黄霄 ，郝兆虎，2

1 国家卫生健康委员会激素与发育重点实验室 （天津医科大学）、天津市代谢性疾病重点实验室、天津医科大学朱宪彝纪念医院及天津市内分泌研究所 （天津 300134）；2 天津市第四中心医院代谢性疾病管理中心 （天津 300140）

目前，关于基因对疾病影响的研究，人们越来越重视以MicroRNAs（miRNAs）为代表的非编码RNA在基因表达调控方面的作用，一个基因可以受到多个miRNAs的调节，同时一个miRNA也可以调控多个基因，形成调控网络。miRNAs参与生命过程中一系列的重要进程，包括早期发育，细胞增殖，人体细胞死亡、凋亡，脂肪代谢和细胞分化等，其表达具有阶段特异性、高度保守性及组织特异性。人们已发现1千多种miRNA，其中三分之一的基因表达受其调控。MicroRNA-21（miR-21）是近年来研究比较深入的miRNA之一，定位于17q23.2染色体，广泛表达于哺乳动物各器官组织中，包括心脏、脑、胰腺、小肠、结肠、乳腺和肾脏等，它可通过抑制人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因（phosphatase and tensin homology deleted on chromosometengene，PTEN）、程序性死亡因子4（PDCD4）、肌球蛋白1（TPM1）等抑癌基因来促进肿瘤的发生发展。目前miR-21在肿瘤、心血管疾病、糖尿病及其并发症、皮肤病、自身免疫疾病方面作用已得到了广泛的重视，本研究对miR-21研究进展进行综述，现报道如下。

1 miR-21与肿瘤

肿瘤是由于人体细胞的增殖、生长、凋亡以及相关调控机制发生紊乱所形成的。近年来，对miRNAs的研究为在分子水平上进一步了解肿瘤，防治肿瘤提供了一个新的平台。miR-21是与人类癌症关系紧密而且突出的一种miRNA，表达水平在不同种类的恶性肿瘤中均可出现明显的上升，如直肠癌、乳腺癌、多形性成胶质细胞瘤、卵巢癌、肝癌、肺癌、胆管癌、胃癌等[1]，与肿瘤的增殖、分化、生长、侵袭、转移、耐药等方面关系密切，在许多肿瘤的血清中呈高表达[2]，具有相当于原癌基因的作用，起到了拮抗凋亡因子的作用。

国内外的大量研究材料证实，PDCD4、PTEN、Caspases-3均为miR-21的靶基因。MAPK调控细胞的多种重要的生理功能，在肿瘤的发生发展中有重要作用，其中ERK、JNK/SAPK和p38是目前发现的最重要的3个亚家族。ERK与细胞增殖、分化有关，多种受体（如生长因子受体等）都需要通过ERK的活化来完成其信号通路的传递；JNK亚家族主要参与细胞的应激反应，比如应对辐射、渗透压、温度变化等；P38亚家族主要是介导炎症及凋亡等反应。JAK（Janus kinase）-STAT（signal transducer activator of transcription，STAT）通路中由于其受体自身没有激素结构域，与细胞因子结合后，受体通过蛋白酪氨酸激酶JAK（Janus kinase）的作用使受体自身和胞内底物磷酸化。miR-21可通过MAPK信号通路、JAK/STAT信号通路以及Wnt信号通路、凋亡通路、细胞周期、PPAR信号转导通路和其他途径，在肺癌的发生、发展中发挥着显著的作用，在多种组织的肿瘤细胞中，STAT3被激活后，呈持续性的激活状态，可诱发肿瘤[3]。

有研究表明，miR-21能够靶向调节PTEN的表达，调控PI3K/AKT信号通路，影响乳腺癌细胞及原代肝癌细胞增殖、凋亡和细胞周期的变化，并引起周期蛋白p21和p27kip1的表达变化[4]。童佳兵等[5]研究发现，芪玉三龙汤可以对肺部肿瘤产生一定的抑制作用，在研究其可能机制时发现miR-21下调，同时抑癌基因PTEN的表达增强，得出其对肺部肿瘤抑制作用可能是通过下调miR-21，达到上调抑癌基因PTEN的表达来实现的。惠璐璐等[6]发现，雷公藤甲素可能会引起miR-21水平下降，增强化疗药物多柔比星的治疗敏感性。

由此可见，在肿瘤发生过程中，miR-21可能起到重要作用，同时在治疗方面也有重要的临床价值。

2 miR-21与糖尿病

糖尿病目前在我国属于高发的慢性代谢性疾病，以高血糖为主要特点，可引起心脑血管等大血管并发症及眼底视网膜、肾病等微血管并发症，与恶性肿瘤、心脑血管疾病共为我国的三大慢性非传染性疾病。由研究表明，miRNAs参与调节胰腺细胞的发育、胰岛素的分泌及其对靶组织作用的生理过程[7]。miR-21被认为是多种类型糖尿病发病中比较重要的一个[8]。正常情况下，胰岛β细胞受到血葡萄糖刺激后进行胰岛素的合成和分泌，包括胰岛素基因的转录，粗面内质网胰岛素蛋白翻译、修饰和加工处理，最后形成成熟颗粒，在膜连接蛋白（SNARs）的作用下沿微小管向细胞膜移动，与细胞膜融合；胰岛素通过细胞的胞吐作用释放到细胞外，从而完成胰岛素的分泌，胰岛素与其受体结合后，进一步激活启动蛋白激酶Akt，引发生物学效应，调节糖、脂质、蛋白质等物质代谢；PTEN在人体各组织广泛表达，是PI3k-Akt信号通路途径的重要调节因子，可调节经典的胰岛素信号转导通路，PTEN缺失、 miR-21过表达可影响胰岛素信号传导，引起胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）[9]。有研究认为，1型糖尿病主要是CD8+细胞毒性T淋巴细胞直接识别β细胞表达的I类HLA分子，杀伤β细胞。Ruan等[10]研究表明miR-21、PDCD4可能与胰腺β细胞死亡有关。Osipova等[11]发现循环血中miR-21表达在1型糖尿病患者血浆及尿液中明显上调。无论是在1型糖尿病或是2型糖尿病的研究中，都认为miR-21 可能参与了糖尿病的发病过程。

糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）在病理上主要表现为肾小球基底膜增厚、肾小球系膜细胞增生肥大等。转化因子（TGF-β）/Smad通路主要的特点是其受体具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性，通路由TGF-β、TGF-β受体及其底物Smad蛋白家族信号分子所组成。有研究表明，TGF-β可以调节细胞外基质增生，比如胶原蛋白（Ⅰ型或Ⅱ型）及其他蛋白增多。TGF-β-Smad信号通路在DN细胞外基质增生起重要作用。Dey等[12]发现，在培养的近端小管细胞和肾小球系膜细胞中，应用高浓度葡萄糖能够增强miR-21的表达，可增加西罗莫司复合物-1的靶标（targetofsirolimns complex-1，TORC1）活性，引起纤连蛋白表达和肾细胞过度增生，观察到PTEN的低表达，推测可能与该信号传导通路相关，有可能通过miR-21介导而表达下调。因此， miR-21的作用是调控TORC1和PTEN活性，并有可能介导了糖尿病肾病发生过程。有研究表明，miR-21下调也促使炎症、微量白蛋白尿和肾纤维化明显改善[13]。糖尿病肾病患者在早期阶段（尿蛋白正常阶段），miR-21、miR-124、miR-192的表达异常也可反映出足细胞及近端小管的功能异常[14]。Zarjou等[15]发现，使用LNA-antimiR-21阻断miR-21表达可减弱单侧输尿管梗阻诱导的肾纤维化，分析其原因为，减少了促纤维化蛋白的表达及肾间质炎性细胞浸润。

糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy， DR）是糖尿病患者丧失视力的主要原因。有研究发现，在2型糖尿病患者中，通过比较正常人、糖尿病患者、糖尿病视网膜病变患者血miR-21水平，通过qRT-PCR测定发现miR-21表达在糖尿病视网膜病变患者中明显增加，推测其可以作为糖尿病眼病严重的预测因子[16]。在糖尿病视网膜中PPARα是下调的，这可能会导致视网膜病变的出现，当敲除miR-21时，可以防止PPARα下调，改善糖尿病患者眼底情况[17]。血管内皮功能障碍是糖尿病出现血管病变的基础。

3 miR-21与自身免疫性疾病

目前，miR-21在自身免疫疾病方面的作用也受到了广泛关注。Stagakis等[18]应用基因芯片，分析（系统性红斑狼疮）SLE患者和健康对照组的外周血miRNAs表达，采用PCR验证结果，发现27种miRNA与SLE有关，19种miRNA与疾病活动性相关，miR-21表达明显上调，与疾病活动性呈正相关。

PDCD4为直接miR-21调节靶因子，miR-21的上调抑制PDCD4表达和引起调节异常进而参与了人类SLE的T细胞反应。Sézary 网状细胞增生症（SS）为原发于皮肤的T细胞淋巴瘤，Narducci等应用基因芯片对22例SS患者和对照组miRNA差异表达进行分析，结果提示45种miRNA存在表达差异，其中miR-21在SS患者中表达显著增加。进一步体外研究发现，miR-21还可抑制皮肤T细胞淋巴瘤细胞株的凋亡，过表达mi-R21可能通过抑制PTEN功能增加SS细胞的存活[19]。

因此，miR-21可能也与原发性胆汁性肝硬化、自身免疫性胆管炎和结肠炎发展有关[20]。

4 miR-21与皮肤疾病

某些患者在严重创伤、手术及烫伤后，皮肤常并发不同程度的增生性瘢痕，突出皮面，形态不规则，高低不平，这不仅会影响患者容貌，甚至会出现严重的畸形和功能障碍，可能导致患者出现心理障碍，降低患者生命质量。对于大多数深及真皮的增生性瘢痕，由于创面深，可形成永久性的瘢痕。瘢痕组织内成纤维细胞过度增殖，镜下可见形态粗大且呈极性排列的胶原大量沉积。 TGF-β是增生性瘢痕形成中细胞与细胞外基质间重要的信号转导因子，这些细胞因子的异常表达可导致皮肤创面愈合异常，smads蛋白可把TGF-β信号从细胞外传递到细胞内，影响增生性瘢痕的形成及细胞外基质沉着，TGF-β/Smads信号转导途径及结缔组织生长因子转导途径被证实与瘢痕形成存在密切关系[21]。

在体外培养的人增生性瘢痕成纤维细胞发现PDCD4表达偏低，而miR-21表达则显著升高，提示其可能参与增生性瘢痕的形成及演变过程。推测由于miR-21基因的激活，抑制PDCD4蛋白表达同时促进TGF-β1/Smad7信号通路，最终减弱PDCD4蛋白对增生性瘢痕成纤维细胞的抑制作用，Col1和Col3型胶原表达上调，从而造成伤口表面的过度增生[22]。对于增生性瘢痕目前传统的手术治疗不仅会对人体产生二次损伤，甚至还会出现瘢痕的再次增生。有研究发现，对兔耳瘢痕形成瘢痕增生后利用miR-21拮抗药物，其瘢痕治疗效果显著[23]。在对暴露于砷的研究中，Banerjee等[24]研究发现,在砷引发的皮肤损伤、皮肤肿瘤及呼吸系统疾病中，miR-21表达显著上调，在皮肤病变中，相对于其对照组达到了4.5倍，其下游的PTEN、PDCD4则明显下降，提示miR-21在此类皮肤疾病中也可能有重要意义。

银屑病俗称牛皮癣，是一种慢性炎症性皮肤病，该病特点为病程长，容易反复，对患者心身影响大，且以青壮年人群为主。在银屑病患者中不管是在表皮还是在真皮T细胞里，miR-21的水平都较健康对照组升高，转染 miR-21抑制体后T细胞的凋亡率增加，因此miR-21可能成为银屑病患者治疗的一个新靶点[25]。

在小鼠银屑病模型中应用miR-21拮抗剂可以改善小鼠的皮肤情况，因此，靶向miR-21可能是治疗银屑病的一种潜在治疗方法[26]。

5 miR-21与其他疾病

在非酒精肝炎中，miR-21上调可能与窦状血管内皮损伤有关[27]。虞勇等[28]研究通过体外培养心脏微血管内皮细胞（CMVECs），经柯萨奇B3病毒感染后，利用miRNA寡核苷酸基因芯片技术筛选出差异表达的miRNAs，结果发现miR-21在心肌微血管内皮细胞凋亡中的表达有显著变化，提示miR-21在柯萨奇B3诱导的病毒性心肌炎发病过程中可能起重要作用。Roy等[29]研究在小鼠缺血再灌注损伤时发现，miR-21在其心脏重构期间心肌纤维化中发挥了主导作用。

6 小结

miR-21在人体中广泛存在，有在对猪骨骼肌发育的研究中发现，miR-21参与骨骼肌的发育，通过TGFβ1调节PI3K/Akt/mTOR信号转导而实现的[30]。miR-21对人体生理及病理意义目前研究还不够透彻。由于在高等动物体内，调控是分层次的，调控机制也是复杂的，即使是miRNAs之间的影响也是呈现一种网络调节，因此往往单一缺陷一般不会导致对人体的严重损害。我们对于miR-21的理解可能还只是冰山一角，随着检测方法及技术的进步，我们会对miR-21及其相关通路、在疾病中的作用有更加全面的认识。