MicroRNAs与炎症性肠病

闵 敏，杨云生，郭明洲

中国人民解放军总医院消化科，北京100853

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn’s disease，CD)，是一类以结直肠黏膜及黏膜下层非特异性炎症为特征的疾病。近年来IBD的发病率呈逐年升高的趋势，由于其病程长、病情反复等特点，严重影响患者生活质量，造成社会医疗经济负担。IBD的病因及发病机制目前尚不明确，研究发现与遗传易感性、环境因素、免疫异常、炎症反应等密切相关［1-3］。

MicroRNAs是一类长度约为22个核苷酸左右的非蛋白编码单链小分子RNA，主要参与基因转录后水平的调控，在细胞增殖、凋亡、生长发育、细胞分化、代谢等过程中发挥重要的作用。超过1/3的人类基因都是保守miRNAs的靶基因，每个miRNA可通过多个结合位点调节多个靶mRNA，每个基因也受到多个miRNAs的调控。目前研究发现miRNA通过与靶基因3’UTR区的完全或不完全配对，降解靶基因mRNA或抑制其翻译，从而影响细胞和组织的功能［4-6］。

肠道组织具有一定的免疫功能，正常情况下肠道黏膜可抵御致病因子入侵，但肠道上皮遭到破坏时，黏膜失去抑制炎症反应的能力，导致肠道炎症的发生。MiRNAs在细胞内源性和外源性免疫调节系统中起重要作用，且参与炎症调节过程，如在巨噬细胞内miR-155可被炎症细胞因子和Toll样受体诱导，影响抗原递呈和TNF信号传导;miR-146a受LPS诱导而表达增加，与miR-146b一起下调TLR信号通路中的重要靶基因TNF-6和IL-1的表达，在炎症反应过程中起到负反馈作用［7-9］。同样，miR-9可通过 TLR4激活 NF-κB途径，参与NF-κB1的反馈抑制作用［10］。目前已有较多研究表明miRNAs在IBD患者不同亚型中表达水平较正常人有明显差异，并且可通过抑制靶基因的表达参与IBD发病过程的各个环节，为研究IBD的发病机制和诊断治疗提供了新的方向。既往的研究表明UC和CD的发病机制具有一定差异，提示这两种疾病可以通过疾病的分子分型进行鉴别，并针对发病机制的不同进行治疗。

1 MicroRNAs和溃疡性结肠炎(UC)

2008 年Wu等通过miRNAs芯片首次直接在活动性UC、非活动性UC、CD、肠易激综合征(IBS)、感染性肠炎(IC)和轻微肠炎(MC)患者结肠黏膜中检测miRNAs的表达，并与正常人结肠黏膜进行比较发现，miR-192、miR-375、miR-422b在活动性UC患者结肠黏膜中表达明显下降;miR-16、miR-21、miR-23a、miR-24、miR-29a、miR-126、miR-195和 let-7f表达明显上升。与正常对照组相比，IC和 IBS组 miR-375、miR-422b和miR-23a的表达存在明显差异。体外研究发现TNF-α可诱导miR-192表达下降，并使其靶基因-巨噬细胞炎症蛋白-2α(MIP-2α)表达上调，促进炎症过程的发生［11］。该研究小组还通过比较活动性UC和非活动性UC患者外周血中的miRNAs发现，miR-28-5p、miR-151-5p、miR-199a-5p、miR-340*、miRplus-E1271 在活动性UC患者外周血中表达升高;且miR-103-2*、miR-362-3p、miR-532-3p在活动性和非活动性UC中均升高，而miR-505*均下降。该研究认为可以通过外周血中miRNAs的表达水平差异区别活动性CD、UC及正常人，为IBD的诊断提供新的方法［12］。

Takagi等应用miRNA芯片在活动性UC患者和正常对照组中发现了7个有意义的miRNAs(P＜0.01)。经realtime RT-PCR验证，miR-21和miR-155在活动性UC患者结肠黏膜中表达明显升高，而其他5个miRNAs无显著变化［13］。既往对其他疾病的研究发现，miR-21可能作为诊断早期癌症的标记物，并且是癌症治疗潜在的新靶点;miR-155在炎症、免疫和心血管疾病中发挥重要作用［14-15］。因此可以推测在活动性UC中，miR-21和miR-155可能参与了肠道黏膜炎症和免疫反应，其具体机制还需要进一步研究。

Fasseu等通过检测活动期和静止期UC患者及正常对照组结肠黏膜miRNAs表达发现，miR-29a、miR-29b、miR-126*、miR-127-3p和 miR-324-3p在 UC 患者中均升高，miR-188-5p、miR-25、miR-320a和 miR-346在UC患者中均下降;miR-196a在静止期UC患者中表达明显下降，miR-7、miR-31、miR-135b、miR-223 在活动期UC患者中表达明显异常。miRNAs在病情静止期IBD患者仍有变化，表明miRNAs在IBD病程各阶段均发挥重要作用［16］。

2 MicroRNAs与 Crohn’s病(CD)

CD作为IBD的另一个重要亚型，其发生与免疫反应及遗传易感性密切相关。UC一般仅累及结肠黏膜，而CD可侵犯包括末端回肠的胃肠道各个区域。CD和UC在临床表现、基因分型等方面均有差异［17-18］。Wu等用miRNA芯片检测活动性及非活动性UC和CD患者血清样本，发现与正常对照组相比活动性CD患者中5个miRNAs显著升高，2个miRNAs(miR-149和miR-1056)显著降低。活动性UC与活动性CD相比，10个miRNAs显著升高，1个miRNA显著降低;miR-199a-5p、miR-362-3p、miR-532-3p 和 miR-plus-E1271在活动性CD患者外周血中升高，以miR-362-3p最为明显。MiR-340*在活动性及非活动性CD患者血清中均升高，miR-149*均下降，而 miRplus-F1065仅在活动性CD患者血清中下降［12］。

另外，对CD患者末端回肠、盲肠、横结肠和直肠黏膜样本进行了miRNA芯片筛选，并经real time RTPCR验证，发现 CD患者末端回肠黏膜中 miR-22、miR-31、miR-215表达上升，miR-19b下降;而 miR-26a、miR-422b、miR-23a、miR-126、miR-320 和 let-7d 在结肠不同区域表达水平不同。结果表明miRNAs在IBD的各亚型中表达存在明显差异，其可能通过影响炎症相关性基因参与IBD的发生［19］。

3 MicroRNAs与IBD相关性上皮内瘤变(IBDN)

既往研究发现IBD患者结肠癌发病率明显高于正常人群，且miRNAs的表达与肿瘤相关基因密切相关。Olaru等利用miRNA芯片在8例肠道慢性炎症和8例IBD相关性不典型增生的直肠组织中发现，IBD不典型增生组织中有32个miRNAs上调，10个miRNAs下调。在这些miRNAs中，miR-31的表达水平在IBD发展为IBD相关性上皮内瘤变(IBD-related neoplasia，IBDN)过程中逐渐升高;并且通过软件预测发现FIH-1(factor-inhibiting hypoxia inducible factor 1，FIH-1)是miR-31的靶基因，miR-31通过与其3'UTR区的结合抑制其蛋白水平的表达;由于肿瘤血管生成可被缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor，HIF)的活化所调控，FIH-1可催化HIF转录后修饰，FIH-1表达下降则可限制HIF的活化，因此miR-31可能通过下调FIH-1表达影响肿瘤血管生成，参与了 IBDN的发病［20］。

4 MicroRNAs与肠易激综合征(IBS)

肠易激综合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一类肠道功能性疾病，近年来有研究发现IBD患者中常有类似IBS的症状及部分有症状重叠现象，此类症状常出现在亚临床IBD或IBD缓解期，甚至有学者认为腹泻型IBS是IBD的前期，这两种疾病可能存在共同的发病机制［21-22］。Zhou等通过对19例腹泻型IBS患者和10例正常人小肠、结肠黏膜和血清样本miRNAs检测后发现，miR-29a在IBS患者结肠黏膜、小肠黏膜及血微泡中表达升高，并通过与其靶蛋白谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase，GLUL)3'UTR区结合造成蛋白表达降低，使肠道黏膜通透性增高。这提示miR-29a可能通过调节GLUL影响肠道黏膜通透性，进一步阐明了IBS的发病机制，为IBS提供了新的治疗策略［23］。

目前，miRNAs的功能尚不十分明确，但其在肿瘤及炎症过程中的作用越来越受到人们的重视。miRNAs在IBD发生中的作用已经引起研究者的关注，miRNAs在IBD发病过程的作用认识的不断深入，为IBD的治疗提供新的线索。

［1］Podolsky DK.Inflammatory bowel disease［J］.N Engl J Med，2002，347(6):417-429.

［2］Kugathasan S，Amre D.Inflammatory bowel disease-environmental modification and genetic determinants［J］.Pediatr Clin North Am，2006，53(4):727-749.

［3］Bouma G，Strober W.The immunological and genetic basis of inflammatory bowel disease［J］.Nat Rev Immunol，2003，3(7):521-533.

［4］Doench JG，Sharp PA.Specificity of microRNA target selection in translational repression［J］.Genes Dev，2004，18(5):504-511.

［5］Flynt AS，Lai EC.Biological principles of microRNA-mediated regulation:shared themes amid diversity ［J］.Nat Rev Genet，2008，9(11):831-842.

［6］Zhang B，Wang Q，Pan X.MicroRNAs and their regulatory roles in animals and plants［J］.J Cell Physiol，2007，210(2):279-289.

［7］Rodriguez A，Vigorito E，Clare S，et al.Requirement of bic/microRNA-155 for normal immune function ［J］.Science，2007，316(5824):608-611.

［8］O’Connell RM，Taganov KD，Boldin MP，et al.MicroRNA-155 is induced during the macrophage inflammatory response［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2007，104(5):1604-1609.

［9］Taganov KD，Boldin MP，Chang KJ，et al.NF-kappaB-dependent induction of microRNA miR-146，an inhibitor targeted to signaling proteins of innate immune responses［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2006，103(33):12481-12486.

［10］Bazzoni F，Rossato M，Fabbri M，et al.Induction and regulatory function of miR-9 in human monocytes and neutrophils exposed to proinflammatory signals［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2009，106(13):5282-5287.

［11］Wu F，Zikusoka M，Trindade A，et al.MicroRNAs are differentially expressed in ulcerative colitis and alter expression macrophage inflammatory peptide-2 alpha［J］.Gastroenterology，2008，135(5):1624-1635.

［12］Wu F，Guo NJ，Tian H，et al.Peripheral blood microRNAs distinguish active ulcerative colitis and Crohn’s disease［J］.Inflamm Bowel Dis，2011，17(1):241-250.

［13］Takagi T，Naito Y，Mizushima K，et al.Increased expression of microRNA in the inflamed colonic mucosa of patients with active ulcerative colitis ［J］.J Gastroenterol Hepatol，2010，25 Suppl 1:S129-S133.

［14］Chan JA，Krichevsky AM，Kosik KS.MicroRNA-21 is an antiapoptotic factor in human glioblastoma cells［J］.Cancer Res，2005，65(14):6029-6033.

［15］Faraoni I，Antonetti FR，Cardone J，et al.miR-155 gene:a typical multifunctional microRNA［J］.Biochim Biophys Acta，2009，1792(6):497-505.

［16］Fasseu M，Treton X，Guichard C，et al.Indentification of restricted subsets of mature microRNA abnormally expressed in inactive colonic mucosa of patients with inflammatory bowel disease［J］.PLoS One，2010，5(10):e13160.

［17］Rutgeerts P，Geboes K，Vantrappen G，et al.Predictability of the postoperative course of Crohn’s disease ［J］.Gastroenterology，1990，99(4):956-963.

［18］Lawrance IC，Fiocchi C，Chakravarti S.Ulcerative colitis and Crohn’s disease:distinctive gene expression profiles and novel susceptibility candidate genes［J］.Hum Mol Genet，2001，10(5):445-456.

［19］Wu F，Zhang S，Dassopoulos T，et al.Identification of microRNAs associated with ileal and colonic Crohn’s disease［J］.Inflamm Bowel Dis，2010，16(10):1729-1738.

［20］Olaru AV，Selaru FM，Mori Y，et al.Dynamic changes in the expression of MicroRNA-31 during inflammatory bowel disease-associated neoplastic transformation［J］.Inflamm Bowel Dis，2011，17(1):221-231

［21］Minderhoud IM，Oldenburg B，Wismeijer JA，et al.IBS-like symptoms in patients with inflammatory bowel disease in remission;relationships with quality of life and coping behavior［J］.Dig Dis Sci，2004，49(3):469-474.

［22］Quigley EM.Irritable bowel syndrome and inflammatory bowel disease:interrelated disease?［J］.Chin J Dig Dis，2005，6(3):122-132.

［23］Zhou Q，Souba WW，Croce CM.MicroRNA-29a regulates intestinal membrane permeability in patients with irritable bowel syndrome［J］.Gut，2010，59(6):775-784.