王祖華 馮翠娟 張馨 葛俊李 焦娉祖 李欽,

1. 甘肅衛(wèi)生職業(yè)學院，甘肅 蘭州 730060；2. 甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州 730000

小分子非編碼核糖核酸（microRNA）是單鏈非蛋白編碼RNA 分子，由20~24 個核苷酸組成，與信使RNA（mRNA）結合并充當轉錄后調控因子[1，2］。這種序列特異性結合控制著哺乳動物中60%以上的蛋白質編碼基因，通常會導致哺乳動物mRNA 的翻譯或降解受到抑制，從而改變其生物學活性[3］。microRNA 廣泛參與調控細胞功能，在細胞的增殖、分化、凋亡等各個方面都發(fā)揮著重要作用，并在調節(jié)基因表達、各種生物學功能、維持機體內環(huán)境穩(wěn)態(tài)等多個方面具有復雜多邊的調節(jié)網絡，影響著多種疾病的發(fā)生發(fā)展[1］。因此，microRNA被認為是人類疾病發(fā)展和病理生理的關鍵因素。

腸道是人體最大的免疫器官，腸道內環(huán)境的穩(wěn)定與機體的整體健康密不可分。生理狀態(tài)下，腸道被復雜的共生微生物菌落所占據，攜帶大約1014 個微生物，這些微生物的生長繁殖都密切的影響消化吸收功能以及機體其他的生理過程[4］。宿主的飲食習慣、外源性藥物、運動、相關疾病、microRNA 等也對腸道微生態(tài)有著深遠的影響。microRNA 在調節(jié)腸道微生物的組成及豐度、維持微生態(tài)穩(wěn)定上發(fā)揮著重要作用，微生物與宿主間的一部分通訊功能也由microRNA介導。宿主的內在微環(huán)境、機體狀態(tài)同時也影響著microRNA 的表達。因此，microRNA 與腸道微生物共同抵御胃腸道中腸道病原體的侵襲和感染，是維持腸道屏障完整性及調節(jié)炎癥狀態(tài)的關鍵因素。本文就microRNA 影響腸道穩(wěn)態(tài)及炎癥性腸病展開綜述。

1 microRNA 與腸道穩(wěn)態(tài)

腸道環(huán)境的穩(wěn)態(tài)取決于幾個關鍵因素，如宿主遺傳學、腸道菌群、腸道屏障的完整性、相關屏障功能及腸道免疫系統等方面。生理狀態(tài)下，microRNA 與宿主腸道內環(huán)境相互調節(jié)，兩者關系密不可分。當腸道微環(huán)境遭受病原體、炎癥、氧化應激損傷時，microRNA 也可通過調節(jié)腸道菌群、修復腸道屏障功能、調劑免疫系統等方面恢復穩(wěn)態(tài)，是機體內穩(wěn)定的重要影響因素。

1.1 microRNA 與腸道菌群 腸道中microRNA 的表達被認為是腸道穩(wěn)態(tài)和整體健康的關鍵因素之一，內源性和外源性的microRNA 均可在調節(jié)腸道免疫穩(wěn)態(tài)和影響腸道菌群豐度及平衡中發(fā)揮重要作用。由于microRNA 介導調節(jié)腸道微生物的組成及其次級代謝產物的分泌，因而異常的microRNA 表達會導致腸道菌群的生態(tài)失調，引起各種腸道疾病，特別是炎癥性腸病和結腸直腸癌。

腸上皮細胞中的microRNA 發(fā)揮著重要作用，機體內大多數糞便microRNA 都來源于腸道上皮細胞，例如，miR-101、miR-515-5p、miR-876-5p、miR-325、miR-1253、miR-1224-5p 等。腸道上皮細胞分泌的microRNA 與細菌中的單鏈DNA 靶核苷酸序列結合后，易影響腸道菌群的生長和運動性。研究發(fā)現，通過調節(jié)細胞中microRNA 的表達可靶向性促進生長腸道中特定細菌的數量[5］。腸道共生細菌在TLR-TLR 配體與MyD88 信號途徑的相互作用下，可顯著降低樹突狀細胞中miR-10a 的表達。Xue X 等[6］發(fā)現，IL-12/IL-23p40 是針對共生細菌的先天免疫反應的關鍵分子，可作為miR-10a 的靶基因，結腸炎組小鼠與對照組小鼠相比，腸道中IL-12/IL-23p40 水平較高，而腸道中miR-10a 的水平較低。隨著miR-10a 表達水平的升高，可在一定程度上抑制IL-12/IL-23p40 樹突狀細胞的產生，有助于維持腸道的動態(tài)平衡。Wang F 等[7］觀察到幽門螺桿菌陽性的胃癌組織中miR-143-3p 表達明顯上調。miR-143-3p 靶向性作用于AKT2，后者可誘導細胞凋亡并負調控腫瘤的生長，遷移和侵襲。細菌病原體具有通過影響TLR2/MyD88/NF-κB 途徑調節(jié)宿主microRNA 抵抗自噬的能力，從而促進細菌的存活和繁殖，而miR-23a-5p 被證明可促進細菌存活并抑制結核分枝桿菌誘導的巨噬細胞自噬。

大量的實驗證據和臨床結果表明，飲食來源的microRNA 也是重要的調節(jié)因子之一，包括直接來源于飲食或經由食物的代謝物導出的microRNA[8，9］。從飲食中獲得的腸微生物和microRNA 之間相關性的交互分析顯示，miR-21，miR-146a 和miR-155 在腸道菌群、細胞衰老、DNA 功能調節(jié)和炎性反應等方面具有重要的作用。蔬菜膳食纖維也可通過腸微生物產生微量元素和次級代謝物，從而影響腸道內微環(huán)境的改變，進一步影響宿主腸微小RNA 譜，調節(jié)一些癌癥相關的微RNA 表達，最終抑制多種癌癥相關的致癌信號通路。

1.2 microRNA 與腸黏膜屏障 腸黏膜屏障是由完整的彼此緊密連接的腸黏膜上皮細胞及其分泌的黏液構成的天然屏障。在宿主對腸道病原體的防御方面，黏膜相關免疫系統通過上皮細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞的動態(tài)功能和協調的細胞相互作用識別外來入侵者。生理狀態(tài)下，機體的黏膜經常被暴露在各種致病因素，如環(huán)境抗原、常見的致病微生物等中，而大多數抗原可以穿過腸道及呼吸道的黏膜上皮屏障到體內，因此保護黏膜屏障的完整性及平衡黏膜炎癥反應是維持機體正常生理活動的關鍵部分。黏膜表面的穩(wěn)態(tài)維護涉及各種調節(jié)系統，這些系統可阻止諸如微生物、毒素和過敏源等對體內穩(wěn)態(tài)的威脅。研究表明，microRNA 對免疫細胞和免疫反應、防御病原微生物、腸黏膜屏障、腸上皮細胞發(fā)育具有顯著影響。這在很大程度上影響腸道穩(wěn)態(tài)，并與自身免疫性疾病廣泛相關。microRNA 是控制這些調控網絡的一個關鍵部分，如黏膜炎性狀態(tài)期間，microRNA 參與粒細胞的黏膜屏障遷移，防止炎性反應過度侵襲其他組織器官，從而最大程度降低炎性狀態(tài)及附帶組織的損傷。因此，microRNA 在維護腸黏膜表面穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著重要的作用。

現代研究發(fā)現，miRNA-320a、miR-146 和miRNA-16-5p 可影響腸道黏膜屏障的完整性。MiRNA-320a已被證明是通過調節(jié)磷酸酶PP2A 的調節(jié)亞單位PPP2R5B 從而對腸道屏障的完整性起關鍵作用。Szucs D 等[10］發(fā)現在兒科患者十二指腸活檢中miR-146和miR-155 的表達明顯增加。臨床用藥發(fā)現通過抗炎TGF-β 的治療可以降低小腸上皮細胞或十二指腸的成纖維細胞中這兩種microRNA 的表達水平，表明這些microRNA 與調節(jié)腸黏膜的炎性狀態(tài)密切相關。miR-31 對腸上皮細胞具有一定程度保護作用，研究發(fā)現其可抑制GP130，IL17RA 和IL7R 等幾種受體在腸道中的表達，降低這些受體對STAT3 的激活水平，從而進一步防止腸上皮的破壞或損傷[11］。腸上皮細胞中miR-146a 對細菌抗原如脂多糖（LPS）或細胞因子的過度表達取決于TLR4/MyD88/NF-kB 的激活，可誘導免疫耐受，抑制對LPS 的細胞因子生成和結腸炎小鼠模型中腸上皮細胞中IL-1β 的表達，降低小鼠腸道的炎癥狀態(tài)，緩解水腫及局部紅腫等表征[12］。miR-320 的下調還可以上調HT-29 細胞系中的NF-κB 活性和炎性細胞因子的產生，這提示對維護腸內環(huán)境穩(wěn)定具有重要作用。

1.3 microRNA 與腸道免疫系統 先天免疫系統被認為是抵御外來抗原和病原體的第一道防線。腸道作為機體最大的免疫器官由成熟的腸道黏膜免疫系統、腸上皮細胞、淋巴濾泡及腸系膜淋巴結等組成的腸淋巴組織共同構成。研究表明，microRNA 很大一部分是通過影響免疫靶向信號傳導途徑、調節(jié)腸上皮增殖分化及改善腸道炎性狀態(tài)，來參與影響機體的免疫細胞、免疫反應及病原微生物的防御[13］。

Zhang XY 等[14］研究發(fā)現，在腸道損傷小鼠模型中，程序性死亡1（PD-1）可被激活，從而導致IgA 和IgM 的能力受損，同時還會降低miR-155 水平，破壞腸道免疫平衡?；罨T導的胞苷脫氨酶（AID）上調后，可明顯通過IL-10 和miR-155 途徑改善IgA 和IgM 功能障礙，因此IL-10 和miR-155 可能是腸屏障和免疫力受損的潛在靶標。在小鼠模型中發(fā)現，microRNA 可通過調節(jié)腸道上皮細胞增殖分化，在腸道先天免疫中起作用，這為臨床治療結腸炎提供了一定的理論基礎與實驗支撐[15］。如miR-31 可通過調節(jié)Wnt/Hippo 信號通路抑制免疫反應，其主要作用機制是通過促進腸道上皮細胞的增殖來抵抗腸道炎性疾病，并在一定程度上促進上皮細胞的再生。此外，還發(fā)現miRNA-320a 可通過抑制轉錄抑制因子Twist1 直接靶向作用于βcatenin、VE-cadherin 等相關靶點，調控腸道細胞的增殖分化，從而維護腸道的免疫功能。MiRNA-34a-5p 則被證明是鋅指轉錄因子Snail 的抑制劑，而Snail 又是黏附蛋白和緊密連接蛋白E-cadherin，claudin 和occludin的轉錄抑制因子，影響著腸道內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)[16］。miRNA-16-5p 作為claudin-2 和cinglin 表達的調節(jié)因子，其表達與腸易激綜合征（IBS）的發(fā)生負相關，因此在調節(jié)免疫功能中具有深遠的影響?；啬c和遠端結腸中表達的MiR-146a，已被證明可以通過限制T 輔助17 細胞（Th17）和調節(jié)性T 細胞（Tregs）細胞的擴增來維持腸道內環(huán)境穩(wěn)態(tài)，是腸道免疫應答和腸道菌群之間串擾的關鍵分子[12，17］。此外，促炎性細胞因子和LPS 通過激活TLR4/MyD88/NF-kB-Akt 信號轉導，糾正體內炎癥環(huán)境，可有效地誘導腸道上皮細胞中的miR-146a 的表達改變，從而抑制腸道免疫的激活并促進腸道上皮細胞的免疫耐受性[12］。炎癥誘導下的腸道，主要分泌miR-31 參與抑制由STAT3 激活的GP130、IL17RA 和IL7R 等多種受體的表達，達到防止腸上皮的破壞或損傷的目的。而miR-146a 在腸上皮細胞中過表達對細菌抗原如脂多糖（LPS）或細胞因子的反應主要取決于TLR4/MyD88/NF-kB 的激活，可誘導免疫耐受并抑制細胞因子的產生以響應LPS 和結腸炎小鼠模型腸上皮細胞中的IL-1β[12］。此外，miR-375-3p 是微生物群敏感的microRNA 之一，可以調節(jié)腸上皮干細胞（IESC）的增殖。已經發(fā)現，miR-375-3p 在IESC 中高表達，可以作為減少IESC 增殖的調節(jié)劑。

Th17 的分化是腸道穩(wěn)態(tài)的重要調節(jié)器，可以通過不同的調節(jié)機制對常駐微生物群或microRNA 做出反應來操縱其分化。例如，腸道m(xù)iR-155 已被鑒定為促進樹突狀細胞分泌細胞因子以進一步調節(jié)Th17 細胞分化和免疫功能，這與慢性腸道炎癥和自身免疫性疾病的發(fā)展密切相關[18］。相反，miR-155 敲低會降低Th17細胞密度并誘導炎性細胞因子產生的功能缺陷，從而進一步靶向芳烴受體以抑制黏膜免疫反應并改善結腸炎。miR-106a、miR-18b 和miR-363-3p 可以抑制Th17分化并減少腸道中細胞因子的分泌，尤其是IL-17。MiR-125a 在腸道T 細胞中高表達以調節(jié)其功能，下調miR-125a 表達可影響小鼠模型腸道免疫反應中的Th1/Th17 細胞分化。miR-125 敲除的小鼠反映了這種效應，其中誘導的Th1 和Th17 細胞浸潤嚴重破壞了腸道屏障并刺激了結腸炎[19］。此外，miR-34a 可以通過靶向IL-6R 和IL-23R 抑制Th17 細胞的分化及其浸潤，保護腸道免受檸檬酸桿菌等有害桿菌的侵害，從而抑制炎癥誘導的癌癥干細胞增殖。因此，microRNA 在腸道免疫系統中發(fā)揮重要作用。

2 microRNA 與炎癥性腸病

炎性腸?。↖BD）是一種慢性腸道炎癥疾病，包括潰瘍性結腸炎（UC）和克羅恩?。–D），UC 和CD 雖在癥狀上具有一定的相似程度，但在發(fā)病部位、治療及疾病進程等方面都有很大區(qū)別[20］。microRNA 不僅可監(jiān)測或診斷IBD 患者的疾病，還有助于UC 和CD 疾病的先期鑒別診斷，為臨床治療提供一定指導意義。

2.1 microRNA 與UC UC 是一種慢性非特異性的腸道炎性病變，其病因與飲食、環(huán)境、免疫等多方面有關，主要臨床表現為腸道黏膜組織受損及機體免疫功能紊亂等。microRNA 可通過調控靶基因轉錄后的水平，改善腸道炎性狀態(tài)，維護腸道內環(huán)境的穩(wěn)定，與機體的整體健康有著密切的關系。

有研究表明，UC 的發(fā)生發(fā)展與miR-155 在腸黏膜組織中過表達呈正相關，其作用機制可能是通過激活Wnt 信號通路，下調E-鈣黏素的表達，從而促進上皮間質轉化，加速UC 的進程[21］。既往臨床研究中也發(fā)現UC 患者的血清中miR-155 呈高表達狀態(tài)，由于患者腸壁發(fā)生嚴重病變，腸黏膜愈合恢復時間也較長，黏膜上皮出現屏障功能障礙，易致腸道內微生物穿越腸道屏障，加速UC 發(fā)生或發(fā)展[22，23］。陳巍等[24］研究發(fā)現，在右旋糖酐硫酸鈉（DSS）誘導UC 小鼠模型中發(fā)現，miR-23a-3p 和miR-27a-3p 在正常小鼠和UC 小鼠血清中的表達水平具有明顯差異，其可能調控基因PPARGC1A、PHLPP2 在UC 小鼠血清中表達明顯升高。Dai X 等[25］發(fā)現miR-193a-3p 可通過直接調節(jié)吸收細菌產物的二/三肽轉運蛋白：PepT1，減輕黏膜炎癥。UC患者炎癥狀態(tài)下的結腸組織中miR-193a-3p 明顯下調并常伴隨PepT1 的上調。因而miR-193a-3p 的過表達可降低PepT1 表達，其作用機制可能是通過抑制NFκB 信號通路以減輕由DSS 引起的結腸炎。MiR-146a 在抑制Tregs 的調節(jié)中起著基本作用，從而控制T 輔助細胞（Th1）的反應。在腸道中，發(fā)現miR-146a 在調節(jié)某些腸道T 細胞亞型（包括Th17，Tregs 和T 濾泡輔助細胞（Tfh））的擴展中至關重要。在腸道黏膜炎癥中，miR-146a 不僅調節(jié)免疫反應，而且還顯示出其對屏障功能的影響。降低miR-146a 的表達可使實驗鼠結腸的炎癥狀態(tài)得到一定程度的改善，其腸屏障功能也與其他組鼠相比有更強的保護作用[26］。

2.2 microRNA 與CD CD 是炎癥性腸病中一種非特異性慢性肉芽腫腸病，常好發(fā)于回盲部，主要臨床特征表現為腹痛、發(fā)熱、腹瀉、腸梗阻等，其致病因素多認為是與自身遺傳易感性、環(huán)境因素及外源性刺激因素有關，在CD 的治療中發(fā)現，保障腸黏膜屏障的穩(wěn)定性及完整性尤為重要。目前發(fā)現，microRNA 在腸道細胞的生長分化、消化道腫瘤、炎癥及自身免疫系統疾病中起著重要作用，CD 患者的microRNA 水平也發(fā)生了顯著變化。因此，探究microRNA 參與CD 的發(fā)生發(fā)展對臨床診斷及治療也具有一定指導意義。

研究發(fā)現，血清中microRNA 水平變化可能作為CD中的非侵入性生物標志物，其中小兒CD 患者的血清中miR-484 和miR-195 的水平顯著降低，Ng 等人則在20名老年患者的血漿中發(fā)現miR92水平與正常組相比有一定幅度降低[27，28］。Peck BC 等[29］從患有CD 的患者和無炎性腸病（非IBD）的患者的結腸組織中分離出小分子，并對其總RNA 進行了高通量測序發(fā)現：miR-31-5p 和miR-203 是與CD 相關的基因表達譜的候選主調控因子[29］。同時，CD 患者的活檢中miR-215 的表達水平可能預示了穿透性/瘺管性CD 的可能性，miRNA還可以調節(jié)包括NOD2、IL-6、TNF 等與CD 相關的特定基因，為CD 治療進程提供一定理論依據[30］。Schaefer J S等[30］研究發(fā)現，在CD 患者發(fā)炎的黏膜中，三種microRNA（miR-21-3p，miR-146a3p 和miR-155-5p）高表達，而CDH1 表達卻被下調，這種相關性在UC 患者中未檢測到，這為鑒別診斷及治療克羅恩病提供一定的理論依據[31］。

3 結語與展望

microRNA 是維持健康胃腸環(huán)境的關鍵因素，與腸道菌群相互調控，影響宿主相關基因表達，靶向性調節(jié)相關菌群的生長與運動，對維持腸道內環(huán)境穩(wěn)定具有積極作用。同時，microRNA 還可通過參與各種調節(jié)系統以維護黏膜表面的穩(wěn)態(tài)，抵擋病原微生物的侵襲，改善腸道炎性狀態(tài)，影響炎癥性腸病如潰瘍性結腸炎及克羅恩病的發(fā)生發(fā)展，為臨床鑒別用藥提供理論指導。但由于microRNA 譜系豐富，一些microRNA 功能尚未進行深入研究，作用機制也未闡明，因此還需探索新技術、新方法，開發(fā)microRNA 的相關生物學功能，為microRNA 的靶向干預治療不良腸道微生物組和慢性腸道炎癥提供潛在的療法。