miRNA與腸易激綜合征發(fā)病機(jī)制的前瞻性研究

張法燦，趙運(yùn)志

(廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院，南寧 530021)

腸易激綜合征(IBS)是常見的功能性胃腸病之一，雖然是一個功能性胃腸疾病，不直接增加患者的病死率和傷殘率，但能顯著影響患者的生活質(zhì)量［1］。其病因及發(fā)病機(jī)制目前尚不十分明確，近年有研究提出，“神經(jīng)—免疫—內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)”理論在IBS發(fā)病機(jī)制中占有重要地位，而廣泛存在于消化道的肥大細(xì)胞(MCs)在其中可能起著關(guān)鍵作用，但具體分子機(jī)制尚未闡明。microRNA(miRNA)是近些年分子生物學(xué)研究的熱門，有研究提示，miRNA可能通過對MCs的調(diào)控，參與IBS病理生理過程。本文結(jié)合文獻(xiàn)就miRNA與IBS發(fā)病機(jī)制作一綜述。現(xiàn)報(bào)告如下。

1 miRNA的功能特點(diǎn)及作用機(jī)制

miRNA是一類廣泛存在于真核生物的非編碼小RNA，長約22 nt，在進(jìn)化中高度保守，其表達(dá)既有時(shí)空特異性，也有組織和細(xì)胞特異性，通過與靶基因序列的3'-非翻譯區(qū)(3'-UTR)特異性結(jié)合，誘導(dǎo)靶基因mRNA降解或阻遏其翻譯［2］。miRNA基因首先由RNA聚合酶Ⅱ介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄成初期miRNA(primiRNA)。pri-miRNA在核內(nèi)被Drosha(一種核酸內(nèi)切酶RnaseⅢ)加工成前體miRNA(pre-miRNA，一種長60～70 nt的發(fā)夾—莖環(huán)結(jié)構(gòu))。pre-miRNA由轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白exportin25運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)，再由Dicer(另一種RNAaseⅢ)對其加工［3］，隨后miRNA雙體經(jīng)過解旋酶的作用，解旋產(chǎn)生成熟 miRNA單體。成熟的miRNA通過形成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物［4］，與靶點(diǎn)mRNA完全或不完全匹配結(jié)合，通過對mRNA剪切或抑制其翻譯過程調(diào)控基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化與凋亡，參與個體發(fā)育、機(jī)體代謝以及腫瘤發(fā)生、發(fā)展等過程。越來越多的證據(jù)表明，miRNA可能參與腫瘤、炎癥、心腦血管疾病的發(fā)生、發(fā)展。

2 MCs與IBS的關(guān)系

MCs來源于骨髓造血干細(xì)胞，主要分布于與外界相通的皮膚、呼吸道和消化道［5］。在慢性、持續(xù)性炎癥時(shí)，MCs的數(shù)量增加，表型活化。MCs是消化道內(nèi)重要的免疫活性細(xì)胞，也是腸道主要的抗原感受器，參與腸黏膜的免疫應(yīng)答與調(diào)節(jié)。多項(xiàng)研究表明，IBS患者結(jié)腸MCs數(shù)量及活化程度明顯升高，且與腹痛、腹脹、腹瀉及焦慮抑郁等癥狀的程度密切關(guān)［6，7］。MCs胞質(zhì)中含有大量的分泌顆粒，對刺激應(yīng)答時(shí)可以合成、釋放顆粒內(nèi)多種生物活性介質(zhì)和因子，如組胺、5-HT、類胰蛋白酶、前列腺素、白三烯和細(xì)胞因子等［9］，可引起感覺神經(jīng)末梢興奮以及信號傳遞的異常。通過這些活性介質(zhì)的廣泛作用，MCs被認(rèn)為在神經(jīng)和免疫機(jī)制之間起重要的溝通作用，包括炎癥和黏膜的免疫生理、與神經(jīng)免疫的聯(lián)系和腦—腸軸的關(guān)系、腸道高敏感性、胃腸動力紊亂等。類胰蛋白酶是MCs中重要的一個生物活性分子，是其激活脫顆粒的標(biāo)志。類胰蛋白酶通過刺激外周血T細(xì)胞、單核細(xì)胞和氣道上皮細(xì)胞釋放IL-6、TNF-α、IL-1β、IL-8 和 GM-CSF 等眾多細(xì)胞因子，直接或間接募集、激活嗜酸性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等炎癥細(xì)胞，增加血管通透性、誘導(dǎo)炎性細(xì)胞浸潤、刺激上皮細(xì)胞增生［9］;其次類胰蛋白酶本身也具有激活MCs的作用。在體內(nèi)，類胰蛋白酶還激活蛋白酶活化受體-2(PAR-2)，通過促細(xì)胞分裂活化蛋白激酶信號通路，促進(jìn)細(xì)胞異常增生及結(jié)構(gòu)改變［10］。業(yè)已證明，MCs激活/類胰蛋白酶/PAR-2信號通路介導(dǎo)或參與了IBS多種重要的病理生理過程。有研究發(fā)現(xiàn)，在IBS中類胰蛋白酶通過腸黏膜細(xì)胞表面PAR-2的活化，可增加細(xì)胞通透性［11］;有資料表明，PAR-2陽性的傷害感受神經(jīng)元興奮性增高，釋放傳遞傷害性信息的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)SP(含神經(jīng)肽P物質(zhì))與CGRP(降鈣素基因相關(guān)肽)，導(dǎo)致內(nèi)臟高敏感性的發(fā)生;此外，PAR-2的活化可導(dǎo)致結(jié)腸低度炎癥遷延存在，正反饋刺激MCs持續(xù)產(chǎn)生類胰蛋白酶等細(xì)胞因子，并認(rèn)為是導(dǎo)致IBS臨床癥狀遷延反復(fù)的因素。MCs同時(shí)是腦—腸軸的固有成分，電鏡下可見MCs與SP和 CGRP等感覺神經(jīng)纖維聯(lián)系緊密，而這些神經(jīng)肽參與疼痛的病理生理過程，導(dǎo)致內(nèi)臟高敏感性的發(fā)生，并誘發(fā)MCs脫顆粒。活化狀態(tài)的MCs可能在IBS中所表現(xiàn)的以胃腸動力紊亂、感覺異常為特征的內(nèi)臟高敏感性的病理生理過程中起到關(guān)鍵性作用。

3 miRNA與IBS

Hino K 和 Zeng L 等［12，13］最新研究發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)miRNA的表達(dá)，可以影響腸平滑肌及上皮組織的完整性，表明不同miRNA參與調(diào)控了消化道黏膜上皮細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞的增生、分化及成熟。Zhou等［14］將19例以腹瀉為主的IBS患者作為研究組，10例正常患者作為對照組，觀察服用乳果糖/甘露醇后出現(xiàn)腹瀉的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與腸黏膜滲透性正常的IBS患者及對照組相比，IBS患者中有8例腸黏膜滲透性增高，谷氨酰氨合成酶明顯降低。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，miR-29a在腸黏膜滲透性增高的IBS患者的血漿、小腸及結(jié)腸組織中高表達(dá)。miR-29a通過與谷氨酰氨合成酶基因(GLUL)的3'-UTR特定區(qū)域結(jié)合來增高腸黏膜滲透性。這些研究結(jié)果表明，谷氨酰氨合成酶能調(diào)節(jié)腸黏膜滲透性，而miR-29a能調(diào)節(jié)谷氨酰氨合成酶和腸黏膜滲透性，推測miR-29a影響腸黏膜滲透性可能是通過調(diào)控GLUL影響谷氨酰氨合成酶的生成，而通過對miR-29a信號通路機(jī)制的研究可能會對IBS的治療提供新的思路。腸道黏膜的完整性及滲透性與IBS發(fā)病密切相關(guān)，完整的腸黏膜屏障能阻止細(xì)菌及毒素進(jìn)入人體臟器和體循環(huán)。以上研究提示，miRNA表達(dá)調(diào)控可能與IBS的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。近年研究證明，miRNA在炎癥反應(yīng)時(shí)骨髓MCs的分化、增殖和功能上起重要作用，調(diào)節(jié)MCs的免疫應(yīng)答過程［15］，可能參與到IBS的病理生理過程。

由于miRNA種類及數(shù)量繁多，不同miRNA調(diào)控不同基因組的表達(dá)。這些miRNA分別與細(xì)胞通透性、炎癥過程、組織器官活動以及神經(jīng)遞質(zhì)釋放有關(guān)。由于這些病理生理過程與不同IBS臨床發(fā)生、發(fā)展存在這樣或那樣的密切關(guān)系。因此，深入探討miRNA功能與調(diào)節(jié)在IBS發(fā)病機(jī)制中作用可能具有重要意義，對今后提高IBS個體化診療水平提供新的理論依據(jù)。由于與IBS發(fā)病機(jī)制相關(guān)的miRNA尚無研究證實(shí)，因此，篩選出相關(guān)miRNA分子，并通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

［1］Wang YT，Lim HY，Tai D，et al.The impact of Irritable Bowel Syndrome on health-related quality of life:a singapore perspective［J］.BMC Gastroenterol，2012，12:104.

［2］Bartel DP.MicroRNAs:target recognition and regulatory functions［J］.Cell，2009，136(2):215-233.

［3］Gregory RI，Shiekhattar R.MicroRNA biogenesis and cancer［J］.Cancer Res，2005，65(9):3509-3512.

［4］Hwang HW，Mendell JT.MicroRNAs in cell proliferation，cell death，and tumorigenesis［J］.Br J Cancer，2006，94(6):776-780.

［5］Metz M，Siebenhaar F，Maurer M.Mast cell functions in the innate skin immune system［J］.Immunobiology，2008，213(3-4):251-260.

［6］Barbara G，Wang B，Stanghellini V，et al.Mast cell-dependent excitation of visceral-nociceptive sensory neurons in irritable bowel syndrome［J］.Gastroenterology，2007，132(1):26-37.

［7］Piche T，Saint-Paul MC，Dainese R，et al.Mast cells and cellularity of the colonic mucosa correlated with fatigue and depression in irritable bowel syndrome［J］.Gut，2008，57(4):468-473.

［8］陳麗珠，王承黨.肥大細(xì)胞相關(guān)介質(zhì)在腸易激綜合征發(fā)病機(jī)制中的作用［J］.國際消化病雜志，2010，30(6):325-328.

［9］Mullan CS，Riley M，Clarke D，et al.Beta-tryptase regulates IL-8 expression in airway smooth muscle cells by a PAR-2-independent mechanism［J］.Am J Respir Cell Mol Biol，2008，38(5):600-608.

［10］Yoshii M，Jikuhara A，Mori S，et al.Mast cell tryptase stimulates DLD-1 carcinoma through prostaglandin-and MAP kinase-dependent manners［J］.J Pharmacol Sci，2005，98(4):450-458.

［11］Jacob C，Yang PC，Darmoul D，et al.Mast cell tryptase controls paracellular permeability of the intestine.Role of protease-activated receptor 2 and beta-arrestins［J］.J Biol Chem，2005，280(36):31936-31948.

［12］Zeng L，Carter AD，Childs SJ.miR-145 directs intestinal maturation in zebrafish［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2009，106(42):17793-17798.

［13］Hino K，Tsuchiya K，F(xiàn)ukao T，et al.Inducible expression of microRNA-194 is regulated by HNF-1alpha during intestinal epithelial cell differentiation［J］.RNA，2008，14(7):1433-1442.

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

［15］Mayoral RJ，Pipkin ME，Pachkov M，et al.MicroRNA-221-222 regulate the cell cycle in mast cells［J］.J Immunol，2009，182(1):433-445.