侯 果 余 追

膿毒癥是感染引起宿主反應(yīng)失調(diào)，從而導(dǎo)致致命的器官功能障礙。在充分的液體復(fù)蘇基礎(chǔ)上仍需血管活性藥物維持平均動脈壓≥65mmHg，且乳酸>2mmol/L，即為膿毒癥休克[1]。膿毒癥已成為全球危重病患者死亡的主要原因，早期識別膿毒癥和膿毒癥休克對于盡早啟動集束化治療，降低死亡率至關(guān)重要。盡管膿毒癥的治療措施越來越完善，然而其住院死亡率仍高達(dá)40%[1，2]，這與延遲診斷和治療密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)室生物標(biāo)志物對膿毒癥早期診斷、病情評估和預(yù)后判斷有著重要的臨床意義，目前臨床使用的生物標(biāo)志物如C反應(yīng)蛋白(CRP)、降鈣素原(PCT)和白細(xì)胞介素-6 (IL-6)的敏感性和特異性均較低[3]。目前關(guān)于miRNA在疾病發(fā)生發(fā)展中的研究越來越多，有人提出miRNA可以作為一種新的膿毒癥生物標(biāo)志物，本文對近年來關(guān)于miRNA在膿毒癥方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 miRNA的特性及在臨床疾病中的應(yīng)用

miRNA是一種新的小RNA分子，由長約22個(gè)核苷酸構(gòu)成，屬于非編碼RNA，不對蛋白質(zhì)進(jìn)行編碼，而是調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。第一個(gè)miRNA是20年前在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)的，被稱為lin-4，隨后在眾多的生物體中共發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個(gè)miRNA，目前人類基因組中大概有2 588個(gè)miRNA。所有miRNA家族都要經(jīng)歷一系列的生物合成過程，從而將miRNA前體轉(zhuǎn)化為具有活性的、成熟的miRNA。miRNA是通過細(xì)胞核內(nèi)RNA聚合酶II作用于miRNA基因而合成，通過轉(zhuǎn)錄形成miRNA前體，miRNA前體轉(zhuǎn)錄序列在RNase III 核酸內(nèi)切酶(Drosha)的作用下裂解，進(jìn)而在細(xì)胞核形成miRNA前體，最后通過輸出蛋白5轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。一旦進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，miRNA前體就會被第二種RNase III內(nèi)切酶(Dicer)和轉(zhuǎn)活化因子RNA結(jié)合蛋白(TRBP)裂解，形成成熟的miRNA雙鏈和隨從鏈，最終被Ago2蛋白所降解。這些miRNA在一定的壓力條件下由細(xì)胞內(nèi)釋放出來，主要是通過兩種機(jī)制，一種是細(xì)胞死亡時(shí)的被動釋放(凋亡體)，另一種是細(xì)胞分泌時(shí)的主動釋放(外泌體、核糖體復(fù)合物、高密度脂蛋白和微泡)[4]。

miRNA具有特異性、選擇性和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，這使它們在醫(yī)學(xué)臨床診斷方面具有成為理想的生物標(biāo)志物的可能。雖然大量的miRNA存在于細(xì)胞內(nèi)，但如前所述，細(xì)胞外同樣存在著miRNA，稱為循環(huán)miRNA。細(xì)胞外miRNA的基本特征表現(xiàn)為高穩(wěn)定性和特異性，在一些體液中廣泛存在，而體液是最容易獲得的生物樣本，是分析特定生物標(biāo)志物的理想材料，如血液(血清和血漿)、唾液、尿液、糞便、濾泡液、滑膜液、胰液、膽汁、胃液，并可作為相關(guān)疾病的生物標(biāo)志物被檢測出來[5]。研究表明，不同類型的miRNA與心血管疾病、癌癥、中毒、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、代謝紊亂、免疫紊亂、感染和創(chuàng)傷后疾病等密切相關(guān)。Mitchell等[6]發(fā)現(xiàn)6個(gè)miRNA可作為非侵入性方法診斷前列腺癌，分別為miRNA-100、miRNA-125b、miRNA-141、miRNA-143、miRNA-205和miRNA-296。Lin等[7]報(bào)道了5個(gè)miRNA(miRNA-15b、miRNA-1975、miRNA-199a-3p、miRNA-199b-3p和miRNA-421)可以作為肝癌診斷的生物標(biāo)志物。Jansen等[8]也在冠狀動脈疾病患者中發(fā)現(xiàn)了一些表達(dá)改變的miRNA: miRNA-126、miRNA-222、miRNA-21、miRNA-20a、miRNA-27a、miRNA-92a、 miRNA-130、miRNA-199a、miRNA-217、miRNA-9na-2a、miRNA-21、miRNA-2a。此外，他們還發(fā)現(xiàn)低濃度的miRNA-126和miRNA- 199與降低心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。Alieva等[9]在帕金森病miRNA表達(dá)研究中發(fā)現(xiàn)miRNA-7、miRNA-9-5p、miRNA-9-3p、miRNA-129和miRNA-132表達(dá)增加。Izumi等[10]在脊髓損傷的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭袡z測到損傷12h后miRNA-233異常表達(dá)。miRNA-122參與了膽固醇代謝、肝細(xì)胞癌和丙型肝炎病毒感染[11]。這些研究為miRNA作為膿毒癥生物標(biāo)志物奠定了一定的基礎(chǔ)。

2 miRNA作為膿毒癥的標(biāo)志物

近期研究顯示miRNA表達(dá)與膿毒癥密切相關(guān)，不同miRNA在膿毒癥中表達(dá)也不同。Puimège等[12]在動物試驗(yàn)中證實(shí)，miRNA-511能夠直接靶向作用于膿毒癥炎癥反應(yīng)的主要調(diào)控因子腫瘤壞死因子(TNF)而發(fā)揮作用，對TNF誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠注射miRNA-511可以降低TNF受體-1的表達(dá)水平，從而減輕炎癥反應(yīng)。而另一項(xiàng)研究[13]表明miR-146a在單核細(xì)胞系THP-1的膿毒癥細(xì)胞模型中通過使TNF-α的轉(zhuǎn)錄沉默和翻譯中斷來減輕炎癥反應(yīng)。miRNA-30a在脂多糖誘導(dǎo)的膿毒癥中通過靶向作用于炎癥通路STAT1而抑制炎性因子MD-2在單核細(xì)胞中的表達(dá)[14]。然而，這些研究也僅僅是在動物試驗(yàn)中初步驗(yàn)證了miRNA在膿毒癥發(fā)病機(jī)制中的作用。有一項(xiàng)研究[15]報(bào)道了miRNA-25對于膿毒癥診斷的臨床準(zhǔn)確性優(yōu)于CRP和PCT，miRNA-25下降的程度與膿毒癥嚴(yán)重程度、SOFA評分、CRP和PCT水平密切相關(guān)。Vasilescu等[16]發(fā)現(xiàn)與健康對照組(無感染患者)相比，膿毒癥患者血清miRNA-150和miRNA-342-5p水平減少，且血清miRNA-150水平與患者病情嚴(yán)重程度密切相關(guān)，提示miRNA-150可以作為膿毒癥的一個(gè)標(biāo)志物，同時(shí)膿毒癥患者血清miRNA-486和miRNA-182水平明顯高于健康對照組。Wang等[17]的研究顯示，聯(lián)合膿毒癥分期和SOFA評分，miRNA-574-5p對膿毒癥患者死亡有一定預(yù)測價(jià)值，其敏感度為78.13%、特異度為91.84%。以上研究提示miRNA對膿毒癥診斷和預(yù)后預(yù)測均有意義。Puskarich等[18]研究了miRNA-146a、miRNA-223和miRNA-150的表達(dá)與膿毒癥之間的相關(guān)性，同時(shí)也證實(shí)了miRNA-150的表達(dá)與高死亡率相關(guān)。Wang 等[19]研究表明膿毒癥患者組血清miRNA-223和miRNA-146a表達(dá)較健康組低。Huang等[20]鑒定了10個(gè)可以作為膿毒癥的生物標(biāo)志物的miRNA:miRNA-7b、miRNA-15b、miRNA-16、miRNA- 210、miRNA-324-3p、miRNA-484、miRNA-486-5p、miRNA-340、miRNA-324-3p。Wang等[21]證實(shí)miR-122、miR-193b、 miR-483-5p 和miR-574-5p與膿毒癥相關(guān)，在對232例膿毒癥患者進(jìn)行miRNA表達(dá)檢測的研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA-122可以作為膿毒癥的標(biāo)志物，并且與28天死亡率相關(guān)。

一旦診斷為膿毒癥，需在1h內(nèi)盡快給予對致病菌敏感的抗菌藥物來控制感染，每延遲一小時(shí)，死亡率就會顯著增加[2]。因此盡早明確病原菌對治療膿毒癥同樣至關(guān)重要。盡管微生物培養(yǎng)是目前確定膿毒癥患者病原菌的金標(biāo)準(zhǔn)，但陽性率有限，因此可以檢測病原菌的特異性miRNA來提高陽性率，并且通過檢測細(xì)菌感染過程中miRNA表達(dá)的變化來確定病原菌的種類。在幽門螺桿菌感染、李斯特菌、結(jié)核分枝桿菌和腸道沙門氏菌感染的情況下，miRNA-146和miRNA-155的表達(dá)發(fā)生了改變，同時(shí)確定了miRNA-92a、miRNA-93、miRNA-181b、和miRNA-1981在布魯氏菌中的表達(dá)；銅綠假單胞菌引起的感染也會改變miRNA的表達(dá)，尤其是miRNA-302b；大腸埃希菌感染會導(dǎo)致miRNA-30c和miRNA-130a表達(dá)上調(diào)[22]。How等[23]研究發(fā)現(xiàn)革蘭氏陰性桿菌引起的泌尿系膿毒癥患者miRNA- 150表達(dá)下降。而另外一項(xiàng)研究在金黃色葡萄球菌感染的患者中發(fā)現(xiàn)了4種特定的miRNA: bta-miRNA-2229、miRNA-499、miRNA-23a和miRNA99b[24]。提示miRNA作為診斷生物標(biāo)志物可為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性細(xì)菌的鑒別提供一個(gè)新的思路，同時(shí)可進(jìn)一步明確病原菌，為膿毒癥早期抗感染策略提供依據(jù)。

3 miRNA作為膿毒癥導(dǎo)致器官功能障礙的標(biāo)志物

3.1 心功能障礙

膿毒癥引起的心功能障礙的特征是心肌收縮力受損和心臟射血分?jǐn)?shù)降低，且病理生理學(xué)機(jī)制尚不清楚，目前還沒有特效藥物能夠預(yù)防膿毒癥引起的心功能障礙[25]。幾項(xiàng)研究顯示miRNA在膿毒癥導(dǎo)致的心功能障礙中具有潛在作用，例如，miRNA-233被抑制后能促進(jìn)炎癥反應(yīng)，從而使膿毒癥小鼠出現(xiàn)心肌抑制[26]。Wang等[27]也證明了抑制miRNA-155對內(nèi)毒素誘導(dǎo)的心功能障礙具有保護(hù)作用。此外，miRNA-146a可以通過阻止NF-kB(nuclear factor kappaB)激活和減少炎性細(xì)胞浸潤來減弱膿毒癥誘導(dǎo)的心臟功能障礙[28]。另有研究[29]表明脂多糖可以抑制miRNA-499的表達(dá)，進(jìn)而通過Bcl-2(B-cell lymphoma-2)家族凋亡通路促進(jìn)膿毒癥所致的心肌細(xì)胞凋亡。因此，這些miRNA有可能成為新的生物標(biāo)志物，也可能成為干預(yù)膿毒癥心肌抑制的新靶點(diǎn)。

3.2 肺損傷

急性肺損傷(ALI)/急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是膿毒癥患者最常見的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，早期識別膿毒癥患者可能出現(xiàn)ARDS的風(fēng)險(xiǎn)在治療中至關(guān)重要，目前尚無針對膿毒癥導(dǎo)致的ARDS特異性的診斷標(biāo)志物。miRNA可能參與調(diào)控膿毒癥誘導(dǎo)的肺損傷，如Ying等[30]發(fā)現(xiàn)miRNA-127通過激活JNK通路調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞分化，促進(jìn)肺炎癥反應(yīng)和損傷。Liu等[31]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)病毒和細(xì)菌性肺部感染所導(dǎo)致的ALI/ARDS可以通過上調(diào)miRNA-200c-3p表達(dá)，使血管緊張素II水平升高而引起肺損傷。Liu等[32]也通過對膿毒癥大鼠不同時(shí)間點(diǎn)的血清和肺組織檢測發(fā)現(xiàn)miRNA-23a-5p可以作為膿毒癥導(dǎo)致的ARDS早期階段的診斷標(biāo)志物，為ARDS的早期識別提供了一個(gè)新的方法。

3.3 肝腎功能障礙

肝腎功能障礙在膿毒癥導(dǎo)致的器官功能障礙中同樣較常見，有研究[33]證實(shí)膿毒癥所致的肝腎損害與miRNA變化密切相關(guān)。在經(jīng)盲腸結(jié)扎和穿刺的大鼠膿毒癥模型中，肝臟和腎臟組織中可檢測到miRNA-142-3表達(dá)上調(diào)，從而降低了肝巨噬細(xì)胞中腺苷環(huán)化酶9的表達(dá)，從而阻止巨噬細(xì)胞的促炎反應(yīng)。Lv等[34]發(fā)現(xiàn)miRNA-155抑制劑能夠通過增強(qiáng)細(xì)胞激酶信號-1(Suppressor of Cytokine Signaling 1，SOCS1)的表達(dá)和抑制JAK/STAT信號通道來減輕膿毒癥所導(dǎo)致的肝臟損傷。Roderburg等[35]分別對小鼠肝臟缺血再灌注模型和盲腸結(jié)扎穿刺膿毒癥模型的血清和肝臟進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)miRNA-122均顯著升高，且與肝損傷嚴(yán)重程度相關(guān)，同時(shí)又分別對57例肝硬化和223例危重患者的血清miRNA-122水平進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)在沒有肝臟損傷的肝硬化患者中miRNA-122水平基本上是正常的，而存在肝臟損害的所有患者中其水平明顯升高，因此認(rèn)為miRNA-122水平升高可以作為炎癥所致肝臟損傷的一種獨(dú)立的標(biāo)志物。Jia等[36]證實(shí)將脂多糖誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠敲除miRNA-21會導(dǎo)致程序性細(xì)胞死亡蛋白4上調(diào)，細(xì)胞凋亡增加，膿毒癥誘導(dǎo)的腎損傷也會加重。Colbert等[37]通過miR-223敲除小鼠和多個(gè)實(shí)驗(yàn)性小鼠膿毒癥模型，證實(shí)miRNA-223在膿毒癥所導(dǎo)致的急性腎損害(AKI)中發(fā)揮著重要作用，且在不同的模型中表現(xiàn)不一，在缺乏miRNA-223的情況下，小鼠在膿毒癥無菌模型(脂多糖注射)中表現(xiàn)出了嚴(yán)重的AKI，在膿毒癥的感染模型(盲腸結(jié)扎穿刺)中表現(xiàn)出了輕度的AKI，其具體機(jī)制尚未明確。由念珠菌引起的泌尿系膿毒癥雖然不常見，但卻造成了高死亡率和嚴(yán)重的腎臟損傷，Li等[38]在C57BL/6小鼠腹腔內(nèi)注射白色念珠菌后發(fā)現(xiàn)腎小球?yàn)V過率下降，miRNA-204和miRNA-211表達(dá)顯著降低，而血紅素加氧酶1(Heme Oxygenase 1,Hmx1)表達(dá)上調(diào)，同時(shí)也通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Hmx1為miRNA-204和miRNA-211的靶向基因，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)通過miRNA-204/miRNA-211-Hmx1信號軸可使宿主產(chǎn)生免疫抑制，從而加重腎功能損害。

3.4 凝血功能障礙

血小板減少已成為膿毒癥患者最常見的并發(fā)癥之一，最近的一項(xiàng)研究表明，膿毒癥患者血小板減少時(shí)，miRNA-130a表達(dá)減少，表明miRNA參與了膿毒癥相關(guān)血小板減少癥的病理生理學(xué)過程，從而成為一種潛在的生物標(biāo)志物[39]。此外，Wang等[40]的臨床試驗(yàn)表明，膿毒癥患者凝血異常組的血清miR-122水平顯著高于凝血正常組，在進(jìn)入重癥監(jiān)護(hù)病房后miRNA-122可持續(xù)升高至第14天，且與抗凝血酶III相關(guān)性較強(qiáng)。然而，目前仍不清楚這些miRNA如何影響凝血功能，需要進(jìn)一步的研究來確定更多的miRNA作為凝血功能障礙的生物標(biāo)志物。

3.5 在其它組織器官損害中的作用

膿毒癥誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞活化和損傷部分是由Slit2-Robo4通路介導(dǎo)的，下調(diào)miRNA-218的表達(dá)能夠調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)[41]。Rajput等[42]發(fā)現(xiàn)miRNA-150抑制血管生成素Ⅱ的產(chǎn)生，在修復(fù)血管損傷和降低膿毒癥死亡率方面起著關(guān)鍵作用。在膿毒癥炎癥反應(yīng)中，miRNA-146a/b在內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)是增加的，通過靶向作用于NF-kB通路促進(jìn)炎性介質(zhì)釋放[43]。此外，有研究表明miRNA在膿毒癥導(dǎo)致的肌病中的發(fā)揮著重要作用，在脂多糖誘導(dǎo)的豬膿毒癥模型中通過檢測骨骼肌發(fā)現(xiàn)miRNA-146-5p和miRNA-221-5p顯著上調(diào)，且miRNA-146a-5p可能通過Toll樣受體(Toll-like Receptor,TLR)信號通路負(fù)反饋調(diào)控炎癥性肌肉的分解代謝，miRNA-221-5p的調(diào)控機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步研究來明確[44]，此研究提示這些miRNA可能參與膿毒癥所致的肌肉分解代謝。

4 小結(jié)與展望

隨著研究的不斷深入，miRNA越來越多地被用作診斷生理、代謝和生化功能障礙的生物標(biāo)志物，大量的miRNA已被證實(shí)對膿毒癥具有特異性，如miRNA-25、miRNA-150、miRNA-574-5p、miRNA-122、 miRNA-130a等為膿毒癥的診斷和治療提供了一個(gè)新的方向。由于相關(guān)納入的樣本量少，且為單中心研究，miRNA仍處于研究的初級階段，臨床應(yīng)用中存在許多問題和挑戰(zhàn)，但它們有可能成為膿毒癥新的生物標(biāo)志物的潛力以及新的治療靶點(diǎn)。因此，需要更多的研究來提高miRNA的敏感度、特異性和選擇性，進(jìn)一步探索膿毒癥的炎癥激活通路與miRNA的關(guān)系及更多組織和器官特異性較強(qiáng)的miRNA，或許對膿毒癥的靶向治療或許更有意義，從而為運(yùn)用于臨床提供更多的科學(xué)依據(jù)。