微小RNA （microRNA ）是一类长约22 nt 的核苷酸单链小分子RNA ，分布于各种生物中，对基因的表达起着重要的调控作用。研究证实microRNA 通过对靶基因进行转录后表达的调控，在生物的发育、繁殖、细胞分化凋亡、致病机制方面发挥重要作用，预测超过1/3 的人类基因都是保守的microRNA 靶基因，对MicroRNA 的深入研究有助于探索疾病的发病机制，为其早期诊断和治疗寻找到新的路径。microRNA 作为关键的调节性RNA 在哮喘等许多疾病中具有十分重要的意义，其可通过调节多条信号转导通路而参与气道重塑等病理生理过程。MicroRNA 的研究将使我们对哮喘的病理生理过程产生更多更新的认识，从而为哮喘寻找新的有效的治疗途径奠定基础。
1 MicroRNA 的生物学特征及功能
MicroRNA 的成熟是一系列酶参与的过程。首先，编码microRNA 的基因在细胞核内经RNA 多聚酶Ⅱ（RNA PolⅡ ）催化转录为初始microRNA ，然后，初始microRNA 被RNAeⅢ 酶Drosha 剪切成大约70 nt 长、具有茎环样结构的前体microRNA ，前体microRNA 随后被转运蛋白Exportin-5 转运至细胞质经RNAeⅢ 酶Dicer （双链RNA 专一的RNA 内切酶）作用后，形成21 ～23 nt 的短链RNA ，再进一步形成成熟的microRNA ，成熟microRNA 与Argonaute 蛋白结合，并在其协助下结合到P 小体中RNA 诱导的基因沉默复合物上，该复合物与靶mRNA 结合后，microRNA 的5' 端与mRNA 3'UTR 互补配对从而造成mRNA 的降解或者抑制其翻译过程，调节基因表达。当microRNA 与靶mRNA 完全或几乎完全互补时，靶mRNA 降解；当microRNA 与靶mRNA 不完全瓦补时，则对翻译过程进行负调控阻碍蛋白质翻译。但也有研究报道存在增强翻译的作用，如miRNA-369-3 与TNF-α 的3'UTR 结合后可增强TNF-α 的表达。而miRNA-10a 与目标基因5'UTR 亦可增强其表达。Eiring 等报道人类miR-328 增强C/EBPαmRNA 的表达是通过结合目标基因hnRNP E2 蛋白而不是3'UTR 或5'UTR 来实现的。
MicroRNA 在许多生物学过程包括细胞的增殖、分化和凋亡中发挥着调控作用。异常的microRNA 表达与许多疾病的发生、发展如癌症和心血管疾病密切相关，microRNA 已作为临床有价值的诊断和预后观测指标。应用microRNA 反义链来减弱其生物学活性或病毒与质粒载体的过表达来调节microRNA 的作用已被提议为一种新的潜在的治疗途径。研究表明，miR155 、miR-181a 、miR-146a 、miR-150 、miR-223 和miR 17-92 通过调节免疫细胞包括骨髓细胞、T 细胞和B 细胞的发生、分化及功能来参与先天性或获得性免疫应答。Moschos 等研究发现在肺部炎症反应中miR-21 、miR-25 、miR-27b 、miR-100 、miR 140 、miR-142-3p 、 miR-181c 、 miR-187 、 miR-194 、miR-214 、miR-223 和miR-224 表现为一过性的增加。在支气管哮喘（简称哮喘）中，microRNA 主要通过调节免疫细胞的作用来参与病情的发生发展，此外，microRNA 也可调节气道上皮细胞和平滑肌细胞的功能。
2 MicroRNA 与哮喘
2.1 let-7 家族在哮喘中的作用 let-7 家族是肺组织中表达含量最多的microRNA 之一。在哮喘炎症反应和气道重塑中起重要作用的IL-13 的靶向基因，可被mmu-let-7a 所调节。Polikepahad 等研究表明在体内抑制let-7 后可降低哮喘炎症反应和细胞因子的产生，从而推测let 7 对哮喘炎症具有正性调节作用。而Kumar 等研究发现，给予哮喘模型外源性let-7 类似物后IL-13 水平降低，气道炎症缓解，黏液产生和上皮下纤维化减少，提示其在哮喘中的负性调节作用。因此，let-7 家族在哮喘中的确切作用还需进一步的深入研究。
2.2 miR-146a 在哮喘不同组织细胞中的作用 支气管上皮细胞在炎症细胞因子刺激后，可出现上皮一间质转化和细胞凋亡。上调miR-146a 和转染miR-146 类似物后可阻止细胞凋亡，而对上皮- 间质转化却没有明显的作用。转染miR 146a 类似物后可诱导Bcl-XL 的表达，STAT3 的磷酸化以及细胞增殖，提示miR-146a 可通过调节支气管上皮细胞而参与组织结构的重塑。研究表明，miR-146a 亦可调节人类肺泡上皮细胞的炎症反应，IL-1β 诱导的IL-8 和趋化因子的释放与miR 146a 的表达相关。在IL-1β 刺激后，支气管上皮细胞可见miR-146a 的表达增加，miR-146a 类似物可减少IL-1β 诱导的IL-8 和趋化因子的释放，而miR 146a 抑制剂的作用则相反，提示miR 146a 可负性调节IL-1β 诱导的炎症反应。Larner-Svensson 等研究发现，气道平滑肌细胞在IL-1β 刺激后可见miR-146a 的表达和IL-6 和IL-8 的释放增加，转录水平的初始miR 146a 的表达由核因子κB （NF-κB ）调节，由初始到成熟miR 146a 的转录后过程的调节则是通过MEK-1/2 和JNK-1/2 途径来实现。此外，他们发现在气道平滑肌细胞，高水平的miR-146a 可减少IL-1β 诱导的IL-6 和IL-8 的释放，而miR-146a 在IL-1β 刺激下难以达到高水平。可见，miR 146a 在气道炎症反应和气道重塑中发挥着重要的作用，为气道炎症反应和气道重塑的控制提供了新的研究靶点和方向。
2.3 miR-21 对哮喘炎疗的正性调节 哮喘早期的免疫机制中以Th1/Th2 失衡为主，最新的研究表明，敲除miR-21 后嗜酸粒细胞浸润减少，Th2 细胞反应减弱，Th1 细胞反应增强。提示miR-21 在哮喘Th1/Th2 机制中发挥着重要的调节作用。在哮喘模型肺组织广泛表达的microRNA 中，以miR-21 的上调和miR-1 的下调最为显著，在卵蛋白激发、烟曲霉菌激发和IL-13 转基因小鼠均可检测到，在IL-4 转基因小鼠亦表现出miR 21 的增加。在烟曲霉菌哮喘模型中，miR-21 主要表达于单核细胞和多核骨髓细胞。IL-12 p35 mRNA ，一种miR-21 的潜在的目标基因，在上述三种模型中表达均减少。miR 21 通过调节IL-12 水平来发挥其调控作用。因此，降低miR 21 表达或减少IL-12 水平可能有利于控制哮喘的炎症反应。
2.4 miR-126 对哮喘炎症的正性调节 在慢性哮喘模型中，气道壁多种microRNA 表达增加，尤以miR-126 显著，但随后都恢复至正常水平，表明microRNA 对于慢性哮喘病程的持续不是必需的。抑制miR-126 可减少嗜酸粒细胞募集，但无法改变气道重塑等过程，表明在气道重塑等病变中有多种microRNA 的参与。多种microRNA 为Toll 样受体信号途径的关键调节者，如miR-196 可增加机体对某些抗原的免疫效应，从而引发哮喘等过敏性反应的发生，抑制miR -126 水平可减少炎症反应，降低气道高反应性。在屋尘螨诱导的过敏性哮喘小鼠模型中，miRNA-16 、miRNA-21 和miRNA-126 显著增加，而在Toll 样受体4 （TLR4 ）和MyD88 缺陷的小鼠中miRNA-126 的表达未增加。抗miRNA-126 可上调POU 结构域2 级关联因子1 （PU.1 ）的表达，从而使其负性调节GATA3 （Th2 细胞相关转录因子）的表达而改变Th2 细胞的功能。因此，miR-126 可能联合其他多种microRNA 共同参与哮喘的炎症反应。
2.5 与哮喘炎症正性调节相关的其他microRNA
2.5.1 miR-26a 、miR-16 、miR-140 气道平滑肌细胞肥大是重症哮喘气道重塑的一个重要的病理特征，Mohamed 等研究发现与细胞肥大相关的50 种microRNA ，其中28 种上调，22 种下调。miR-16 ，miR-26a 和miR-140 表现为显著的上调，miR-26a 抑制剂可减少肥大反应，而miR-26a 的过表达则诱导气道平滑肌细胞肥大，其靶向基因为糖原合酶激酶3β 。
2.5.2 miR-221 肥大细胞在哮喘嗜酸粒细胞浸润、平滑肌细胞增殖以及气道重塑中起着重要的作用。miR-221 可影响肥大细胞的许多生物学功能，在肥大细胞静止期，miR 221 可调节其细胞周期和细胞骨架的形成，在肥大细胞受抗原刺激后，miR 221 可发挥针对肥大细胞特异性的作用，使肥大细胞脱颗粒、黏附作用和细胞因子的释放显著增加。
2.5.3 miR-145 、miR 21 、let 7b Collison 等研究发现，miR-145 、miR-21 和let 7b 分别与气道平滑肌功能、炎症反应和气道上皮细胞功能相关，抑制miR-145 町降低嗜酸粒细胞炎症反应、黏液高分泌、Th2 细胞反应和气道高反应性，miR-145 拮抗剂可发挥类固醇激素样的抗炎效应。因此，microRNA 为人类过敏性疾病的治疗提供了新的探索途径。
2.5.4 miR-25 、miR - 188 、miR 320 Kuhn 等研究发现，miR-25 可调节人类气道平滑肌细胞的表型，已发现有11 种microRNA 在IL-1β 和TNF-α 刺激后表达下调，以miR-25 、mir-188 和miR 320 最为显著，miR-25 抑制剂可减少趋化因子的分泌，亦可调节细胞外基质蛋白和多种可收缩蛋白的水平。此外，他们还发现气道平滑肌细胞miR-25 的靶向基因，以期从miR-25 获得新的治疗途径。
2.6 与哮喘炎症负性调节相关的microRNA
2.6.1 miR-672 、miR 143 基质金属蛋白酶12 （MMP-12 ）与哮喘炎症反应密切相关，Di Valentin 等研究发现当哮喘MMP-12 表达上调时miR 672 和miR-143 的表达显著下降，MMP-12mRNA 存在与miR-672 和miR 143 结合的位点可成为其候选的靶向基因。
2.6.2 miR-29 研究表明，miR-29 可在多种不同组织以细胞外基质分子包括胶原为靶向目标引起上皮下及组织的纤维化，miR-29c 在哮喘时表达下调，miR-29 的效应由IL-1 和IL-4 途径和前列腺素合成途径所介导。
2.6.3 miR-133a Chiba 等研究发现在人类支气管平滑肌细胞中抑制miR 133a 可检测到RhoA （一种促收缩蛋白）的高表达，在IL-13 的刺激下也可检测到RhoA 蛋白的高表达和miR-133a 表达的下调，提示miR 133a 对RhoA 的表达起负性调节作用。
2.6.4 miR 155 Martinez Nunez 等研究发现，miR-155 可调节人类巨噬细胞对IL-13 的反应，miR-155 的靶向基因为IL-13Rα1 ，在miR-155 缺陷的哮喘小鼠表现为Th2 细胞反应和气道重塑的增加。miR -155 的敲除可导致哮喘气道重塑和炎性细胞浸润的增加。
2.7 与哮喘相关的其他microRNA 组织相容性抗原G （HLA-G ）为哮喘的易感基因之一，已证实miR-148a 、miR 148b 和miR-152 可与HLA-G 的3'UTR 结合而改变其功能。在哮喘高碳酸血症时，高CO2 水平可使miR 183 表达水平增加，miR 183 使异柠檬酸脱氢酶2 的表达下降，从而影响线粒体功能和细胞增殖。重症哮喘与CD8+T 细胞的激活密切相关，而CD8+T 细胞的激活则与其细胞中miR 146a/b 与miR-28-5p 的表达下降相关。研究表明，中度哮喘患者的气道上皮细胞存在microRNA 的异常表达，其中miR-200a 、miR-141 与气道上皮- 间质转化有关，miR-34a-c 、miR-449 与上皮细胞增殖有关。
3 总结与展望
综上基本介绍了microRNA 的生物学特征和功能及其在哮喘中的作用最新的研究进展，揭示了microRNA 在哮喘疾病的发生、发展中的重要性。与哮喘有关的多种microRNA 中，如let-7 家族在哮喘过程中究竟如何发挥调节作用，microRNA 之间在哮喘中的协同或拮抗作用等还需进一步深入研究。相信随着后基因组时代的来临，基因组学研究的深入、高通量微阵列和生物信息学的广泛应用，microRNA 将成为哮喘潜在的分子诊断标记和分子治疗靶向，以及判断病情和预后的良好指标。
