梁雪君 葉 蕾 汪芳裕

南方醫(yī)科大學(xué)附屬金陵醫(yī)院消化內(nèi)科(210002)

近年來隨著高通量測序技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)大部分人類基因組(約93%)可進行轉(zhuǎn)錄，但小于2%的轉(zhuǎn)錄物編碼蛋白質(zhì)，而約75%的基因組轉(zhuǎn)錄為非編碼RNA，包括小干擾RNA(siRNA)、微RNA(miRNA)、piwi相互作用RNA(piRNA)和長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA, lncRNA)[1]。LncRNA為長度大于200個核苷酸的非編碼RNA，能調(diào)節(jié)多種細胞過程。LncRNA根據(jù)其與最近的蛋白質(zhì)編碼基因的拓撲關(guān)系進一步分為正義、反義、雙向、內(nèi)含子和基因間lncRNA。通常位于細胞核中的lncRNA參與基因轉(zhuǎn)錄和染色質(zhì)修飾，而細胞質(zhì)中的lncRNA通過與mRNA、miRNA或RBP直接相互作用來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后過程。

H19基因是第一個被發(fā)現(xiàn)的印記基因，位于人染色體11p15.5區(qū)域。LncRNA H19由H19基因轉(zhuǎn)錄而來，通過不同的分子機制作用于特定的基因來發(fā)揮多種細胞功能，這一過程取決于發(fā)育和疾病狀態(tài)的生物學(xué)和時空背景。H19在胚胎組織中大量表達，出生后在除骨骼肌和心臟外的其他組織中的表達均明顯下降[2]。H19調(diào)控細胞功能的機制包括表觀遺傳調(diào)控、H19/miR-675軸、miRNA海綿以及通過結(jié)合RBP調(diào)控靶基因的表達。研究表明，H19在食管癌組織中高表達，可能通過抑制let-7介導(dǎo)食管癌細胞增殖和侵襲[3]。褪黑素通過H19/miR-675/USP10通路拮抗心臟祖細胞的早衰[4]。近年研究[5]發(fā)現(xiàn)lncRNA H19在促進膽管細胞增殖和膽汁淤積性肝損傷中起重要作用，其機制可能是通過增強S1PR2/SphK2通路的表達。同時H19作為let-7的分子海綿，可抑制let-7 miRNA的生物活性，導(dǎo)致let-7 miRNA靶向的HMGA2表達增加，從而促進膽管細胞的生長。由此可見，H19可調(diào)節(jié)多種細胞內(nèi)過程，并在不同的組織和細胞間具有相對特異性。本文就lncRNA H19在腸道炎癥和腸道癌癥中的作用作一綜述。

一、炎癥狀態(tài)下H19在腸黏膜屏障功能中的作用

腸黏膜屏障由機械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障和生物屏障共同構(gòu)成，可阻止病原菌的侵襲，同時允許水和其他可溶性物質(zhì)進入，在防止腸黏膜損傷方面起重要作用。腸道干細胞和擴增的祖細胞不斷復(fù)制并驅(qū)動上皮細胞更新，而新分裂的細胞沿著隱窩絨毛軸向上遷移，分化成各種成熟的細胞類型包括杯狀細胞、Paneth細胞、腸吸收細胞等。盡管腸道具有快速自我更新的功能，但創(chuàng)傷、局部缺血、炎癥性腸病(IBD)、腸梗阻等疾病的發(fā)生均會引起腸黏膜屏障急性或慢性損傷，導(dǎo)致腸道炎癥[6]。

Zou等[7]的研究發(fā)現(xiàn)miR-675表達上調(diào)會抑制腸道緊密連接蛋白ZO-1和E-cadherin的表達，破壞腸黏膜屏障，而人抗原R(human antigen R, HuR)蛋白過表達可阻止H19介導(dǎo)的miR-675上調(diào)，恢復(fù)ZO-1和E-cadherin表達，并防止過表達lncRNA H19引起的上皮細胞屏障功能障礙。同時，腸上皮細胞中HuR靶向缺失可促進miR-675的產(chǎn)生，并延緩腸屏障的恢復(fù)。故H19與HuR蛋白共同調(diào)控腸上皮屏障功能。H19高表達可抑制ZO-1和E-cadherin mRNA翻譯并誘導(dǎo)兩者mRNA的降解，進而促進腸黏膜屏障功能障礙。另一方面，HuR蛋白通過增加ZO-1和E-cadherin的表達，抑制H19對miR-675的加工并增強腸黏膜屏障功能。由此可見，H19/miR-675軸可通過HuR蛋白維持腸上皮內(nèi)環(huán)境的平衡。但Geng等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA H19在維持腸黏膜屏障的穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。LncRNA H19敲除小鼠并沒有表現(xiàn)出明顯的腸道缺陷，但在DSS誘導(dǎo)的急性結(jié)腸炎中，相對于正常小鼠，lncRNA H19敲除小鼠表現(xiàn)為腸上皮屏障功能完整性的延遲恢復(fù)。提示在正常生理狀態(tài)下，lncRNA H19對腸道發(fā)育和穩(wěn)態(tài)并不是必需的，但在炎癥引發(fā)腸黏膜屏障破壞的情況下，lncRNA H19在腸上皮的再生和修復(fù)中發(fā)揮重要作用。多項研究結(jié)果證實lncRNA H19在腸黏膜屏障穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，與腸道炎癥的發(fā)生息息相關(guān)，具體見表1。

表1 H19在腸道炎癥中作用的相關(guān)文獻匯總

二、H19在結(jié)直腸癌腸黏膜屏障中的作用

結(jié)直腸癌是全世界發(fā)病率第三、死亡率第二的癌癥，是中國人群第五大最常見的癌癥死亡原因[13]。研究發(fā)現(xiàn)，脫氧膽酸通過破壞腸黏膜的物理屏障和功能屏障促進腸道腫瘤的發(fā)生[14]。Grivennikov等[15]認為由結(jié)直腸癌引發(fā)的遺傳損傷引起屏障惡化，導(dǎo)致微生物產(chǎn)物侵入腺瘤，從而觸發(fā)腫瘤引發(fā)的炎癥，進而推動腫瘤生長。

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是一種進化上保守的程序，可將上皮細胞轉(zhuǎn)化為進入間充質(zhì)樣細胞狀態(tài)的細胞，這些細胞顯示出獨特的特征，包括干性、侵襲性、耐藥性和在遠處器官形成轉(zhuǎn)移的能力，從而導(dǎo)致癌癥轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)[16-17]。典型的EMT標志物包括細胞黏附分子如E-cadherin、Vimentin、N-cadherin、ITGA5和Fibronectin，以及轉(zhuǎn)錄因子如Snail1/2、ZEB1/2等[18]。

近期研究提出H19過表達觸發(fā)hnRNPA2B1從細胞核移位至細胞質(zhì)，增加hnRNPA2B1和Raf-1 mRNA之間的富集，從而穩(wěn)定和上調(diào)Raf-1表達，導(dǎo)致ERK激活，誘導(dǎo)EMT，最終促進結(jié)直腸癌細胞的遷移和侵襲[19]。Ding等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，H19低表達和miR-29b-3p高表達結(jié)直腸癌患者的總生存率(OS)遠高于H19高表達和miR-29b-3p低表達者，其機制可能為H19通過抑制miR-29b-3p表達，下調(diào)下游PGRN，激活Wnt/β-catenin信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致結(jié)直腸癌內(nèi)EMT的發(fā)生。Wang等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA H19可能是預(yù)測5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil, 5-Fu)耐藥的潛在生物學(xué)標志物，H19通過競爭性結(jié)合miR-194-5p的共同miRNA響應(yīng)元件(MREs)來阻斷miR-194-5p對SIRT1介導(dǎo)的自噬抑制，從而促進結(jié)直腸細胞對5-Fu的耐藥。另有多項研究結(jié)果顯示H19在介導(dǎo)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移和耐藥方面起有關(guān)鍵作用，并強調(diào)了H19 作為結(jié)直腸癌預(yù)后預(yù)測因子和治療靶點的潛力，具體見表2。

表2 H19在腸道癌癥中作用的相關(guān)文獻匯總

三、H19調(diào)節(jié)腸道炎癌相關(guān)信號通路

當(dāng)腸道炎癥不能達到完全緩解，持續(xù)的炎癥會反復(fù)破壞黏膜上皮，上皮細胞的丟失必須通過上皮細胞增殖來彌補，這種修復(fù)機制的失控可能會導(dǎo)致癌癥發(fā)生[28]。Dai等[29]的研究構(gòu)建了AOM/DSS誘導(dǎo)的炎性結(jié)腸癌模型，AOM注射第2周可見嚴重結(jié)腸炎，第10周時發(fā)生結(jié)直腸腫瘤，且腸道組織中H19表達逐漸升高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。該研究同時對GDC數(shù)據(jù)庫中220例結(jié)腸癌患者進行分析發(fā)現(xiàn)，H19表達上調(diào)與結(jié)腸癌患者的預(yù)后不良相關(guān)。由此可見，H19在腸道炎癥和腸道癌癥過程中具有重要作用，但其具體機制仍待進一步研究。

1. H19/維生素D受體(VDR)：VDR是一種核受體，1,25-(OH)2D3對腸道屏障功能的影響主要通過VDR信號通

2. H19/p53：p53是大小為53 kDa(1 Da=0.992 1 u)的蛋白質(zhì)，可響應(yīng)DNA損傷、低氧、癌基因表達、營養(yǎng)剝奪、核糖體功能障礙等多種細胞信號，抑制細胞增殖[32]。腸上皮細胞凋亡增加和p53信號通路過度激活是IBD的標志[33]。研究發(fā)現(xiàn)，在炎癥條件下，IL-22通過STAT3和蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)介導(dǎo)的機制激活lncRNA H19表達，H19可減弱p53活性，促進腸上皮細胞的恢復(fù)[8]。Cen等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，PGE2激活的NF-κB可促進Myc癌基因的轉(zhuǎn)錄，反過來，Myc作為轉(zhuǎn)錄因子可驅(qū)動H19上調(diào)，導(dǎo)致miR-675-5p表達增加，抑制結(jié)直腸癌細胞中TP53 mRNA翻譯，促進癌細胞增殖和遷移(圖2)。

圖1 H19/VDR在腸道中的通路圖

圖2 H19/p53在腸道中的通路圖

四、展望

大量研究表明，lncRNA是參與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)、再生反應(yīng)和腫瘤發(fā)生所需的不同細胞過程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子之一[1]。本文總結(jié)了H19在腸道炎癥和結(jié)直腸癌狀態(tài)下黏膜屏障功能中的調(diào)節(jié)作用、參與H19調(diào)節(jié)炎癌相關(guān)的信號通路，為探究H19在腸道炎癌轉(zhuǎn)變中的作用提供思考方向。

盡管H19在腸道中的研究成果眾多，但仍有許多要面對的問題：①H19對于慢性炎癥(如IBD)機制研究模式單一：大多數(shù)關(guān)于腸道炎癥的研究基于對機械屏障的研究，對于免疫屏障和生物屏障的研究甚少，而越來越多的研究認為典型慢性腸道炎癥與免疫和腸道生物菌群有密不可分的聯(lián)系。同時慢性腸道炎癥模型的建立大多為DSS模型，與臨床IBD發(fā)病機制仍有較大差距，并不是一個完美的模型。近期的基因敲除鼠模型如MUC2敲除小鼠，或許是可供研究的模型之一[34]。②實驗與臨床的差距：實驗?zāi)Ｐ偷慕⒍酁樾∈螅∈笈c人之間有不可跨越的種屬差異，研究成果能否用于人類腸道疾病的治療仍有許多困難需要突破。③缺乏多種臨床研究數(shù)據(jù)支持：盡管在病變組織和癌變患者血清中可檢測到H19升高，但研究數(shù)據(jù)量少、隨訪時間短，缺乏高質(zhì)量隨機對照試驗。

未來關(guān)于lncRNA H19的研究應(yīng)更關(guān)注：①非侵入性檢測手段的開發(fā)，H19在臨床研究和基礎(chǔ)研究中的結(jié)果充分顯示了其作為非侵入性檢測手段的潛力。②H19在炎癌轉(zhuǎn)化中作用的進一步探索：炎癥狀態(tài)下H19對腸道黏膜屏障功能的作用主要體現(xiàn)在腸黏膜機械屏障破壞、促進腸黏膜上皮增殖和修復(fù)，這與H19促進EMT、結(jié)直腸癌的發(fā)生具有一定的一致性，且H19表達在腸道炎癥、腸道癌癥階段呈進行性升高[29]，因此H19很有可能在腸道炎癌轉(zhuǎn)換中發(fā)揮重要作用，但其中的機制仍有待進一步研究。