妥亞楠，張理濤

（天津市中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院，天津 300120）

1 皮膚對(duì)UV的應(yīng)答

人類皮膚接受的UV大多由表皮吸收，只有長(zhǎng)波UV能傳遞至真皮。UV對(duì)皮膚的一系列影響從DNA吸收UV開始，之后造成細(xì)胞膜損傷，影響細(xì)胞間的轉(zhuǎn)錄因子，造成DNA損傷[1]。

UV可通過(guò)活性氧引起細(xì)胞核和線粒體DNA的直接損傷。損傷的程度和類型主要取決于UV的波長(zhǎng)[2]。Matsunuma等[3]證實(shí)，UV造成的DNA損傷可誘導(dǎo)起源識(shí)別復(fù)合物（HBO1）磷酸化從而促使（CRL4DDB）2降解而調(diào)控細(xì)胞增殖。UV引起DNA損傷的物質(zhì)主要包括環(huán)丁烷嘧啶二聚體（CPDs）、嘧啶酮光產(chǎn)物（6-4PPs）及其同分異構(gòu)體。除此之外，UV通過(guò)活性氧的產(chǎn)物可產(chǎn)生氧化自由基損傷，如DNA中的8-羥基脫氧鳥苷（8-OHdG）和胸腺嘧啶，或者造成單雙鏈斷裂[4]。這些損傷如不及早修復(fù)，可造成DNA分子結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重扭曲，從而影響細(xì)胞的重要進(jìn)程，如DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、改變細(xì)胞生存能力和功能完整[5]。

細(xì)胞以一種可誘導(dǎo)的瞬間反應(yīng)來(lái)應(yīng)對(duì)UV損傷，被稱為“UV應(yīng)激反應(yīng)”。這一反應(yīng)主要通過(guò)真核細(xì)胞的DNA修復(fù)系統(tǒng)和細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)保證染色體完整性而實(shí)現(xiàn)的。如果皮膚這一反應(yīng)失常，可造成免疫抑制、炎性反應(yīng)、光老化和皮膚致癌。

除了修復(fù)機(jī)制，DNA損傷的增殖期細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)制性細(xì)胞周期停滯，主要通過(guò)細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)來(lái)調(diào)控，此過(guò)程會(huì)抑制細(xì)胞周期素依賴性激酶（Cdks）。DNA損傷被多重網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，導(dǎo)致DNA損傷修復(fù)相關(guān)蛋白的快速募集，如共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張突變基因（ATM）、ATM與Rad3相關(guān)蛋白激酶（ATR），繼而激活檢驗(yàn)點(diǎn)蛋白Chk1和Chk2，抑制細(xì)胞周期。一旦損傷修復(fù)，檢驗(yàn)點(diǎn)抑制細(xì)胞會(huì)恢復(fù)細(xì)胞周期進(jìn)程，然而細(xì)胞如造成不可修復(fù)的DNA損傷，會(huì)造成永久性細(xì)胞周期阻滯或凋亡。修復(fù)的類型包括堿基切除修復(fù)（BER）、核苷酸切除修復(fù)（NER）、錯(cuò)配修復(fù)（MMR）和雙鏈斷裂修復(fù)。NER可修復(fù)大面積DNA損傷，如CPDs和6-4PPs，BER可修復(fù)小面積損傷，如8-OHdG。Qiang等[6]研究表明，巨自噬可通過(guò)NER方式由傳感器蛋白DNA損傷損別和修復(fù)因子（XPC）和DNA損傷黏合蛋白（DDB）2途徑修復(fù)UV誘導(dǎo)的DNA損傷，NER方式主要由cAMP依賴性通路的下游信號(hào)分子黑素皮質(zhì)受體 1（MC1R）激活[7]。Drigeard 等[8]證實(shí)紫外線照射可導(dǎo)致成纖維細(xì)胞修復(fù)DNA損傷的能力提高，其可激活p53，增加DDB2和XPC基因表達(dá)，導(dǎo)致染色體中DDB2和XPC修復(fù)蛋白水平升高。

2 microRNA（miRNA）和UV照射的皮膚

miRNA是一類內(nèi)源性小分子非編碼RNA，與生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)錄因子等形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)控多種生物進(jìn)程，在轉(zhuǎn)錄后水平抑制基因的表達(dá)。與靶基因3’非翻譯區(qū)（UTR）結(jié)合，調(diào)控人類約30%基因，抑制其蛋白翻譯，降低mRNA穩(wěn)定性[9]。在細(xì)胞增殖、分化和凋亡中均起到重要作用。一個(gè)基因可以由多個(gè)miRNA進(jìn)行調(diào)控，一個(gè)miRNA可與不同的靶基因進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)。miRNA已被證實(shí)其可調(diào)控包括胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化、凋亡和增殖在內(nèi)的多種生物進(jìn)程。miRNA表達(dá)譜的變化已被證實(shí)與人類多種疾病相關(guān)，特別是癌癥。一些技術(shù)已可控制單個(gè)miRNA的功能，從而研究生物起源、生物學(xué)特性和治療疾病的潛能。

盡管人們對(duì)miRNA在皮膚生理和病理進(jìn)程中的作用越來(lái)越感興趣，但UV照射下miRNA對(duì)皮膚應(yīng)答調(diào)控的精確機(jī)制尚不得知。近期研究表明，miRNA在表觀遺傳的皮膚腫瘤中起重要調(diào)控作用[10]。

2.1 miRNA在UV照射正常皮膚中的作用 UVB照射下miRNA表達(dá)譜變化在多種細(xì)胞中均有研究。UVB照射下培養(yǎng)人原代角質(zhì)形成細(xì)胞4 h或24 h后，與未照射組相比，44個(gè)miRNA表達(dá)譜發(fā)生了2倍以上的變化。有些miRNA僅在4 h表達(dá)變化而有些miRNA在24 h也發(fā)生變化。這一現(xiàn)象在經(jīng)電離輻射的甲狀腺細(xì)胞和經(jīng)UVC照射的HeLa細(xì)胞中也存在，說(shuō)明在照射干預(yù)下，miRNA表達(dá)的時(shí)相性變化是普遍存在的[11-12]。

UVB照射角質(zhì)形成細(xì)胞后，導(dǎo)致其miR-330-5p過(guò)表達(dá)，可抑制黑素細(xì)胞中黑素形成，提示醫(yī)者miRNA可能參與了UVB介導(dǎo)的皮膚色素沉著[13]。

2.2 miRNA和UV誘導(dǎo)的DNA損傷 UV會(huì)導(dǎo)致DNA損傷，近期研究表明細(xì)胞在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平進(jìn)行應(yīng)答，而后者是由miRNA調(diào)控。有研究表明，細(xì)胞周期依賴激酶抑制劑p16（INK4a）可影響轉(zhuǎn)錄因子Sp1與細(xì)胞周期依賴激酶4相互作用從而反式激活miR-141和miR-146b-5p繼而調(diào)控UV介導(dǎo)的DNA損傷[14]。抑制miR-9的表達(dá)可促進(jìn)鼻咽癌細(xì)胞中UV誘導(dǎo)的活性氧損傷[15]。

2.3 miRNA與UV所致的色素沉著 皮膚通過(guò)色素沉著來(lái)防御UV損傷，如小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（MITF）可通過(guò)miR-211來(lái)調(diào)控黑素細(xì)胞及黑素母細(xì)胞中色素沉著。Dynoodt等[16]挑選了Melan-a鼠黑素細(xì)胞，這些細(xì)胞對(duì)促進(jìn)黑素形成的因素更加敏感，如α-促黑色素（MSH）和UV照射。Melan-a細(xì)胞在UV小劑量（60 mJ/cm2）照射和毛喉素（20 μmol/L，cAMP途徑的激活物）處理后，miRNA表達(dá)發(fā)生變化，闡明這一療法會(huì)誘導(dǎo)黑素生成。這些增殖的細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大量黑素，且可促進(jìn)黑素小體的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)運(yùn)。治療組和對(duì)照組之間可觀察到540個(gè)miRNA發(fā)生了＞1.5倍的變化。在篩選的結(jié)果中，一部分miRNA表達(dá)下調(diào)，如miR-125b等，而miR-130b等則上調(diào)。在Pig1s及NHEMs細(xì)胞中轉(zhuǎn)染miR-340mimics并使用UVB處理后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染mimics組與對(duì)照組相比RhoA在mRNA及蛋白水平均下調(diào)，且樹突的長(zhǎng)度增加、數(shù)目增多，黑素細(xì)胞形態(tài)明顯改變，與角質(zhì)形成細(xì)胞聯(lián)系增多。而轉(zhuǎn)染miR-340inhibitor則結(jié)論相反[13]。上述研究表明UVB誘導(dǎo)下，miR340可以與RhoA mRNA結(jié)合，抑制其蛋白表達(dá)，解除其對(duì)樹突的負(fù)調(diào)控作用，促進(jìn)樹突的生長(zhǎng)和延伸。

2.4 miRNA和光老化 光老化是皮膚在經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)UV照射后出現(xiàn)的皮膚衰老現(xiàn)象。Song等[17]發(fā)現(xiàn)UVA照射會(huì)上調(diào)c-Jun表達(dá)的機(jī)制。其提出在真皮成纖維細(xì)胞中下調(diào)miR-155的表達(dá)可促進(jìn)c-Jun mRNA和蛋白的表達(dá)。熒光霉素報(bào)告基因分析出miR-155可與c-Jun特異性結(jié)合。在照射組和對(duì)照組中，感染了miR-155類似物后，c-Jun的蛋白水平均下調(diào)而感染miR-155抑制物后c-Jun蛋白水平上調(diào)。然而c-Jun mRNA表達(dá)并無(wú)明顯變化，說(shuō)明miR-155引起的c-Jun抑制發(fā)生于轉(zhuǎn)錄后水平。在人成纖維細(xì)胞中，UVB誘導(dǎo)衰老的機(jī)制已被深入研究。通過(guò)全基因組轉(zhuǎn)錄分析，發(fā)現(xiàn)了UVB誘導(dǎo)衰老的轉(zhuǎn)錄信號(hào)，同時(shí)通過(guò)miRNA篩選，發(fā)現(xiàn)5個(gè)包括miR-101在內(nèi)的miRNA表達(dá)發(fā)生了變化。Ezh2是miR-101結(jié)合的靶基因，然而下調(diào)miR-101并不能阻止UVB誘導(dǎo)的衰老，表明UVB誘導(dǎo)的衰老可通過(guò)其他路徑上調(diào)miR-101的表達(dá)[18]。此外，An等[19]證實(shí)積草雪提取液可對(duì)抗衰老，其可能通過(guò)誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞中特定miRNA表達(dá)來(lái)對(duì)抗UVB導(dǎo)致的損傷。應(yīng)用積雪草提取液治療后一些miRNA表達(dá)發(fā)生變化可有效抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞增殖，激活MAP激酶。Li等[20]研究表明，UVB照射后，miR-1246表達(dá)上調(diào)從而抑制RTKN2的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞衰老。

2.5 miRNA和光致癌 光致癌是由UV照射皮膚引起的DNA損傷與修復(fù)、凋亡、存活、突變及免疫系統(tǒng)相互作用的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)所導(dǎo)致的事件。miRNA在基底細(xì)胞癌（BCC）、鱗狀細(xì)胞癌（SCC）及黑素瘤等腫瘤中均有一定的調(diào)控作用[21]。

最普遍的非黑素瘤皮膚癌癥是BCC和SCC，起源于表皮的基底細(xì)胞或鱗狀細(xì)胞。雖然致病因素眾多，但UV在上述癌癥發(fā)病中起到重要作用。為了檢測(cè)UV照射后miRNA的變化與SCC的發(fā)生是否有關(guān)，有學(xué)者分析了SCC患者組織中的miRNA，并與正常人組織中的miRNA水平進(jìn)行對(duì)比。在SCC的發(fā)病機(jī)制中通過(guò)不同的途徑，部分miRNA可促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，如 miR-21，miR-205，miR-365，miR-31，而部分miRNA可抑制腫瘤生長(zhǎng)，如miR-20a，miR-203，miR-181a，其調(diào)控機(jī)制的異常是導(dǎo)致腫瘤的重要病因之一。對(duì)miRNA的深入了解有助于明確SCC的生物學(xué)特性，并為治療提供新的生物靶點(diǎn)[22]。

有研究表明miR-9可抑制鼻咽癌細(xì)胞對(duì)UV的敏感性，過(guò)表達(dá)miR-9的鼻咽癌細(xì)胞暴露于UV下，可見DNA損傷減少，總谷胱甘肽水平上升，下調(diào)miR-9的表達(dá)可促進(jìn)UV誘導(dǎo)的DNA損傷及細(xì)胞凋亡，可見miR-9或成為調(diào)控鼻咽癌細(xì)胞輻射敏感性的潛在目標(biāo)[23]。

大量證據(jù)表明，皮膚人乳頭瘤病毒（HPV）感染可能會(huì)增加患皮膚腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是βHPV與SCC之間關(guān)系密切[24]。通過(guò)分析UV照射后的野生型和HPV8-CER型小鼠發(fā)現(xiàn)，HPV8的致癌作用明顯，在其體內(nèi)可發(fā)現(xiàn)致癌的miR-17-5p，miR-21和miR-106a上調(diào)，抑癌的miR-155和miR-206表達(dá)下調(diào)。此外，miR-21和miR-106a的靶基因靶向蛋白酪氨酸磷酸酶基因（PTEN），程序性細(xì)胞死亡因子（PDCD）4和視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤基因（Rb）在調(diào)控細(xì)胞周期、凋亡、增殖方面起到重要作用。表明miRNA的表達(dá)與UV誘導(dǎo)的HPV8致癌基因水平上調(diào)和之后的腫瘤形成密切相關(guān)[25]。

近期研究證實(shí)黑素瘤與一些危險(xiǎn)因素有關(guān)，如毛發(fā)顏色、皮膚腫瘤患病史等。而UV照射是致病因素中唯一可避免的。UV誘導(dǎo)DNA損傷后黑素瘤細(xì)胞易發(fā)生突變，依據(jù)黑素瘤全基因組測(cè)序證實(shí)，此區(qū)域富含鳥嘌呤，黑素瘤體細(xì)胞突變可以減少miRNA與突變的3’UTR[26]。GC堿基在UV致DNA結(jié)構(gòu)損傷后有助于恢復(fù)其熱力學(xué)穩(wěn)定性。在不同膚色人群中GC/AU在3’UTR中的比率不同，提示GC堿基可能促進(jìn)miRNA結(jié)合并對(duì)細(xì)胞進(jìn)行調(diào)控。這可能是一種最小化UV照射影響并減少皮膚腫瘤發(fā)生的進(jìn)化機(jī)制[27]。

此外，miRNA在肝細(xì)胞癌的發(fā)展進(jìn)程中起到了重要作用，miR-145通過(guò)與Rho相關(guān)螺旋蛋白激酶（ROCK）1結(jié)合抑制其表達(dá)，從而抑制肝癌細(xì)胞的增殖和遷移[28]。

3 結(jié)語(yǔ)

近期miRNA對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控成為熱點(diǎn)，UV照射后細(xì)胞內(nèi)的miRNA水平變化，然而其具體的調(diào)控機(jī)制尚未完全闡明。盡管一些UV相關(guān)的miRNA已被證實(shí)在皮膚腫瘤中有重要作用，但是其精確的調(diào)控皮膚腫瘤發(fā)病的機(jī)制尚不得知。就目前研究成果而言，miRNA在UV誘導(dǎo)下可調(diào)控細(xì)胞周期監(jiān)驗(yàn)點(diǎn)和細(xì)胞凋亡。此外，其可調(diào)控UV誘導(dǎo)的DNA損傷。目前掌握的知識(shí)只能解釋一些基礎(chǔ)問(wèn)題，但是UV誘導(dǎo)的miRNA水平基因間的相互作用仍不得知。UV誘導(dǎo)下，在細(xì)胞周期監(jiān)驗(yàn)點(diǎn)、細(xì)胞凋亡、分化和其他領(lǐng)域起作用的miRNA的具體功能仍需進(jìn)一步研究。希望這一領(lǐng)域進(jìn)一步的研究可加深人們對(duì)UV誘導(dǎo)的miRNA調(diào)控皮膚腫瘤發(fā)生的理解與認(rèn)知，為研究新的靶向藥物提供科研思路。