非編碼RNAs在急性胰腺炎發(fā)病機(jī)制中的作用

熊洋洋 吳東 錢家鳴

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院消化內(nèi)科，北京 100730

【提要】 AP是臨床常見的急癥，可引起嚴(yán)重的局部和全身并發(fā)癥，病死率高，目前尚缺乏高質(zhì)量循證醫(yī)學(xué)證據(jù)支持的有效藥物。近年來非編碼RNAs在AP發(fā)病機(jī)制中的作用日益受到關(guān)注，有望成為AP潛在的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

AP是指多種原因造成胰腺局部炎癥反應(yīng)，伴或不伴全身并發(fā)癥的一種急癥。目前用于AP的藥物，包括質(zhì)子泵抑制劑、生長抑素或胰酶抑制劑等，均屬于經(jīng)驗(yàn)性治療，缺少隨機(jī)雙盲對照的臨床研究證據(jù)支持。深入研究AP的發(fā)病機(jī)制和病情演變規(guī)律，有望為AP的藥物研發(fā)提供新的思路。非編碼RNAs(non-coding RNAs，ncRNAs)是一類不具有編碼蛋白質(zhì)功能，但可通過多種方式調(diào)節(jié)蛋白編碼基因表達(dá)的RNAs。ncRNAs參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡及炎癥反應(yīng)等過程，主要包括微小RNAs(microRNAs，miRNAs)、長鏈非編碼RNAs(long non-coding RNAs，lncRNAs)、內(nèi)源性小干擾RNAs(small interfering RNAs，siRNAs)，其中miRNAs長度19～24個(gè)核苷酸，lncRNAs長度則超過200個(gè)核苷酸。近年來ncRNAs在AP發(fā)病機(jī)制中的作用日益受到關(guān)注，有望成為AP潛在的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。本文就ncRNAs在AP領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

一、MiRNAs與AP

1．MiRNAs 與NF-κB激活：NF-κB激活是AP炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵通路之一。構(gòu)建蛙皮素誘導(dǎo)的胰蛋白酶原基因敲除小鼠AP模型，在AP病程早期，該模型幾乎未觀察到胰蛋白酶原激活和腺泡細(xì)胞死亡，但在病程后期，基因敲除小鼠的局部和全身炎癥反應(yīng)與野生小鼠相似[1]。進(jìn)一步研究證實(shí)早期胰蛋白酶原缺失并未影響NF-κB激活，提示AP的局部和全身炎癥反應(yīng)可能與NF-κB激活有關(guān)，且不依賴于胰蛋白酶原激活。活化的NF-κB二聚體p50/p65轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，與DNA調(diào)節(jié)結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合并上調(diào)促炎基因，增加細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-18和趨化因子IL-8、巨噬細(xì)胞炎性蛋白-1、單核細(xì)胞趨化蛋白-1、血小板活化因子、黏附分子表達(dá)，從而加重炎癥反應(yīng)[2-3]。體外研究和動物實(shí)驗(yàn)顯示多種試劑如吡咯烷二硫代氨基甲酸酯、過氧化物酶體增殖物激活受體γ配體(吡格列酮)、環(huán)氧化酶-2抑制劑等均可通過抑制NF-κB通路，降低炎癥因子水平，減輕AP炎癥反應(yīng)[4-6]。因此，對NF-κB通路的干預(yù)是AP治療的重要抓手。

研究發(fā)現(xiàn)，miRNA 223-3p和miRNA 2909在脂多糖誘導(dǎo)的人脂肪干細(xì)胞中通過調(diào)節(jié)TLR4/TLR2/NF-κB/STAT3，可上調(diào)IL-1β、IL-6、TNF-α表達(dá)，從而加重炎癥反應(yīng)[7]。在乙酰氨基酚引起的藥物性肝損傷小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，miRNA 223的高表達(dá)可抑制TLR/NF-κB途徑，從而阻止肝損傷進(jìn)一步加重[8]。Zhao等[9]發(fā)現(xiàn)與對照組相比，使用?；悄懰猁}處理的AR42J培養(yǎng)基顯著增強(qiáng)巨噬細(xì)胞中的NF-κB活化。Qian等[10]在ANP大鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，miRNA 9通過調(diào)控NF-κB1/p50基因抑制NF-κB激活，抑制促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6表達(dá)并上調(diào)抗炎因子IL-10，從而減輕胰腺炎癥。上述研究表明，miRNA廣泛參與調(diào)控NF-κB炎癥通路，為AP的治療提供了新的靶點(diǎn)。

2．MiRNAs與免疫細(xì)胞：細(xì)胞死亡釋放的自身抗原稱為損傷相關(guān)分子模式(damage associated molecular pattens, DAMPs)，包括高遷移率族蛋白1、DNA、ATP、熱休克蛋白70等。固有免疫細(xì)胞通過DAMPs識別受體并釋放炎癥信號，激活中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞，釋放大量的細(xì)胞因子和趨化因子，進(jìn)一步誘導(dǎo)各類炎癥細(xì)胞聚集到病灶部位，引起局部和全身炎癥反應(yīng)[11]。外周血中性粒細(xì)胞數(shù)量減少或活性減低，可明顯減輕AP局部和全身系統(tǒng)炎癥反應(yīng)。Han等[12]和Inoue等[13]使用抗鼠中性粒細(xì)胞抗體或單克隆抗體清除外周血中性粒細(xì)胞，在ANP小鼠模型中觀察到相關(guān)肺損傷減輕，且實(shí)驗(yàn)動物存活時(shí)間延長。

miRNA 223具有負(fù)向調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞分化和激活的功能。研究發(fā)現(xiàn)miRNA 223缺失小鼠的骨髓、外周血和肺組織的中性粒細(xì)胞數(shù)量較對照組明顯增多，且顯示出對激活刺激過度敏感，易出現(xiàn)更重的炎癥反應(yīng)[14]。已知酒精性肝病患者和小鼠外周血miRNA 223高表達(dá)，而敲除小鼠miRNA 223基因后發(fā)現(xiàn)肝臟中性粒細(xì)胞浸潤程度增加，同時(shí)活性氧和IL-6水平升高。深入研究發(fā)現(xiàn)miRNA 223可直接抑制中性粒細(xì)胞表達(dá)IL-6和p47(phox)，減少肝臟的中性粒細(xì)胞浸潤[15]。上述實(shí)驗(yàn)提示miRNA 223可能通過負(fù)調(diào)控中性粒細(xì)胞而減輕肝臟炎癥反應(yīng)。miRNAs也參與單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞調(diào)節(jié)。脂多糖可誘導(dǎo)單核細(xì)胞高表達(dá)miRNA 155，進(jìn)而上調(diào)免疫反應(yīng)和TNF-α水平[16]。miRNA 210在脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞中高表達(dá)，并通過調(diào)控NF-κB進(jìn)而抑制促炎因子表達(dá)[17]。

3．MiRNAs與線粒體：線粒體是機(jī)體的主要供能器官，其功能紊亂在AP發(fā)病機(jī)制中起重要作用。已知活性氧、NO等過量表達(dá)導(dǎo)致線粒體通透性轉(zhuǎn)移孔道開放和線粒體質(zhì)子泵受損，引起線粒體內(nèi)容物釋放到胞質(zhì)，同時(shí)ATP合成減少并耗竭，最終引起腺泡細(xì)胞死亡[18]。Bandiera等[19]在線粒體樣本中檢測到約150種miRNAs，稱為線粒體miRNA，但關(guān)于其功能目前尚不完全清楚。miRNA 101-3p在人、小鼠和大鼠中高度保守。研究發(fā)現(xiàn)小鼠肝臟線粒體中亦表達(dá)miRNA 101-3p，體外實(shí)驗(yàn)證明敲除miRNA 101-3p后ATP合成酶活性明顯下降[20-21]。Das等[22]發(fā)現(xiàn)miRNA 181c可轉(zhuǎn)移至線粒體內(nèi)，通過與線粒體基因組的細(xì)胞色素C氧化酶亞基1結(jié)合，使大鼠心肌細(xì)胞活性氧生成增加，引起線粒體功能障礙。

4．MiRNAs在AP的臨床應(yīng)用價(jià)值：Kusnierz-Cabala等[23]報(bào)道m(xù)iRNA 216-p、miRNA 551b-5p和miRNA 375在輕癥和重癥AP患者血中均明顯升高，并發(fā)現(xiàn)miRNA 216-p、miRNA 551b-5p可作為預(yù)測重癥AP的標(biāo)志物，其中miRNA 216-p靈敏度為60.0%，特異度為87.1%；miRNA 551b-5p靈敏度為69.2%，特異度為72.6%。An等[24]在高脂血癥性AP患者外周血中發(fā)現(xiàn)miRNA 24-3p、miRNA 361-5p、miRNA 1246、miRNA 222-3p表達(dá)升高，而miRNA 181a-5p表達(dá)明顯降低，通過ROC曲線分析發(fā)現(xiàn)miRNA 181a-5p的AUC為0.972(靈敏度100%，特異度83.3%)，可作為預(yù)測重癥高脂血癥性AP的良好指標(biāo)。Wu等[25]在ANP伴急性肺損傷小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，miRNA-339-3p通過Akt/mTOR通路調(diào)節(jié)重組人膜聯(lián)蛋白A3水平，從而抑制肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡、減輕肺部炎癥。miRNA 9可通過調(diào)控NF-κB1/p50基因抑制NF-κB激活，進(jìn)而減輕大鼠胰腺炎癥反應(yīng)[10]。根據(jù)上述研究，有理由相信miRNAs可能成為AP新的診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

二、LncRNAs與AP

1．LncRNAs與NF-κB：與其他ncRNAs一樣，lncRNAs在全身各類炎癥反應(yīng)的調(diào)控中發(fā)揮重要作用，尤其是NF-κB通路。Chen等[26]發(fā)現(xiàn)lncRNA NEAT1在膿毒癥相關(guān)急性腎損傷患者外周血中表達(dá)水平升高，且與急性腎損傷程度呈正相關(guān)；lncRNA NEAT1靶向調(diào)節(jié)miRNA 204，激活NF-κB通路，上調(diào)IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α水平，加重炎癥反應(yīng)。Obaid等[27]在脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，lncRNA HOTAIR與Toll樣受體4結(jié)合，激活NF-κB信號通路，上調(diào)促炎因子IL-6、TNF-α、MIP-1B表達(dá)參與炎癥反應(yīng)。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)lncRNA MALAT1高表達(dá)可抑制NF-κB通路，降低促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-8水平，減輕炎癥反應(yīng)[28-31]。Juan等[28]發(fā)現(xiàn)lncRNA MALAT1在感染相關(guān)的急性呼吸窘迫綜合征患兒外周血單核細(xì)胞中高表達(dá)，體外實(shí)驗(yàn)證明其通過干擾NF-κB與CD80啟動子結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞凋亡從而發(fā)揮保護(hù)作用。上述實(shí)驗(yàn)表明lncRNAs可能通過調(diào)控NF-κB通路參與AP炎癥反應(yīng)。

2．LncRNAs與免疫細(xì)胞：Kotzin等[32]發(fā)現(xiàn)lncRNA Morrbid基因敲除小鼠外周血中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞計(jì)數(shù)均明顯減少，且lncRNA Morrbid在這些細(xì)胞中表達(dá)具有特異性，其表達(dá)水平受粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子的影響。lncRNA Gm43181可能通過CXC受體2激活中性粒細(xì)胞，參與呼吸相關(guān)性肺損傷[33]。脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，lncRNA Cox2過表達(dá)可使晚期免疫應(yīng)答基因Saa3和Ccl5轉(zhuǎn)變?yōu)樵缙趹?yīng)答基因，參與免疫反應(yīng)[34]。lncRNA EPS具有抑制靜息巨噬細(xì)胞免疫應(yīng)答基因表達(dá)的作用，但使用脂多糖刺激巨噬細(xì)胞后，這種抑制被解除，提示lncRNA EPS缺陷小鼠被脂多糖刺激后可產(chǎn)生更嚴(yán)重的全身炎癥反應(yīng)[35]。

3．LncRNAs與線粒體：Rackham等[36]發(fā)現(xiàn)由線粒體基因組產(chǎn)生的3種lncRNAs：lncND5、lncND6和lncCytB，其豐度在不同組織和細(xì)胞中具有特異性，可能參與調(diào)節(jié)線粒體基因表達(dá)。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)抑制lncRNA HOTAIR表達(dá)可導(dǎo)致Hela細(xì)胞線粒體腫脹和嵴損失，抑制氧化磷酸化復(fù)合物Ⅲ亞基Ⅶ蛋白表達(dá)，影響線粒體膜電位去極化，導(dǎo)致線粒體功能紊亂[37]。

4．LncRNAs在AP的臨床應(yīng)用價(jià)值：目前關(guān)于lncRNAs與AP的相關(guān)性研究處于起步階段。lncRNA Fendrr在蛙皮素誘導(dǎo)的AR42J細(xì)胞模型中高表達(dá)，可與膜聯(lián)蛋白A2蛋白結(jié)合促進(jìn)細(xì)胞凋亡[38]。張旭等[39]發(fā)現(xiàn)lncRNA RGD1566401在蛙皮素誘導(dǎo)的AR42J細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中高表達(dá)，具有促進(jìn)細(xì)胞凋亡作用。李保軍等[40]發(fā)現(xiàn)lncRNA H19在AP患者外周血清中表達(dá)明顯升高，且與AP嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，ROC曲線分析顯示lncRNA H19對于判斷AP嚴(yán)重程度有一定的價(jià)值，(AUC 0.752，95%CI0.636～0.867，P<0.01)。

綜上所述，隨著對AP發(fā)病機(jī)制的研究深入，胰酶激活致胰腺自我消化的經(jīng)典理論受到越來越多的挑戰(zhàn)，AP復(fù)雜的炎癥調(diào)控網(wǎng)絡(luò)得到更多的關(guān)注和研究，其中ncRNAs(miRNAs和lncRNAs)發(fā)揮重要作用。ncRNAs在區(qū)分AP嚴(yán)重程度、預(yù)測臨床轉(zhuǎn)歸和提供潛在治療靶點(diǎn)上展示出潛在的價(jià)值，值得未來進(jìn)一步研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突