MicroRNA 在潰瘍性結(jié)腸炎中的治療潛力

顏帥 甄曙光 王曉鵬

蘇州市中醫(yī)醫(yī)院（江蘇蘇州215009）

潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）屬于炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）的一種，是一組慢性、特發(fā)性、復(fù)發(fā)性、持續(xù)性、對(duì)環(huán)境因素易感的具有個(gè)體遺傳的胃腸道免疫失調(diào)性疾病［1］。主要侵及結(jié)腸黏膜，常始自左半結(jié)腸，可向結(jié)腸近端乃至整個(gè)結(jié)腸，以連續(xù)方式逐漸進(jìn)展。其臨床發(fā)病情況輕重不一，可有緩解與發(fā)作相交替，病情較輕患者可僅有結(jié)腸癥狀，較重者可伴發(fā)全身癥狀。UC 按其臨床表現(xiàn)和過(guò)程可分初發(fā)型、慢性復(fù)發(fā)型、慢性持續(xù)型、急性暴發(fā)型四型。隨著社會(huì)形態(tài)的發(fā)展和人類飲食的不同，在過(guò)去的二十幾年來(lái)UC 的發(fā)病率持續(xù)增加，嚴(yán)重影響人們的生活［2］。微小RNA（microRNA，miRNA）是通過(guò)重要轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)參與多種疾病基因表達(dá)的內(nèi)源性非編碼的小RNA，現(xiàn)在普遍承認(rèn)miRNA 在腸道疾病發(fā)生機(jī)制中扮演重要角色，特別是通過(guò)靶向轉(zhuǎn)錄腸道屏障及其受體的編碼蛋白。本文綜述近5年miRNA 與UC 相關(guān)的研究，旨在為合成的miRNA 模擬物和抑制劑設(shè)計(jì)新的治療方法以及尋找新藥提供理論依據(jù)和參考。

1 miRNA 與UC 的相關(guān)研究

1.1 miRNA 的相關(guān)生理、病理研究 miRNA 是轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的內(nèi)源性非編碼的小RNA，是非編碼小RNA 的一種重要類型，在細(xì)胞增殖、分化、代謝、凋亡與發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。食物消化和營(yíng)養(yǎng)吸收依賴于腸上皮細(xì)胞（IEC）和過(guò)多的微生物（統(tǒng)稱為微生物群）的活動(dòng)。最大比例的微生物群對(duì)應(yīng)于共生細(xì)菌，它們都參與消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)與病原體競(jìng)爭(zhēng)相同的生態(tài)位來(lái)幫助保持腸道健康。微生物群、IEC 和免疫細(xì)胞之間的相互作用調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞的更新和免疫細(xì)胞的活化狀態(tài)。免疫細(xì)胞必須耐受食物消化產(chǎn)生的共生細(xì)菌和抗原，同時(shí)保持其完全激活能力以抵抗入侵的病原體。因此，腸道的健康一方面取決于IECs 損失和增殖與免疫細(xì)胞激活或耐受之間的微妙平衡。當(dāng)這種平衡被破壞時(shí)，可能發(fā)生炎癥并誘導(dǎo)腸道病變，例如IBD。IBD 是暴露于環(huán)境危險(xiǎn)因素的遺傳易感個(gè)體中的一組慢性特發(fā)性，復(fù)發(fā)和緩解的胃腸道免疫疾?。?］。IBD 存在兩種主要形式：克羅恩?。–D），可能影響胃腸道的任何部分；UC 僅限于結(jié)腸［4］。

miRNA 是小的非編碼RNA，其調(diào)節(jié)靶轉(zhuǎn)錄物的翻譯和/或穩(wěn)定性。miRNA 通過(guò)直接結(jié)合或間接靶向編碼轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄物，表觀遺傳調(diào)節(jié)因子或信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的效應(yīng)因子來(lái)控制數(shù)十至數(shù)百個(gè)轉(zhuǎn)錄物的表達(dá)。由于靶轉(zhuǎn)錄物通常包含與靶向miRNA 部分互補(bǔ)的一個(gè)短序列，因此可以預(yù)測(cè)具有一定錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)的給定微RNA 靶向給定轉(zhuǎn)錄物。miRNA 是細(xì)胞功能和體內(nèi)平衡的主要調(diào)節(jié)因子，并且它們?cè)趲缀跛屑膊≈卸及l(fā)現(xiàn)了它們的異常表達(dá)，包括IBD。文獻(xiàn)研究表明miRNA 是通過(guò)重要轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)參與多種疾病基因表達(dá)，miRNA 在UC 中的確切作用尚不完全清楚，但最近幾年來(lái)關(guān)于miRNA 與UC 發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究表明兩者之間存在莫大關(guān)聯(lián)（表1），例如miR-200 水平在UC 不典型性增生病變組織中高表達(dá)［5-6］；miRNA 調(diào)節(jié)UC患者調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞的細(xì)胞因子生成［7］，調(diào)節(jié)以Jarid2 轉(zhuǎn)錄為目標(biāo)miR-155 在DSS 誘導(dǎo)的潰瘍性結(jié)腸炎小鼠中Th17 的表達(dá)［8］，并增加miR-511-3p 在小鼠巨噬細(xì)胞中的表達(dá)［9］。與此相反，UC 緩解期CD3+ T 細(xì)胞水平中miR-31 水平增加，miR-21，miR-155 和miR-146a 水平卻下降［10］。

臨床研究者證明miR-155 具有改善UC 患者的活動(dòng)期腸道炎癥的效果［11］，而另有研究表明miR-21 可緩解UC 腸道屏障功能受損［12］，以及miRNA-126 可通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)控制UC 炎癥反應(yīng)［13］。

1.2 miRNA 對(duì)調(diào)節(jié)UC 患者腸道屏障的研究 對(duì)于UC 的治療，在過(guò)去幾年的研究重點(diǎn)在于腸道環(huán)境（主要是腸道菌群）和腸道屏障（主要是黏液層和黏膜層免疫系統(tǒng)）之間的相互作用［20］。2013年同濟(jì)大學(xué)附屬第六及第十人民醫(yī)院研究組證實(shí)miR-21 在調(diào)節(jié)UC 腸上皮屏障功能中的作用，RhoB 是已知的一個(gè)腫瘤抑制劑，可影響細(xì)胞周期、血管生成和細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)組織結(jié)構(gòu)、細(xì)胞遷移、細(xì)胞黏附等；最近報(bào)道RhoB 可作為miR-21 對(duì)八個(gè)大腸癌細(xì)胞系，肝癌細(xì)胞系和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）的治療靶點(diǎn)；數(shù)據(jù)顯示過(guò)表達(dá)的miR-21 針對(duì)RhoB 損害腸上皮細(xì)胞緊密連接的。研究證明在UC 患者中miR-21 表達(dá)水平上調(diào)，而過(guò)表達(dá)的miR-21 可以誘導(dǎo)RhoB 降解，從而導(dǎo)致RhoB 的損耗，從而緩解UC 腸道屏障功能受損［12］。

表1 潰瘍性結(jié)腸炎靶轉(zhuǎn)錄及目標(biāo)蛋白Tab.1 Target transcription and target protein of ulcerative colitis

1.3 miRNA 對(duì)調(diào)節(jié)UC 患者炎癥反應(yīng)的相關(guān)研究 眾所周知，細(xì)胞因子在介導(dǎo)和調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答及炎癥反應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用，與UC 的發(fā)病關(guān)系密切，細(xì)胞因子中的促炎細(xì)胞因子與抗炎細(xì)胞因子出現(xiàn)平衡失調(diào)被認(rèn)為UC 發(fā)病的一個(gè)重要因素［21］。而促炎細(xì)胞因子主要是由單核和巨噬細(xì)胞所產(chǎn)生，包括腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-1、IL-2、IL-6和IL-8 等，促炎癥細(xì)胞因子是誘導(dǎo)UC 發(fā)病的關(guān)鍵細(xì)胞因子。有報(bào)道稱改變腸的miRNA 的表達(dá)與成年UC 患者疾病變化或有關(guān)，并已確定與結(jié)腸炎患兒IBD 相關(guān)的變化中miRNA 表達(dá)［22］。研究用DSS-處理的小鼠結(jié)腸炎模型中發(fā)現(xiàn)miR-19a 的表達(dá)水平顯著降低和UC 患者結(jié)腸組織中TNF-α顯著增加相關(guān)，并證明了miR-19A可通過(guò)直接抑制野生型TNF-α表達(dá)而非突變型炎癥因子TNF-α的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)TNF-α，由于miR-19A抑制劑的應(yīng)用，炎性因子TNF-α、IL-8 和GM-CSF 顯著升高［23］。TNF-α，由活化的巨噬細(xì)胞和T 淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，是治療UC 關(guān)鍵促炎細(xì)胞因子。TNF-α具有多種功能，主要包括誘導(dǎo)許多其他的炎性細(xì)胞因子，例如IL-1、IL-6、IL-8 等，及抑制炎性細(xì)胞凋亡、抑制活化的T 細(xì)胞增殖、還具有對(duì)免疫系統(tǒng)的抑制效果，已被發(fā)現(xiàn)UC患者中TNF-α含量增加［24］。研究人員發(fā)現(xiàn)miR-20B、miR-98、miR-125B-1 和let-7E 涉及多個(gè)炎癥信號(hào)通路，并可能作為靶向治療UC 新的潛在生物標(biāo)志物［13］。此研究結(jié)果可為臨床治療UC 提供新見(jiàn)解。

此外，有研究認(rèn)為核因子NF-κB 調(diào)控著UC 患者細(xì)胞因子的釋放，是重要的炎癥調(diào)控因子，參與了UC 腸道的炎癥和免疫反應(yīng)，研究表明NF-κB 在調(diào)節(jié)細(xì)胞的炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答等相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)過(guò)程中具有重要作用，而Toll 樣受體（TLRs）/NF-κB 信號(hào)傳導(dǎo)通路為UC 發(fā)病機(jī)制的重要環(huán)節(jié)［25］。miRNA-126 可以通過(guò)下調(diào)NF-κB 信號(hào)通路中的一個(gè)抑制劑ΙκВα而對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)病起重要作用［13］。

1.4 miRNA 對(duì)UC 患者疾病遷延、預(yù)后的相關(guān)研究 有研究組用Meta 分析的方法對(duì)miRNA-183 家族系列作分析，確定RNA -183 系列對(duì)多種癌癥具有獨(dú)特調(diào)節(jié)功能，并建議其作為潛在的早期抗癌生物標(biāo)志物用來(lái)作為檢測(cè)和確定預(yù)后目標(biāo)以達(dá)到更有效的治療結(jié)果［26］。UC 是一種慢性復(fù)發(fā)性炎癥性腸道疾病，發(fā)病特點(diǎn)是表淺黏膜潰瘍，直腸出血，腹瀉和腹痛，UC 常發(fā)生在結(jié)腸和黏膜層。經(jīng)典的UC 影響結(jié)腸在逆行和連續(xù)的方式可由左半結(jié)腸開(kāi)始向結(jié)腸近端乃至全結(jié)腸延伸，基于病史，以及臨床表現(xiàn)，影像學(xué)、內(nèi)鏡及組織學(xué)特征診斷［27］。而其臨床治療主要根據(jù)具體發(fā)病期及癥狀而定，臨床患者?？诜被畻钏幔瑹o(wú)論是美沙拉嗪和柳氮磺胺吡啶皆可用于誘導(dǎo)和維持緩解輕度至中度癥狀，也是治療直腸炎的一種替代方法，而中度或重度UC 需要氨基水楊酸與強(qiáng)的松龍聯(lián)合治療。對(duì)于慢性或用免疫抑制治療的激素依賴性患者而言，抗腫瘤壞死因子開(kāi)始作為維持治療［28］。有關(guān)人員對(duì)miRNA 表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)miR-194、miR-215、miR-93、miR-192、miR-92A、miR-29b、miR-20A、miR-1231、miR-195、miR-143、miR-145 的表達(dá)在潰結(jié)組及對(duì)照組中有顯著差異，同時(shí)指出UC 及結(jié)腸癌的miRNA 表達(dá)差異有顯著性，以此推測(cè)miRNA 可能參與了大腸癌腸道黏膜之間的發(fā)生和遷移，此研究有助于部分闡釋臨床上關(guān)于UC 轉(zhuǎn)向結(jié)腸癌的發(fā)病機(jī)制［29］。水通道蛋白8（AQP8）是一種主要定位于吸收上皮細(xì)胞和正常結(jié)腸上皮細(xì)胞中表達(dá)并可大幅度被降低或在腺瘤、癌和腫瘤細(xì)胞缺失的通道蛋白，與UC 發(fā)病機(jī)制有關(guān)，研究人員發(fā)現(xiàn)miR-424、miR-195、miR-330、miR-612 和miR-16 可 通 過(guò)mRNA 降低AQP8 的表達(dá)或抑制其轉(zhuǎn)錄從而影響UC［30］。

2 RNA 干擾療法應(yīng)用于UC 治療的研究探討

如上所述，miRNA 與UC 之間關(guān)系密切，UC 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、抑制免疫系統(tǒng)和介導(dǎo)炎癥反應(yīng)等對(duì)UC 的預(yù)防、發(fā)生、發(fā)展、治療等或多或少相關(guān)，同時(shí)對(duì)于研究此病的治療方案有重要作用。例如，miR-21 改善腸道屏障功能、miR-155、miRNA-126 抑制炎癥反應(yīng)、miR-424、miR-195、miR-330、miR-612 調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答等。miR-194、miR-215、miR-93、miR-192、miR-92A、miR-29b、miR-20A、miR-1231、miR-195、miR-143、miR-145 防止炎癥遷移惡化。目前RNA（RNAi）技術(shù)已經(jīng)作為一種新型的生物技術(shù)應(yīng)用于臨床上疾病的治療，沉默內(nèi)源性miRNA 作為RNA 干擾的技術(shù)的重點(diǎn)［31］。

3 miRNA 作為生物標(biāo)記物和治療靶標(biāo)

可以預(yù)期miRNA 代表有價(jià)值的生物標(biāo)記物。研究表明，在患有UC 和UC 相關(guān)癌癥的患者的結(jié)腸活檢中上調(diào)的miR-26b 在散發(fā)性結(jié)腸癌中反向下調(diào)［32］。miR-320a 是一種抑制大腸桿菌誘導(dǎo)的腸道屏障功能損傷的miRNA，水平在UC 小鼠的血液樣本中增加［33］。miR-221-5p 的表達(dá)降低了IL6 受體的表達(dá)并減少了炎癥，在UC 的活組織檢查中更高［34］。miR-122，miR-196a2 和miR-124a 基因的多態(tài)性與不同的IBD 臨床表型相關(guān)［35］。MiRNA 模擬物和反義抑制性RNA（antagomiRs）應(yīng)該允許補(bǔ)償內(nèi)源性miRNA 失調(diào)，并且已經(jīng)開(kāi)展了一些臨床前和臨床試驗(yàn)。例如，微囊泡遞送的miR-200b 通過(guò)抑制IECs 和2，4，6-三硝基苯磺酸（TNBS）誘導(dǎo)腸道的大鼠模型中TGF-β1 介導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換減弱實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎相關(guān)的腸纖維化［36］。然而，應(yīng)該謹(jǐn)慎對(duì)待長(zhǎng)期病癥的治療。特別是，在長(zhǎng)期治療中，不應(yīng)將脫靶效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，特別是考慮到miRNA 可能被二次轉(zhuǎn)運(yùn)到非靶細(xì)胞。同樣應(yīng)謹(jǐn)慎考慮，已經(jīng)多次顯示miRNA 以劑量依賴性方式降低其靶轉(zhuǎn)錄物的水平。例如，只有低水平的促炎性miR-155 轉(zhuǎn)化為靶向在脂多糖攻擊的巨噬細(xì)胞中的Quaking 轉(zhuǎn)錄物［37］。因此，除了當(dāng)突變使感興趣的內(nèi)源miRNA 失去能力之外，開(kāi)發(fā)能夠“按需”調(diào)節(jié)特定miRNA 的表達(dá)同時(shí)引起最小有害后果的新藥物仍然是非常重要的。

4 UC 的治療靶點(diǎn)：現(xiàn)狀和未來(lái)

在過(guò)去的15年中，眾多研究揭示了miRNA 巨大潛力，提供了新的生物標(biāo)記物，可用于患有癌癥或自身免疫、代謝、神經(jīng)退行性疾病等病變的患者。這種多功能性為開(kāi)發(fā)新藥物帶來(lái)希望，通過(guò)操縱內(nèi)源性miRNA 群體，能夠以最小的醫(yī)源性后果提供最大的有益效果，或者在特定情況下，直接將miRNA 模擬物或antagomiRs 傳遞給病理細(xì)胞，最終實(shí)現(xiàn)真正的個(gè)性化的治療；另一方面，已經(jīng)確定膳食攝入或食物補(bǔ)充提供的許多植物化學(xué)物質(zhì)對(duì)身體有益。盡管很少有流行病學(xué)研究和臨床試驗(yàn)報(bào)道，但對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)物或動(dòng)物進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，這些植物化學(xué)物質(zhì)通過(guò)改變內(nèi)源性miRNA 群體組成來(lái)提供至少一些抗氧化，抗炎和/或抗增殖作用。例如，在地黃屬植物中發(fā)現(xiàn)的環(huán)烯醚萜苷，已被證明可通過(guò)下調(diào)miR-132 降低UC 中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激［38］，而從丹參中提取的丹酚酸B 可恢復(fù)受損。在TNBS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎大鼠模型中可能通過(guò)誘導(dǎo)miR-1 下調(diào)MLCK［39］。

越來(lái)越多的文獻(xiàn)表明miRNA 的特異性表達(dá)與UC 的致病機(jī)制存在密切的關(guān)系，隨著對(duì)miRNA 與潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)生發(fā)展關(guān)系的深入研究，有助于為UC 的診斷和治療提供新的切入點(diǎn)，開(kāi)辟更多的臨床診斷治療途徑。但由于miRNA 在不同種疾病中的表達(dá)水平都有明顯改變，同一種疾病亦會(huì)出現(xiàn)不同種miRNA 的不同表達(dá)，因此進(jìn)一步探明不同miRNA 在不同亞型UC 中形成的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)龐雜的過(guò)程，需要借助測(cè)序技術(shù)和生物信息技術(shù)解讀微小RNA 語(yǔ)言，闡明和補(bǔ)充其與UC 的相關(guān)性，將有助于發(fā)現(xiàn)預(yù)防、診斷和治療UC 的新靶點(diǎn)和新藥物，指導(dǎo)臨床應(yīng)用。