長非編碼RNA與炎癥性腸病的研究進展▲

彭家茵 張啟芳

(1 桂林醫(yī)學院研究生學院，廣西桂林市 541004，電子郵箱：pengjiayindoctor@163.com；2 廣西壯族自治區(qū)南溪山醫(yī)院消化內(nèi)科,桂林市 541002)

【提要】 長非編碼RNA(lncRNA)與炎癥性腸病(IBD)的發(fā)生發(fā)展有關，IBD患者腸黏膜中的lncRNA存在差異表達，其可能通過調節(jié)上皮細胞的凋亡、改變腸黏膜屏障通透性、促進炎癥反應等影響腸黏膜的功能。本文就lncRNA與IBD關系的研究進展進行綜述。

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)是一類腸黏膜屏障功能受損的疾病，其中最常見類型為克羅恩病和潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)。在西歐和北美地區(qū)，IBD得到了深刻的認識，鑒別診斷有所簡化，管理指南不斷更新，IBD患者的醫(yī)療管理日臻完善。隨著居民飲食習慣的改變，我國IBD的新發(fā)病例逐年增加，已備受學者們的關注[1-2]，相關的診斷方法和治療手段也得到不斷地更新完善。本文就長非編碼RNA(long noncoding RNA,lncRNA)與IBD相關性的研究進展進行綜述。

1 腸黏膜屏障、lncRNA的功能

腸黏膜屏障的完整性主要由腸上皮決定，上皮間的緊密連接起到隔離機體內(nèi)環(huán)境和腸腔內(nèi)抗原的作用。腸黏膜屏障主要包括免疫屏障和非免疫屏障。免疫屏障包括淋巴結、淋巴細胞、免疫球蛋白等，非免疫屏障包括機械、化學、微生物屏障。細胞旁路屏障屬于機械屏障，主要由緊密連接蛋白構成，可以調節(jié)腸黏膜通透性[3]。目前，通過修復腸黏膜屏障功能治療IBD已備受關注。lncRNA可以調控編碼基因表達，且在調節(jié)細胞周期、細胞分化和凋亡等過程中起重要作用，也在自身免疫性疾病發(fā)生、進展及轉歸中起重要作用[4-5]，但其與IBD的發(fā)生發(fā)展關系如何尚有待進一步研究，但基因微陣列分析顯示，IBD患者腸黏膜組織中l(wèi)ncRNA表達失調[6]。

2 lncRNA與IBD的關系

目前，lncRNA在腸道疾病中的作用機制仍不明確，但有研究表明lncRNA有可能在炎癥聯(lián)級反應中起關鍵作用。識別IBD易感基因位點有助于了解IBD的病理生理機制。但有關IBD的基因研究主要以編碼基因為主，lncRNA與IBD相關性的研究較為少見，探討lncRNA在IBD發(fā)病中的作用機制，對防治IBD具有重要意義。

Haberman等[7]發(fā)現(xiàn)lncRNA HNF4A-AS1在IBD患者腸黏膜組織中高表達，而有4 102個基因與HNF4A-AS1的表達有關；功能注釋和功能富集分析結果顯示，這4 102個基因與一些生物過程有關，主要包括上皮細胞的發(fā)育、有機酸的代謝、非編碼RNA轉錄和蛋白質的翻譯等過程。Haberman等[7]還發(fā)現(xiàn)lncRNA CDKN2B-AS1和HNF4A-AS1在腸上皮細胞核內(nèi)富集，表明其在上皮細胞的基因轉錄過程中起重要作用，且lncRNA HNF4A-AS1與上皮細胞的代謝有關，lncRNA HNF4A-AS1和LINC01272與腸黏膜的損傷有關。

2.1 lncRNA影響腸上皮細胞分化、凋亡過程 研究發(fā)現(xiàn)[8-9]，與克羅恩病緩解期患者和健康人相比，克羅恩病活動期患者的外周血單個核細胞中l(wèi)ncRNA DQ786243和環(huán)磷腺苷效應元件結合蛋白(cAMP response element binding protein,CREB)表達均增高，而叉頭樣轉錄因子(forkhead box,Fox)p3表達減少。將lncRNA DQ786243轉染Jurkat細胞48 h后，CREB和Foxp3 mRNA表達增加，CREB磷酸化升高。研究者們認為lncRNA DQ786243可通過改變CREB磷酸化水平調節(jié)Foxp3的表達，而Foxp3引起調節(jié)性T細胞(regulatory T cell,Treg)數(shù)量減少或功能異?？赡苁菍е翴BD發(fā)生發(fā)展的機制之一[8-9]。另有研究發(fā)現(xiàn)，與健康人相比，IBD患者血液、腸黏膜中Treg數(shù)量減少，F(xiàn)oxp3表達降低，可能與lncRNA DQ786243表達上調有關[10]。在人類基因組中l(wèi)ncRNA Flicr與Foxp3基因位置相近，lncRNA Flicr是Foxp3表達的負性調節(jié)因子，可使Treg 中Foxp3蛋白的表達下降2倍至5倍。白細胞介素(interleukin，IL)-2可抑制lncRNA Flicr表達，在IL-2缺乏時，lncRNA Flicr抑制Foxp3表達的影響更為顯著，通過抑制Foxp3在Treg中的表達，可以降低Treg的活性[11]。因此，F(xiàn)oxp3可以調控Treg的增殖、分化，是其特異性標志物[12]。而lncRNA DQ786243、lncRNA Flicr可能通過Foxp3間接影響Treg分化，改變腸道免疫狀態(tài)。

lncRNA BC012900主要存在于細胞核內(nèi)，具有促進細胞凋亡的作用。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA BC012900在UC活動期患者腸黏膜上皮細胞中呈高表達[13]。有學者[13]通過轉染lncRNA BC012900構建lncRNA BC012900過表達細胞模型后發(fā)現(xiàn)，細胞增殖受抑制、細胞凋亡增加；而抑制lncRNA BC012900表達時，細胞的凋亡明顯減少。lncRNA BC012900可調節(jié)編碼基因的表達，且基因芯片分析結果顯示，在lncRNA BC012900過表達細胞模型中編碼基因TARS、MIP-3A、依賴性蛋白磷酸酶1A(protein phosphatase magnesium-dependent 1A，PPM1A)和BG290650的表達上調，而WDR1、PAIP2、DnaJ homolog、AA770459 和BG389789的表達下調[13]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，高表達的PPM1A基因可以促進腫瘤抑制基因TP53/P53的表達，使細胞分裂周期停止從而促進細胞的凋亡[14]。而lncRNA BC012900表達的升高可以促進PPM1A基因的表達，所以lncRNA BC012900可能是通過上調PPM1A基因表達從而促進腸黏膜上皮細胞凋亡。

2.2 lncRNA對IBD腸黏膜緊密連接蛋白的影響 緊密連接蛋白與腸黏膜的通透性密切相關，其結構完整性被破壞將引起離子(氯離子、鈉離子等)和水的通透性改變，導致UC患者出現(xiàn)腹瀉等癥狀[15]。Chen等[16]的研究表明，在IBD中，lncRNA PlncRNA1和microRNA-34C共同調節(jié)Myc-相關鋅指蛋白(Myc-associated zinc-finger protein，MAZ)的表達而影響ZO-1和occludin蛋白的表達，從而導致腸上皮屏障功能的改變。此外，還有研究表明MAZ mRNA的3′UTR 457-463位點為microRNA-34C的互補序列位點，而microRNA-34C可直接抑制MAZ的表達，間接抑制ZO-1和occludin的表達[17]，從而影響腸上皮屏障功能。

lncRNA SPRY4-IT1的表達水平可改變腸黏膜屏障的跨膜電阻及腸上皮細胞旁路通透性，進而影響腸上皮屏障功能。腸黏膜通透性增加的UC患者，其結腸黏膜活檢組織中l(wèi)ncRNA SPRY4-IT1的表達降低?？赡苁怯捎趌ncRNA SPRY4-IT1與RNA結合蛋白HuR共同作用，通過影響緊密連接蛋白claudin-1、claudin-3、occludin及JAM-1 mRNA的穩(wěn)定性或者調控這些蛋白mRNA的翻譯從而導致腸黏膜功能紊亂[18]。在腫瘤血管內(nèi)皮細胞中，lncRNA XIST與microRNA-137共同作用調節(jié)緊密聯(lián)結蛋白ZO-1、ZO-2、occludin以及轉錄因子FoxC1的表達而改變血管內(nèi)皮的通透性及跨膜電阻值[19]；lncRNA HOTAIR與microRNA-148b-3p共同作用于上游刺激因子而改變緊密連接蛋白表達[20]。因此，lncRNA與緊密連接蛋白關系密切。

Zou等[21]的研究表明，lncRNA H19的外顯子1編碼兩個microRNA(microRNA-675-5p和microRNA-675-3p)，而microRNA-675-3p可以與ZO-1和E-cadherin的mRNA結合，使ZO-1和E-cadherin的mRNA降解并抑制其翻譯。該研究還發(fā)現(xiàn)，轉染lncRNA H19后Caco-2細胞中新合成的ZO-1和E-cadherin蛋白表達均降低，認為高表達的lncRNA H19可以通過調節(jié)ZO-1和E-cadherin蛋白表達影響上皮屏障功能，降低跨膜電阻值。Chen等[22]也發(fā)現(xiàn)，UC患者結腸黏膜組織中l(wèi)ncRNA H19的表達較鄰近正常組織升高，而microRNA-675-5P、緊密連接蛋白的表達下降。microRNA-675-5P抑制劑可抵消lncRNA H19過度表達引起的效應，導致緊密連接蛋白ZO-1表達增加，跨膜電阻值增大。因此認為lncRNA H19對腸上皮屏障的作用主要是通過microRNA-675-5P調節(jié)ZO-1 mRNA的穩(wěn)定性以及mRNA翻譯過程而實現(xiàn)的，lncRNA與IBD腸黏膜緊密連接蛋白密切相關。

2.3 lncRNA與IBD腸黏膜炎癥反應的關系 lncRNA IFNG-AS1是較早發(fā)現(xiàn)的lncRNA之一，位于干擾素γ基因(interferon gamma gene,IFNG)區(qū)域下游，研究表明橋本甲狀腺炎患者的外周血單核細胞以及甲狀腺組織中l(wèi)ncRNA IFNG-AS1、IFNG的表達均上調[23]；類風濕性關節(jié)炎患者體內(nèi)lncRNA IFNG-AS1、IFNG的mRNA表達均升高，lncRNA IFNG-AS1與IFNG的表達呈正相關[24]，認為lncRNA IFNG-AS1和IFNG可能共同參與自身免疫性疾病的發(fā)生、發(fā)展及轉歸。

Padua等[25]的研究表明lncRNA IFNG-AS1與IBD易感基因位點單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)rs7134599相關，而UC活動期患者lncRNA IFNG-AS1表達升高。該研究還發(fā)現(xiàn)，使用小干擾RNA沉默lncRNA IFNG-AS1后，γ-干擾素的mRNA和蛋白表達下調，此外，轉染lncRNA IFNG-AS1 24 h后，Jurkat細胞的lncRNA IFNG-AS1表達升高的同時γ-干擾素的蛋白表達也增加。γ-干擾素是吞噬細胞和中性粒細胞激活物，能促進T、B淋巴細胞分化，是IL-4的拮抗因子,在維持腸道黏膜免疫中起重要作用。lncRNA IFNG-AS1可能通過調節(jié)γ-干擾素的表達而參與腸道的炎性反應。還有研究發(fā)現(xiàn)，在炎癥反應中，激活核因子κB信號通路后，lncRNA Carlr表達增加并遷移至細胞質中，促進單核細胞釋放炎癥因子，加重腸黏膜炎癥反應[26]。lncRNA與IBD腸黏膜炎癥反應有密切關系，但具體機制有待進一步研究。

綜上所述，遺傳因素是IBD發(fā)病的主要原因。在有克羅恩病家族史的患者中，部分患者腸黏膜通透性增加但沒有IBD的臨床特征，其機制可能與lncRNA影響IBD腸黏膜緊密連接蛋白有關[27]。隨著lncRNA在IBD發(fā)生及發(fā)展中作用的相關研究日漸增多，lncRNA或可成為診治IBD的新生物學標志物。