MicroRNA在突发性耳聋方向的研究进展.pdf

中华耳科学杂志2023年第21卷第4期MicroRNA在突发性耳聋方向的研究进展刘思源李琦*南方医科大学南方医院耳鼻咽喉头颈外科（广州 510515）【摘要】MicroRNA(Micro Ribonucleic Acids,miRNA)是一种非编码单链RNA，能够沉默靶mRNA从而在体内发挥细胞效应。MiRNA在耳蜗广泛表达，对维持耳蜗功能正常极其重要。突发性耳聋(Sudden Sensorineural HearingLoss,SSNHL)是一种病因不明、预后不一的疾病，随着试验技术水平的进步，miRNA在听力方面的作用逐渐得到关注。本综述主要通过总结耳蜗内miRNA的表达情况，分析其在突发性耳聋领域的研究方向及价值。【关键词】突发性耳聋；听力下降；MicroRNA；基因【中图分类号】R764【文献标识码】A【文章编号】1672-2922（2023）04-559-4Research Progress on MicroRNA in Sudden Sensorineural Hearing LossLIU Siyuan,LI Qi*Department of Otolaryngology and Head and Neck Surgery,Nanfang Hospital,Southern Medical University,Guangzhou,510515Corresponding Author:LI QiEmail:【Abstract】MicroRNAs are non-coding single-stranded RNAs and can silence target mRNAs to exert cellular effects.miRNAs are widely expressed in the cochlea and are extremely important for maintaining normal cochlear function.Sudden sensorineural hearing loss(SSNHL)is a disease with unknown etiology and variable prognosis.With theadvancement of experimental technology,the role of miRNA in hearing has increasingly attracted attention.This reviewmainly summarizes the expression of miRNA in the cochlea,its research directions and its value in relation to suddendeafness.【Key words】Sudden sensorineural hearing loss;Hearing loss;MicroRNA;GeneDeans Fund of Nanfang Hospital of Southern Medical University(NO.2019B011)Declare:Authors have no conflict of interest to declare.综述突发性耳聋（Sudden Sensorineural Hearing Loss,SSNHL），是耳鼻喉科常见急症之一，指72小时内发生的、原因不明的感音神经性听力损失，至少在相邻的两个频率听力下降20dBHL1。然而，SSNHL的病因机制仍不清楚，学说主要倾向于病毒感染、内耳微循环障碍、自身免疫因素、圆窗膜破裂、精神心理因素等方面2。目前，SSNHL的发病率逐渐上升3,4，但SSNHL疗效欠佳。该疾病暂无稳定的实验动物模型且人体活体组织标本取材有悖伦理，因此学者们尝试通过SSNHL患者外周血生物指标的变化探索发病内在机制或进行预后预测。MicroRNA(Micro Ribonucleic Acids,miRNA)是一种小分子、单链非编码RNA，长度约22nt,RNA聚合酶（Pol）转录miRNA基因产生初级-miRNA（pri-miRNA）,在细胞核内通过微处理器复合体（Drosha-DGCR8 复 合 体）的 介 导 下 产 生 前 体-miRNA(pre-miRNA,约 70nt)，与 核 输 出 因 子 5（Exp5）形成转运复合体后出核进入细胞质，核糖核酸酶（Rnase）将双链 pre-miRNA 切割成双链体，其中一条被降解，其中一条在RNA诱导沉默复合物的作用下整合成为成熟的miRNA在细胞质内中发挥着作用5,6。研究认为内耳有 102种 miRNA表达，与胚胎时期内耳形成及出生后功能的维持密切相关7。因此，MiRNA在SSNHL病因及预后研究中逐渐受到关注8，本综述拟阐述与miRNA在耳蜗内的表达情况及其在SSNHL领域的研究进展。基金项目：南方医科大学南方医院院长基金 项目号：2019B011作者简介：刘思源，硕士研究生，研究方向：耳科基础与临床*通讯作者：李琦 Email:DOI:10.3969/j.issn.1672-2922.2023.04.021 559中华耳科学杂志2023年第21卷第4期Chinese Journal of Otology Vo1.21,No.4,20231耳蜗miRNA的表达类型MiRNA在听觉系统多种细胞中有表达，随着内耳发育不断发生变化，它的表达失调会引起听觉功能异常9,10。新生小鼠耳蜗miRNA表型微阵列检测到数百种miRNA的表达，这些miRNA转录障碍的 KO 鼠对声音刺激无反应，且平衡功能欠佳9。这说明miRNA在内耳的特异性表达对其功能的维持非常重要，进行内耳miRNA调节方式的研究极具意义。Tal Elkan-Miller等11对出生2天小鼠（P2）耳蜗和前庭器官中miRNA鉴定研究发现miR-17/20/106a/377/205在耳蜗中优势表达，而miR-299/18/23a/125b在前庭、耳蜗均有表达且表达量不具有差异，认为耳蜗和前庭miRNA差异表达是不同调节特性的基础，但未进一步研究耳蜗不同部位miRNA的表达类型。Friedman等人利用生物学信息技术预测到内耳感觉上皮(Sensory Epithelium,SE)中差异表达的24种miRNA，并追踪胚胎16.5天(Embryo,E16.5)至出生后 30天小鼠的耳蜗发育过程中miRNA表达情况，他们发现miRNA在耳蜗不同细胞中差异表达，miR-182可能在耳蜗和前庭感觉上皮及螺旋神经节(Spiral Ganglion,SG)特异性表达，miR-15a/30b/99a 与耳蜗感觉上皮、螺旋神经节、基底膜毛细胞和支持细胞特异性表达12。MiR-183/182/96同属一个家族，在小鼠内耳毛细胞中特异性表达，与毛细胞分化13。小鼠点突变试验发现，纯合子miR-183/96小鼠4周时完全失聪，而杂合子听力正常，miR-182或miR-96基因敲除鼠会出现进行性听力下降14。此外，试验证明miR-100/124a在螺旋神经节中表达，miR-124a被称为“神经元miRNA”，PCR定量分析结果显示其在耳蜗内的表达较前庭上调8倍，miR-124a表达耗尽后所支配神经元逐渐凋亡，随后出现功能缺陷11,15。Ding等16在庆大霉素诱导感音神经性听力损失大鼠模型实验中发现，给予miR-106a抑制剂的大鼠可通过调节 Connexin-43缓解螺旋神经节凋亡状态。Jiang等17在小鼠耳蜗螺旋神经节中明确检测到miR-204的表达，认为其与神经元退化有关。MiR-34a与机体细胞衰老凋亡相关,动物实验发现C57小鼠随着年龄增长基底膜毛细胞从底回向尖端逐渐丢失，而miR-34a在耳蜗基底膜、听皮层、心脏及肝脏的表达量随年龄增长逐渐增高，表达量有显著差异（2月、6月、9月）,因此推测miR-34a可能是老年性听力损失的研究靶点之一18。为了方便对比分析，我们将目前耳蜗内miRNA的表达类型及表达部位归纳至表1中，发现 miR-34a/18218396/15a/30b/99a主要表达于毛细胞中，miR-15a/30b/99a/100/106a/124a/18218396/204主要表达于螺旋神经节，其中miR-15a/30b/99a在耳蜗支持细胞中也有表达，而 miR-17/20/23a/18/205/299/377虽在耳蜗内有表达，但具体细胞类型暂不明确。2SSNHL相关的miRNA结构及功能异常Pri-miRNA需要经过多种酶和蛋白的切割才能逐步转化为成熟的miRNA单链，参与细胞的发生、分化及信号转导。Pri-miRNA被微处理器复合体(由一个核酸内切酶Drosha分子及一个辅助蛋白DGCR8 二聚体组成)切割生成 pre-miRNA，后在Rnase III 酶 Dicer 切割下生成 miRNA 双链19，加载至Ago蛋白后分解为成熟单链miRNA20。Han等人的研究发现SSNHL患者外周血中Ago2的表达水平显著低于健康人，虽然Dgcr8的表达水平在患者和健康对照组之间没有区别，但是Ago2与Dgcr8表达量之间呈明显正相关关系，而且Ago2表达水平与白细胞（White blood cell,WBC）计数显著相关。据此认为，Ago2可能与SSNHL的发生有关，可能涉及耳蜗或者全身的炎症状态21。之后，Kim等22进一步检测了 SSNHL 患者外周血中 Dicer 与 Drosha 的表达水平，发现SSNHL患者Dicer酶的表达量较健康人明显降低，且突聋组Dicer与Drosha表达正相关性较对照组趋势更加明显（突聋组R=0.149；对照组 R=0.01）。突 发 性 耳 聋 发 病 时 可 以 检 测 到Expression SiteHair CellSpiral GanglionSupporting cellsCochlea(specific cell type unknown)MiRNA SpeciesmiR-34a/18218396/15a/30b/99amiR-15a/30b/99a/100/106a/124a/18218396/204miR-15a/30b/99amiR-17/20/23a/18/205/299/377表1 耳蜗内不同部位表达的miRNA种类Table 1 MiRNA species expressed in different parts of the cochleaNote：miRNA-18218396 belong to the same family 560中华耳科学杂志2023年第21卷第4期SSNHL 患者外周血多个影响 miRNA 生成的关键酶、蛋白表达量改变，而这些关键酶、蛋白的变化会直接引起某些miRNA转录生成及上下游调控通路的异常，因此miRNA的表达失调可能与SSNHL的发病机制有关。本研究对9位突聋患者及3名健康人外周血浆测序及生物信息学分析发现 7 个 hsa-miR-34a/15a/23a/210/18b/548n/143可能与SSNHL的发病机制有关，其中 miR-34a/15a/210/18b表达量升高，而 miR-23a/548n/143表达量降低，数据库靶基因PPI分析找到了这些miRNA一些相互作用的基因，如YWHAG、GSK3B、CDC42、NR3C1、LCK、UNC119、SIN3A、NFKB2、NEDD4和KRT15等23。虽然本次研究纳入样本量较少，预测靶基因可能准确性欠佳，但不能否认 SSNHL 患者外周血中差异表达的miRNA的研究价值。加拿大学者对36名SSNHL患者及 12 名健康人外周血浆 miRNA 检测分析发现miRNA 590-5p/186-5p/195-5p/140-3p/128-3p/3753p/30a-3p 的表达存在显著差异，而SSNHL患者组内治疗前后有21种miRNA存在表达差异，KEGG分析主要富集在PI3K/Akt、Ras、MAPK通路上，治疗前后差异表达的miRNA富集信号通路具有较好的一致性24。这一研究表明某些miRNA可能涉及SSNHL的内在机制，与SSNHL的发生发展相关，虽缺乏试验验证，但值得进一步探讨。韩国学者结合我们的研究结果检测了SSNHL患者外周血多种miRNA的表达量，发现miR-183/210/18b/23a/143与突发性聋的发病机制有关，其中结合听力预后水平分析发现miR-15a/210表达量还与听力预后水平负相关，认为miR-15a/210可能也是SSNHL潜在的预后预测指标25。Lisheng Xie等26通过构建急性感音神经性听力损失小鼠模型和耳蜗毛细胞模型(HEI-OC1)试验证明，miR-204-5p参与调控耳蜗毛细胞凋亡过程。MiRNA 在 SSNHL 领 域 的 研 究 逐 渐 从 影 响miRNA生成的关键酶发展到miRNA自身表达量及其调控的上下游通路，这为SSNHL病因机制的探索提供了很好的研究方向。然而，目前不同研究中筛选出的SSNHL外周血差异miRNA差异较大，且这些miRNA涉及的靶基因、信号转导通路、细胞效应等暂不明确。3SSNHL中miRNA调控通路的研究进展目前SSNHL发病机制中关于miRNA调控通路的研究较少，这些通路经过试验验证的就更加稀少，大部分研究是通过生物信息学综合分析而来。Lisheng Xie 等26通过在小鼠耳蜗内注入脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)建立一种急性感音神经性听力损失模型探索SSNHL的内在病因机制，他们发现这种小鼠耳蜗内组蛋白去乙酰化酶2(Histonedeacetylase 2,HDAC2)表达降低，这与先前研究结果一致，即Hdac2与SSNHL的病因机制有关，这次研究利用动物模型证明 Hdac2和转录因子 Sp1形成复合物能够使毛细胞中miR-205-5p表达上调，进而抑制靶基因B细胞淋巴瘤/白血病-2基因(B-cell lymphoma-2,BCL-2)的表达，促进耳蜗毛细胞凋亡过程，引起感音神经性耳聋。加拿大学者利用生物信息学技术预测到SSNHL患者外周血浆中差异表达的 miRNA-590-5p/186-5p/195-5p/140-3p/128-3p/3753p/30a-3p 靶基因多富集在PI3K/Akt、Ras、MAPK通路上，这些信号通路并未进行试验验证24。其中，仅 MAPK 的一个亚族，即p38MAPK，被我国学者发现其在豚鼠耳蜗血管纹、螺旋韧带、螺旋器、螺旋神经节处表达，猜测它可能通过调节水通道蛋白2(Aquaporin 2,AQP2)参与膜迷路积水，但是暂未发现在SSNHL方面的研究27。4展 望突发性耳聋的病因不明，相关的动物模型及病理组织标本研究明显受限，外周血是较常用且容易获得的组织标本。MiRNA在全身广泛表达，耳蜗中亦有多种类型 miRNA 的存在，此外，外周血中miRNA在细胞外环境中能稳定存在，如血清、血浆中，具有检测方便、成本低的优点28,29。因此，外周血miRNA可以成为突发性耳聋发病机制探索的突破口。2015年我国SSNHL临床指南明确指出不同听力损失类型的突发性耳聋往往具有不同的病因机制1，接下来我们将收集更多临床病例外周血样本，依据前期高通量测序的结果23，探索miR-34a/15a/23a/210/18b/548n/143在不同类型突发性耳聋发生发展中的调控作用。参考文献1Yu LS,Yang SM.Guideline of diagnosis and treatment of sudden deafnessJ.Chinese Journal of Otorhinolaryngology Headand Neck 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