综述:环境危害中的MicroRNA表达及其对健康的影响

【字体: 时间:2025年06月03日 来源:Ecotoxicology and Environmental Safety 6.2

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  这篇综述系统阐述了环境危害(辐射、空气污染物、重金属等)通过改变microRNA(miRNA)表达影响健康的机制,重点探讨了miRNA作为敏感生物标志物在疾病诊断和治疗中的潜力,为环境健康研究提供了新视角。

  

MicroRNA生物合成与功能
MicroRNA(miRNA)是一类长约21-23核苷酸的非编码RNA,通过RNA聚合酶II转录为初级转录本(pri-miRNA),经Drosha-DGCR8复合体加工形成前体miRNA(pre-miRNA),最终由Dicer酶切割为成熟miRNA。miRNA通过种子序列与靶mRNA的3'-UTR结合,介导翻译抑制或mRNA降解,调控细胞增殖、分化、凋亡等关键过程。值得注意的是,miRNA可被包裹在细胞外囊泡(sEVs)中进入体液,成为稳定的疾病标志物。

辐射暴露的miRNA特征
电离辐射(如X射线)和紫外线(UV)通过直接DNA损伤或自由基生成改变miRNA表达谱。小鼠肠道辐射后,miR-34a-5p(靶向Foxp1)显著上调,而miR-330下调与肺癌脑转移放疗预后相关。UVB照射则上调皮肤miR-340(靶向MITF)导致黑色素合成障碍。这些发现提示特定miRNA可作为辐射暴露的生物标志物和潜在治疗靶点。

病原体感染的miRNA调控
SARS-CoV-2感染显著改变55种循环miRNA,其中miR-31-5p上调而miR-1275下调,miR-23a-3p/miR-195-5p组合能区分COVID-19与流感(准确率>95%)。病毒miRNA(如EBV的miR-BART6-3p)可与宿主miR-142协同抑制PTEN,通过PI3K/Akt通路促进淋巴瘤发生。这揭示了病原体-宿主miRNA互作在免疫逃逸中的关键作用。

空气污染的miRNA指纹
PM2.5暴露导致血浆let-7d-5p和miR-425-5p异常,涉及JAK-STAT和p53通路。妊娠期PM10暴露通过上调胎盘miR-125b-5p(抑制TXNRD1)和miR-146a-5p(靶向SOX-5)损害滋养层功能。交通污染相关miR-27a-5p和miR-145-5p的变化,为评估心肺疾病风险提供了分子依据。

重金属的miRNA毒性机制
砷通过circRNA/miR-217/EZH2轴促进细胞周期紊乱;镉上调肾miR-122-5p(靶向PLD1)诱发细胞死亡;铬暴露者血液miR-590-3p上调与FoxO信号通路异常相关。铅通过改变miR-124/DNMT3轴导致阿尔茨海默病样神经损伤,而汞暴露者血浆let-7d/e升高提示其作为神经毒性标志物的潜力。

香烟烟雾与miRNA失调
吸烟者外泌体miRNA呈现特征性变化:miR-29b-3p下调23倍而miR-149-5p上调20倍。miR-155过表达通过损害内皮细胞一氧化氮代谢促进血管病变。妊娠吸烟者胎盘miR-16/21下调,脐血miR-30b-3p异常,揭示了吸烟致发育毒性的表观遗传机制。

塑化剂与生殖健康
DEHP代谢物MECPP改变卵泡液miR-15a/miR-26a表达,影响卵母细胞发育。MEHP通过上调胎盘miR-17-5p/miR-155-5p诱发氧化应激。产前邻苯二甲酸酯混合暴露导致前列腺miR-184上调,与组织增生密切相关。这些发现为环境内分泌干扰研究提供了新方向。

农药的miRNA关联
有机磷农药 dichlorvos 使肾miR-513a-5p上调促凋亡;氯吡啶改变海马miR-132/212影响认知功能。草甘膦孕期暴露导致子代前额叶55种miRNA异常,Wnt/β-catenin通路受阻。农药特异性miRNA谱的建立,为职业暴露评估和靶向干预奠定了基础。

结论与展望
环境危害通过miRNA调控网络影响疾病发生,循环miRNA(尤其是sEVs携带者)展现出作为暴露标志物的优势。未来需重点解决:1)建立暴露特异性miRNA特征谱 2)阐明miRNA在跨代遗传中的作用 3)开发基于miRNA的靶向治疗策略。该领域突破将推动环境医学向精准预防和个体化治疗迈进。

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