賈重陽 張辰龍 張小強(qiáng)

·綜述·

micro RNAs在急性胰腺炎中的研究新進(jìn)展

賈重陽1張辰龍2張小強(qiáng)1

MicroRNAs(miRNAs)是屬于小的非編碼RNA(small non-coding RNA),長約19～23個核苷酸的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA分子[1-3],約70個堿基大小形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)的單鏈RNA前體且經(jīng)過Dicer酶加工后生成。有5’端磷酸基和3’羥基,大小約21～25nt的小分子RNA片斷,定位于RNA前體的3’端或者5’端。目前認(rèn)為，miRNA是基因表達(dá)的主要調(diào)節(jié)分子,以序列互補(bǔ)的方式與特異靶mRNA結(jié)合,通過降解靶mRNA或者抑制其蛋白翻譯調(diào)控靶基因的表達(dá)。miRNA不但在基本的生物過程,如發(fā)育、應(yīng)激反應(yīng)、代謝和基因組完整性維持等方面有基本而重要的調(diào)控作用,在疾病的發(fā)展全過程中,也發(fā)揮著重要的調(diào)控作用[4-6]。miRNAs不僅存在細(xì)胞內(nèi),最近的研究表明在血漿和血清中同樣穩(wěn)定存在著miRNAs[7],也同樣穩(wěn)定的存在于包括唾液[8]、尿液[9]、乳汁[10]、精漿、眼淚、羊水、支氣管肺泡灌洗液、腦脊髓液、腹膜液和胸膜液[11-12]等各種體液中,且種類不同,其含量亦明顯不同[13]。這些結(jié)果提示細(xì)胞外miRNAs可以作為疾病診斷的生物標(biāo)志物,也揭示了細(xì)胞外miRNAs在人體中介導(dǎo)細(xì)胞間通訊方式。目前miRNAs在不同惡性腫瘤方面研究成果頗多,但對于急性胰腺炎(acute panreatitis,AP)的研究相對較少。筆者從現(xiàn)有文獻(xiàn)中檢索并予以歸納總結(jié)。

一、作為生物標(biāo)記物

1.miRNA正常胰腺組織中的表達(dá):Szafranska等[14]發(fā)現(xiàn)miR-216和miR-217表達(dá)與miR-133a的缺失表達(dá)可用于確定組織或細(xì)胞的胰腺來源。Erener等[15]分別測定了人群及C57BL/6小鼠的多種組織中miR-375的分布情況結(jié)果顯示無論是在人群還是小鼠中miR-375在胰腺中都呈高表達(dá)狀態(tài)。

2.miRNA在胰腺炎中的表達(dá):王春全等[16]發(fā)現(xiàn)miR-216a在AP患者的外周血中的含量較健康人群和淀粉酶非特異性升高的人群均顯著升高,該作者認(rèn)為miR-216a可作為AP早期診斷的標(biāo)志物之一。Usborne等[17]對胰腺外分泌損傷(exocrine pancreatic injury,EPIJ)的動物模型(采用蛙皮素或氰基羥基丁烷cyanohydroxybutene,CHB誘導(dǎo))中生物標(biāo)記物進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)微小EPIJ與血液或炎癥生物標(biāo)記變化無關(guān)。EPIJ嚴(yán)重程度評分的增加與淀粉酶和脂肪酶的增加相關(guān),在24～48 h EPIJ是最嚴(yán)重的,在24 h mir-216a(32倍)和mir-375(23倍) 增加,在48 h時蛙皮素組的酶處于正常。在CHB 組mirs-216a和mir-375分別增加了800 和500倍,在24～72 h mir-375仍然升高。該作者認(rèn)為對于EPIJ胰腺富集miRs有希望作為新型血清學(xué)標(biāo)志物。

Liu等[18]采用隊列和對照研究來闡明急性胰腺炎患者血清中miRNA的表達(dá),采用miRNA芯片分析,發(fā)現(xiàn)在AP患者和對照組的血清中測出205個miRNAs差異性表達(dá),9個miRNAs在嚴(yán)重和輕度AP患者的血清中是差異性表達(dá)的。進(jìn)一步確認(rèn)在AP患者中miR-92B、miR-10a和miR-7下調(diào),采用受試者工作特征(ROC)分析法表明，在AP患者血清中這些miRNA可以與正常人區(qū)別。此外,血清中miR-551b-5p水平在具有并發(fā)癥或低血鈣AP患者中顯著升高。ROC分析表明，血清miR-551b-5p水平可以區(qū)分AP的嚴(yán)重度和輕度。最終Liu等[18]認(rèn)為，miR-92b,miR-10a,and miR-7的表達(dá)可用于AP患者的早期診斷,miR-551b-5p的表達(dá)可用于預(yù)測AP的嚴(yán)重程度。

Zhang等[19]采用L-精氨酸誘導(dǎo)的急性胰腺炎模型和非致死性大鼠盲腸結(jié)扎穿刺(CLP) 誘導(dǎo)的膿毒癥動物模型研究了血清miR-216作為胰腺損傷標(biāo)志的潛在重要性和特異性,結(jié)果在急性胰腺炎模型,精氨酸給藥后24 h miR-216a濃度顯著升高,而術(shù)后48 h miR-216a能顯著增加。該作者首次提出血清中miR-216可能作為胰腺損傷的新穎的特異性候選標(biāo)志物。Goodwin等[20]認(rèn)為胰腺外分泌的輕度損傷往往是無癥狀的,可能會導(dǎo)致誤診。采用蛙皮素、L-精氨酸和胰管結(jié)扎法誘導(dǎo)嚙齒動物產(chǎn)生胰腺外分泌損傷的AP動物模型,檢測胰腺富集的miR-216a和miR-217,結(jié)果顯示這兩者對胰腺損傷反應(yīng)呈時間-劑量關(guān)系,并且和血清淀粉酶或脂肪酶相比有較寬的動態(tài)范圍,他們認(rèn)為胰腺選擇性microRNA在嚙齒動物胰腺損傷中比當(dāng)前使用的血清生物標(biāo)志物有較高敏感性和更大的特異性。Endo等[21]發(fā)現(xiàn)miR-216a和216b主要表達(dá)在胰腺腺泡細(xì)胞中,miR-216a和miR-216b的血漿濃度在L-精氨酸誘導(dǎo)的AP模型大鼠中顯著增加。因此,他們認(rèn)為miRNA的表達(dá)譜作為細(xì)胞或組織特異性損傷的生物標(biāo)志物是有用的。

Blenkiron等[22]從腸系膜淋巴結(jié)(mesenteric lymph,ML)和外周血中分離miRNA,并找出在AP中的變化。發(fā)現(xiàn)85個miRNAs在大鼠ML是可檢測到,miR-375,-217,-148a,-216a,-122,-214,-138在AP大鼠的ML分別升高。在臨床研究中,血漿miR-216a在輕度和中度AP中也顯著增加的。因此，該作者也首次證明在淋巴循環(huán)中miRNA的存在以及在AP中特異性miRNA的改變,同時也認(rèn)為miRNA可以作為AP的新穎的生物標(biāo)志物來研究。

An等[23]研究高甘油三酯血癥引起的急性胰腺炎(hypertriglyceridemia induced acute pancreatitis,HTAP)患者血清中miRNA的變化,并認(rèn)為該變化可以作為非侵入性生物標(biāo)記物來判斷疾病的進(jìn)展。該研究發(fā)現(xiàn)，在HTAP患者血清中miR24-3p,361-5p,1246和222-3p不斷上調(diào),181A-5p不斷下調(diào)；生物信息學(xué)分析預(yù)測,重疊miRNA參與調(diào)節(jié)了13 個GOs和36個通路,涉及到葡萄糖、脂肪、鈣離子和胰島素等。miRNA-mRNA網(wǎng)絡(luò)顯示該重疊miRNA靶基因參與胰腺代謝,唯一下調(diào)的miR-181a-5p與甘油三酯、總膽固醇以及空腹血糖呈負(fù)相關(guān),但與鈣離子呈正相關(guān)。與炎性細(xì)胞因子相比,這五個重疊miRNA的變化更穩(wěn)定。用于評價HTAP的進(jìn)展時,miRNA表現(xiàn)出良好的曲線下面積(area under the curve,AUC)。這些數(shù)據(jù)表明血清miRNA具有成為優(yōu)良HTAP生物標(biāo)志物的潛力。

Azevedo等[24]對胰腺組織進(jìn)行活檢發(fā)現(xiàn)，在正常胰腺組織中沒有凋亡的腺泡細(xì)胞而在AP組織中存在凋亡的腺泡細(xì)胞且與AP嚴(yán)重程度有一定相關(guān)性,采用miRNA芯片技術(shù)篩選出8種可能與AP腺泡細(xì)胞凋亡相關(guān)的miRNA:miR-19b,miR-15b,miR-363 miR-92b,miR-99b,miR-614,miR-22和miR-135a。

Kusnierz等[25]通過研究hsa-miR-16-5p,-103a-3p,-122-5p,-126-5p,-148a-5p,-216a-5p,-375和 -551b-5b應(yīng)用與臨床AP患者的嚴(yán)重程度分層。該研究組發(fā)現(xiàn)在SAP患者中,mir-126-5p,-148a-3p,-216a-5p，-216b-5p,mir-375與對照組相比顯著增加。在中度胰腺炎患者中,內(nèi)皮特定mir-216-5p,-551b-5p和mir-375明顯升高,且mir-375在胰腺中表達(dá)非常豐富。ROC曲線顯示mir-126-p和mir-551b-5p可以預(yù)測AP的嚴(yán)重程度。該作者認(rèn)為胰腺miRNA信號可以用于評估AP急性期的胰腺損傷。AP期間的內(nèi)皮功能紊亂反映在循環(huán)中miRNA的水平,也有助于患者病情的分層。

二、發(fā)病機(jī)制研究

Tian等[26]研究miRNA-155在實驗性重癥急性胰腺炎(severe acute panreatitis,SAP)中的異常表達(dá),及是否調(diào)節(jié)腸道上皮細(xì)胞頂端連接復(fù)合體蛋白。結(jié)果顯示，腹腔注射蛙皮素和脂多糖成功誘導(dǎo)實驗性急性胰腺損傷和腸上皮屏障破壞。與對照組相比,SAP中血清淀粉酶水平和TNF-α顯著升高。miR-155在SAP的腸上皮細(xì)胞過度表達(dá),RhoA基因是miR-155靶基因之一,在三個主要未翻譯區(qū)包含三個miR-155特異性結(jié)合位點。盡管RhoA mRNA表達(dá)在SAP中沒有顯著變化,但是RhoA和E-鈣粘蛋白在SAP腸上皮是低表達(dá)；他們的結(jié)論是TNF-α調(diào)節(jié)的miR-155的過表達(dá)抑制了ZO-1的頂點聯(lián)絡(luò)復(fù)合體(apical junctional complex,AJC)成分蛋白質(zhì)的合成,E-鈣粘蛋白通過下調(diào)轉(zhuǎn)錄后的RhoA表達(dá),并破壞實驗SAP的腸上皮屏障。

Qin等[27]檢測了急性水腫性胰腺炎(acute edematous pancreatitis,AEP)大鼠體內(nèi)miR-22和mir-135a的表達(dá)和其目的基因。與對照組體內(nèi)和體外動物模型相比較,AEP組中的miR-22和miR-135a的表達(dá)水平明顯增加。在攜帶miRNA的慢病毒轉(zhuǎn)錄的AR42細(xì)胞中,miR-22和miR-135a的表達(dá)水平顯著升高,而其靶基因的表達(dá)水平顯著減少。TNF-α誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡率比非誘導(dǎo)的細(xì)胞要高得多?？筸iRNA的寡核苷酸轉(zhuǎn)錄的AR42J細(xì)胞中miR-22和miR-135a低水平表達(dá),并有較低的細(xì)胞凋亡率,但ErbB3和PtK2的表達(dá)水平明顯增高。認(rèn)為在AEP中miR-22和miR-135a的表達(dá)水平升高的,通過抑制ErbB3和PK2的表達(dá),上調(diào)miR-22和miR-135a的表達(dá)可以促進(jìn)胰腺腺泡細(xì)胞的凋亡。

Zhang等[28]為了探討TGF-β和mir-216a如參與AP小鼠和大鼠胰腺腺泡AR42J細(xì)胞的發(fā)病機(jī)制,發(fā)現(xiàn)TGF-β抑制劑SB431542顯著降低蛙皮素誘導(dǎo)的小鼠胰腺炎模型的血清淀粉酶、脂肪酶、TNF-α、IL-6、TGF-β1α、TGF-β含量,抑制了mir-216a的表達(dá)和胰腺組織病理學(xué)變化。TGF-β誘導(dǎo)AR42J細(xì)胞中的mir-216a。張力同源蛋白物和是TGF-βs超家族細(xì)胞因子被鑒定為mir-216a可能的靶標(biāo)。在腺泡細(xì)胞AR42J中mir-216a過表達(dá)或者封閉的轉(zhuǎn)染對PTEN(張力蛋白同源物)和Smad7(蛋白家族7,轉(zhuǎn)化因子TGF-βs超家族重要的細(xì)胞因子)的表達(dá)起下調(diào)(或上調(diào))作用,從而影響下游pAkt(磷酸化Akt(絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶)) 和TGF-β受體Ⅰ的表達(dá),在小鼠模型和腺泡細(xì)胞AR42J中由mir-216a調(diào)節(jié)的 這些蛋白質(zhì)表達(dá)的變化可以通過SB431542調(diào)節(jié)。結(jié)論認(rèn)為TGF-β通過誘導(dǎo)miR-216a 作用于靶蛋白 PTEN 和Smad7而產(chǎn)生急性胰腺炎,因此,通過磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B和TGF-β反饋通路。

三、總結(jié)與展望

miRNAs在AP中的研究主要集中在該病的診斷和預(yù)后中,并建議在臨床診斷中使用miRNAs作為生物標(biāo)記物來協(xié)助明確診斷,僅有少部分文獻(xiàn)關(guān)注miRNAs在AP發(fā)病機(jī)制方面的研究,對于AP的生物治療藥物目前尚存甚少。因此，希望有更多的研究人員關(guān)注生物標(biāo)志物的同時,能從發(fā)病機(jī)制和生藥藥物開發(fā)方面積極探索,為臨床診斷和治療AP提供幫助,并開發(fā)安全、高效、低廉、方便可用的藥物。

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730000 蘭州市第二人民醫(yī)院肝膽外科1;610041 成都四川,四川大學(xué)華西醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合科2

張小強(qiáng),Email:8308064@qq.com

2017-03-29)

(本文編輯:李建忠)