miRNAs在炎症性肠病中的研究进展

丁慧慧，于红刚，季梦遥

武汉大学人民医院消化内科，湖北 武汉 430060

综述

miRNAs在炎症性肠病中的研究进展

丁慧慧，于红刚，季梦遥

武汉大学人民医院消化内科，湖北 武汉 430060

微小RNAs(microRNAs，miRNAs)是一种非编码小分子单RNA分子，通过与其对应的mRNA完全或部分结合，在转录后水平调控基因的表达。近年来，越来越多的研究显示，miRNAs与炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)的发生、发展密切相关。本文就miRNAs与自身免疫疾病、炎症的关系作一概述，并着重阐述miRNAs参与调控IBD作用机制及临床应用前景。

miRNAs；炎症；自身免疫性疾病；炎症性肠病

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)属于自身免疫性疾病，是一种发生在肠道的，要终生治疗并且不可治愈的慢性特发性疾病，包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)和克罗恩病(Crohn’s disease, CD)，涉及慢性黏膜损伤和浸润全部或部分消化道的免疫细胞，具有频繁复发和缓解的临床特点。症状包括腹痛、直肠出血、腹泻、体质量减轻、营养不良和发烧。IBD在传统意义上被认为与社会经济发展水平相关。目前，在西方世界IBD的流行率高达0.5%[1]。有研究[2-3]表明，IBD在亚洲的发病率逐渐赶超原来占主导地位的感染性结肠炎的发病率，近十多年来，IBD在我国就诊人数呈逐步增加趋势，将成为我国消化系统常见病。据流行病学调查[4-5]发现，饮食的变化可能是造成亚洲人IBD发病率升高的基础。

虽然IBD确切发病机制仍不明确，环境、基因失调、过度免疫应答均是这种疾病的主要原因。有研究[6]表明，炎症过程在IBD的发展和进展中发挥着关键作用。合理控制这种炎症疾病，对提高患者生活质量非常重要。

目前已有上千种微小RNAs (microRNAs,miRNAs)参与和调控生理及病理过程，如：细胞增殖、分化、凋亡及血管生成、胚胎发育、疾病发生和发展等[7-8]。miRNAs与多种疾病的相关性引起了广泛的重视，认识到可将其作为诊断疾病、预后的生物标志及潜在治疗的作用位点。miRNAs参与肠道疾病的发展过程，如与肠易激综合征、结直肠癌的发生和发展都有着密切关系。

1 miRNAs的简介

1.1miRNAs生物合成miRNAs是内源性结合序列、小的(20～23个核苷酸)单链RNA分子，其合成是一个多层次、多步骤的精细调节过程。首先在细胞核内转录成为初级产物，然后由酶切割成miRNA前体，再转移至细胞质内加工成双链miRNA复合物[9]，进而成为具备调控下游mRNA的miRNA。

1.2miRNAs的生物学作用miRNAs的表达具有组织和空间特异性。在转录后水平调控基因表达，在靶mRNA的3′非翻译区(3′UTR)中诱导mRNA降解或翻译抑制，遏制相关蛋白翻译；进而影响细胞分化、凋亡、增殖、血管形成等过程[10]。一个miRNA可与多个靶基因位点结合参与多个靶基因的调控，而同一个靶基因也可同时被多个miRNAs所调控，从而形成相互作用的网络结构[11]。

2 miRNAs与IBD之间的关系

2.1IBD的发病机制IBD确切发病机制仍不明确，有研究[12]表明，炎症过程在IBD的发生和进展中发挥关键作用，但具体机制尚不明确。探索IBD的发病机理在疾病的预防和诊治等方面具有重要临床意义。近来很多研究从miRNAs的异常表达探寻IBD的发病机制，但目前尚未见miRNAs与IBD系统性的研究报道。

2.2miRNAs与炎症之间的关系越来越多的研究[9]发现，多种miRNAs参与调节炎症反应。有研究[13]表明，在结肠上皮细胞中，炎症趋化因子MIP-2α为miR-192的靶标，两者呈负相关。TNF-α能诱导生成MIP-2α，miR-192表达减少。同时miR-192又反作用调节MIP-2α的表达，是一种炎症抑制因子。UC患者的组织和部分慢性炎性疾病具有改变的miRNAs表达模式，miRNAs调节结肠上皮细胞衍生的趋化因子表达。YOSHIKAWA等[14]在结肠炎小鼠模型中发现，炎症细胞因子如TNF、IL-1α和IL-1β通过调控miR-122、miR-29b和Let7B加强了依赖miRNA的基因表达，从而降低miRNA的活性。miR-146a作为与年龄相关的“炎症”标志物，其作为细胞衰老和促进炎症信号通路的负调节剂，其过表达抑制了IL-6和VEGF-A的表达[15]。

2.3miRNAs与自身免疫调节之间的关系现有较多研究[16-17]证实，miRNAs与人体自身的免疫调节有紧密联系。miRNAs在自身免疫性疾病(autoimmune disease,AID),如原发性胆汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis,PBC)、系统性红斑狼疮(SLE)和类风湿性关节炎(RA)等中起重要作用[18]。例如，miR-15a在注射IFN-α的狼疮小鼠模型中高表达[18]。BARZAGO等[19]将重症肌无力(MG)患者中乙酰胆碱受体(AChR)阳性作为研究对象，发现miR-612、miR-3654和miR-3651增加，而miR-612的靶标基因AKAp12和HRH4，以及miR-3651的靶标基因CRISP3在AChR阳性的早期发病MG(AChR-EOMG)患者中下调，表明miRNAs改变了免疫调节。过度免疫应答是促进IBD发生、发展的一个主要原因。现已证实，miR-155和miR-423-5p通过人体免疫调节在IBD的发展过程中起重要调节作用[20]。

2.4IBD相关miRNAs的表达已有研究[21]表明，一些miRNAs作为免疫反应和免疫细胞发育的重要途径的调节剂，这对于多种炎性疾病的发病机理至关重要。miRNAs影响肠上皮屏障的功能和结肠上皮细胞衍生的趋化因子的表达，同时影响调节自噬机制，在IBD中有明显表达改变。TAKAGI等[22]通过结肠镜获取活动性UC患者和健康人各12份标本，分析得出差异表达的miRNAs，RT-PCR证实miR-21、miR-155在活动性UC患者中显著增加。GAZOULI[23]通过对比研究得出，约100个miRNAs在组织和血液中表现出针对UC和CD的表达改变。通过结肠镜检查进行IBD的诊断和随访得出，循环miRNAs很有可能作为非侵入性诊断IBD的生物标志。BEN-SHACHAR等[24]评估了IBD患者肠黏膜中miRNAs的表达与肠道炎症的相关性，基因的表达与IBD活动度的相关性。miRNAs在基因表达的调节中占主导地位，对比分析得出，在UC患者中，选择研究的miRNAs中90%均在回肠中的表达上调。CICCACCI等[25]研究对比健康人与CD、UC患者，通过等位基因鉴别测定评价得出，miR-122、miR-196A2和miR-124A对应基因的多态性在IBD的临床表型调制中发挥重要作用。miRNAs影响基因转录后的表达，同时与其他途径，例如炎症调节和信号传导相互作用[26]。KIM等[27]运用微阵列分析证实，在发炎小鼠组织及人IBD患者组织中，miR-132和miR-223显著上调。通过生物信息学分析，确定FOXO3a作为miRNAs的靶基因，miRNAs通过下调FOXO3a抑制IκBα的水平，增强NF-κB信号传导以促进炎症细胞因子的产生。miR-132和miR-223是引发IBD发病机制的关键介质，有可能作为IBD治疗的作用靶点。WANG等[28]通过研究确认，miR-223通过IL-23途径调节下游的作用靶点紧密连接蛋白-8(CLDN-8)。在IBD患者和由三硝基苯磺酸(TNBS)诱导的结肠炎的小鼠模型中，CLDN-8在人及小鼠模型中均显著下调，miR-223表现为上调。使用IL-23抗体及miR-223的拮抗剂均可改善许多与TNBS诱导的结肠炎相关的症状。miR-223作为IL-23和CLDN-8通路的调节因子，在IBD发展中起重要作用，可能作为IBD新的治疗方法。YU等[29]通过研究证实，miR-7在IBD患者和结肠炎小鼠模型的发炎结肠组织中表达下调，并且由miR-7负调节E3泛素连接(RNF-183)。miR-7升高，增加IκBα的泛素化和降解，并通过NF-κB途径的活化促进炎症的发生、发展。RNF-183介导的泛素化和miRNAs之间的相互作用可能是IBD发病机制中重要的表观遗传机制。通过选取19例IBD患者与18例憩室病患者的黏膜组织作为对照进行测序，有9种miRNAs在UC和CD中异常表达，用RT-PCR验证在肠道黏膜组织中miR-31、miR-206、miR-424和miR-146a在IBD中表达差异，同时在石蜡包埋的组织块上进一步验证对比UC、CD与其他IBD包括感染性结肠炎及慢性缺血性结肠炎，再次证实miR-31、miR-206、miR-424和miR-146a是IBD特异性生物标志物，其中miR-31在UC和CD的新鲜组织及包块组织中普遍高表达[30]。COSKUN等[31]分别取活动性、静息性UC或CD及健康对照的降部结肠黏膜组织，使用RT-PCR验证4种miRNAs(miR-20b、miR-98、miR-125b-1*和let-7e*)在UC患者中特异性上调。有数据[32]显示，在IBD患者的外周血单核细胞(PBMC)和炎症肠黏膜组织中升高的miR-301a通过新型机制，促进Th17细胞分化，下调基因SNIP1的表达。IBD的诊断具有挑战性，miRNAs生物标志物可能有助于诊断IBD。

2.5miRNAs在IBD治疗中的潜在价值IBD的常规药物疗法，例如抗炎剂、糖皮质激素和免疫抑制剂，由于其在长期治疗期间的全身不良反应和毒性而受到限制。而生物治疗增加了风险机会性感染、自身免疫、输注反应和淋巴瘤。miRNAs精确调节易感性基因以减少与IBD相关的促炎细胞因子的表达，其有效地减轻IBD进展,并促进肠黏膜恢复。miRNAs的临床应用价值在丙型病毒性肝炎治疗中得到充分体现，表明miRNAs在诊治疾病过程中有很好的应用前景[33]。由于IBD发病机制复杂、病程不定及治疗上尚存在诸多难点，而miRNAs与IBD的密切关系正逐渐被揭示，因此可将IBD相关的miRNAs作为其靶向分子治疗的新切入点。

虽然miRNAs在IBD诊疗中相关研究不多，现有研究多侧重于探讨miRNAs拮抗剂/激动剂对其他胃肠疾病的影响，例如，体内miR-301a的阻断剂可以作为治疗IBD新的治疗方法。这可为miRNAs与IBD的相关应用研究提供重要参考依据。综合上述报道，IBD与miRNAs关系紧密，构建IBD动物模型并结合miRNAs拮抗剂/激动剂体内干预，以此探讨miRNAs在IBD中的临床应用可作为新的研究方向[34]。然而，在基于miRNAs的治疗和诊断将具有临床效用之前仍然存在显著的障碍，应用miRNAs激动剂/拮抗剂治疗疾病可能会出现预期外的结果，因此，miRNAs应用于临床尚存在诸多难点与疑点。尽管如此，运用外源性miRNAs干预仍然是miRNAs应用研究的一个重要手段。

3 结语

本文主要阐述IBD相关的miRNAs表达研究及讨论miRNAs表达失调对IBD发生及进展的可能调控机制。持续性慢性炎症及自身免疫失调可引起某些miRNAs表达失调及组织修复和重建，促发IBD发生、发展。本文叙述中已知有几个miRNAs被证明参与IBD的发病过程，这些可能是未来针对炎症刺激及IBD治疗方法的研究及应用方向。这将有助于逐步揭示miRNAs在IBD发病及进展中的作用及分子机制，为IBD的诊断、靶向分子治疗及预后评估等提供新的思路。

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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

国家自然科学基金面上项目(81272693)

丁慧慧，硕士研究生，研究方向：信号途径在消化道肿瘤中的研究、新型内镜开发。E-mail：1052032462@qq.com

于红刚，主任医师，研究方向：信号途径在消化道肿瘤中的研究、新型内镜开发。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

马军)