MicroRNA与肠易激综合征的相关性研究进展

赵泓舒，陈民利

(浙江中医药大学动物实验研究中心/比较医学研究中心，杭州 310053)

MicroRNA与肠易激综合征的相关性研究进展

赵泓舒，陈民利

(浙江中医药大学动物实验研究中心/比较医学研究中心，杭州 310053)

肠易激综合征(IBS)是一种常见的病因不明的紊乱性疾病。在IBS患者的血液微泡和结肠组织中存在一些失调的microRNA(miRNA)。对于miRNA的研究，最初阶段可能作为一种新的途径用来进一步了解IBS的病理生理学特征，而最终将使用miRNA作为新的策略思考IBS的诊断和治疗方法。目前，miRNA在IBS发病机制中的作用的研究报道甚少。本文主要对miRNA在IBS方面的研究进行综述。

肠易激综合征;MicroRNA

肠易激综合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一种由个体生理、心理、社会等多方面因素综合作用导致机体功能和心理的异常，表现为腹痛与排便异常为主症伴有躯体多部位不适和多脏器功能不正常的功能性胃肠疾病，而今尚无法证实具有病理学形态异常［1］。近年来，IBS的研究已深入到了分子水平。由于肠屏蔽结构和功能的破坏，导致选择性运输蛋白和结构蛋白的错误表达，使得腹泻型肠易激综合征(IBS－D)患者肠道通透性增加或引起轻微黏膜炎症，从而导致肌间神经元敏感，引起持续性炎症，导致腹痛、腹泻和腹胀［2］。肠道通透性增加的动物模型表明，这种肠道过敏可能是通过相关干扰素产生和肌球蛋白轻链激酶在肠上皮细胞的活化机制引起的［3－4］。然而，用乳酸杆菌治疗通透性，防止应激所致内脏高敏感和增加结肠旁通透性，则是通过与上皮细胞骨架收缩的相互作用而起作用［5］。

最新研究表明，microRNA(miRNA)参与一些慢性疾病的进程，也可能参与调节胃肠疾病。一些特异性的miRNA存在于肠道通透性增加的IBS－D患者的血液微泡和结肠活检中［6］。其他研究也表明，在IBS和炎症性肠病中特异性表达的miRNA改变血清素信号［7－8］。因此提出几个重要问题:在胃肠道疾病中，什么是miRNA介导的基因调控机制?它可以是一个独特的诊断及预后的工具吗?在未来，特定的 miRNA能否在治疗 IBS中发挥作用?对miRNA功能的更好理解将揭示IBS患者肠道失调的途径。由于目前在IBS治疗领域中缺乏有效的治疗方法，模仿或抑制特定miRNA的靶基因表达将会成为一种新的预防和治疗IBS的方法。

1 microRNA

miRNAs是一类长约19～25个核苷酸的内源性非编码RNA，普遍存在于各个物种中。不编码蛋白质，但可调控基因表达。miRNA是由70－100核苷酸的发夹pre－miRNA前体裂解，然后通过部分序列互补结合靶 mRNA的3’－UTR，导致翻译抑制以及某种程度的mRNA降解。通过与靶mRNA蛋白编码基因的不完全配对发挥 miRNA的具体职能［9］。miRNA的表达具有组织特异性和阶段特异性，即在不同组织中表达有不同类型的miRNA，在生物发育的不同阶段里有不同的miRNA表达。哺乳动物中大约三分之一的基因表达可能受到miRNA的调控［10］。由于miRNA已被证实参与和调控包括细胞发育、细胞凋亡、脂肪代谢、神经元发育、细胞分化、激素分泌等在内的多种生理过程。miRNA的表达差异可能与疾病的发生和发展有关。同时也发现了一些良性疾病如炎症，与正常组织相比也存在miRNA表达的差异。其在一些良性疾病发生机制中也可能起着重要的作用，而对于这方面的研究相对较少。

2 血液微泡

血液微泡是球形的膜碎片，大多数散布在细胞表面，承担着细胞与细胞，细胞和器官之间交流的任务［11］。几乎所有的细胞都可以从质膜(微粒)或细胞内吞小泡(外来体)释放血液微泡［12］。越来越多证据表明血液微泡在细胞与细胞之间的沟通中发挥着举足轻重的作用。它们可能是通过受体介导的相互作用直接刺激靶细胞，或者从起源细胞转移各种生物活性分子，包括细胞膜受体、蛋白质、mRNAs、miRNAs和细胞器。有研究还表明，脱落的膜微泡伴随细胞活化［11－13］。微泡作为一种生理媒介物提供不同的分子信号，如在一定距离的细胞和器官中改变miRNA的表达谱。分子信号和血液微泡数量的改变可能被用来描述某些疾病的进程，并可作为疾病诊断的新策略。

3 miRNA与IBS的关系

最近一项研究中统计了IBS患者的血液微泡miRNA表达谱数据，发现了 miR－29a的表达上调［6］。这也证明了外源性 miR－29a具有调节 IBS－D患者肠道通透性的潜在作用。除了miR－29a可以合成谷氨酰胺，对于miR－29a的靶向问题还有其他的预测。因此，对全身血液微泡的miRNA谱进行分析，miRNA可能被作为IBS患者肠道通透性增加的有用的分子标记方法，并成为新的治疗检验方法。这项研究是唯一的，并暗示一些IBS－D患者肠道通透性增加和miR－29a在血液中超微小泡和结肠组织的超表达有关［6］。事实上，改变胃肠道 miR－29a的表达可能会调解IBS患者肠道通透性是通过依赖谷氨酰胺机制，并以证实miR－29a和谷氨酰胺基因之间的功能互动。

在肠道组织中，Zhou等人［6］通过很多重要的观察说明了miRNA在IBS发病和诊断中的角色。(1)他们表明，与正常的通透性相比，IBS－D患者的小肠和结肠组织中肠道通透性增加，miR－29a的增加和谷氨酰胺合成酶的下降。(2)在试管内证明了miR－29a通过谷氨酰胺合成酶调节肠道通透性的能力，笔者推测:miR－29a的表达变化和上皮通透性一致;谷氨酰胺合成酶和上皮通透性的变化相反;小干扰RNA分解谷氨酰胺合成酶后肠屏障与 miR－29a会中和反应。(3)证明了仅仅肠道通透性增加的IBSD病人血液超微小泡中的miR－29a会过表达。(4)也表明，与miR－29a一样，在增加膜通透性的 IBS－D病人的血液和细胞样本中发现许多其他的miRNA也被调控。不同的miRNA调节不同的肠道途径最终导致诸多表观遗传和遗传现象产生。值得注意的是，带有溃疡性结肠炎(UC)的结肠癌病人中，miR－29a的表达增加了2－4倍。尽管对比发现，它的表达在IBS病人对照组中没有重大改变，但肠屏蔽通透性的增加确实导致了失调。

这些事实说明了miR－29a对肠炎和通透性的控制作用。但也带来了适用范围的问题，这个事实只是高通透性IBS－D患者的诊断依据和治疗目标。在血浆和血清中，它们的规模很小，相对稳定，可以抑制核糖核酸酶的分解，随着检测灵敏度的提高，使血液里的miRNA成为非入侵疾病生物标记的一个良好特征。

迄今已有六千余种miRNAs被发现，只有一小部分的miRNA的详细功能已经被描述。这些分子具有影响细胞生存到凋亡的能力，并且能进一步与体内的生理机制相协调。很明显，这些分子如果出现问题则会导致严重的细胞失调，最终影响到病理学层次。有评论认为，miRNA是免疫、炎症和宿主细胞对微生物感染的调控器［14］。据临床调查，约三分之一的IBS患者患病之前有胃肠道的感染史，免疫系统与IBS的关系早已引起人们的注意，大多数人认为活性免疫细胞参与了 IBS的发病机制［15］。免疫系统的细胞表达了超过100种不同的miRNA。代表性的分子，如 miR－106a、miR－150、miR－181a、miR－326、miR－221 和 miR－222。不仅调节了先天免疫细胞的功能，也对前炎性信号、抗炎性信号和细胞因子与趋化因子释放带来的影响有所反应。

其他 miRNA，如 miR－132，在啮齿动物小肠中通过抑制乙酰胆碱酯酶产生达到抗炎效果。Wu等描述了一个独特的分子结构，在乙状结肠溃疡性结肠炎中影响11个 miRNA的表达［7］。

还有，Bazett M等通过比较囊胞性纤维症肠病的小鼠，即CFTR(肠粘膜电导调整器)缺乏的小鼠BALBc/JCftr(tm 1UNC)的肠组织与同窝出生的野生型小鼠的肠组织，发现有24个 miRNAs高表达，且被 RT－PCR所验证。原有报道 BALB×C57BL/6JF2囊胞性纤维症小鼠的肠道有一系列基因低表达，与所验证的通过靶基因软件预测的24个miRNAs靶基因的表达比较，发现759个基因中有155个重叠，高于原有所猜想的100个基因。通路的分析鉴定了这些普遍的基因在这些磷酸酶和张力蛋白、蛋白激酶A、磷酸肌醇－3激酶/AKT信号通路中的功能，并通过 RT－PCR验证这些通路的基因在BALB囊胞性纤维症小鼠肠组织中呈低表达。因此推测miRNA的表达能影响新陈代谢的异常和组织内环境成分的平衡［16］。

特别值得注意的是参与炎症过程的 miR－192，UC组织中的巨噬细胞炎性缩氨酸与健康组织相比，miRNA表达和目标基因具有逆相关性。观察IBS等慢性炎性疾病以及对照的黏膜组织通过基因芯片、定量PCR和原位杂交进行分析，检测结肠上皮细胞(HT29)的miRNA表达，应用原位杂交的方法检测表达降低的miR－192作用的靶基因。在结肠上皮细胞，被 TNF－α诱导的 MIP－2α的表达减少伴随 miR－192 表达的减少，miR－192 可以调节 MIP－2α的表达。这些发现扩展了我们对miRNAs作用的认识，提示慢性炎性疾病可能存在miRNAs表达的改变。这些发现也证实miRNAs可以调节结肠上皮细胞来源的趋化因子的表达。虽然没有进一步的探索研究，但5个IBS患者的结肠标本表明它的模式与未激活的UC组织类似(UC组织标记为miR－375、miR－422b和 miR－23a的表达)。除了免疫细胞，miRNA也参与了生物学的上皮细胞的微环境，如miR－217、miR－122 和 miR－145，促进上皮细胞及斑马鱼肠道平滑肌的成熟［17］。这些研究将有助于确定miRNA在解释增长的T淋巴细胞原因中的作用，也可以探索肥大细胞中miRNA在IBS发病机制中和其他人类肠炎紊乱中的作用。

在IBS－D的研究中，还有其他的 miRNA的报道，如由于酒精的影响引起肠道通透性患者的miR－212 过表达［18］。紧密连接蛋白－1(ZO－1)水平下降增强了Caco－2(结肠癌细胞)单层的细胞旁通透性渗透率。在这个条件下，相对于健康的人，带有酒精肝的结肠癌患者有高含量的 miR－212，但 ZO－1蛋白含量降低。结果与最近的研究观察一致，IBS中ZO－1的降低伴随着细胞旁通透性渗透率的提高，结果假设了 miR－212在肠道渗透率调整中的重要作用。miRNA的肠黏膜免疫调节通过上皮细胞的T细胞的功能也有报道。

IBS是与5－HT系统功能失调有关的综合征。作为一种顺式调节变体，5－HT3受体亚单位 HTR3A和HTR3E的非翻译区可能参与了疾病的发生机制。有学者对英国的200例IBS患者和100例健康对照者的标本进行了初步研究，发现女性 IBS－D患者HTR3E的3’非翻译区变体 C端76位碱基出现G的几率大于A。这种联系在包含119例IBS－D患者的和195例对照的德国的一项重复研究中得到证实。两组样本综合分析得出C端76位碱基出现G的几率大于 A与女性 IBS－D患者显著相关。在报告基因中，C端76位碱基出现G的几率大于A，影响 miR－510与 HTR3E 3’－UTR 区域的结合，导致荧光素酶的高表达。原位杂交和 RT－PCR显示HTR3E和miR－510共同位于肠上皮细胞。这是首次发现miRNA通过顺式调节变体影响5－HT受体基因的表达，这种调节作用与女性IBS－D患者相关［8］。

4 展望

尽管将miRNA技术作为治疗IBS是令人兴奋的，但同时也面临着许多挑战，包括潜在的脱靶效应和传递问题［19］。最大的挑战之一是体内的miRNA如何在细胞内准确的传递足够高浓度的合成寡核苷酸分子，以达到对特定组织中的分子进行抑制或激活的目的［20］。第二个挑战是，许多这些寡核苷酸在体内不稳定，大多会在血清或组织被蛋白酶降解。最后，寡核苷酸的大小和负极会成为横跨各种细胞膜内吞作用的障碍。微泡可能会携带RNA、miRNA或小分子物质通过细胞膜以克服这些传递障碍。微泡可作为一种生理的传播媒介传递不同的分子信号，如传递 miRNA或寡核苷酸的改变，到有一定距离的细胞和具体组织中。在 IBS－D患者中发现了独特的微泡和 miR－29a超表达的联系，这就证明了应用微泡传递信息的可行性［6］。

随着对miRNA的不断探索和了解，更多的研究是集中在恶性肿瘤等方面，而对其在消化系统良性疾病的发生、发展中的重要性报道很少。所以，对IBS的研究，我们认为尚有两个问题有待解决:(1)找到最适合的 IBS动物模型。引用Naliboff［21］的一句话:建立一种“综合的”IBS模型，这种模型集合了IBS有关的生理、认知、应激等各个组成部分，可以更好的使人认识IBS这一复杂的功能性肠道疾病，这也将是最符合人类发病机制的IBS模型。(2)通过IBS动物模型找出最全面的特异性miRNAs。而这方面的研究报道甚少，还处于起步阶段。另外，IBS中究竟有多少种 miRNA参与其中，都是哪些miRNA，各个miRNA作用的靶基因是哪些，通过哪些具体的途径来与靶基因发生作用，这些问题还有待进一步研究。所以不断发掘出它们的生物学功能，最终探明其表达调控机理，对更好的了解IBS具有十分深远的意义。因此，我们未来努力的方向就是应用体内微泡作为一种有效的传递介质为以miRNA为基础(使用特定的miRNA抑制剂或模仿靶基因的表达)治疗IBS提供帮助。

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Overview of Relevance between MicroRNA and Irritable Bowel Syndrome

ZHAO Hong－shu，CHEN Min－li
(Laboratory Animal Research Center，Zhejiang Chinese Medical University，Hangzhou 310053，China)

The irritable bowel syndrome(IBS)is a common disorder of unknown etiology.A group of dysregulated microRNAs(miRNAs)in blood microvesicles and in colon tissue have been identified in IBS patients.Research on miRNA，first phase may serve as a new way to further understand the pathophysiology of IBS characteristics，and eventually will leads us to use new strategy for diagnosis and treatment of IBS method by using miRNAs.Currently，there is not a lot of study with the role of miRNA in IBS.This paper summarize the work about miRNA on IBS.

Irritable bowel syndrome;MicroRNA

R332

A

1671－7856(2012)09－0068－04

10.3969.j.issn.1671.7856.2012.009.015

2012－08－18

浙江省教育厅重大科技攻关项目(ZD2009004);浙江省卫生高层次创新人才培养工程项目。

赵泓舒(1987－)，女，在读硕士生，研究方向:中药药理。

陈民利(1963－)，女，教授、硕士，研究方向:实验动物与比较医学，E－mail:minlichen01@yahoo.com.cn。