MicroRNA 在溃疡性结肠炎中的治疗潜力

颜帅 甄曙光 王晓鹏

苏州市中医医院（江苏苏州215009）

溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）属于炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）的一种，是一组慢性、特发性、复发性、持续性、对环境因素易感的具有个体遗传的胃肠道免疫失调性疾病［1］。主要侵及结肠黏膜，常始自左半结肠，可向结肠近端乃至整个结肠，以连续方式逐渐进展。其临床发病情况轻重不一，可有缓解与发作相交替，病情较轻患者可仅有结肠症状，较重者可伴发全身症状。UC 按其临床表现和过程可分初发型、慢性复发型、慢性持续型、急性暴发型四型。随着社会形态的发展和人类饮食的不同，在过去的二十几年来UC 的发病率持续增加，严重影响人们的生活［2］。微小RNA（microRNA，miRNA）是通过重要转录后调节参与多种疾病基因表达的内源性非编码的小RNA，现在普遍承认miRNA 在肠道疾病发生机制中扮演重要角色，特别是通过靶向转录肠道屏障及其受体的编码蛋白。本文综述近5年miRNA 与UC 相关的研究，旨在为合成的miRNA 模拟物和抑制剂设计新的治疗方法以及寻找新药提供理论依据和参考。

1 miRNA 与UC 的相关研究

1.1 miRNA 的相关生理、病理研究 miRNA 是转录后调控的内源性非编码的小RNA，是非编码小RNA 的一种重要类型，在细胞增殖、分化、代谢、凋亡与发育过程中发挥重要的调节作用。食物消化和营养吸收依赖于肠上皮细胞（IEC）和过多的微生物（统称为微生物群）的活动。最大比例的微生物群对应于共生细菌，它们都参与消化营养物质，并通过与病原体竞争相同的生态位来帮助保持肠道健康。微生物群、IEC 和免疫细胞之间的相互作用调节上皮细胞的更新和免疫细胞的活化状态。免疫细胞必须耐受食物消化产生的共生细菌和抗原，同时保持其完全激活能力以抵抗入侵的病原体。因此，肠道的健康一方面取决于IECs 损失和增殖与免疫细胞激活或耐受之间的微妙平衡。当这种平衡被破坏时，可能发生炎症并诱导肠道病变，例如IBD。IBD 是暴露于环境危险因素的遗传易感个体中的一组慢性特发性，复发和缓解的胃肠道免疫疾病［3］。IBD 存在两种主要形式：克罗恩病（CD），可能影响胃肠道的任何部分；UC 仅限于结肠［4］。

miRNA 是小的非编码RNA，其调节靶转录物的翻译和/或稳定性。miRNA 通过直接结合或间接靶向编码转录因子的转录物，表观遗传调节因子或信号转导途径的效应因子来控制数十至数百个转录物的表达。由于靶转录物通常包含与靶向miRNA 部分互补的一个短序列，因此可以预测具有一定错误风险的给定微RNA 靶向给定转录物。miRNA 是细胞功能和体内平衡的主要调节因子，并且它们在几乎所有疾病中都发现了它们的异常表达，包括IBD。文献研究表明miRNA 是通过重要转录后调节参与多种疾病基因表达，miRNA 在UC 中的确切作用尚不完全清楚，但最近几年来关于miRNA 与UC 发病机制的相关研究表明两者之间存在莫大关联（表1），例如miR-200 水平在UC 不典型性增生病变组织中高表达［5-6］；miRNA 调节UC患者调节性T 细胞的细胞因子生成［7］，调节以Jarid2 转录为目标miR-155 在DSS 诱导的溃疡性结肠炎小鼠中Th17 的表达［8］，并增加miR-511-3p 在小鼠巨噬细胞中的表达［9］。与此相反，UC 缓解期CD3+ T 细胞水平中miR-31 水平增加，miR-21，miR-155 和miR-146a 水平却下降［10］。

临床研究者证明miR-155 具有改善UC 患者的活动期肠道炎症的效果［11］，而另有研究表明miR-21 可缓解UC 肠道屏障功能受损［12］，以及miRNA-126 可通过抑制炎症反应控制UC 炎症反应［13］。

1.2 miRNA 对调节UC 患者肠道屏障的研究 对于UC 的治疗，在过去几年的研究重点在于肠道环境（主要是肠道菌群）和肠道屏障（主要是黏液层和黏膜层免疫系统）之间的相互作用［20］。2013年同济大学附属第六及第十人民医院研究组证实miR-21 在调节UC 肠上皮屏障功能中的作用，RhoB 是已知的一个肿瘤抑制剂，可影响细胞周期、血管生成和细胞凋亡、调节组织结构、细胞迁移、细胞黏附等；最近报道RhoB 可作为miR-21 对八个大肠癌细胞系，肝癌细胞系和人脐静脉内皮细胞（HUVECs）的治疗靶点；数据显示过表达的miR-21 针对RhoB 损害肠上皮细胞紧密连接的。研究证明在UC 患者中miR-21 表达水平上调，而过表达的miR-21 可以诱导RhoB 降解，从而导致RhoB 的损耗，从而缓解UC 肠道屏障功能受损［12］。

表1 溃疡性结肠炎靶转录及目标蛋白Tab.1 Target transcription and target protein of ulcerative colitis

1.3 miRNA 对调节UC 患者炎症反应的相关研究 众所周知，细胞因子在介导和调节免疫应答及炎症反应过程中发挥重要作用，与UC 的发病关系密切，细胞因子中的促炎细胞因子与抗炎细胞因子出现平衡失调被认为UC 发病的一个重要因素［21］。而促炎细胞因子主要是由单核和巨噬细胞所产生，包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-1、IL-2、IL-6和IL-8 等，促炎症细胞因子是诱导UC 发病的关键细胞因子。有报道称改变肠的miRNA 的表达与成年UC 患者疾病变化或有关，并已确定与结肠炎患儿IBD 相关的变化中miRNA 表达［22］。研究用DSS-处理的小鼠结肠炎模型中发现miR-19a 的表达水平显著降低和UC 患者结肠组织中TNF-α显著增加相关，并证明了miR-19A可通过直接抑制野生型TNF-α表达而非突变型炎症因子TNF-α的表达，从而调节TNF-α，由于miR-19A抑制剂的应用，炎性因子TNF-α、IL-8 和GM-CSF 显著升高［23］。TNF-α，由活化的巨噬细胞和T 淋巴细胞产生，是治疗UC 关键促炎细胞因子。TNF-α具有多种功能，主要包括诱导许多其他的炎性细胞因子，例如IL-1、IL-6、IL-8 等，及抑制炎性细胞凋亡、抑制活化的T 细胞增殖、还具有对免疫系统的抑制效果，已被发现UC患者中TNF-α含量增加［24］。研究人员发现miR-20B、miR-98、miR-125B-1 和let-7E 涉及多个炎症信号通路，并可能作为靶向治疗UC 新的潜在生物标志物［13］。此研究结果可为临床治疗UC 提供新见解。

此外，有研究认为核因子NF-κB 调控着UC 患者细胞因子的释放，是重要的炎症调控因子，参与了UC 肠道的炎症和免疫反应，研究表明NF-κB 在调节细胞的炎症反应、免疫应答等相关的基因转录和表达过程中具有重要作用，而Toll 样受体（TLRs）/NF-κB 信号传导通路为UC 发病机制的重要环节［25］。miRNA-126 可以通过下调NF-κB 信号通路中的一个抑制剂ΙκВα而对溃疡性结肠炎的发病起重要作用［13］。

1.4 miRNA 对UC 患者疾病迁延、预后的相关研究 有研究组用Meta 分析的方法对miRNA-183 家族系列作分析，确定RNA -183 系列对多种癌症具有独特调节功能，并建议其作为潜在的早期抗癌生物标志物用来作为检测和确定预后目标以达到更有效的治疗结果［26］。UC 是一种慢性复发性炎症性肠道疾病，发病特点是表浅黏膜溃疡，直肠出血，腹泻和腹痛，UC 常发生在结肠和黏膜层。经典的UC 影响结肠在逆行和连续的方式可由左半结肠开始向结肠近端乃至全结肠延伸，基于病史，以及临床表现，影像学、内镜及组织学特征诊断［27］。而其临床治疗主要根据具体发病期及症状而定，临床患者常口服氨基水杨酸，无论是美沙拉嗪和柳氮磺胺吡啶皆可用于诱导和维持缓解轻度至中度症状，也是治疗直肠炎的一种替代方法，而中度或重度UC 需要氨基水杨酸与强的松龙联合治疗。对于慢性或用免疫抑制治疗的激素依赖性患者而言，抗肿瘤坏死因子开始作为维持治疗［28］。有关人员对miRNA 表达分析发现miR-194、miR-215、miR-93、miR-192、miR-92A、miR-29b、miR-20A、miR-1231、miR-195、miR-143、miR-145 的表达在溃结组及对照组中有显著差异，同时指出UC 及结肠癌的miRNA 表达差异有显著性，以此推测miRNA 可能参与了大肠癌肠道黏膜之间的发生和迁移，此研究有助于部分阐释临床上关于UC 转向结肠癌的发病机制［29］。水通道蛋白8（AQP8）是一种主要定位于吸收上皮细胞和正常结肠上皮细胞中表达并可大幅度被降低或在腺瘤、癌和肿瘤细胞缺失的通道蛋白，与UC 发病机制有关，研究人员发现miR-424、miR-195、miR-330、miR-612 和miR-16 可 通 过mRNA 降低AQP8 的表达或抑制其转录从而影响UC［30］。

2 RNA 干扰疗法应用于UC 治疗的研究探讨

如上所述，miRNA 与UC 之间关系密切，UC 的发病机制与多个信号传导通路相关，多种miRNA 通过参与NF-κB信号通路、抑制免疫系统和介导炎症反应等对UC 的预防、发生、发展、治疗等或多或少相关，同时对于研究此病的治疗方案有重要作用。例如，miR-21 改善肠道屏障功能、miR-155、miRNA-126 抑制炎症反应、miR-424、miR-195、miR-330、miR-612 调节免疫应答等。miR-194、miR-215、miR-93、miR-192、miR-92A、miR-29b、miR-20A、miR-1231、miR-195、miR-143、miR-145 防止炎症迁移恶化。目前RNA（RNAi）技术已经作为一种新型的生物技术应用于临床上疾病的治疗，沉默内源性miRNA 作为RNA 干扰的技术的重点［31］。

3 miRNA 作为生物标记物和治疗靶标

可以预期miRNA 代表有价值的生物标记物。研究表明，在患有UC 和UC 相关癌症的患者的结肠活检中上调的miR-26b 在散发性结肠癌中反向下调［32］。miR-320a 是一种抑制大肠杆菌诱导的肠道屏障功能损伤的miRNA，水平在UC 小鼠的血液样本中增加［33］。miR-221-5p 的表达降低了IL6 受体的表达并减少了炎症，在UC 的活组织检查中更高［34］。miR-122，miR-196a2 和miR-124a 基因的多态性与不同的IBD 临床表型相关［35］。MiRNA 模拟物和反义抑制性RNA（antagomiRs）应该允许补偿内源性miRNA 失调，并且已经开展了一些临床前和临床试验。例如，微囊泡递送的miR-200b 通过抑制IECs 和2，4，6-三硝基苯磺酸（TNBS）诱导肠道的大鼠模型中TGF-β1 介导的上皮-间质转换减弱实验性结肠炎相关的肠纤维化［36］。然而，应该谨慎对待长期病症的治疗。特别是，在长期治疗中，不应将脱靶效应的风险降至最低，特别是考虑到miRNA 可能被二次转运到非靶细胞。同样应谨慎考虑，已经多次显示miRNA 以剂量依赖性方式降低其靶转录物的水平。例如，只有低水平的促炎性miR-155 转化为靶向在脂多糖攻击的巨噬细胞中的Quaking 转录物［37］。因此，除了当突变使感兴趣的内源miRNA 失去能力之外，开发能够“按需”调节特定miRNA 的表达同时引起最小有害后果的新药物仍然是非常重要的。

4 UC 的治疗靶点：现状和未来

在过去的15年中，众多研究揭示了miRNA 巨大潜力，提供了新的生物标记物，可用于患有癌症或自身免疫、代谢、神经退行性疾病等病变的患者。这种多功能性为开发新药物带来希望，通过操纵内源性miRNA 群体，能够以最小的医源性后果提供最大的有益效果，或者在特定情况下，直接将miRNA 模拟物或antagomiRs 传递给病理细胞，最终实现真正的个性化的治疗；另一方面，已经确定膳食摄入或食物补充提供的许多植物化学物质对身体有益。尽管很少有流行病学研究和临床试验报道，但对细胞培养物或动物进行的实验已经证实，这些植物化学物质通过改变内源性miRNA 群体组成来提供至少一些抗氧化，抗炎和/或抗增殖作用。例如，在地黄属植物中发现的环烯醚萜苷，已被证明可通过下调miR-132 降低UC 中的内质网应激［38］，而从丹参中提取的丹酚酸B 可恢复受损。在TNBS 诱导的结肠炎大鼠模型中可能通过诱导miR-1 下调MLCK［39］。

越来越多的文献表明miRNA 的特异性表达与UC 的致病机制存在密切的关系，随着对miRNA 与溃疡性结肠炎的发生发展关系的深入研究，有助于为UC 的诊断和治疗提供新的切入点，开辟更多的临床诊断治疗途径。但由于miRNA 在不同种疾病中的表达水平都有明显改变，同一种疾病亦会出现不同种miRNA 的不同表达，因此进一步探明不同miRNA 在不同亚型UC 中形成的动态调节网络是一个庞杂的过程，需要借助测序技术和生物信息技术解读微小RNA 语言，阐明和补充其与UC 的相关性，将有助于发现预防、诊断和治疗UC 的新靶点和新药物，指导临床应用。