長鏈非編碼RNA與潰瘍性結(jié)腸炎免疫功能相關(guān)性的研究進(jìn)展*

孫晨安 祖 健 趙黨生

甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅省蘭州市 730000

潰瘍性結(jié)腸炎(UC)是一種腸系統(tǒng)紊亂疾病，其特征是直腸黏膜出血和結(jié)腸彌漫性炎癥[1]。在21世紀(jì)初，炎癥性腸病已成為一種全球性疾病，在新興工業(yè)化國家表現(xiàn)得尤為突出，盡管西方國家的發(fā)病率正在趨于穩(wěn)定，但患病率依舊超過了0.3%[2]，對于其發(fā)病機(jī)理有關(guān)的研究已在免疫、遺傳、炎癥感染等方面展開，但目前并未有明確的答案。隨著基因組學(xué)的進(jìn)步揭示了人類基因絕大多數(shù)轉(zhuǎn)錄本都是非編碼RNA包括微RNA(microRNA)和長鏈非編碼RNA(LncRNA)[3]。LncRNA作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控的一種機(jī)制在調(diào)節(jié)基因表達(dá)方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，并且已被證實(shí)參與多種生理以及病理過程。因此，本文就LncRNA與UC有關(guān)的研究作一簡要分析。

1 LncRNA概述

LncRNA被定義為長于200個(gè)核苷酸的非編碼RNA分子，它們中的大多數(shù)由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄，因此與信使RNA(mRNA)具有相似性，不過它們?nèi)狈幋a蛋白能力[4]。LncRNA主要存在于細(xì)胞核內(nèi)，細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞外液中也有LncRNA分子的存在[5]。如今對人類轉(zhuǎn)錄組復(fù)雜性的研究，已經(jīng)徹底改變了我們對RNA調(diào)控潛力的認(rèn)識。許多LncRNA已經(jīng)被證明與染色質(zhì)修飾復(fù)合體相互作用，參與核區(qū)的構(gòu)造，或者與轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子的活動有關(guān)[6-7]。LncRNA是控制染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要因素，其通過控制染色質(zhì)結(jié)構(gòu)來進(jìn)一步影響基因組的活動例如核小體定位和染色體循環(huán)[8]。這些研究表明，LncRNA具有高度的異構(gòu)性，且有功能多樣性，其多樣性依賴于它長鏈RNA分子的多級結(jié)構(gòu)。長鏈賦予其能符合不同的結(jié)構(gòu)和分子間的相互作用的能力。因此基于LncRNA結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)出的多樣性可以窺探其表達(dá)后產(chǎn)物擁有的潛能。

2 LncRNA與UC相關(guān)免疫因素的作用

LncRNA參與免疫調(diào)節(jié)的幾種過程如:抗病毒反應(yīng)、NF-κB信號通路、CD4+和CD8+t細(xì)胞分化，以及炎癥反應(yīng)[9-11]。其中NF-κB信號通路、炎癥反應(yīng)可能為導(dǎo)致UC的重要途徑。

LncRNA(Flicr)在調(diào)節(jié)T細(xì)胞(Treg)中控制小鼠和人類Treg中FOXP3的表達(dá)[13]。Foxp3+Treg用于預(yù)防黏膜免疫失調(diào)，阻止慢性免疫性疾病如UC、食物過敏的發(fā)展，并且在抑制健康腸道中失調(diào)的免疫應(yīng)答和維持腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)中起中心作用[14]。LincRNA-Cox2和LincRNA-AK170409屬基因內(nèi)LncRNA，研究發(fā)現(xiàn)雖然它們都能改變NF-κB信號通路，但LincRNA-Cox2影響細(xì)胞質(zhì)中的IκBα降解，而LincRNA-AK170409通過調(diào)節(jié)NF-κB活化的其他步驟來調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)基因[15]。

在信號通中又有如下幾種調(diào)節(jié)方式，F(xiàn)IRRE是人和小鼠之間保守的LncRNA，其轉(zhuǎn)錄受巨噬細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞中的NF-κB信號傳導(dǎo)控制，F(xiàn)IRRE可以通過與hnRNPU相互作用來調(diào)節(jié)相同的炎性基因的表達(dá)。因此，F(xiàn)IRRE在炎性基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中發(fā)揮了新的作用[16]。Liu B[17]的報(bào)告顯示，LncRNA NKILA可以與NF-κB/IκB復(fù)合體結(jié)合并通過阻斷IκB的磷酸化位點(diǎn)來抑制NF-κB信號通路；另一個(gè)LncRNA Lethe通過與NF-κB亞基p65(RelA)結(jié)合，并阻止它與靶基因的啟動子結(jié)合，從而減少炎性蛋白如IL-6、IL-8和超氧化物歧化酶2(SOD2)的產(chǎn)生[18]；而LncRNA THRIL的作用是終止炎癥反應(yīng)中TNFα的表達(dá)，THRIL、Lethe起到了抑炎作用，標(biāo)志著LncRNAs在相關(guān)基因表達(dá)中起到重要調(diào)節(jié)作用[19]。LncRNA IL7-AS在多種人類和小鼠細(xì)胞類型中被誘導(dǎo)調(diào)節(jié)白細(xì)胞介素-6(IL-6)的釋放，是第一個(gè)在人類和小鼠細(xì)胞模型中表現(xiàn)出先天免疫應(yīng)答功能的LncRNA，其產(chǎn)生多種調(diào)節(jié)機(jī)制[20]。研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)的Lnc-IL7R反過來抑制脂多糖(LPS)介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，其特征表現(xiàn)為LPS誘導(dǎo)的E-選擇蛋白、VCAM-1、IL-6和IL-8表達(dá)的減少[18]。

JAK-STAT通路已被用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、牛皮癬和炎癥性腸病[21]。JAK-STAT信號傳導(dǎo)已經(jīng)顯示當(dāng)CD4+T細(xì)胞分化成Th1或Th2譜系時(shí)調(diào)節(jié)數(shù)百個(gè)LincRNA的表達(dá)。LincRNA也可以通過充當(dāng)基因表達(dá)的細(xì)胞特異性調(diào)節(jié)劑來促成JAK-STAT的功能多效性[22]。研究證明LncRNA SPRY4-IT1增加編碼緊密連接(TJ)蛋白claudin-1、claudin-3、occludin和JAM-1的mRNA穩(wěn)定性。某些腸道疾病患者的SPRY4-IT1水平較低，表明SPRY4-IT1減少以及TJ蛋白表達(dá)下降導(dǎo)致患者腸道屏障功能障礙的發(fā)病機(jī)制其可能與UC發(fā)病有密切聯(lián)系[23]。

3 LncRNAs在UC中的變化

Mirza 等人發(fā)現(xiàn)，LncRNA在UC患者的結(jié)腸組織有370種表達(dá)上調(diào)，主要有RP11-44 K6.2、MMP12、RP11-465 L10.10、KIF9-AS1；有375種下調(diào)，主要有ANRIL(CDKN2B-AS1)、PDZK1P2、DPP10-AS1等[24]。我們發(fā)現(xiàn)，與對照組組織相比，在活動期UC組織中有329種變化，包括最顯著的上調(diào)(BC012900、AK001903和AK023330)和下調(diào)(BC029135、cdkn2b-as1和BC062296)，特別地BC012900在活動期UC中表達(dá)顯著增加并且受到細(xì)胞因子和致病性分子的刺激。此外，BC012900在上皮細(xì)胞上的過度表達(dá)對細(xì)胞增殖產(chǎn)生了顯著地抑制并且增加了細(xì)胞凋亡的敏感性[25]。

最近研究表明cdkn2b-as1與人類多個(gè)結(jié)腸上皮細(xì)胞系表達(dá)樣本中的tgf-beta1表達(dá)呈負(fù)相關(guān)[26]，是與IBD發(fā)病機(jī)制相關(guān)的新LncRNA，需要進(jìn)一步的研究來確定cdkn2b-as1對結(jié)腸炎細(xì)胞功能的影響，如屏障的形成、增殖和細(xì)胞凋亡等。臨床研究發(fā)現(xiàn)UC結(jié)腸組織的特征分析顯示，在模型組和對照組之間有1 931種不同LncRNAs的表達(dá)，而LncRNAs在UC活動期和非活動期結(jié)腸組織之間有1 361種不同的表達(dá)[27]，LncRNA對調(diào)節(jié)炎癥性腸病相關(guān)炎癥反應(yīng)的潛在重要性。

H19過表達(dá)致使腸上皮屏障功能破壞，H19在UC組織中過表達(dá)可能是VDR表達(dá)減少的機(jī)制之一，H19和VDR信號之間的相互作用可能提供治療UC的潛在靶點(diǎn)[28]。生物信息學(xué)分析表明，IFNG-AS1與IBD易感性位點(diǎn)SNP rs7134599相關(guān)，在小鼠結(jié)腸炎模型中活動期結(jié)腸炎樣品中這種LncRNA的表達(dá)顯著增高；利用Jurkat T細(xì)胞模型，我們發(fā)現(xiàn)IFNG-AS1正向調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞中的關(guān)鍵炎性細(xì)胞因子IFNG的表達(dá)。綜合考慮這些發(fā)現(xiàn)將IFNG-AS1鑒定為IFNG炎癥應(yīng)答的新型調(diào)節(jié)劑[29]。另一種由DSS誘導(dǎo)的腸上皮屏障損傷中PlncRNA1的過表達(dá)似乎保護(hù)腸上皮屏障免受損傷[30]。Lnc13通過結(jié)合不同的核糖核酸并與染色質(zhì)相互作用抑制了促炎基因的表達(dá)，Lnc13水平降低時(shí)受抑制的促炎癥基因的表達(dá)就會增加[31]。臨床UC患者中KIF9-AS1、Linc01272的表達(dá)水平顯著高于健康對照者，DIO3OS表達(dá)水平顯著降低，這三個(gè)指標(biāo)在UC患者的結(jié)腸組織和血漿中存在差異表達(dá)，并且這些指標(biāo)的特異性可以作為UC潛在的診斷性生物標(biāo)志[32]。

4 討論

本文討論了LncRNA在UC中的作用，現(xiàn)階段與LncRNA功能有關(guān)的研究呈現(xiàn)日益增長的態(tài)勢，但該領(lǐng)域卻仍處于起步階段，許多問題和挑戰(zhàn)尚待解決。努力認(rèn)識LncRNA在不同生物過程中的作用，其中在免疫以及基因調(diào)控方面作為關(guān)鍵調(diào)節(jié)子可能是其重要功能。深入研究來了解LncRNA的功能以及在UC中的免疫調(diào)控作用，同時(shí)LncRNA的特異性可以為UC的靶向治療和診斷提供新的方法。當(dāng)然，先進(jìn)的技術(shù)和方法將繼續(xù)幫助我們來了解LncRNA是如何影響多種生物過程，以及可能的除基因表達(dá)機(jī)制之外的一些獨(dú)特功能。不斷發(fā)現(xiàn)基因的新功能可以為我們打開新的研究路徑。