非編碼RNA 影響克羅恩病腸道纖維化進程的研究進展

周靈薇 馬盼盼 張璐

近年來克羅恩?。–rohn's disease，CD）的發(fā)病率逐年增長，給患者及社會帶來了沉重的醫(yī)療負擔[1]。CD是一種慢性炎癥性疾病，可累及胃腸道的任何部位，臨床表現呈多樣化，如腹痛和腹瀉、血便、體重減輕及肛周病變等[2-3]。長期慢性炎癥可導致纖維化病變甚至是腸道纖維化狹窄[4]。腸道纖維化狹窄是CD 的常見并發(fā)癥之一，大約有33%的患者在發(fā)病10 年內可出現[5]。但目前對CD 腸道纖維化的發(fā)病機制仍然知之甚少。CD 的特點是受累腸道的跨膜炎癥，驅使疾病從炎癥進展為纖維狹窄表型[6]。纖維化的發(fā)生是細胞外基質（extracellular matrix，ECM）沉積和降解之間的平衡被擾亂的結果，最終導致膠原的凈積累[7]。腸道纖維化一旦發(fā)生就不可逆轉，后續(xù)幾乎無法受到影響。Rogler 等[8]研究發(fā)現，炎癥可能是發(fā)生纖維化的必要先決條件，此后CD 腸道纖維化的發(fā)展可能與炎癥無關。即使炎癥得到良好的控制，纖維化也持續(xù)存在。炎癥之外的其他因素也可能與CD 腸道纖維化相關[9-10]。有越來越多的研究發(fā)現，與健康人群相比，CD腸道纖維化患者腸道組織和外周血中的miRNA 譜均發(fā)生了改變。這些非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）能否作為一種新的生物標志物用于疾病篩查和監(jiān)測成為了這個領域的熱點，而ncRNA 通過新的機制發(fā)揮致纖維化作用目前的研究較少。

人類基因組大部分轉錄的ncRNA 可以影響正常的基因表達進而影響疾病的進展[11]。本文就長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）、miRNA、環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）3 種ncRNA 在CD 腸道纖維化中的作用研究進展作一綜述。

1 lncRNA 與CD 腸纖維化

lncRNA 是一種超過200 個核苷酸的ncRNA[12]。近年來，有研究發(fā)現lncRNA 不僅能夠調控基因的轉錄，而且還能調節(jié)miRNA 的加工、穩(wěn)定性和翻譯。lncRNA作為轉錄調節(jié)因子在細胞核和細胞質中與其他轉錄因子相互作用，影響基因的轉錄翻譯[11]。

對于CD 腸道纖維化的發(fā)生，目前公認的是通過TGF-β/Smad 信號通路、Wnt/β-catenin 信號通路等，致ECM 在腸道組織異常沉積[13]，其沉積過程與間充質細胞密不可分。而上皮-間充質轉化（epithelial mesenchymal transition，EMT）被認為是間充質細胞的重要來源之一[14]。有相關文獻顯示，EMT 相關轉錄因子可上調多種ECM 蛋白的表達[15]。lncRNA HOX 轉錄反義RNA（HOTAIR）靶向并下調了抗纖維化因子過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（peroxisome proliferator activated receptor-γ，PPARγ），而PPAR-γ 能拮抗Smad3 這一蛋白并干擾TGF-β 信號傳導從而抑制纖維化的發(fā)生[16]。此外lncRNA HOTAIR 還通過調節(jié)EMT 標志物的表達和Wnt/β-catenin 途徑在EMT 和纖維化中發(fā)揮作用。通過影響EMT 參與CD 腸道纖維化的還有LINC01272。Fang 等[17]發(fā)現與健康受試者相比，LINC01272 在CD 患者腸道組織中表達水平更高，敲低LINC01272 能夠抑制TGF-β1 誘導的EMT，并在動物實驗中驗證了敲低LINC01272 能夠減輕模型小鼠的結腸纖維化。lncRNA GAS5 在ECM 降解中也存在潛在調節(jié)機制[18]。另有研究發(fā)現靠近WWOX 基因第9 外顯子的lncRNA RP11-679B19.1 似乎與腸道纖維化狹窄相關[19]。該研究分析表明lncRNA RP11-679B19.1 能夠編碼含WW 域的氧化還原酶，并發(fā)現與野生型等位基因同源的患者相比，攜帶風險等位基因WWOX 的患者回盲部TGF-β 水平和下游基因的mRNA 表達增強。此外，該研究還探索了lncRNA 在CD 腸道纖維化狹窄中的可能機制，發(fā)現WWOX 基因和lncRNA RP11-679B19.1 中的一個變異體是復發(fā)性CD 腸道纖維化狹窄相關的疾病修飾遺傳變異體。因此lncRNA 和WWOX 基因可能共同在CD 腸道纖維化狹窄中發(fā)揮關鍵作用。

2 miRNA 與CD 腸纖維化

miRNA 是一類長度在20 個核苷酸左右的單鏈微小ncRNA，一部分miRNA 通過抑制或降解mRNA 來調節(jié)靶基因的表達，內源性表達的miRNA 具有很好的穩(wěn)定性[20]。

有研究顯示miR-29b 能夠靶向廣譜的ECM 基因，包括幾種類型的膠原蛋白、原纖維蛋白和彈性蛋白[21]。另有研究發(fā)現與正常腸道組織相比，miR-16-1在回腸結腸吻合術后發(fā)生吻合口纖維化狹窄的CD 患者的組織中上調，并且miR-16-1 可以通過靶向HSP70促進ECM 合成，增加因吻合口纖維化致腸道狹窄而再次手術的風險[22]。此前已有多個研究表明miR-29 家族參與包括腸道在內的多個器官的纖維化[23-25]。Nijhuis 等[26]研究發(fā)現CD 腸道纖維化狹窄患者腸道上皮黏膜中miR-29 的表達水平降低。該結果顯示由于miR-29b 的下調，使TGF-β1 介導的膠原表達增加，并且TGF-β1 誘導的膠原表達能被miR-29b 的外源性過表達逆轉。該分析表明TGF-β 介導的CD 患者成纖維細胞中膠原蛋白的上調是由于miR-29b 的減少而得到促進，miR-29b 在CD 腸道纖維化中具有抗纖維化作用。EMT 是腸道纖維化所涉及的重要過程，miR-200家族似乎對EMT 的發(fā)展起著保護作用從而抑制腸道纖維化[27]。Mehta 等[28]研究發(fā)現miR-200 家族及相關EMT 效應子在纖維化腸組織中表達失調，利用反轉錄實時定量聚合酶鏈反應（RT-qPCR）分析發(fā)現這些失調miRNA 通過一組轉錄因子（ZEB1、ZEB2、Snail 和TWIST）控制EMT，并且ZEB1 在狹窄組織中表達顯著上調，這表明miR-200 家族可能通過相關轉錄因子參與腸道纖維化過程。此外該研究顯示miR-200 家族成員miR-141 在腸道上皮的表達與漿膜下纖維化評分之間存在顯著的負相關，這提示黏膜層內分子表達的改變可能反映了在CD 深層腸組織內發(fā)生的細胞事件。另有研究發(fā)現miR-21 在CD 腸道纖維化過程中也發(fā)揮著重要作用[29]，用拮抗劑抑制miR-21 可以調節(jié)ECM 進而緩解腸道纖維化，因此有希望成為今后治療CD 腸道纖維化的潛在新靶點。此外還有研究表明HBP1 是Wnt/β-catenin 信號通路的負調節(jié)因子，是miR-155 的直接靶標[4]。miR-155/HBP1 軸激活Wnt/β-catenin 信號通路進而誘導腸道纖維化，miR-155 在有纖維化狹窄的CD 患者腸道組織中表達顯著上調，miR-155 的過表達顯著加重了三硝基苯磺酸誘導的CD 腸道纖維化。Zidar 等[30]研究發(fā)現與正常腸段相比，無論是在CD纖維化腸段還是炎癥腸段中miR-155 均顯示差異表達。上述研究結果印證了miR-155 與CD 腸道纖維化的關聯(lián)性。Keith 等[31]研究發(fā)現CD 患者確診時腸道組織miRNA 的表達水平可能與此后是否進展為需要手術的纖維化腸段相關，該研究收集對藥物治療無效的兒童CD 患者和正常兒童的結腸、回腸組織進行了RNA 測序，發(fā)現miR-31 表達水平與此后是否會發(fā)展為需要手術的回腸纖維化狹窄顯著相關，miR-31 表達水平低的患者更易發(fā)展成為纖維化狹窄，并且miR-31高表達患者均沒有進展為纖維化狹窄。這為用初始miRNA 表達水平來預測CD 患者發(fā)生腸道纖維化狹窄的風險性提供了證據支持。

miRNA 表達水平異常不僅發(fā)生在纖維化的腸道組織中，也可出現在循環(huán)血液中。一項研究表明，發(fā)生腸道纖維化狹窄的CD 患者血清miR-29a 水平較無狹窄的CD 患者低[26]。另一項研究結果顯示，與未發(fā)生腸道纖維化狹窄的CD 患者、健康對照者比較，CD 腸道纖維化狹窄患者的miR-200b 血清水平顯著升高[32]。miRNA 在血清中穩(wěn)定，分析相對快速且能定量，費用較低，因此作為早期診斷CD 腸道纖維化狹窄的新型血清生物標志物具有巨大潛力。

CD 是遺傳、免疫和環(huán)境因素共同作用的結果。這些因素可激活腸道黏膜的免疫反應并導致腸道狹窄[33]。近年來，眾多研究顯示腸道微生物群在免疫應答中發(fā)揮作用，是宿主基因表達的重要調節(jié)劑。微生物群影響miRNA 表達的確切機制尚不清楚，有研究表明微生物群能夠調節(jié)幾種與CD 相關的miRNA 水平，從而加重腸道炎癥，參與黏膜免疫反應并間接影響腸道纖維化的發(fā)生[34]。

3 circRNA 與CD 腸纖維化

作為ncRNA 的另一個子類，circRNA 通常通過反向剪接或可變剪接產生，具有高度穩(wěn)定性[35]。circRNA具有與lncRNA 相似的功能，如可充當miRNA 的海綿、調節(jié)mRNA 轉錄或通過自身翻譯來發(fā)揮重要的生物學功能。有研究發(fā)現circRNA 在CD 患者與健康人群之間的腸道組織中存在表達差異，hsa_circRNA_102610在CD 患者腸組織中上調，并可通過“海綿化”miRNA在腸纖維化中間接發(fā)揮作用[36]。circRNA 在肝纖維化、腎纖維化、肺纖維化和心臟纖維化等方面作為新型生物標志物和治療靶點已有大量研究成果，但在腸道纖維化方面的研究目前證據有限，仍需進一步探索。

4 小結和展望

綜上所述，ncRNA 在CD 腸道纖維化過程中扮演著重要角色，為臨床上早期篩查CD 腸道纖維化提供了另一種選擇。血清ncRNA 可作為新的生物標志物來識別CD 腸道纖維化，具備侵入性小的特點。此外腸道組織ncRNA 的異常表達除了可作為診斷標志物外，也可以為后續(xù)的治療提供前瞻性的預測依據。但這些ncRNA 是否在不同腸道節(jié)段、年齡段、性別之間存在差異并能夠反映纖維化的程度仍需繼續(xù)研究。

此外ncRNA 雖然缺乏編碼蛋白質的潛力，但可以影響其他基因的表達，這也使其成為藥物開發(fā)的潛在靶點。研究其調控途徑、靶標和與疾病相關的表觀遺傳的相互作用將有利于開發(fā)具有特定靶點的新療法。由于ncRNA 在全身廣泛存在，具有兩面性，同一miRNA 家族成員也可能具有不同作用，因此今后在把ncRNA 作為靶點開發(fā)藥物時需要綜合全面考慮。例如miR-200 家族已被證明廣泛參與腸道纖維化，但有研究顯示其家族成員miR-200a、miR-200b 可以通過在肝細胞癌中誘導EMT 進程而促進腫瘤的生長、侵襲[37]。目前尚缺乏關于CD 腸道纖維化生物標志物的明確研究，發(fā)展可靠和準確的標志物是研究的重點，不僅可以支持CD 患者的臨床管理，并有助于在未來抗纖維化候選藥物的臨床試驗期間對患者進行分層和監(jiān)測。隨著更深入的研究，ncRNA 有望成為新的診斷指標，不僅可以識別受累者，還可以識別臨床出現并發(fā)癥前的高危人群，并為個性化的CD 腸道纖維化治療提供手段。