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miRNAs在炎癥性腸病中的研究進(jìn)展

2017-03-09 02:07:13丁慧慧于紅剛季夢遙
關(guān)鍵詞:結(jié)腸炎調(diào)控調(diào)節(jié)

丁慧慧,于紅剛,季夢遙

武漢大學(xué)人民醫(yī)院消化內(nèi)科,湖北 武漢 430060

綜述

miRNAs在炎癥性腸病中的研究進(jìn)展

丁慧慧,于紅剛,季夢遙

武漢大學(xué)人民醫(yī)院消化內(nèi)科,湖北 武漢 430060

微小RNAs(microRNAs,miRNAs)是一種非編碼小分子單RNA分子,通過與其對應(yīng)的mRNA完全或部分結(jié)合,在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達(dá)。近年來,越來越多的研究顯示,miRNAs與炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。本文就miRNAs與自身免疫疾病、炎癥的關(guān)系作一概述,并著重闡述miRNAs參與調(diào)控IBD作用機(jī)制及臨床應(yīng)用前景。

miRNAs;炎癥;自身免疫性疾?。谎装Y性腸病

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)屬于自身免疫性疾病,是一種發(fā)生在腸道的,要終生治療并且不可治愈的慢性特發(fā)性疾病,包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病(Crohn’s disease, CD),涉及慢性黏膜損傷和浸潤全部或部分消化道的免疫細(xì)胞,具有頻繁復(fù)發(fā)和緩解的臨床特點。癥狀包括腹痛、直腸出血、腹瀉、體質(zhì)量減輕、營養(yǎng)不良和發(fā)燒。IBD在傳統(tǒng)意義上被認(rèn)為與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相關(guān)。目前,在西方世界IBD的流行率高達(dá)0.5%[1]。有研究[2-3]表明,IBD在亞洲的發(fā)病率逐漸趕超原來占主導(dǎo)地位的感染性結(jié)腸炎的發(fā)病率,近十多年來,IBD在我國就診人數(shù)呈逐步增加趨勢,將成為我國消化系統(tǒng)常見病。據(jù)流行病學(xué)調(diào)查[4-5]發(fā)現(xiàn),飲食的變化可能是造成亞洲人IBD發(fā)病率升高的基礎(chǔ)。

雖然IBD確切發(fā)病機(jī)制仍不明確,環(huán)境、基因失調(diào)、過度免疫應(yīng)答均是這種疾病的主要原因。有研究[6]表明,炎癥過程在IBD的發(fā)展和進(jìn)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。合理控制這種炎癥疾病,對提高患者生活質(zhì)量非常重要。

目前已有上千種微小RNAs (microRNAs,miRNAs)參與和調(diào)控生理及病理過程,如:細(xì)胞增殖、分化、凋亡及血管生成、胚胎發(fā)育、疾病發(fā)生和發(fā)展等[7-8]。miRNAs與多種疾病的相關(guān)性引起了廣泛的重視,認(rèn)識到可將其作為診斷疾病、預(yù)后的生物標(biāo)志及潛在治療的作用位點。miRNAs參與腸道疾病的發(fā)展過程,如與腸易激綜合征、結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展都有著密切關(guān)系。

1 miRNAs的簡介

1.1miRNAs生物合成miRNAs是內(nèi)源性結(jié)合序列、小的(20~23個核苷酸)單鏈RNA分子,其合成是一個多層次、多步驟的精細(xì)調(diào)節(jié)過程。首先在細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄成為初級產(chǎn)物,然后由酶切割成miRNA前體,再轉(zhuǎn)移至細(xì)胞質(zhì)內(nèi)加工成雙鏈miRNA復(fù)合物[9],進(jìn)而成為具備調(diào)控下游mRNA的miRNA。

1.2miRNAs的生物學(xué)作用miRNAs的表達(dá)具有組織和空間特異性。在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá),在靶mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′UTR)中誘導(dǎo)mRNA降解或翻譯抑制,遏制相關(guān)蛋白翻譯;進(jìn)而影響細(xì)胞分化、凋亡、增殖、血管形成等過程[10]。一個miRNA可與多個靶基因位點結(jié)合參與多個靶基因的調(diào)控,而同一個靶基因也可同時被多個miRNAs所調(diào)控,從而形成相互作用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[11]。

2 miRNAs與IBD之間的關(guān)系

2.1IBD的發(fā)病機(jī)制IBD確切發(fā)病機(jī)制仍不明確,有研究[12]表明,炎癥過程在IBD的發(fā)生和進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用,但具體機(jī)制尚不明確。探索IBD的發(fā)病機(jī)理在疾病的預(yù)防和診治等方面具有重要臨床意義。近來很多研究從miRNAs的異常表達(dá)探尋IBD的發(fā)病機(jī)制,但目前尚未見miRNAs與IBD系統(tǒng)性的研究報道。

2.2miRNAs與炎癥之間的關(guān)系越來越多的研究[9]發(fā)現(xiàn),多種miRNAs參與調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。有研究[13]表明,在結(jié)腸上皮細(xì)胞中,炎癥趨化因子MIP-2α為miR-192的靶標(biāo),兩者呈負(fù)相關(guān)。TNF-α能誘導(dǎo)生成MIP-2α,miR-192表達(dá)減少。同時miR-192又反作用調(diào)節(jié)MIP-2α的表達(dá),是一種炎癥抑制因子。UC患者的組織和部分慢性炎性疾病具有改變的miRNAs表達(dá)模式,miRNAs調(diào)節(jié)結(jié)腸上皮細(xì)胞衍生的趨化因子表達(dá)。YOSHIKAWA等[14]在結(jié)腸炎小鼠模型中發(fā)現(xiàn),炎癥細(xì)胞因子如TNF、IL-1α和IL-1β通過調(diào)控miR-122、miR-29b和Let7B加強(qiáng)了依賴miRNA的基因表達(dá),從而降低miRNA的活性。miR-146a作為與年齡相關(guān)的“炎癥”標(biāo)志物,其作為細(xì)胞衰老和促進(jìn)炎癥信號通路的負(fù)調(diào)節(jié)劑,其過表達(dá)抑制了IL-6和VEGF-A的表達(dá)[15]。

2.3miRNAs與自身免疫調(diào)節(jié)之間的關(guān)系現(xiàn)有較多研究[16-17]證實,miRNAs與人體自身的免疫調(diào)節(jié)有緊密聯(lián)系。miRNAs在自身免疫性疾病(autoimmune disease,AID),如原發(fā)性膽汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis,PBC)、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)等中起重要作用[18]。例如,miR-15a在注射IFN-α的狼瘡小鼠模型中高表達(dá)[18]。BARZAGO等[19]將重癥肌無力(MG)患者中乙酰膽堿受體(AChR)陽性作為研究對象,發(fā)現(xiàn)miR-612、miR-3654和miR-3651增加,而miR-612的靶標(biāo)基因AKAp12和HRH4,以及miR-3651的靶標(biāo)基因CRISP3在AChR陽性的早期發(fā)病MG(AChR-EOMG)患者中下調(diào),表明miRNAs改變了免疫調(diào)節(jié)。過度免疫應(yīng)答是促進(jìn)IBD發(fā)生、發(fā)展的一個主要原因?,F(xiàn)已證實,miR-155和miR-423-5p通過人體免疫調(diào)節(jié)在IBD的發(fā)展過程中起重要調(diào)節(jié)作用[20]。

2.4IBD相關(guān)miRNAs的表達(dá)已有研究[21]表明,一些miRNAs作為免疫反應(yīng)和免疫細(xì)胞發(fā)育的重要途徑的調(diào)節(jié)劑,這對于多種炎性疾病的發(fā)病機(jī)理至關(guān)重要。miRNAs影響腸上皮屏障的功能和結(jié)腸上皮細(xì)胞衍生的趨化因子的表達(dá),同時影響調(diào)節(jié)自噬機(jī)制,在IBD中有明顯表達(dá)改變。TAKAGI等[22]通過結(jié)腸鏡獲取活動性UC患者和健康人各12份標(biāo)本,分析得出差異表達(dá)的miRNAs,RT-PCR證實miR-21、miR-155在活動性UC患者中顯著增加。GAZOULI[23]通過對比研究得出,約100個miRNAs在組織和血液中表現(xiàn)出針對UC和CD的表達(dá)改變。通過結(jié)腸鏡檢查進(jìn)行IBD的診斷和隨訪得出,循環(huán)miRNAs很有可能作為非侵入性診斷IBD的生物標(biāo)志。BEN-SHACHAR等[24]評估了IBD患者腸黏膜中miRNAs的表達(dá)與腸道炎癥的相關(guān)性,基因的表達(dá)與IBD活動度的相關(guān)性。miRNAs在基因表達(dá)的調(diào)節(jié)中占主導(dǎo)地位,對比分析得出,在UC患者中,選擇研究的miRNAs中90%均在回腸中的表達(dá)上調(diào)。CICCACCI等[25]研究對比健康人與CD、UC患者,通過等位基因鑒別測定評價得出,miR-122、miR-196A2和miR-124A對應(yīng)基因的多態(tài)性在IBD的臨床表型調(diào)制中發(fā)揮重要作用。miRNAs影響基因轉(zhuǎn)錄后的表達(dá),同時與其他途徑,例如炎癥調(diào)節(jié)和信號傳導(dǎo)相互作用[26]。KIM等[27]運用微陣列分析證實,在發(fā)炎小鼠組織及人IBD患者組織中,miR-132和miR-223顯著上調(diào)。通過生物信息學(xué)分析,確定FOXO3a作為miRNAs的靶基因,miRNAs通過下調(diào)FOXO3a抑制IκBα的水平,增強(qiáng)NF-κB信號傳導(dǎo)以促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生。miR-132和miR-223是引發(fā)IBD發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵介質(zhì),有可能作為IBD治療的作用靶點。WANG等[28]通過研究確認(rèn),miR-223通過IL-23途徑調(diào)節(jié)下游的作用靶點緊密連接蛋白-8(CLDN-8)。在IBD患者和由三硝基苯磺酸(TNBS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的小鼠模型中,CLDN-8在人及小鼠模型中均顯著下調(diào),miR-223表現(xiàn)為上調(diào)。使用IL-23抗體及miR-223的拮抗劑均可改善許多與TNBS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎相關(guān)的癥狀。miR-223作為IL-23和CLDN-8通路的調(diào)節(jié)因子,在IBD發(fā)展中起重要作用,可能作為IBD新的治療方法。YU等[29]通過研究證實,miR-7在IBD患者和結(jié)腸炎小鼠模型的發(fā)炎結(jié)腸組織中表達(dá)下調(diào),并且由miR-7負(fù)調(diào)節(jié)E3泛素連接(RNF-183)。miR-7升高,增加IκBα的泛素化和降解,并通過NF-κB途徑的活化促進(jìn)炎癥的發(fā)生、發(fā)展。RNF-183介導(dǎo)的泛素化和miRNAs之間的相互作用可能是IBD發(fā)病機(jī)制中重要的表觀遺傳機(jī)制。通過選取19例IBD患者與18例憩室病患者的黏膜組織作為對照進(jìn)行測序,有9種miRNAs在UC和CD中異常表達(dá),用RT-PCR驗證在腸道黏膜組織中miR-31、miR-206、miR-424和miR-146a在IBD中表達(dá)差異,同時在石蠟包埋的組織塊上進(jìn)一步驗證對比UC、CD與其他IBD包括感染性結(jié)腸炎及慢性缺血性結(jié)腸炎,再次證實miR-31、miR-206、miR-424和miR-146a是IBD特異性生物標(biāo)志物,其中miR-31在UC和CD的新鮮組織及包塊組織中普遍高表達(dá)[30]。COSKUN等[31]分別取活動性、靜息性UC或CD及健康對照的降部結(jié)腸黏膜組織,使用RT-PCR驗證4種miRNAs(miR-20b、miR-98、miR-125b-1*和let-7e*)在UC患者中特異性上調(diào)。有數(shù)據(jù)[32]顯示,在IBD患者的外周血單核細(xì)胞(PBMC)和炎癥腸黏膜組織中升高的miR-301a通過新型機(jī)制,促進(jìn)Th17細(xì)胞分化,下調(diào)基因SNIP1的表達(dá)。IBD的診斷具有挑戰(zhàn)性,miRNAs生物標(biāo)志物可能有助于診斷IBD。

2.5miRNAs在IBD治療中的潛在價值IBD的常規(guī)藥物療法,例如抗炎劑、糖皮質(zhì)激素和免疫抑制劑,由于其在長期治療期間的全身不良反應(yīng)和毒性而受到限制。而生物治療增加了風(fēng)險機(jī)會性感染、自身免疫、輸注反應(yīng)和淋巴瘤。miRNAs精確調(diào)節(jié)易感性基因以減少與IBD相關(guān)的促炎細(xì)胞因子的表達(dá),其有效地減輕IBD進(jìn)展,并促進(jìn)腸黏膜恢復(fù)。miRNAs的臨床應(yīng)用價值在丙型病毒性肝炎治療中得到充分體現(xiàn),表明miRNAs在診治疾病過程中有很好的應(yīng)用前景[33]。由于IBD發(fā)病機(jī)制復(fù)雜、病程不定及治療上尚存在諸多難點,而miRNAs與IBD的密切關(guān)系正逐漸被揭示,因此可將IBD相關(guān)的miRNAs作為其靶向分子治療的新切入點。

雖然miRNAs在IBD診療中相關(guān)研究不多,現(xiàn)有研究多側(cè)重于探討miRNAs拮抗劑/激動劑對其他胃腸疾病的影響,例如,體內(nèi)miR-301a的阻斷劑可以作為治療IBD新的治療方法。這可為miRNAs與IBD的相關(guān)應(yīng)用研究提供重要參考依據(jù)。綜合上述報道,IBD與miRNAs關(guān)系緊密,構(gòu)建IBD動物模型并結(jié)合miRNAs拮抗劑/激動劑體內(nèi)干預(yù),以此探討miRNAs在IBD中的臨床應(yīng)用可作為新的研究方向[34]。然而,在基于miRNAs的治療和診斷將具有臨床效用之前仍然存在顯著的障礙,應(yīng)用miRNAs激動劑/拮抗劑治療疾病可能會出現(xiàn)預(yù)期外的結(jié)果,因此,miRNAs應(yīng)用于臨床尚存在諸多難點與疑點。盡管如此,運用外源性miRNAs干預(yù)仍然是miRNAs應(yīng)用研究的一個重要手段。

3 結(jié)語

本文主要闡述IBD相關(guān)的miRNAs表達(dá)研究及討論miRNAs表達(dá)失調(diào)對IBD發(fā)生及進(jìn)展的可能調(diào)控機(jī)制。持續(xù)性慢性炎癥及自身免疫失調(diào)可引起某些miRNAs表達(dá)失調(diào)及組織修復(fù)和重建,促發(fā)IBD發(fā)生、發(fā)展。本文敘述中已知有幾個miRNAs被證明參與IBD的發(fā)病過程,這些可能是未來針對炎癥刺激及IBD治療方法的研究及應(yīng)用方向。這將有助于逐步揭示miRNAs在IBD發(fā)病及進(jìn)展中的作用及分子機(jī)制,為IBD的診斷、靶向分子治療及預(yù)后評估等提供新的思路。

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ProgressoftheroleofmiRNAsininflammatoryboweldisease

DING Huihui, YU Honggang, JI Mengyao

Department of Gastroenterology, Renmin Hospital of Wuhan University, Wuhan 430060, China

MiRNAs are small non-coding single-stranded RNAs, which regulate gene expression at posttranscriptional level through completely or partially binding to mRNA targets. Recently, an increasing number of researches have revealed that miRNAs participate in the development of inflammatory bowel disease (IBD). In this review, the relationship of miRNAs with autoimmune disease, and inflammation were elaborated. The regulating mechanism and potential clinical application of miRNAs in IBD was highlighted.

MiRNAs; Inflammation; Autoimmune disease; Inflammatory bowel disease

國家自然科學(xué)基金面上項目(81272693)

丁慧慧,碩士研究生,研究方向:信號途徑在消化道腫瘤中的研究、新型內(nèi)鏡開發(fā)。E-mail:1052032462@qq.com

于紅剛,主任醫(yī)師,研究方向:信號途徑在消化道腫瘤中的研究、新型內(nèi)鏡開發(fā)。E-mail:13871281899@163.com

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.12.023

R574

A

1006-5709(2017)12-1417-03

2017-02-07

馬軍)

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SUMO修飾在細(xì)胞凋亡中的調(diào)控作用
中西醫(yī)結(jié)合治療潰瘍性結(jié)腸炎40例
辨證論治慢性腹瀉型結(jié)腸炎45例
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