王玥梅 吳巧鳳

成都中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院（成都610075）

炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）是一種腸道慢性非特異性炎癥性疾病，其以腹瀉、腹痛、血便為主要臨床表現(xiàn)，主要包括潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）和克羅恩?。╟rohn′s disease，CD）。在過(guò)去的二十余年中，由于社會(huì)發(fā)展和人類(lèi)飲食的變化，IBD的發(fā)病率呈持續(xù)增加的趨勢(shì)，對(duì)人們的日常生活造成眾多負(fù)面影響［1］。IBD的發(fā)病機(jī)制仍未完全揭示，已有研究指出免疫、環(huán)境、遺傳等因素與IBD的發(fā)生發(fā)展息息相關(guān)。小分子RNA（MicroRNA，miRNA）是一類(lèi)長(zhǎng)度約為20～22個(gè)核苷酸的單鏈非編碼RNA，在翻譯后水平抑制靶基因表達(dá)，參與調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、凋亡等。已有研究表明，MicroRNA的表達(dá)差異性在IBD的發(fā)病過(guò)程中起到重要作用［2］?，F(xiàn)階段MicroRNA在炎癥性腸病中的作用已是研究熱點(diǎn)，本文就MicroRNA與IBD相關(guān)性的具體研究現(xiàn)狀作一概述。

1 MicroRNA概述

人類(lèi)首先發(fā)現(xiàn)的MicroRNA是LEE等［3］于1993年從秀麗線蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)的lin-4，這打開(kāi)了MicroRNA科學(xué)研究的大門(mén)。MicroRNA的合成首先是在RNA聚合酶Ⅱ作用下轉(zhuǎn)錄成初級(jí)MicroRNA，在細(xì)胞核中，RNA結(jié)合蛋白DGCR8結(jié)合RNA特異性?xún)?nèi)切核糖核酸酶（核糖核酸酶III）Drosha形成微處理器復(fù)合體，從而觸發(fā)MicroRNA加工，將初級(jí)MicroRNA剪切為含莖環(huán)結(jié)構(gòu)的前體MicroRNA。前體MicroRNA被輸出到細(xì)胞質(zhì)中，通過(guò)Dicer核糖核酸酶進(jìn)一步裂解，以去除莖環(huán)，構(gòu)成長(zhǎng)度約為22個(gè)核苷酸的MicroRNA雙鏈［4］。MicroRNA雙鏈中一條單鏈與RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體結(jié)合為成熟MicroRNA，另外一條則被降解。成熟的MicroRNA與mRNA的3′非翻譯區(qū)不完全互補(bǔ)，從而通過(guò)作用于靶基因3′-非編碼區(qū)（3′-UTR）使靶基因轉(zhuǎn)錄抑制或降解發(fā)揮轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)作用，參與細(xì)胞分化、增殖、代謝、死亡等生命活動(dòng)［5］。迄今研究已發(fā)現(xiàn)在IBD患者炎癥腸黏膜組織中普遍存在多種MicroRNA表達(dá)異常，這與IBD患者腸道炎癥、腸黏膜內(nèi)免疫功能紊亂、腸上皮細(xì)胞屏障功能損傷等相關(guān)［6］，從而使MicroRNA與IBD的發(fā)病、發(fā)展存在密不可分的聯(lián)系。

2 MicroRNA在IBD患者結(jié)腸組織、外周血中的表達(dá)

WU等［7-8］分析了IBD和正常對(duì)照組腸黏膜組織中MicroRNA的表達(dá)，他們通過(guò)MicroRNAs芯片和逆轉(zhuǎn)錄定量PCR技術(shù)發(fā)現(xiàn)miR-21，miR-23b，miR-29a，miR-106a，miR-107，miR-126，miR-191，and miR-200c在CD患者結(jié)腸黏膜中表達(dá)顯著上調(diào)；而miR-19b，miR-629在CD患者結(jié)腸黏膜中表達(dá)明顯下調(diào)，同時(shí)研究者注意到在活動(dòng)性UC患者結(jié)腸黏膜中miR-422b、miR-192、miR-375表達(dá)明顯下調(diào)，而miR-106、miR-23b和miR-191的表達(dá)明顯上調(diào)。同時(shí)近期有研究發(fā)現(xiàn)CD或UC患者結(jié)腸黏膜組織中miR-31表達(dá)增加，通過(guò)阻止炎性細(xì)胞因子受體（Il7R和Il17RA）和信號(hào)蛋白（GP130）的表達(dá)，能減輕結(jié)腸上皮細(xì)胞的炎癥狀態(tài)［9］。MicroRNA-155在IBD患者的結(jié)腸粘膜和外周血中高表達(dá)，顯示出MicroRNA-155作為IBD診斷的生物標(biāo)志物的前景［10］。在對(duì)MicroRNA在IBD患者外周血中的表達(dá)研究中，ZAHM等［11］發(fā)現(xiàn)兒科UC患者血清中miR-21、miR-142-3p表達(dá)水平較健康組增加，而miR-150和miR-505表達(dá)含量較健康組下降。OMIDBAKHSH等［12］發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，CD和UC患者外周血中miR-106a和miR-362-3p的表達(dá)水平顯著升高，且miR362-3p在活動(dòng)性UC中較非活動(dòng)性UC中表達(dá)升高更明顯。他們推測(cè)這些MicroRNA可用作診斷和監(jiān)測(cè)疾病活性的潛在生物標(biāo)志物。MOHAMMADI等［13］使用 NanoString數(shù)字基因定量技術(shù)測(cè)量MicroRNA表達(dá)發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，CD患者外周血單核細(xì)胞中miR-4448，miR-548g-3p，miR-4536-5p，miR-30a-3p，miR-548q，miR-4461，miR-133a-3p，miR-597-5p，miR-619-3p，miR-644a，miR-4448表達(dá)明顯上調(diào)。這些差異表明MicroRNA可能參與調(diào)節(jié)IBD的發(fā)生發(fā)展，從而有可能成為IBD生物學(xué)診斷和治療的靶標(biāo)。

3 MicroRNA與IBD腸道免疫與炎癥

MicroRNA在許多生物過(guò)程中發(fā)揮重要作用，腸道炎癥是其重要方面［14］。細(xì)胞應(yīng)激、炎癥等因素可誘導(dǎo)MicroRNA表達(dá)，從而影響多種生物學(xué)過(guò)程，起到致炎或抗炎作用。MicroRNA的基因變異、滅活等會(huì)導(dǎo)致MicroRNA表達(dá)下調(diào)或過(guò)表達(dá)，這與腸道免疫與炎癥密切相關(guān)。表1總結(jié)了部分miRNA參與調(diào)節(jié)IBD腸道免疫與炎癥的方式。

3.1 MicroRNA調(diào)節(jié)IBD中NF-kB介導(dǎo)的炎性反應(yīng)NF-kB通路是炎性反應(yīng)的觸發(fā)點(diǎn)之一，在炎性應(yīng)答中起重要作用。NF-kB介導(dǎo)的炎性反應(yīng)對(duì)病原菌起抵御作用，但炎性反應(yīng)過(guò)度或失調(diào)時(shí)可以引起機(jī)體組織損傷。有文獻(xiàn)表明在IBD患者的結(jié)腸組織中可檢測(cè)到NF-kB的過(guò)度活化，NF-kB介導(dǎo)的炎性應(yīng)答被認(rèn)為在IBD的致病過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。miR-5112可以通過(guò)靶向調(diào)節(jié)NF-kB信號(hào)通路中關(guān)鍵信號(hào)分子IKKγ的表達(dá)進(jìn)而調(diào)節(jié)IL-1、IL-6和TNF-α等炎性因子的表達(dá)，可抑制DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠的炎性反應(yīng)［15］。SANCTUARY等［16］研究發(fā)現(xiàn)miR-106a的表達(dá)下調(diào)可減弱TNF-α介導(dǎo)的腸道炎癥，miR-106a敲除后可減輕小鼠慢性回腸炎，并指出通過(guò)NF-kB啟動(dòng)子結(jié)合以抑制IL-10釋放的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)有關(guān)，證明了miR-106a具備治療包括IBD在內(nèi)的慢性炎癥的潛力。此外，UC患者結(jié)腸粘膜中miR-16過(guò)表達(dá)，其通過(guò)抑制結(jié)腸中A2a受體的表達(dá)來(lái)抑制NF-kB信號(hào)通路的激活，從而調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)［17］。

3.2 MicroRNA調(diào)節(jié)IBD中Th17/Treg細(xì)胞平衡輔助性T細(xì)胞17（Th17）和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）是介導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的CD4+T細(xì)胞的兩個(gè)亞群，兩者之間相互調(diào)節(jié)共同發(fā)揮免疫效能。大量研究證實(shí)Th17/Treg細(xì)胞失衡與IBD發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。MicroRNA能夠調(diào)控腸道免疫相關(guān)信號(hào)通路，從而影響Th17/Treg細(xì)胞分化，對(duì)IBD腸道免疫起到調(diào)節(jié)作用。在UC患者腸道組織中miR-155表達(dá)升高，能與其細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子SOCS-1的mRNA結(jié)合，使SOCS-1表達(dá)下降，降低對(duì)Janus激酶（JAK）/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子與轉(zhuǎn)錄激活子（STAT）信號(hào)途徑和樹(shù)突狀細(xì)胞的抗原遞呈功能的抑制，導(dǎo)致Th17細(xì)胞分化增多［18-19］。同時(shí)有研究表明［20］，IBD患者結(jié)腸粘膜中miR-425明顯上調(diào)，其通過(guò)下調(diào)靶基因Foxo1導(dǎo)致Th17細(xì)胞分化增加，加重TNBS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎的疾病嚴(yán)重程度。

此外多種MicroRNA能通過(guò)不同信號(hào)通路途徑，對(duì)IBD患者Treg細(xì)胞的分化與功能產(chǎn)生影響。miR-125a在T細(xì)胞中高度表達(dá)，并通過(guò)IL-6-STAT3信號(hào)傳導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)Treg的功能［21］，研究表明miR-125a可減輕腸黏膜炎性損傷，而IBD患者結(jié)腸腸黏膜中miR-125a表達(dá)降低，Treg細(xì)胞分化減少，一定程度上加重腸道炎癥；同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)miR-155的過(guò)度表達(dá)可導(dǎo)致卵泡Treg（Tfr）細(xì)胞和中央Treg（cTreg）缺乏，而DSS造模后進(jìn)一步損傷Tfr細(xì)胞。miR-155可以靶向cTreg和Tfr中CTLA-4的表達(dá)，直接抑制Tfr細(xì)胞產(chǎn)生，并促進(jìn)生發(fā)中心（GC）B細(xì)胞活化和自身抗體過(guò)量產(chǎn)生，這可能是自身免疫性IBD患者嚴(yán)重腸損傷的原因［22］。故MicroRNA能對(duì)Th17和Treg細(xì)胞的功能起到調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而影響IBD中Th17/Treg細(xì)胞平衡，與腸道免疫調(diào)節(jié)有密切聯(lián)系。

表1 部分miRNA參與調(diào)節(jié)IBD腸道免疫與炎癥的方式Tab.1 Partial miRNAs are involved in the regulation of intestinal immunity and inflammation in IBD

4 MicroRNA與IBD腸道穩(wěn)態(tài)

腸道穩(wěn)態(tài)是由含腸道黏膜在內(nèi)的多種腸道成分、含腸道菌群在內(nèi)的腸道內(nèi)環(huán)境、以及神經(jīng)-內(nèi)分泌調(diào)節(jié)下交互作用所構(gòu)成的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。IBD患者的腸道穩(wěn)態(tài)失調(diào)，與腸道菌群和腸黏膜屏障的調(diào)控相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群能調(diào)控MicroRNA的生成，而MicroRNA也能調(diào)節(jié)腸黏膜屏障功能，進(jìn)而調(diào)控腸道穩(wěn)態(tài)［23］。

4.1 MicroRNA與腸道菌群腸道菌群在正常狀態(tài)下能促使胃腸道免疫功能成熟、對(duì)抗病原菌，從而增強(qiáng)腸道屏障功能，維持腸道穩(wěn)態(tài)。MicroRNA在腸道菌群與宿主間相互作用中可能起紐帶連接作用，MicroRNA可以影響腸道菌群，而腸道菌群也可以調(diào)控MicroRNA的表達(dá)。

近年許多研究發(fā)現(xiàn)在IBD患者中MicroRNA表達(dá)差異和腸道菌群變化與IBD受累部位、活動(dòng)度等因素相關(guān)［24］。腸道菌群能調(diào)控MicroRNA表達(dá)。丁酸鹽（Butyrate）是由腸道菌群中厭氧菌分解膳食纖維產(chǎn)生，研究發(fā)現(xiàn)，與鄰近的正常結(jié)腸相比，結(jié)腸癌組織中miR-92a表達(dá)水平增加了7倍，使用丁酸鹽治療后，初級(jí)miR-17-92a的重要轉(zhuǎn)錄因子c-Myc表達(dá)減少，抑制miR-92a轉(zhuǎn)錄，初級(jí)miR-17-92a和成熟miR-92a產(chǎn)生減少，增加了miR-92a的靶基因即抑癌基因p57的表達(dá)，從而抑制結(jié)腸癌細(xì)胞增殖，降低了腫瘤發(fā)生率［25］。同時(shí)，有研究表明［26］，在IBD患者中，梭狀芽胞桿菌Ⅳ、人羅斯拜瑞氏菌等產(chǎn)生丁酸的細(xì)菌明顯減少，可能影響MicroRNA的表達(dá)。研究［27］發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組相比，miR-155和miR-223在DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠中增加2倍，而使用布拉氏酵母菌口服治療后，能夠顯著下調(diào)miR-155和miR-223的表達(dá)，這可能與使促炎性細(xì)胞因子IL-1β的下調(diào)以及抗炎性細(xì)胞因子TGF-β的上調(diào)有關(guān)。

另一方面，MicroRNA也可影響腸道菌群，MicroRNA與腸道特定微生物群成員之間存在相互作用，有研究表明糞便MicroRNA譜可以被微生物群組特異性地影響［28］。LIU等［29］研究發(fā)現(xiàn)腸道上皮細(xì)胞和Hopx基因陽(yáng)性細(xì)胞（如杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞等）的MicroRNA如miR-101，miR-876-5p等，可進(jìn)入腸道細(xì)菌內(nèi)，如厭氧菌核鐮刀菌（Fusobacterium nucleatum，F(xiàn)n）和兼性厭氧菌大腸桿菌（Escherichia coli，E.coli），靶向調(diào)節(jié)Fn核酸序列、大腸桿菌核酸序列等相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄，從而影響細(xì)菌生長(zhǎng)；而IEC-MicroRNA缺陷型（Dicer1DIEC）小鼠較容易出現(xiàn)腸道菌群紊亂，經(jīng)糞便MicroRNA移植后可重建其腸道菌群并減輕結(jié)腸炎。研究［30］發(fā)現(xiàn)MicroRNA對(duì)腸道微生物增殖活性有不同的影響。IBD患者糞便中存在miR-1226，miR-548ab和miR-515-5p的表達(dá)降低，同時(shí)miR-1226和miR-515-5p可抑制大腸桿菌的生長(zhǎng)但促進(jìn)節(jié)段絲狀細(xì)菌增長(zhǎng)，而miR-199a-5p對(duì)大腸桿菌的的增殖無(wú)明顯影響但抑制節(jié)段絲狀細(xì)菌的增殖。因此，IBD患者中存在MicroRNA的表達(dá)差異和腸道菌群失調(diào)，且它們之間能相互影響，腸道菌群可調(diào)控MicroRNA表達(dá)，異常的腸道菌群變化可能通過(guò)MicroRNA而影響腸道穩(wěn)態(tài)。部分miRNA與IBD中腸道菌群的關(guān)系，見(jiàn)表2。

表2 部分miRNA與IBD中腸道菌群的關(guān)系Tab.2 Relationship between partial miRNAs and gut microbiota in IBD

4.2 MicroRNA與IBD腸黏膜屏障腸黏膜屏障由腸上皮細(xì)胞與細(xì)胞間的緊密連接蛋白及其分泌的抗菌肽、黏液等組成。腸黏膜屏障是阻止腸腔中細(xì)菌抗原和毒素等侵入腸黏膜組織的天然防御屏障，在維持腸道穩(wěn)態(tài)方面具有重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)UC的發(fā)病機(jī)制與腸黏膜屏障的缺損有關(guān)［31］，同時(shí)MicroRNA作為其中的重要影響因素逐漸得到更加廣泛的重視。在兒童UC患者中，結(jié)腸組織中miR-124表達(dá)顯著降低，并且增加了腸道細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［32］，這可能是兒童潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)病因素之一。YANG等［33］研究發(fā)現(xiàn)在體外UC結(jié)腸上皮細(xì)胞模型中，miR-21可導(dǎo)致緊密連接蛋白減少及腸道通透性增加，損傷腸黏膜屏障。而miR-21基因敲除后，在DSS（dextran sodium sulfate）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠模型較對(duì)照組腸上皮通透性降低，腸道炎癥減輕，一般情況改善，生存率有所增高［34］。因此，降低miR-21的表達(dá)能降低腸道炎性反應(yīng)的程度，這可能成為UC預(yù)防和治療的新靶點(diǎn)。體外研究［35］發(fā)現(xiàn)IBD腸上皮細(xì)胞高表達(dá)miR-223，它可靶向抑制靶基因CLDN8。高表達(dá)miR-223的單層上皮細(xì)胞電阻抗顯著降低，表明miR-223可破壞上皮細(xì)胞形成的黏膜屏障。體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)miR-223抑制劑可顯著減輕TNBS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸上皮細(xì)胞通透性，其靶基因CLDN8表達(dá)同時(shí)相應(yīng)增加，由此表明miR-223在IBD中通過(guò)靶向抑制CLDN8蛋白表達(dá)參與腸黏膜屏障損傷過(guò)程。此外，有研究發(fā)現(xiàn)miR-200b通過(guò)與TGF-b1結(jié)合，可抑制腸上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的增殖，起到維持腸黏膜屏障的完整性的作用［36］。由此可見(jiàn)，MicroRNA表達(dá)異常引起的屏障功能損傷與炎癥反應(yīng)、腸上皮細(xì)胞通透性密切相關(guān)，MicroRNA是維持腸黏膜正常的免疫功能重要的一環(huán)，在IBD腸道免疫穩(wěn)態(tài)中有不可忽視的作用。部分miRNA參與調(diào)節(jié)IBD腸黏膜屏障的方式，見(jiàn)表3。

5 小結(jié)

IBD是多種因素交互作用下引起的疾病，其發(fā)病機(jī)制仍未完全闡釋。miRNA與IBD之間關(guān)系密切，IBD的發(fā)病機(jī)制與多個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)通路相關(guān)，多種miRNA通過(guò)參與NF-κB信號(hào)通路、調(diào)節(jié)腸道炎性反應(yīng)、調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)等對(duì)IBD的發(fā)生發(fā)展、治療等或多或少相關(guān)，對(duì)于研究此病的治療方案有重要作用［37］。MicroRNA與IBD腸道炎癥、腸道免疫的調(diào)控密切相關(guān)，隨著實(shí)驗(yàn)新方法和新技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)MicroRNA在IBD中的作用將進(jìn)一步明確。相信在深入探索MicroRNA后，其有潛力作為診斷IBD的生物標(biāo)記物，為今后IBD的發(fā)病機(jī)制、靶向特異性治療及改善預(yù)后等提供新的探索方向。

表3 部分miRNA參與調(diào)節(jié)IBD腸黏膜屏障的方式Tab.3 Partial miRNAs are involved in the regulation of the intestinal mucosal barrier of IBD