蔣志，蔣麗霞，周元，馮歡怡，陳其城，彭志軍，肖英超，陳志強(qiáng)，唐海林，曹立幸

1.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院，廣東 廣州 510120；

2.暨南大學(xué)附屬口腔醫(yī)院(佛山市順德區(qū)大良醫(yī)院)，廣東 佛山 528000；

3.廣東藥科大學(xué)，廣東 廣州 510000；

4.中山大學(xué)腫瘤防治中心，廣東 廣州 510060

環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)是一種具有環(huán)狀閉合結(jié)構(gòu)的非編碼RNA，廣泛存在于各種類型的細(xì)胞和組織中，20世紀(jì)70年代circRNA被首次發(fā)現(xiàn)后[1]，隨著生物信息學(xué)和高通量測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展與不斷革新，科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)此circRNA 具有基因調(diào)控作用，能參與蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)[2-3]。深入研究發(fā)現(xiàn)，circRNA 通過(guò)基因調(diào)控作用影響炎癥因子、細(xì)胞因子和趨化因子，參與多種胃腸道炎癥疾病的發(fā)生與發(fā)展[4]。

胃腸道是機(jī)體吸收營(yíng)養(yǎng)和免疫屏障的重要器官，當(dāng)機(jī)體胃腸道出現(xiàn)異常，腸壁組織中的巨噬細(xì)胞就會(huì)發(fā)生極化，釋放大量細(xì)胞因子和趨化因子，引起炎癥反應(yīng)，嚴(yán)重炎癥反應(yīng)會(huì)影響胃腸道平滑肌收縮，使得胃腸道運(yùn)動(dòng)功能出現(xiàn)紊亂[5-6]。有相關(guān)研究表明，circRNA 能靶向作用于巨噬細(xì)胞，參與調(diào)控巨噬細(xì)胞的極化過(guò)程，影響機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)，因此認(rèn)為circRNA在胃腸道炎癥疾病中發(fā)揮著不可忽視的作用[7-8]。本文對(duì)circRNA與胃腸道炎癥相關(guān)疾病之間的聯(lián)系進(jìn)行綜述。

1 circRNA的生物學(xué)特征

circRNA 具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、高度保守和豐富性高等特性。(1)穩(wěn)定性：circRNA是一種不具有5’端帽子和3’端poly(A)尾的共價(jià)閉環(huán)結(jié)構(gòu)的非編碼RNA，由于其共價(jià)閉環(huán)結(jié)構(gòu)使得circRNA具有更高的穩(wěn)定性，與其他線性RNA相比更能抵抗核酸外切酶或核糖核酸酶的降解作用，能在細(xì)胞中能穩(wěn)定存在[9-10]。(2)保守性：大部分的circRNA序列為高度相似的重復(fù)序列[11]。經(jīng)歷漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程，多種生物的真核細(xì)胞中仍能發(fā)現(xiàn)許多同源的circRNA 序列，同一物種甚至不同物種之間仍能發(fā)現(xiàn)高度相似的circRNA 序列，這些足以證明circRNA具有高度保守性[12]。(3)豐富性：通過(guò)RNA測(cè)序Memczak 等[13]在人類白細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了1 950 種circRNA，在小鼠中發(fā)現(xiàn)了1 903種circRNA，在線蟲中發(fā)現(xiàn)724 種circRNA。由此可見，circRNA 種類繁多，在自然界中有豐富的基因序列。

2 circRNA的生物學(xué)功能

circRNA 最主要的生物學(xué)功能是作為miRNA 的海綿體。miRNA是調(diào)控mRNA表達(dá)的重要基因序列，當(dāng)mRNA 翻譯時(shí)，miRNA 是通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與mRNA上游的3'-UTR 結(jié)合調(diào)控下游mRNA的轉(zhuǎn)錄功能，起到抑制mRNA 翻譯的作用[14]。circRNA 的海綿效應(yīng)主要體現(xiàn)在其序列中含有大量能特異性結(jié)合并吸附miRNA 的響應(yīng)元件，與miRNA 的特異性結(jié)合可抑制miRNA 對(duì)mRNA 翻譯活動(dòng)的啟動(dòng)作用，使得mRNA 不能正常進(jìn)行基因表達(dá)。也就是說(shuō)外顯子來(lái)源的circRNA的海綿效應(yīng)作用使其可在某種程度上可作為miRNA 的抑制劑，在基因表達(dá)過(guò)程，circRNA 能像海綿樣吸附miRNA，阻止miRNA 與mRNA 的非翻譯區(qū)特異性結(jié)合間接抑制mRNA 下游靶基因的表達(dá)。有研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)狀RNA circHIPK3 通過(guò)降低microRNA 29b活性增強(qiáng)腸上皮修復(fù)并促進(jìn)黏膜生長(zhǎng)，但其在有腸道炎癥患者中的水平降低[15]。另發(fā)現(xiàn)，circRNA_103765可以通過(guò)海綿化miR-30家族在克羅恩病中充當(dāng)促炎因子，阻斷circRNA_10376，可作為一種新的治療方法[16]。這些提示circRNA家族在炎癥反應(yīng)及保護(hù)細(xì)胞抵抗微生物感染的應(yīng)答反應(yīng)中扮演重要角色。

circRNA除了作為miRNA的海綿，還有其他基因調(diào)控功能。circRNA在各種生命活動(dòng)中不同程度參與了RNA 的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，外顯子-內(nèi)含子circRNA 可存在于細(xì)胞核內(nèi)，與U1 小細(xì)胞核RNA 相互作用結(jié)合到核糖體蛋白質(zhì)上，促進(jìn)基因序列上親本基因的轉(zhuǎn)錄，對(duì)mRNA轉(zhuǎn)錄起到一定作用[17]。circRNA還能作為結(jié)合蛋白(RNA binding proteins，RΒP)的海綿，與RΒP 結(jié)合形成RNA-蛋白復(fù)合體，進(jìn)而影響mRNA 轉(zhuǎn)錄[18]。除此之外，還能直接參與蛋白質(zhì)翻譯，進(jìn)行基因表達(dá)[18]。

3 胃腸道炎癥

近年來(lái)，隨著對(duì)非編碼RNA生物學(xué)功能研究的不斷深入，circRNA 在胃腸疾病領(lǐng)域的作用正受到廣泛關(guān)注，在腸道炎癥疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[19]。circRNA 是一類新型的內(nèi)源性非編碼RNA，其呈閉合的環(huán)狀單鏈結(jié)構(gòu)。circRNA 分子含有大量的miRNA結(jié)合位點(diǎn)，它可與miRNA相互作用，影響著炎癥細(xì)胞的生長(zhǎng)、凋亡等多種生物學(xué)行為。有研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照相比，circRNA 在腸道炎癥患者的結(jié)腸組織中存在差異表達(dá)，circRNA 表達(dá)改變可能在腸道炎癥的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用，提示circRNA 可能作為該疾病診斷和治療的新靶點(diǎn)[20]。某些circRNA(如circ_103516)的表達(dá)增加，被認(rèn)為是腸道炎癥診斷的新型生物標(biāo)志物，它還與炎癥細(xì)胞因子如TNF-α和IFN-γ呈正相關(guān)，與抗炎細(xì)胞因子IL-10 呈負(fù)相關(guān)[19]。研究發(fā)現(xiàn)，circEZH2/miR-22/HK2 軸、circEZH2/miR-22/IL-6/NF-κΒ軸參與細(xì)胞因子風(fēng)暴[21]。在腸道炎癥疾病鑒別中，個(gè)體circRNA 的表達(dá)可作為分子診斷和靶向治療的新思路。腸道炎癥期間[22]，誘導(dǎo)的circRNA-circKcnt2 可抑制3 型天然淋巴細(xì)胞(group 3 innate lymphoid cell，ILC3)激活以促進(jìn)結(jié)腸炎的消退。Liu 等[23]研究發(fā)現(xiàn)在膿毒血癥細(xì)胞因子風(fēng)暴時(shí)，上調(diào)circRNA_0001105，血清TNF-α、IL-1β及IL-6 水平升高，胃腸道結(jié)構(gòu)進(jìn)一步受損，繼而引起胃腸動(dòng)力障礙。深入研究環(huán)狀RNA為治療腸道細(xì)胞因子風(fēng)暴、腸道慢性炎癥疾病提供了新視野和手段。以上結(jié)果表明，circRNA在腸道炎癥進(jìn)展過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，但circRNA在術(shù)后腸麻痹細(xì)胞因子風(fēng)暴中的作用以及分子機(jī)制尚不明確。對(duì)目前學(xué)者的觀點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)梳理，可能涉及以下機(jī)制。

3.1 miRNA促進(jìn)巨噬細(xì)胞極化 miRNA在機(jī)體中廣泛表達(dá)，可通過(guò)基因調(diào)控參與巨噬細(xì)胞極化過(guò)程，在腸道炎癥中發(fā)揮重要作用。巨噬細(xì)胞是促進(jìn)炎癥反應(yīng)過(guò)程中的重要組成部分[24]，巨噬細(xì)胞密集分布在腸黏膜層、黏膜下層及肌層外，當(dāng)其收到刺激時(shí)會(huì)發(fā)生活化，使機(jī)體進(jìn)入免疫應(yīng)答狀態(tài)。在炎癥反應(yīng)中，巨噬細(xì)胞通過(guò)極化轉(zhuǎn)化成兩種類型，分別為“促炎和殺傷”的M1 型極化與“抗炎和修復(fù)”的M2 型極化。巨噬細(xì)胞極化有多種信號(hào)通路：(1)酪氨酸激酶(janus kinase，JAK)-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)通路，在機(jī)體的炎癥反應(yīng)中起到重要的傳導(dǎo)調(diào)控作用。不同炎癥因子激活不同類型的STAT，STAT1 活化促進(jìn)M1 型巨噬細(xì)胞極化；STAT6 活化促進(jìn)M2 型巨噬細(xì)胞極化[25]。(2) Notch 信號(hào)通路被證實(shí)參與巨噬細(xì)胞的免疫應(yīng)答并促進(jìn)炎癥反應(yīng)，Notch 可通過(guò)其配體4(delta-like ligand 4，Dll4)促使巨噬細(xì)胞活化從而加重炎癥反應(yīng)，當(dāng)阻斷Dll4 時(shí)，炎癥反應(yīng)明顯減輕[26]。(3) JNK 信號(hào)通路的主要作用是促進(jìn)M2 表型巨噬細(xì)胞極化[27]。(4)TLRs/NF-κΒ 信號(hào)通路，Toll 樣受體(Toll-like receptors，TLRs)是Ⅰ型跨膜受體，能識(shí)別不同的信號(hào)分子，并作用于核轉(zhuǎn)錄因子NF-κΒ，調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞對(duì)炎癥細(xì)胞的因子及應(yīng)激信號(hào)的激活[28]。(5)PI3K/Akt 信號(hào)通路在巨噬細(xì)胞激活和基因表達(dá)中起著重要作用。磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylin-ositol-3-kinase，PI3K)催化第二信使，激活蛋白激酶Β(protein kinase Β，Akt)2，促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞極化。巨噬細(xì)胞的多種信號(hào)通路是巨噬細(xì)胞活化及炎癥反應(yīng)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)。巨噬細(xì)胞極化的多種信號(hào)通路受到miRNA的調(diào)控影響，影響炎癥反應(yīng)的發(fā)生與發(fā)展。有研究表明，miR-155 能靶向抑制IL-13受體α1信號(hào)通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子的表達(dá)或抑制Toll 樣受體通路的分子蛋白，影響TLRs/NF-κΒ信號(hào)通路，從而起到調(diào)控巨噬細(xì)胞極化過(guò)程。miR-155在炎癥反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用，可以靶向控制多個(gè)基因，抑制巨噬細(xì)胞向M2型極化，促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞極化[29]。還有不少miRNA通過(guò)抑制TLR/NF-κΒ等多種信號(hào)通路來(lái)抑制巨噬細(xì)胞引起的炎癥反應(yīng)。這些研究證據(jù)均提示miRNA 能通過(guò)調(diào)控巨噬細(xì)胞極化信號(hào)通路對(duì)其活化進(jìn)行調(diào)控，以調(diào)控巨噬細(xì)胞在胃腸道炎癥反應(yīng)的集聚程度，加重胃腸道的免疫應(yīng)答作用。

3.2 巨噬細(xì)胞極化與腸道炎癥 M1 型和M2型巨噬細(xì)胞在正常情況下保持動(dòng)態(tài)平衡，M1 型可促進(jìn)炎癥反應(yīng)，M2 型能調(diào)節(jié)免疫，兩者之間能相互轉(zhuǎn)化。在正常的腸道環(huán)境中，巨噬細(xì)胞主要以M2 型形式存在，在炎癥性腸黏膜中巨噬細(xì)胞多以M1 型形式存在。如若促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1 型極化，機(jī)體的胃腸道功能及結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)異常狀態(tài)[30]，腸壁細(xì)胞分布著密集的巨噬細(xì)胞，當(dāng)巨噬細(xì)胞極化后，會(huì)釋放多種細(xì)胞因子和炎癥介質(zhì)，特異性激活腸壁黏膜組織中CD4+T細(xì)胞、T 細(xì)胞、Β 細(xì)胞等免疫細(xì)胞參與到炎癥反應(yīng)，造成大量炎癥細(xì)胞集聚在胃腸道黏膜下層及肌層引起大面積的炎癥反應(yīng)，使得胃腸道出現(xiàn)免疫反應(yīng)過(guò)度激活而出現(xiàn)腸道炎癥[31]。一旦當(dāng)炎癥反應(yīng)出現(xiàn)“瀑布級(jí)聯(lián)反應(yīng)”，平滑肌細(xì)胞的收縮力會(huì)出現(xiàn)損傷，同時(shí)炎癥介質(zhì)會(huì)引起腸壁充血水腫，蠕動(dòng)減弱消失等，還可能會(huì)使腸腔內(nèi)容物排出受阻，形成炎性腸道梗阻[32]。

腸道炎癥的發(fā)病原因復(fù)雜，目前還沒(méi)有明確的發(fā)病機(jī)制能解釋其起因。但是有研究表明，miRNA基因的表達(dá)與潰瘍性結(jié)腸炎有緊密的聯(lián)系，miRNA過(guò)度表達(dá)可能會(huì)誘發(fā)或促進(jìn)潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)生[33]。有學(xué)者在實(shí)驗(yàn)結(jié)腸炎小鼠和人結(jié)腸上皮細(xì)胞系細(xì)胞中探索了miR-29c-3p/白血病抑制因子(leukemia inhibitory factor，LIF)軸在腸道炎癥中的作用，發(fā)現(xiàn)miR-29c-3p的過(guò)表達(dá)通過(guò)抑制LIF加重小鼠結(jié)腸炎[34]。這提示著miRNA 的表達(dá)水平與潰瘍性結(jié)腸炎活動(dòng)度有關(guān)。通過(guò)這些證據(jù)表明，miRNA 通過(guò)基因表達(dá)作用，可直接調(diào)控胃腸道內(nèi)的免疫應(yīng)答作用，間接引起嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，使得胃腸道無(wú)法維持正常的功能，所以可認(rèn)為，miRNA在將來(lái)有望成為腸道炎癥的重要治療靶點(diǎn)。

3.3 circRNA與胃腸道運(yùn)動(dòng)、炎癥疾病的聯(lián)系 circRNA 在人體中廣泛表達(dá)，部分circRNA 通過(guò)miRNA海綿效應(yīng)，間接調(diào)控巨噬細(xì)胞極化引起的炎癥反應(yīng)。有研究確定了circHIPK3在維持腸上皮完整性的新作用，增加細(xì)胞circHIPK3 的水平可增強(qiáng)急性損傷后的上皮修復(fù)和腸上皮的持續(xù)更新[15，35]。Yi等[7]研究發(fā)現(xiàn)，circPCLE1 作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA 吸附miR-485-5p以介導(dǎo)γ-肌動(dòng)蛋白基因，敲除circPCLE1會(huì)限制M2型巨噬細(xì)胞的極化，認(rèn)為circPCLE1可通過(guò)調(diào)節(jié)M2型巨噬細(xì)胞的極化起到抗炎作用。上述研究表明，circRNA在腸道炎癥中巨噬細(xì)胞極化起到重要的基因調(diào)控作用。circRNA 減少炎癥因子對(duì)巨噬細(xì)胞的刺激，減輕炎癥反應(yīng)，被認(rèn)為是調(diào)控炎癥反應(yīng)的重要參與者。circRNA與腸道炎癥相關(guān)的miRNA的相互作用，表明circRNA對(duì)疾病的發(fā)生發(fā)展與治療具有重要的調(diào)控作用。miRNA 能靶向調(diào)控巨噬細(xì)胞極化過(guò)程中的多個(gè)基因從而影響巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)。M1型巨噬細(xì)胞極化，會(huì)誘導(dǎo)胃腸道引發(fā)炎癥反應(yīng)，持續(xù)炎癥反應(yīng)會(huì)使得胃腸道運(yùn)動(dòng)紊亂，出現(xiàn)胃腸道功能障礙等多種疾病。所以在腸道炎癥發(fā)生時(shí)，會(huì)更加傾向發(fā)生M2型巨噬細(xì)胞的極化，希望起到抗炎和組織修復(fù)的作用。所以認(rèn)為，circRNA 作為miRNA 海綿，能靶向性的與炎性有關(guān)的miRNA 結(jié)合，抑制miRNA 對(duì)mRNA的表達(dá)調(diào)控，從而減輕M1型巨噬細(xì)胞極化，減少產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞極化，增強(qiáng)胃腸上皮修復(fù)，緩解胃腸道運(yùn)動(dòng)障礙。

4 結(jié)語(yǔ)

circRNA 主要在細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)表達(dá)，其作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA 是通過(guò)自身的miRNA 應(yīng)答元件競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miRNA，從而調(diào)控基因表達(dá)水平。這些研究結(jié)果表明：circRNA作為關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子影響腸道急、慢性炎癥多種生物學(xué)行為，在腸道炎癥方面發(fā)揮了重要的調(diào)控功能。因此，利用circRNA的海綿效應(yīng)，在臨床治療胃腸道運(yùn)動(dòng)或炎癥上，將circRNA作為日后疾病發(fā)生發(fā)展、治療及預(yù)后的重要指標(biāo)。

術(shù)后腸麻痹與炎癥因子浸潤(rùn)密切相關(guān)，是國(guó)際外科醫(yī)生關(guān)注的焦點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，目前缺乏有效治療手段。深入探討circRNA 在術(shù)后腸麻痹炎癥反應(yīng)及炎癥遷延中的作用及分子機(jī)制，并探討circRNA 下游的調(diào)控機(jī)制及臨床預(yù)后，為術(shù)后炎性腸麻痹的發(fā)生發(fā)展和預(yù)后判斷提供了理論基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)依據(jù)，并為其臨床防治提供新的思路與新的手段，具有重要的臨床指導(dǎo)價(jià)值。