miR-155在急性胰腺炎中相關(guān)作用研究進展

郝逸飛綜述 李之拓審校

急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)是最常見的胃腸道疾病之一，需要急診入院治療，然而，急性胰腺炎引起器官衰竭的發(fā)病機制尚未完全闡明，因此目前也并無針對急性胰腺炎的特效治療方法。目前猜測早期干預(yù)以減少全身或局部炎性反應(yīng)可能是改善急性胰腺炎預(yù)后的有效治療方法[1]。 miR-155是一種與炎性反應(yīng)相關(guān)的多功能miRNA，由不同類型的炎性介質(zhì)調(diào)節(jié)，在AP患者的外周血及淋巴液中表達上調(diào)，表明miR-155在AP的發(fā)病機制及進展中可能有其獨特的作用。近年來越來越多研究分析miR-155在胰腺炎發(fā)病機制及進展中的調(diào)節(jié)作用,筆者現(xiàn)就miR-155 在AP中的作用研究進展作一綜述。

1 miR-155概述

1.1 MicroRNA 微小核糖核酸(microRNA，miRNA)是小的非編碼核糖核酸分子，通過調(diào)節(jié)目標(biāo)信使核糖核酸(mRNA)轉(zhuǎn)錄物的穩(wěn)定性或活性來控制基因表達[2-3]，每個miRNA被轉(zhuǎn)錄后加工成包含2條鏈的雙鏈體。在動物中，miRNA雙鏈體的每一條鏈長度都在21～22個核苷酸范圍內(nèi)[4]，在miRNA鏈選擇的過程中，2條miRNA鏈中的一條被選擇性地裝載到Argonaute蛋白中，以形成miRNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(miRISC)；另一條鏈從復(fù)合物中彈出，并被降解。miRISC的靶基因特異性是由裝載精氨酸的miRNA鏈和靶mRNA之間的序列互補性決定的。miRNA雙鏈體的每一條鏈都有能力被裝載到miRISC中，并擁有一個獨特的種子序列[5]。它們通過與靶mRNA的3'-非翻譯區(qū) (3'-UTR) 結(jié)合來調(diào)節(jié)基因表達，從而促進 mRNA 降解或抑制其翻譯。因此，miRNA鏈的選擇在決定miRNA對其目標(biāo)的功能方面起著決定性作用，并提供了一種以開關(guān)樣方式改變基因表達的機制。異常的鏈選擇可導(dǎo)致miRISC基因調(diào)控的改變，并在包括癌癥在內(nèi)的多種人類疾病中觀察到[6-8]。

1.2 miR-155 miR-155由miR-155-5p和miR-155-3p組成，是從位于21號染色體的B細(xì)胞整合簇(BIC)基因(現(xiàn)命名為miR155宿主基因或miR155HG)加工而來。miR-155-5p在活化的B細(xì)胞、T細(xì)胞及單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞中高度表達。

miR-155是最具特征性的miRNAs之一，最早作為巨噬細(xì)胞引起炎性反應(yīng)的因子,此后越來越多研究發(fā)現(xiàn)miR-155具有與炎性反應(yīng)相關(guān)的調(diào)節(jié)功能。研究報道，在激活的巨噬細(xì)胞外泌體中miR-155表達上調(diào)，而富含miR-155的外泌體能夠明顯促進成纖維細(xì)胞的炎性反應(yīng)[7]。在另一項研究中，miR-155缺失的小鼠的肝臟Kupffer細(xì)胞可免受酒精誘導(dǎo)的脂肪變性及炎性反應(yīng)影響，且巨噬細(xì)胞的分型相較于同條件下的正常小鼠發(fā)生了明顯改變，證明了miR-155可以促進骨髓來源巨噬細(xì)胞的M1表型[8-9]。

2 miR-155在AP發(fā)病機制及進展中的作用

急性胰腺炎在高收入國家每年發(fā)生率為34/10萬[10]。該疾病的特征是局部和全身炎性反應(yīng)，并具有不同的臨床病程。急性腹痛伴血清淀粉酶升高是其主要臨床表現(xiàn)，根據(jù)其是否有持續(xù)性的器官功能衰竭可分為輕癥急性胰腺炎(mild acute pancreatitis, MAP)、中重癥急性胰腺炎(moderately severe acute pancreatitis, MSAP)和重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis, SAP)。大多數(shù)患者為輕度急性胰腺炎，具有自限性，通常在1周內(nèi)消退。大約20%的患者發(fā)展為中度或重度急性胰腺炎，伴有胰腺或胰周組織壞死或器官衰竭，或兩者兼有，病死率為20%～40%[11-13]。然而，AP引起器官衰竭的發(fā)病機制尚未完全闡明，因此目前也并無針對AP的特效治療方法。

2.1 通過SOCS1調(diào)節(jié)Th17/Treg比例 急性胰腺炎時胰腺自身消化引起的細(xì)胞損傷誘導(dǎo)可以產(chǎn)生白介素-17的CD4+T輔助細(xì)胞(Th17)積累，刺激炎性反應(yīng)[14]。調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)是CD4+T細(xì)胞亞群之一，其主要分泌特異性表達叉狀頭轉(zhuǎn)錄因子，具有免疫抑制作用，通過分泌IL-10、IL-4等細(xì)胞因子維持體內(nèi)免疫環(huán)境的穩(wěn)定[15]。Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞的分化過程是相互拮抗的，在機體正常狀態(tài)下，二者通過免疫網(wǎng)絡(luò)保持抗炎—抑炎平衡，當(dāng)機體損傷時，抗炎—抑炎的平衡被打破，對機體免疫起負(fù)調(diào)節(jié)作用，Th17細(xì)胞與Treg細(xì)胞比例失衡與各種自身免疫性和炎性疾病有關(guān)[16-19]。Th17/Treg細(xì)胞比例的增加導(dǎo)致細(xì)胞因子水平的顯著升高，進而通過Janus激酶(JAK)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(STAT)途徑轉(zhuǎn)導(dǎo)信號[14]。據(jù)報道，細(xì)胞因子信號抑制因子(SOCS)蛋白家族以JAK/STAT途徑為靶點調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)[20]，這些信號分子之間的相互關(guān)系復(fù)雜，不同的SOCS蛋白針對不同的STAT調(diào)節(jié)劑，反過來影響不同的細(xì)胞因子，從而導(dǎo)致不同的結(jié)果[14]。已有文獻確認(rèn)miR-155通過調(diào)節(jié)SOCS1影響重癥急性胰腺炎肺損傷，且SOCS1可以通過STAT5來調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞數(shù)量[21-22]。研究表明miR-155在促進CD8+T細(xì)胞免疫中起重要作用，miR-155及其靶SOCS-1是影響CD8+T細(xì)胞的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,發(fā)現(xiàn)miR-155通過調(diào)控SOCS1的表達，影響JAK/STAT途徑。另一項研究報道了重癥胰腺炎患者外周血中miR-155水平與Th17/Treg水平呈正相關(guān)[23]。最終，Wang等[14]通過實驗證明了在AP中miR-155通過靶向SOCS1調(diào)節(jié)JAK/STAT通路來調(diào)控Th17/Treg細(xì)胞比例，進而導(dǎo)致組織炎性反應(yīng)。最近一項研究顯示，一種具有強效抗炎作用的樹精香(Mastiha)的抗炎機制似乎也與此有關(guān)[24]。

2.2 通過Rictor調(diào)節(jié)自噬 細(xì)胞自噬是將細(xì)胞內(nèi)受損、變性或衰老的蛋白質(zhì)及細(xì)胞器經(jīng)自噬體運輸?shù)饺苊阁w進行消化降解的過程。適度的自噬有利于維持細(xì)胞乃至生物體的穩(wěn)定。然而研究發(fā)現(xiàn)在多種病理狀態(tài)下存在自噬功能障礙，甚至在某些情況下，自噬異常能導(dǎo)致疾病的發(fā)生或進展。胰腺中特異性敲除自噬體形成關(guān)鍵因子自噬相關(guān)蛋白(autophagy-related protein，ATG)5、ATG7的小鼠會出現(xiàn)自發(fā)性胰腺炎，并伴隨胰蛋白酶原活化、纖維化、炎性反應(yīng)、腺泡導(dǎo)管化生及腺體萎縮[25-26]。

mTOR是自噬的主要細(xì)胞內(nèi)阻遏物，由PI3K/AKT途徑正向調(diào)節(jié)，PI3K/AKT/mTOR途徑調(diào)節(jié)的自噬在胰腺炎胰腺組織纖維化中起著至關(guān)重要的作用[27-28]。一項研究中，研究者用生物信息分析軟件推測出Rictor蛋白(與mTOR同為mTORC2蛋白質(zhì)復(fù)合物的組成部分)是miR-155的推定靶標(biāo)，而后便大膽的假設(shè)了miR-155可能通過靶向Rictor來調(diào)節(jié)AP中胰腺細(xì)胞的自噬。實驗證明，在雨蛙肽建立的胰腺炎模型中miR-155過表達，并出現(xiàn)自噬受損；而miR-155沉默的細(xì)胞中自噬損傷減輕。又通過蛋白印跡分析證明miR-155的過表達抑制PI3K/AKT/mTOR信號通路并降低Rictor表達[29]。該研究證明了miR-155是通過靶向mTORC2中的Rictor來調(diào)節(jié)PI3K/AKT/mTOR信號通路從而影響AP中的自噬受損。

2.3 通過Rela/Traf3調(diào)節(jié)NF-κB通路 在以往幾乎所有有關(guān)miR-155與AP相關(guān)的研究中,研究者發(fā)現(xiàn)在AP整個病程中,外周血中的miR-155均呈上調(diào)趨勢[14, 29]。而Liu等[30]在2018年報道的一項研究中卻從不同的角度得到了不太一樣的結(jié)果。該項研究中，研究者建立了MAP和SAP的小鼠模型，從外周血中分離出血清進行陣列分析后發(fā)現(xiàn)，在MAP小鼠的外周血中，miR-155-5p表達下調(diào)約17倍；而SAP小鼠的外周血中miR-155-5p表達下調(diào)約20倍。miR-155-5p被證明在AP患者的外周血中表達下調(diào)，且與AP的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。該研究中，還推定Rela與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子3 (Traf3)是miR-155-5p的靶標(biāo)。

NF-κB轉(zhuǎn)錄因子家族包含5個成員，包括p50、p52、p65 (Rela)、Relb和c-Rel，在廣泛的生理過程如炎性反應(yīng)、免疫反應(yīng)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化、細(xì)胞自噬和凋亡中發(fā)揮重要作用。Traf3可以通過經(jīng)典和非經(jīng)典2種不同的機制調(diào)節(jié)NF-κB信號通路，從而參與一系列生理反應(yīng)。已有文獻證明，miR-155-5p過度表達可以通過激活NF-κB信號通路,促進干擾素-γ(IFN-γ)刺激唾液腺上皮細(xì)胞的凋亡和炎性反應(yīng)，抑制人蛻膜基質(zhì)細(xì)胞的凋亡[31-32]。研究證實miR-155-5p靶向Rela與Traf3并通過NF-κB信號通路反向調(diào)節(jié)AP的進展。并且用該成果成功地治療了小鼠實驗性急性胰腺炎，證明miR-155-5p可能成為治療急性胰腺炎患者的有效方法[30]。

2.4 通過RhoA調(diào)節(jié)腸黏膜屏障功能 腸黏膜屏障功能障礙，組織學(xué)上表現(xiàn)為腸黏膜層上皮細(xì)胞的壞死和脫落，會導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥和多器官衰竭，與重癥胰腺炎患者的不良預(yù)后密切相關(guān)，被認(rèn)為是SAP進展的主要原因，但腸黏膜屏障功能障礙在SAP中的發(fā)生機制仍然有待研究。

腸黏膜屏障由位于頂端連接復(fù)合體(AJC)的一層交聯(lián)高分化上皮細(xì)胞組成。AJC可以維持上皮細(xì)胞極性，縮小上皮細(xì)胞之間的間隙，降低上皮通透性，故而也可防止腸毒素、病原體和其他外源性物質(zhì)通過上皮層進入黏膜下組織和循環(huán)，被認(rèn)為是維持腸屏障和防止腸內(nèi)毒素血癥的主要結(jié)構(gòu)，其損傷可導(dǎo)致腸屏障功能障礙。RhoA屬于Rho家族的小GTP蛋白，是AJC表達的主要調(diào)節(jié)因子。RhoA促進AJC的形成和穩(wěn)定，RhoA的低表達通過阻斷TJs和AJs的蛋白質(zhì)合成導(dǎo)致AJC的破壞。一項研究報道，RhoA基因在3’UTR區(qū)域包含3個miR-155特異性結(jié)合位點，被確定為miR-155的可能靶基因之一。這提示miR-155可能通過RhoA影響AP中的腸黏膜屏障功能，從而調(diào)節(jié)AP的病程進展。隨后研究者建立了SAP小鼠模型并與對照組對比發(fā)現(xiàn)，miR-155在SAP組小鼠腸上皮細(xì)胞中顯著過表達，SAP組小鼠出現(xiàn)明顯的腸上皮損傷，而RhoA mRNA在SAP組和對照組小鼠的腸上皮細(xì)胞中表達無明顯差異，但在2組小鼠腸上皮細(xì)胞中RhoA蛋白表達卻存在明顯差異，SAP組小鼠腸上皮中的RhoA蛋白表達顯著下調(diào)[33]。由此可總結(jié)出miR-155在AP向SAP進展中的作用機制：過度的炎性反應(yīng)導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子(如腫瘤壞死因子-α)的過度釋放，并誘導(dǎo)腸上皮中miR-155的過表達。過表達的miR-155通過調(diào)節(jié)RhoA基因轉(zhuǎn)錄后的蛋白翻譯來抑制RhoA蛋白合成，并下調(diào)AJC的2個主要組成蛋白，導(dǎo)致腸黏膜屏障功能障礙，發(fā)展出內(nèi)毒素血癥和多器官衰竭，最終使AP的病程進展。

3 miR-155的臨床應(yīng)用研究

急性胰腺炎作為嚴(yán)重威脅人類健康及生命安全的一種疾病，既沒有合適的藥物或方法進行特異性治療，也沒有充足治療窗口期讓臨床醫(yī)生進行充分的臨床干預(yù)，患者預(yù)后往往較差。SAP則更是如此，甚至經(jīng)常危及患者的生命。因此，開發(fā)良好的病情及預(yù)后預(yù)測指標(biāo)及揭示AP發(fā)病機制，探究有效的治療靶點對AP的治療前景至關(guān)重要。

3.1 新的預(yù)后標(biāo)志物 近年來miRNA被證實在人體的各種生理功能及多種疾病發(fā)生中起到廣泛而重要的調(diào)控作用，因而成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。一項研究中報道在不同組AP模型小鼠的外周血中觀察到64種不同的miRNA出現(xiàn)表達的顯著差異。其中，隨著病情嚴(yán)重程度的進展，有34種miRNA表達上調(diào)，30種miRNA表達下調(diào)，而miR-155為變化幅度最大的幾種miRNA之一，有潛力成為臨床上預(yù)測AP嚴(yán)重程度及預(yù)后好壞的標(biāo)志物[30]。

3.2 新的治療靶點 目前臨床上并無針對AP的特效治療方法，通常使用抗生素及生長抑素等進行對癥、支持治療。最近一項研究報道m(xù)iR-155通過TLR4/NF-κB通路調(diào)節(jié)炎性因子，從而損傷了腸黏膜屏障，證明丙泊酚治療可抑制miR-155、TLR4/NF-κB的表達，逆轉(zhuǎn)炎性反應(yīng)[34]。另有研究表明，對重癥胰腺炎患者應(yīng)用益生菌聯(lián)合早期腸內(nèi)營養(yǎng)治療，可以減輕腸道菌群失調(diào)、腸道黏膜屏障損傷，減少腸道內(nèi)毒素釋放入血，降低外周血miR-155水平[35]。另一項研究顯示，一種僅產(chǎn)自希臘希俄斯島的具有顯著抗炎作用的樹精香(Mastiha)也是通過調(diào)節(jié)miR-155的表達來實現(xiàn)其抗炎作用[24]，而醫(yī)學(xué)上仍存在較大爭議的白藜蘆醇近來也被證明有抑制miR-155表達及抗炎作用。目前針對AP特效藥物的研究仍較少，有待進一步發(fā)掘。

4 今后研究方向

4.1 miR-155-3p與miR-155-5p功能細(xì)化研究 在以往近乎所有有關(guān)miR-155與AP相關(guān)的研究中均提出外周血中miR-155呈上調(diào)趨勢[14, 29]，而另一項研究卻報道了AP小鼠中miR-155-5p在外周血中表達明顯下調(diào)[30]。miR-155的2條鏈分別來自pre-miRNA的3’和5’端，也因此將其命名為5p/3p鏈，且2條鏈各有其獨特的功能[4-5]。在生物中，所有的miRNA的5p鏈與3p鏈都是同時存在和表達的，且生理情況下5p/3p的比率會維持在一個比較固定的數(shù)值[36- 37]，病理條件下5p/3p失衡與總體數(shù)量變化都是病程發(fā)展的影響要素。

miR-155-5p已經(jīng)被證明可以靶向Rela與Traf3并通過NF-κB信號通路來影響AP的發(fā)生與進展。而目前也有研究證實miR-155-3p在許多疾病中有其獨有的調(diào)節(jié)作用，例如miR-155-3p靶向Kctd1以部分激活規(guī)范Wnt信號通路來調(diào)節(jié)牙骨質(zhì)細(xì)胞分化而在牙周炎中起到調(diào)控作用，通過Sp4轉(zhuǎn)錄因子參與雙相情感障礙中的鋰反應(yīng)，以及通過抑制KDM3A和HIF1α來改善椎間盤退化等[38-40]。

在現(xiàn)今的研究中，尚未完全明確miR-155-5p和miR-155-3p各自的變化趨勢與起到的作用。相信針對該方面的研究可進一步了解AP發(fā)病及重癥化的機制，將研究推向一個更加細(xì)致的層面。

4.2 細(xì)胞焦亡與壞死性凋亡——AP發(fā)病機制的新方向 細(xì)胞焦亡(pyroptosis)又稱細(xì)胞炎性壞死，是炎性細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞)中依賴炎性半胱天冬酶(如Caspase-1，4，5，11等)的一種程序性細(xì)胞死亡形式。其形態(tài)學(xué)特征、發(fā)生及調(diào)控機制等均不同于凋亡、壞死等形式。

過去研究者們認(rèn)為壞死性凋亡在胰腺炎中起到重要作用，使用抑制壞死性凋亡的壞死穩(wěn)定素(RIP)可以拯救胰腺炎中超過50%的腺泡細(xì)胞死亡[41]。但近期一項關(guān)于胰腺炎中細(xì)胞焦亡作用的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)AP中死亡的腺泡細(xì)胞大部分出現(xiàn)焦亡，且可被特異性含NLR家族Pyrin域蛋白3(NLRP3)和半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶1(Caspase-1)抑制劑抑制，或是通過敲除焦亡相關(guān)基因來起到保護作用[42]。2項研究采取保護措施后，胰腺炎腺泡細(xì)胞死亡率下降到相同的水準(zhǔn)。在前一項實驗中，同時使用RIP1和廣泛Caspase抑制劑ZVAD時，腺泡細(xì)胞死亡率與只使用RIP1時比較沒有明顯變化。而后一項實驗中得到的結(jié)果卻是與RIP3抑制劑相比，焦亡相關(guān)Gastermin D(GsdmD)蛋白基因缺失在降低胰腺炎中細(xì)胞死亡的作用更為顯著。結(jié)果存在分歧的原因可能有：(1)前一項實驗較早，對胰腺炎中死亡的腺泡細(xì)胞只簡單的按壞死性凋亡和凋亡分類，未考慮到焦亡等其他細(xì)胞死亡方式；(2)實驗中使用的壞死穩(wěn)定素、特異性NLRP3和Caspase-1抑制劑可能存在脫靶效應(yīng)，影響其他細(xì)胞死亡途徑；(3)不能排除細(xì)胞焦亡和壞死之間存在潛在的關(guān)聯(lián)，例如，在人類細(xì)胞系中，MLKL離子通道的形成可導(dǎo)致NLRP3炎性反應(yīng)小體以細(xì)胞內(nèi)在方式激活。因此，可以大膽猜測在胰腺炎發(fā)生時兩者共同發(fā)生作用，在其中之一受到抑制時，另一者也被抑制。

壞死與焦亡在胰腺炎中的角色，具體的作用機制在未來胰腺炎的特異性治療中占據(jù)至關(guān)重要的位置，但其中的爭議仍待探索。目前已有實驗證明，miR-155在牙周炎中通過調(diào)節(jié)SOCS1、Caspase-11、Caspase-1和NLRP3的表達，促進牙齦假單胞菌刺激的巨噬細(xì)胞的焦亡[43]。也有報道蛋氨酸硒通過miR-155/TRAF3/ MAPK軸拮抗LPS誘導(dǎo)的雞肝細(xì)胞壞死凋亡，沙門氏菌誘導(dǎo)的miR-155可通過靶向RIP1/3增強巨噬細(xì)胞中壞死性調(diào)亡[44-45]。證明miR-155在2種細(xì)胞死亡方式中都扮演著重要的角色，在未來的AP研究中仍擁有巨大的潛力。

5 結(jié) 語

綜上所述，目前的研究已經(jīng)證實miR-155在AP的發(fā)病機制及病程進展中扮演了一個獨特且重要的角色(見圖1)；而且在預(yù)后標(biāo)志物、治療靶點和細(xì)胞焦亡與壞死性凋亡等方面都還有很大的研究潛力。相信隨著研究的深入，miR-155與AP的緊密聯(lián)系會不斷明晰，在未來很可能會成為AP的有效治療靶點及預(yù)后標(biāo)志。

圖1 miR-155在AP發(fā)病機制及病程進展中的演變過程