皮化、血管新生和肉芽组织形成，其中角质细胞的增殖和迁移是皮肤愈合最重要的阶段；最后阶段为组织的重塑，主要是胶原的沉积、重塑及胶原纤维的产生[6]。在创伤愈合的不同阶段都有特定的miRNA发挥重要的作用。

2.1miRNA在炎症反应阶段的作用

目前miRNA在炎症反应阶段的作用知之甚少。当皮肤受到创伤时，创口处于严重缺血和缺氧状态，使中性粒细胞进入损伤区，其主要功能是分泌大量趋化因子，诱导血液中的单核细胞进入局部创伤组织成为巨噬细胞，除此之外，中性粒细胞分泌大量的酶类，一定程度上能起到杀伤某些微生物的作用，实施主要功能后，中性粒细胞将通过凋亡程序消失。miRNA-105能够靶向调节TLR-2，在人角质细胞中，过表达miR-105可以降低TLR-2的表达水平，能够减轻创伤的炎症反应[7]。白介素-22(IL-22)与皮肤创伤的炎症过程密切相关，它是一种促炎症细胞因子，在人永生化角质细胞系和重组人表皮细胞中用IL-22诱导，发现miR-184的表达量分别提高了15倍和8倍，进一步研究证实IL-22通过JAK-STAT3通路促进miR-184的表达，抑制靶分子AG02(RISC重要组成部分)的表达[8]。可见miRNA在炎症阶段有重要调控作用。

2.2 miRNA在细胞增殖阶段的作用

在创伤愈合中，增殖阶段是表皮再生的重要阶段。目前已有大量研究发现miRNA可以影响角质细胞的增殖和迁移。大多数慢性创伤都处于缺血缺氧状态，并且在缺氧状态下创伤很难愈合，然而miR-210在低氧状态下较为敏感，它能够显著地调节低氧转录因子HIF-1α来增强低氧的敏感性，同时靶向转录因子E2F3，E2F4，对角质细胞的增殖阶段发挥重要作用[9]。近期Sampath等[10]寻找到控制伤口愈合及帮助皮肤细胞迁移的分子“开关”，健康者和糖尿病患者皮肤组织内都生产一种调控基因表达的miRNA-198，当健康者的皮肤出现伤口时，皮肤细胞就会停止制造这种miRNA，它的数量急剧下降后开启多个控制伤口愈合的机制，其中一个愈合机制是，伤者的体内开始生产一种帮助皮肤细胞迁移的蛋白质FSTL1，这种蛋白质帮助角化细胞移向伤口，然后填补伤口，进而防止伤口被外部物质感染。MiR-27b在角质细胞迁移却起着相反的作用，在烧伤的皮肤中miR-27b相对于正常皮肤有着显著地降低，进一步发现它能够抑制SDF-1α蛋白表达，从而显著抑制受伤皮肤间充质干细胞的迁移[11]。miRNA-203在形成皮肤的保护层中也起到了关键的作用，它在皮肤创口前缘表达量降低，其靶分子RAN和RAPH表达升高，而这两个分子能够促进创伤表皮角质细胞的迁移和增殖，在皮肤受到损伤时，miR-203对维持皮肤稳态平衡发挥着特殊的作用[12]。miRNA-203可以阻断p63蛋白的转译，导致上皮内层的干细胞离开并迁移到皮肤表面，迅速转换为末端分化的细胞，由于p63分子的活性降低，抑制干细胞的增殖，结果导致小鼠形成非常薄的皮肤，然而p63在癌细胞中有过量表达，这一结果对理解癌症提供了很好的线索[13]。

miRNA除了在角质细胞增殖和迁移中起作用，对血管形成和成熟也发挥着重要功能。其中miR-199a-5p通过抑制Ets-1-MMP1通路导致皮肤血管生成受阻，从而抑制皮肤创伤愈合[14]。另外也发现miR-200b在创伤血管形成阶段表达量下降，在内皮细胞过表达它的靶分子珠蛋白转录因子结合蛋白2(GATA2)和血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)能够挽救miR-200b对血管的影响，下调miR-200b可以激活GATA2和VEGFR2表达，进而促进创口血管形成。但是它在糖尿病人反应中却不一样，如果在病人中把内皮细胞用肿瘤坏死因子α处理，促炎性细胞因子大量存在从而诱导miR-200b表达，抑制了GATA2和VEGFR2的作用，使血管生成受到了抑制从而抑制创伤愈合，因此miRNA在临床治疗中还需要针对不一样的人群[15]。

2.3 miRNA在组织重塑阶段的作用

表1 miRNAs创伤愈合中各个时期的功能

创伤愈合过程中，miRNA在重塑过程中发挥了辅助功能，主要是影响胶原蛋白的沉积以及胶原纤维的产生。研究比较多的是miR-29家族，miR-29a在TGF-β、PDGF-B和 IL-4调控下，能够直接调节转录后胶原蛋白的表达，从而促进组织重塑[16]。但是miR-29b却有着相反的作用，miR-29b能够调控胶原Ⅰ的合成，过表达miR-29b能够显著地减少胶原Ⅰα1和Ⅰα2，敲低内源性miR-29b可以诱导胶原Ⅰα1和Ⅰα2的上调，miR-29b是胶原Ⅰ型亚基的转录后抑制因子，有望成为抑制瘢痕形成的药物[17]。miR-200家族在组织重塑过程中也发挥了重要作用，利用紫草素局部治疗创伤能够影响上皮间充质转换(EMT)和抑制相关的miRNA表达，进一步发现在EMT调控中，miRNA-200家族靶向Sip1和Tcf8使得EMT增加，促使创伤修复，紫草素有望成为一种治疗创伤愈合的新药物[18]。miR-200家族在现有的研究中比较广泛，就目前所知miR-200b和miR-200c参与多种信号通路，例如MAPK、p53、TGF-β和胶原蛋白的合成，在创伤愈合过程，它能够通过MAPK信号通路调节胶原蛋白和基质金属蛋白酶的合成，同时它还在瘢痕瘤中表达下降，主要是参与其过程的胶原蛋白沉积[19]，因此miR-200可能在皮肤纤维形成时也发挥作用，这还有待进一步的探索。

目前研究与皮肤创伤相关的miRNAs已经有很多，表1列举了一些在创伤愈合的各个时期发挥作用的重要miRNAs[1, 7-27]。

3 展望

迄今为止，我们发现人类基因组中大多是由非编码基因组成，但是，这些非编码区域的功能却了解的很少，miRNA是内源性的非编码RNA，不同器官不同组织都有其特异的miRNA表达谱，尽管大量研究证明了它在皮肤发育，皮肤的发病机理以及创伤愈合调控机制中发挥重要的作用，但是皮肤发育中精确的miRNA调控网络仍没建立，如何利用miRNA调节皮肤发育，治疗慢性创伤以及瘢痕形成修复，仍是一个亟需解决的问题[1]。miRNA这类新的调控因子给人类科学和社会进步带来了新的希望，然而在未来的研究仍然存在巨大的挑战，因为miRNA在表达上具有很强的空间特异性，并与靶基因组成复杂的调控网络。因此，明确miRNA的分子机制和发现新miRNA所具有的潜在功能对皮肤创伤愈合、修复皮肤瘢痕以及皮肤病的研究有跟大的帮助，相信在不远的将来，miRNA的研究必将给人类和整个社会带来革命性的进步。

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