循环micrornas在溃疡性结肠炎发病和肠道炎症活动的作用.doc

循环 microRNAs 在溃疡性结肠炎发病和肠道炎症活动的作用 刘继喜 中日友好医院消化内科 摘 要： 溃疡性结肠炎 (UC) 是炎症性肠病的主要类型, 发病率逐年升高, 其发病机制复杂, 诊断和病情评估需要依赖结肠镜检查近年来发现 microRNAs 通过调节特定 mRNAs 的蛋白质翻译过程来调节基因的表达, 参与调控细胞分化、凋亡和炎症过程, 特别是组织和循环血液中 microRNAs 参与调节 UC 的发病和病情活动部分 microRNAs 可能成为很有前景的 UC 生物标志物关键词： 结肠炎, 溃疡性; 微 RNAs; 生物学标记; 作者简介：刘继喜, Email:jixiliu2013@The role of circulating microRNAs in the pathogenesis and intestinal inflammatory activity of ulcerative colitis Liu Jixi Department of Gastroenterology, China Japan Friendship Hospital; Abstract： Ulcerative colitis is the main type of inflammatory bowel diseases with an increasing incidence by years. The pathogenesis is complex, its diagnosis and evaluation depend on colonoscopy. In recent years, microRNAs have been proved to be participating in regulating target mRNAs which modify gene expression, regulate cell differentiation, apoptosis and inflammation. Tissue and circulating microRNAs are found to be related to the pathogenesis and inflammatory activity of ulcerative colitis. MicroRNAs are promising biomarker in ulcerative colitis.Keyword： Colitis, ulcerative; MicroRNAs; Biological markers; 炎症性肠病 (inflammatory bowel disease, IBD) 的主要分型包括溃疡性结肠炎 (ulcerative colitis, UC) 和克罗恩病 (crohn's disease, CD) 两种, 其中 UC 在我国更为常见, 其发病可能是在遗传基础上, 环境因素和免疫因素等共同作用引起[1]。

MicroRNA (miRNA) 参与调控如细胞生长、分化和凋亡等多种生命过程[2]近期研究表明, 组织和循环血液中的 miRNA 在 UC 的发病、病情活动监测等都发挥一定的作用由于组织标本需要结肠镜检查获得, 而血液检测更简便易行, 循环 miRNAs 有望成为 UC 诊断和评估病情活动的新的生物标志物一、MiRNA 调节肠道炎症的分子通路T 淋巴细胞、B 淋巴细胞、自然杀伤细胞和树突状细胞通过分泌转化生长因子-β (TGF-β) 、白介素-10 (IL-10) 、干扰素 21β (IFNα/β) 以及前列腺素等细胞因子调节人体免疫系统[3]MiRNA 参与调节其中多个分子通路, 主要包括核转录因子-κB (NF-κB) 分子通路, Th1/Th2/Treg 通路, IL-6/STAT3 及IL-23/Th17 分子通路等[4]1. MiRNA 调节 NF-κB 分子通路:寡聚化结构域 NOD 样受体 (NLRs) 和 Toll 样受体 (TLRs) 可以激活 NF-κB 分子通路通路激活后, 包括肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 、IL-1、IL-6 和 IL-8等促炎细胞因子和化学因子被释放, 直接参与了肠道黏膜的炎症过程。

Franchi等[3]研究证明 NOD2 是 NLRs 的一员, 其可以被细菌壁的成分激活, 诱导肠道上皮细胞中 NF-κB 的活化Ghorpade[5]研究显示, miR-146a 在 NOD2-SHH 的通路中发挥了关键作用;NF-κB 作为转录因子又调节了 NOD2 介导的 miR-146a 的表达, 进而诱导了促炎细胞因子表达的增加研究显示, 与健康对照比较, 活动期 UC 组织中 miR-126 显著上调, 因此, 其可能参与了 UC 的形成Polytarchou 等[6]研究表明, miR-214 不仅与 UC 的病程和炎症活动程度相关, 而且还可以作为生物标志物监测癌变;Wu 等[7]研究认为, miRNA-206 通过腺苷酸 A3 受体来调节肠道炎症过程2. MiRNA 调节 Th1/Th2/Treg 通路:IBD 患者的免疫调节是紊乱的, 因此维持 Th1/Th2/Treg 的平衡非常重要T 细胞发育的早期阶段出现 Dicer 基因缺失, 可以引起 T 辅助细胞 (Th) 分化不良、细胞因子分泌不足、CD8T 细胞的形成受阻、CD4T 细胞生成数量减少、增生不良及凋亡增加[8]。

MiRNA 在调节免疫细胞功能上发挥关键作用, miR-181a 在胸腺中表达增加, 对于 B 细胞和 T 细胞的分化、成熟和功能起到重要的调节作用[9], 其主要的靶受体包括 Bcl-2、CD69 和 T 细胞受体MiR-155 和 miR-17-92 参与调节 T 细胞分化成 Th1 或 Th2 细胞, miR-17-92 诱导 IFN-γ 生成, 促进 CD4T细胞分化形成 Th1, 而 miR-155 促进 Th2 的分化[10]与 IBD 相关的 miRNAs 中, miR-21 是最重要的miR-21 在肠道炎症中发挥关键作用, 通过诱导 Th2 细胞的分化, 减轻炎症和减少组织的损伤, 通过 CD4T 细胞介导的动物结肠炎模型中miR-21 的缺失与病情严重程度相关[11]研究证实, 很多 miRNA 参与调节控制肠道炎症的调节性 T 细胞 (Treg) , miR21, miR-31, miR-24 和 miR-210 直接作用于叉头状 p3 因子 (Foxp3) +Treg 细胞[12], Foxp3 可以活化 miRNA 介导的通路来抑制效应物MiR-10a 负责保持 Foxp3 高水平, 与此同时, Foxp3 又控制miR-10a 的表达[13], 提示 Treg 对于 miR-10a 可能起到稳定作用。

3. MiRNA 调节 IL 和 IFN 通路:IL 和 IFN 通过激活信号转导和转录激活通路 (STAT) 来发挥作用Li 等[14]研究认为, miR-214-3p 通过下调 STAT6 通道促进炎症形成;Koukos 等[15]的研究发现, miR-124 可能参与调节 STAT3 的表达MiR-124 在儿童 UC 结肠组织中的浓度显著降低, 而 STAT3 和其调节基因则显著上调, 提示 miR-124 的下调可能和 UC 的形成相关Th17 淋巴细胞是 CD4T 细胞家族中的一员, 其在慢性炎症性疾病中主要通过维持上皮细胞屏障的完整和抑制细菌的定植来发挥作用在肠道的慢性炎症中, 树突细胞生成大量的 IL-23, 诱导 Th17 细胞分泌促炎细胞因子 IL-17IL-23 与 IL-23 受体 (IL23R) 结合后促进 Th17 分化和活化, 进而释放 IL-17MiR-10a 直接参与这个通路, 其目标为 IL-12/IL-23p40 (IL23 和IL12 的亚单位) 共生菌可以通过 TLR/My D88 通路下调树突细胞中 miR-10a的表达, 因此目前认为 miR-10a 可能参与肠道自稳态的维持。

在小鼠结肠炎模型中证实, miR-155 通过抑制 Th17 细胞分化来发挥作用Caruso 等[16]研究显示 NOD2 通过介导树突细胞中 miR-29 的表达来减少 IL-12p40 和 IL-23p19 的表达二、MiRNA 介导肠上皮屏障功能MiR-200b 可能通过抑制上皮间质转化 (EMT) 来维持肠上皮的完整性, 进而改善 IBD 的临床预后[17], EMT 可以引起肠道纤维化来降低肠上皮屏障功能研究显示, IBD 与 miR-200b 上调和 E-钙粘蛋白 (E-cadherin) 呈正相关, 与TGFβ 和波形蛋白呈负相关体外实验显示 miR-200b 可以防止肠道纤维化的形成, miR-196a 和 miR-499 在 UC 的组织中均升高MiR-21 则在组织和血清中都升高, 可能通过目标 Rho B 来影响肠道上皮的通透性MiR-150 在 UC 组织中呈高表达, 其目标 c-Myb 出现降低, 提示其可能通过凋亡机制来破坏上皮屏障功能, 实验显示 miR-146b 可以改善上皮屏障功能[18]三、循环 miRNA 与 UCWu 等[19]通过 qRT-PCR 测定周围 UC 患者周围血中的 miRNA, 与健康对照相比, miR-505 显著降低, 而 miR-103-2 和 miR-362-3p 则明显升高。

miR-28-5p, miR-151-5p, miR-199a-5p, miR-340 和 miR-plus-E1271 在活动性 UC 中升高, 而在缓解期时降低Paraskevi 等[20]发现, miR-16, miR-21, miR-28-5p, miR-151-5p, miR-155 和 miR-199a5p 在 UC 的周围血中显著升高与此同时, miR-16 和 miR-199-5a 在类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮中表达也有改变, 提示其与 IBD 和其他自身免疫性疾病相关丹麦的一项研究显示, miR-126 在UC 组织中表达显著高于对照, 组织中巨噬细胞 CD68 和 CD3T 细胞中 miR-21 呈高表达在儿童 UC 血清标本中发现 miR-21, miR-142-3p 显著增加, miR-142-3p 在 T 细胞中高表达, 其中 miR-21 是多个研究中可重复性最高的miRNAIborra 等[21]研究了 9 例活动期 UC 和 9 例缓解期 UC 血清中 miRNA 表达的模式, 发现 25 个 miRNAs 在 UC 中特异性表达, 与缓解期 UC 比较, 活动期UC 的血清 miRNA 表达没有差异。

尽管如此, 负责调节固有和适应性免疫应答的miR-29a 是显著升高的在血小板中发现了 30 个 miRNA 表达异常, 与其他非血小板来源的 miRNA 进行比较, 只发现 2 个重叠 miRNA, 即 miR-140 和 miR-146b四、循环 miRNA 在 CD 和 UC 中的异同目前已经发现有 100 多个 miRNA 在 IBD 的组织和血清中表达异常由于 miRNA介导机制是很复杂的, 特别是循环 miRNA 有可能反应的是血液中白细胞的表达, 因此, 研究结果有时不一致Paraskevi 等[20]研究证实, 循环 miRNA 与组织miRNA 是相关的, Iborra 等[21]发现有 24 个 miRNAs 在 UC 血清中的表达上调, 而 miR-150 是下调的UC 中表达异常的循环 miRNAs 包括:miR-15b, miR-16, miR-19a, miR-20b, miR-21, miR-22, miR-24, miR-。