引用本文: 張智鵬, 張偉輝. 非編碼 RNA 在急性胰腺炎中的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2021, 28(11): 1536-1540. doi: 10.7507/1007-9424.202101006 復制
急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)的發病率在世界范圍內不斷增高,是住院患者的常見胃腸道疾病原因之一。據文獻[1-3]報道,AP 的平均發病率為每年每 10 萬人 19 例,根據 AP 嚴重程度可分為重癥 AP(severe AP,SAP)與輕癥 AP,有超過 80% 的患者被診斷出輕度自限性胰腺炎,有近 20% 的 AP 患者發展成 SAP。SAP 的特征是臨床病程延長、多器官功能衰竭和胰腺壞死,一旦發展成SAP的病死率可達 25%~45%,導致全球疾病負擔沉重。AP 作為胰腺炎癥過程的一種,具有廣泛的臨床表現和各種生化指標的變化,盡管目前關于 AP 發病機制有了一些共識,如腺泡細胞損傷導致消化酶的腺泡內激活、炎癥轉錄因子的激活和炎癥細胞浸潤[4],但仍有較多問題長期困擾臨床醫生和研究人員,特別是在 AP 的確切發病機制、早期明確診斷、針對疾病的有效治療等方面都需要進一步廣泛深入地研究。近年來,非編碼 RNA(non-coding RNA,ncRNA)成為研究人員和臨床醫生研究的熱門話題,其涵蓋了假基因、環狀 RNA、微小 RNA(microRNA,miRNA 或 miR)、長鏈非編碼 RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等,ncRNA 與蛋白質、RNA、DNA 相互作用后可有效促進 RNA 降解、蛋白質修飾、染色質重塑、表觀遺傳調節[5]。其中的 lncRNA 作為 ncRNA 的一種,其氨基酸長度超過 200 個核苷酸,能夠在許多疾病的多個生物過程中發揮作用[6-8];miRNA 包含 21~24 個核苷酸,以轉錄后的方式調節多種途徑,能夠有效調解多種炎癥性疾病。目前,關于 lncRNAs 在 AP 中的調控研究普遍很少,而 miRNA 在 AP 中的作用已被廣泛認識。筆者通過分析近年來國內外的相關文獻,對 lncRNA 和 miRNA 在 AP 中的研究進展進行綜述,希望為進一步探討 AP 的發病機制和尋找治療 AP 的新靶點提供思路。
1 miRNAs 與 AP
AP 的治療在過去 10 年中發生了巨大變化,引入了多學科、量身定制的方法,包括早期腸內營養、預防性抗生素的選擇性應用、鎮痛、重癥監護、受感染胰周與胰腺壞死后外科干預、放射治療、微創內鏡治療、蛋白酶抑制劑治療等,盡管采取的這些措施可將其病死率與發病率有效降低,然而考慮到靶向性的缺失,上述療法并不十分理想。因此,尋找新的 AP 診斷和治療方法迫在眉睫[9]。miRNAs 的發現開啟了一個關于 AP 診斷和治療的新方向,如果 miRNAs 表達出現變化便會引發諸如 AP 等重要生理機能變化、多種炎癥浸潤等。目前AP時上調的 miRNAs 主要有 miR-7、miR-9、miR-19b、miR-21-3p、miR-22、miR-29a、miR-122、miR-126-5p、miR-135a、miR-141、miR-148a-3p、miR-216a、miR-216b、miR-372、miR-375、miR-551b-5p、miR-155;下調的 miRNA 主要有 miR-31-5p、miR-181b、miR-99a 等。目前 miRNA 在AP中的研究主要集中在其作為生物標志物,通過表達量的變化用于對 AP 的診斷和預后判斷,僅有少部分文獻關注其在 AP 發病機制方面的作用,現將目前研究較多的幾種 miRNAs 進行總結和分析。
1.1 miR-135a
miR-135a 是 miR-135 家族(包括 miR-135a 和 miR-135b)中的一員,是一種調節基因表達的關鍵 miRNA,在多種惡性腫瘤中處于異常調節狀態,目前多集中在它在惡性腫瘤中的功能研究[10]。miR-135a 參與多種癌細胞如結直腸癌[11]、胰腺癌[12]、前列腺癌[13]的增殖、遷移和侵襲,并可能作為非小細胞肺癌[14]的診斷和預后預測的血清指標。盡管這些研究已證明了 miR-135a 在惡性腫瘤進展和臨床應用中的作用,但其在 AP 中的作用機制并不確切。Qin 等[15]發現,miR-135a 在體內和體外模型中,急性水腫性胰腺炎組 miR-135a 的表達水平均明顯高于對照組,上調 miR-135a 的表達可能通過抑制急性水腫性胰腺炎中表皮生長因子受體3和蛋白酪氨酸激酶2(PTK2)的表達來促進胰腺腺泡細胞的凋亡。Zhang 等[16]在雨蛙素誘導的 AP 研究中發現,miR-135a 表達上調,而下調其表達可以減輕雨蛙素誘導的大鼠胰腺外分泌細胞 AR42J 細胞的損傷,并且經過熒光素酶報告基因分析以及生物信息預測得出 miR-135a 的靶基因為 FAM129A,miR-135a 通過靶向 FAM129A 影響 AR42J 細胞的增殖、凋亡和炎癥反應,提示 miR-135a/FAM129A 可能為 AP 的進一步臨床應用和治療靶點研究提供新的線索。
1.2 miR-21-3p
miR-21 是具有致癌特性的 miRNAs 中的一種,在大多數惡性腫瘤中表達上調[17-18]。miR-21 有 miR-21-5p(導向鏈)和 miR-21-3p(客體鏈)兩條鏈。目前已有研究證明,miR-21-5p 具有致瘤特性,miR-21-3p 與炎癥性疾病有關[19],如 miR-21-3p 促進了腦微血管內皮細胞的炎癥和凋亡[20],miR-21-3p 過表達可促進腎纖維化的炎癥反應,下調 miR-21-3p 可以減輕紫外線誘導的人體皮膚炎癥[21-22];還發現 miR-21-3p可以抑制氧化應激引發的細胞死亡,抑制 miR-21-3p可減輕細胞氧化應激和細胞凋亡[23]。目前已有研究[24]將 miR-21-3p 用作慢性胰腺炎的診斷和預后判斷生物標志物,同時在 AP 中發現 miR-21-3p 表達水平也升高,且發現其表達與血清脂蛋白脂肪酶、白細胞介素-6、白細胞介素-8、腫瘤壞死因子(TNF)-α 水平呈正相關,與細胞內炎癥反應和胰腺組織壞死相關。Dixit 等[25]全面分析了正常和疾病條件下小鼠胰腺腺泡細胞的全局 miRNA 表達譜,結果發現,miR-21-3p 的表達水平與疾病的嚴重程度相關。Li 等[26]研究發現,miR-21 通過上調 STAT3 蛋白抑制劑 PIAS3 和下調高遷移率族蛋白 B1 來調節 AP 時的炎癥反應,證實了 miR-21 在調節 AP 細胞死亡和炎癥反應復雜網絡中的關鍵作用。Wang 等[27]在分析大鼠急性出血性壞死性胰腺炎模型后指出,miR-21-3p 可使得 Trp 信號通路被激活,進而使得大鼠肺損傷以及胰腺炎加重。吳開李等[28]在對 AP 患者血漿中 miR-21-3p 的表達水平進行檢測后指出,miR-21-3p 表達水平相較于正常人群顯著增高,并且其與病情嚴重程度及預后呈正相關。miR-21 可能對 AP 的診斷和預后評估具有較好價值,同時對 miR-21 的不斷研究也為了解 AP 的發病機制及早期治療提供了新的思路。
1.3 miR-155
miR-155 是 Toll 樣受體誘導的炎癥調節因子,它通過穩定 Toll 樣受體 α 的 mRNA 表達來上調 TNF mRNA 表達[29]。miR-155 作為一種多功能的 miRNA,具有炎癥相關的作用,受不同類型的炎癥介質的調節。脂多糖、干擾素-β、TNF-α 均可誘導人單核細胞系產生 miR-155, miR-155通過參與重要靶點和信號通路的分子變化,引發了結直腸癌、炎癥性腸病、幽門螺桿菌相關性胃病等疾病的發生[30]。腸黏膜屏障的組成細胞是一層上皮細胞,高度分化且交聯,處在頂端連接復合體位置。SAP 患者的腸屏障功能障礙會導致內毒素血癥和多器官功能衰竭并導致疾病進展,Tian 等[31]發現 miR-155 過表達通過在轉錄后水平下調 RhoA 基因的表達來抑制 RhoA 蛋白的合成,從而下調頂端連接復合體的兩個主要組成蛋白 ZO-1 和 E-cadherin 的表達,這一致病過程最終導致 SAP 患者腸屏障功能障礙,提示 miR-155 在腸上皮細胞頂端連接復合體的結構和功能調控中起重要作用。Wang 等[32]使用雨蛙素誘導的 AP 模型小鼠進行體內測試,以分析 miR-155 上調促進 SAP 的機制,結果細胞因子信號抑制因子1(suppressor of cytokine signaling 1,SOCS1)被確定為 miR-155 的靶基因之一,miR-155 表達水平越高,AP 越嚴重;SOCS1 水平越低,AP 同樣越嚴重。在臨床試驗[33]中發現,AP 患者中 miR-155 水平顯著增加,而 miR-155 通過靶向 SAP 中的 SOCS1 的表達來調節 Th17/Treg 比率,結果提示,miR-155 通過抑制 SOCS1 從而上調 AP 的 Th17/Treg 比率和炎性細胞因子的表達水平[32]。以上這些研究發現為 SAP 的發病機理和潛在機制提供了新的見解。
總之,目前越來越多的證據表明,由于 miRNA 在調節 AP 過程中的特異性和敏感性,其功能要強于傳統生物標志物,后者通常具有更差的細胞特異性與組織特異性。某些miRNAs 的異常表達意味著 AP 發病概率增加,因此,在診治 AP 時可考慮將其作為生物標志物的候選。當前研究者們正圍繞著 AP 基礎研究的數據開展著更多的臨床研究,但是來自動物 AP 的數量龐大的 miRNAs 尚有待研究者們的充分分析與探索[34],比如自噬已成為 AP 研究的熱點,它對 AP 發病后早期腺泡細胞胰酶的激活和全身炎癥反應具有重要意義,現有的研究表明 miRNA 幾乎參與了自噬的每一個階段,包括自溶酶體與自噬小體的成熟,吞噬小泡的誘導、成核和放大,無一不扮演著不可或缺的角色,然而目前對 miRNAs 調控 AP 自噬的潛在機制的了解還很有限,還需要進一步的探索和研究[35]。
2 lncRNAs 與 AP
與 miRNA 的相關研究相比,關于 ncRNA 差異表達在 AP 患者中的臨床意義的相關研究中lncRNAs的相關研究尚較少。基于 lncRNAs 的生物學特性和調控功能,已有較多文獻圍繞其在人類疾病中的作用展開研究,但目前關于 lncRNAs 與 AP 關系研究的文獻較少。通過對差異性表達的 lncRNAs 深入研究,旨在為 AP 的分子機制提供新的線索,同時為開發新的診斷生物標志物和未來的藥理學干預措施提供思路,現簡單介紹幾種熱點 lncRNAs。
2.1 lncRNA H19
H19 作為印記基因的一種,位于人染色體 11p15.5 上,其功能產物是 lncRNA,其表達位點主要位于胚胎,在胎兒出生時表達不明顯,但在腫瘤中則表達顯著[36]。有研究[37]發現,胰腺嚴重受損時,AP 甚至 SAP 可損傷機體,引起過度自噬,抑制細胞增殖;間充質干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)可以通過促進 PI3K/Akt/mTOR 信號通路來抑制自噬以減輕 SAP,而 lncRNA H19 可顯著增強其治療效果;在骨髓來源 MSCs 的處理過程中,lncRNA H19 若出現上調則能夠扮演 miRNA 海綿的角色,作為競爭內源 RNA針對 RNO-miR-141-3p 與 RNO-miR-138-5p 進行吸附,可促進 PTK2 和 β-catenin 的表達,進而增強 FAK/PDK1/Akt/mTOR 信號轉導,抑制自噬,促進細胞增殖,因此,H19 可能為未來利用 MSCs 治療 SAP 提供了一種新的策略。李保軍等[38]在分析 AP 患者血清中 H19 后指出,相較于健康組,AP 組的 H19 表達水平更高,同時在患者處于恢復狀態時 H19 表達不再活躍,且相較于輕癥 AP 患者,SAP 患者的 H19 表達水平也更高,結果提示,H19 可能有機會作為重要的生物標志物對 AP 嚴重程度進行分級。 H19 在調節許多生物學功能中起著至關重要的作用,并且與人類各種疾病的發病機制密切相關[39],雖然其在 AP 中的作用機制尚不清楚,但仍具有作為 AP 診斷標志物的巨大潛力。
2.2 lncRNA MEG3
MEG3 是小鼠 GLt2 基因的同源異型基因,對于乳腺、脾、胰腺、卵巢、睪丸等正常人體組織來說,MEG3 均有基礎表達,MEG3 已被報道在多種惡性腫瘤中下調,MEG3 能夠對細胞增殖產生抑制作用,促使細胞凋亡,導致腫瘤發生[40-41]。此外,MEG3 在炎癥疾病中的研究也取得了很大成果,lncRNA 的規范調控模式是作為 miRNAs 的海綿來抑制 miRNA 的表達,miR-195-5P 被證實是 MEG3 的靶點[42]。Chen 等[43]研究了 MEG3 在 AP 細胞模型中的抗炎作用,證明了在雨蛙素誘導的 HPDE 細胞中,MEG3 的過度表達通過 MEG3/miR-195-5p/FGFR2 調節軸導致核因子(NF)-κB 通路的失活,這一新發現為 AP 的診斷和治療提供了幾種有希望的生物標志物,并為理解 AP 的發病機制提供了廣闊的思路。張旭等[44]檢測 SAP 和輕癥 AP 患者 MEG3 的表達情況時發現,SAP 患者 MEG3 的表達量顯著低于輕癥 AP 患者,并且 MEG3 診斷 SAP 的受試者操作特征曲線下面積為 0.797、靈敏度為 86%、特異度為 67%。以上研究結果提示,血清 MEG3 通過表達下調參與 AP 發病過程,其表達水平與病情嚴重程度密切相關,MEG3 可能是潛在的區分輕癥 AP 和 SAP 的生物標志物。
2.3 lncRNA B3GALT5-AS1
lncRNA B3GALT5-AS1 此前被報道與多種惡性腫瘤相關,其在血清中的水平可以作為結直腸癌的診斷生物標志物及胃癌診斷和預后判斷的生物標志物。Wang 等[45]指出,相較于正常組,AP 患者的 B3GALT5-AS1 表達水平更低,其通過抑制 miR-203 抑制結腸癌的肝轉移, miR-203 受 B3GALT5-AS1 負調控,于是推測 B3GALT5-AS1 的過表達可能通過抑制 miR-203 來減輕雨蛙素誘導的損傷,然而 miR-203 與 B3GALT5-AS1 間會不會相互影響尚需研究與探索;研究還發現,miR-203 和核因子白細胞介素-3(NFIL3)之間存在下行調控模式,NFIL3 過表達能夠使 miR-203 模擬物影響雨蛙素誘導的 AR42J 細胞損傷程度顯著變化,結果提示,B3GALT5-AS1 過表達可能通過負向調節 miR-203/NFIL3 軸和抑制 NF-κB 信號的激活而減輕雨蛙素誘導的 AR42J 細胞損傷。因此,B3GALT5-AS1 可能成為 AP 的一種有前途的診斷標志物或治療靶點[46]。
目前 lncRNAs 與 AP 的相關性研究尚處于起步階段,關于 lncRNAs 在 AP 中的作用還知之甚少。當前研究的局限性主要有兩點:首先,大鼠和人類組織之間基因表達譜的差異給大鼠模型的應用帶來了固有的問題,建議對從動物模型研究中獲得的適用于人類胰腺炎的候選基因進行進一步的研究和重新調查。第二,除了用生物信息學工具預測候選的 lncRNAs以及用 qRT-PCR 驗證表達外,沒有更多的證據揭示 lncRNAs 的機制和它們的作用。因此,這些 lncRNAs 在 AP 的病理過程中是如何被破壞的還有待于進一步的功能研究[47]。
3 小結與展望
AP是一種高發病率和高病死率的炎癥性疾病。初步診斷通常基于持續性腹痛、增強CT、血淀粉酶水平等。然而由于腹痛癥狀不具特異性,血淀粉酶含量變化延遲,增強CT費用較高,因而需要探索新的診斷方法。目前治療主要以保守治療為主,但對于多數患者,保守治療不能阻止進行性膿毒癥,胰周膿腫感染,胃、小腸或結腸穿孔和胰周壞死,因此,有必要探索新的治療方法。ncRNAs起初被認為是轉錄的“噪音”,近年來的研究扭轉了 ncRNA 代表“垃圾”轉錄產物的觀點。ncRNAs 是介導細胞代謝、凋亡、轉錄與轉錄后修飾、增殖、分化、發育等細胞過程的重要調節因子,ncRNAs 的失調在許多疾病的發展中起著重要作用。雖然已篩選出多種與AP相關的ncRNAs,但與AP相關的ncRNAs的功能仍未被完全發現,相關研究也較少,相信隨著檢測及應用技術的發展,ncRNAs將在AP的診斷與治療中扮演更加重要的角色,有望為早日攻克AP帶來希望。
重要聲明
利益沖突聲明:本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明,我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明:張智鵬檢索文獻并撰寫文章;張偉輝對文章思路進行指導并對內容進行審改。
急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)的發病率在世界范圍內不斷增高,是住院患者的常見胃腸道疾病原因之一。據文獻[1-3]報道,AP 的平均發病率為每年每 10 萬人 19 例,根據 AP 嚴重程度可分為重癥 AP(severe AP,SAP)與輕癥 AP,有超過 80% 的患者被診斷出輕度自限性胰腺炎,有近 20% 的 AP 患者發展成 SAP。SAP 的特征是臨床病程延長、多器官功能衰竭和胰腺壞死,一旦發展成SAP的病死率可達 25%~45%,導致全球疾病負擔沉重。AP 作為胰腺炎癥過程的一種,具有廣泛的臨床表現和各種生化指標的變化,盡管目前關于 AP 發病機制有了一些共識,如腺泡細胞損傷導致消化酶的腺泡內激活、炎癥轉錄因子的激活和炎癥細胞浸潤[4],但仍有較多問題長期困擾臨床醫生和研究人員,特別是在 AP 的確切發病機制、早期明確診斷、針對疾病的有效治療等方面都需要進一步廣泛深入地研究。近年來,非編碼 RNA(non-coding RNA,ncRNA)成為研究人員和臨床醫生研究的熱門話題,其涵蓋了假基因、環狀 RNA、微小 RNA(microRNA,miRNA 或 miR)、長鏈非編碼 RNA(long non-coding RNA,lncRNA)等,ncRNA 與蛋白質、RNA、DNA 相互作用后可有效促進 RNA 降解、蛋白質修飾、染色質重塑、表觀遺傳調節[5]。其中的 lncRNA 作為 ncRNA 的一種,其氨基酸長度超過 200 個核苷酸,能夠在許多疾病的多個生物過程中發揮作用[6-8];miRNA 包含 21~24 個核苷酸,以轉錄后的方式調節多種途徑,能夠有效調解多種炎癥性疾病。目前,關于 lncRNAs 在 AP 中的調控研究普遍很少,而 miRNA 在 AP 中的作用已被廣泛認識。筆者通過分析近年來國內外的相關文獻,對 lncRNA 和 miRNA 在 AP 中的研究進展進行綜述,希望為進一步探討 AP 的發病機制和尋找治療 AP 的新靶點提供思路。
1 miRNAs 與 AP
AP 的治療在過去 10 年中發生了巨大變化,引入了多學科、量身定制的方法,包括早期腸內營養、預防性抗生素的選擇性應用、鎮痛、重癥監護、受感染胰周與胰腺壞死后外科干預、放射治療、微創內鏡治療、蛋白酶抑制劑治療等,盡管采取的這些措施可將其病死率與發病率有效降低,然而考慮到靶向性的缺失,上述療法并不十分理想。因此,尋找新的 AP 診斷和治療方法迫在眉睫[9]。miRNAs 的發現開啟了一個關于 AP 診斷和治療的新方向,如果 miRNAs 表達出現變化便會引發諸如 AP 等重要生理機能變化、多種炎癥浸潤等。目前AP時上調的 miRNAs 主要有 miR-7、miR-9、miR-19b、miR-21-3p、miR-22、miR-29a、miR-122、miR-126-5p、miR-135a、miR-141、miR-148a-3p、miR-216a、miR-216b、miR-372、miR-375、miR-551b-5p、miR-155;下調的 miRNA 主要有 miR-31-5p、miR-181b、miR-99a 等。目前 miRNA 在AP中的研究主要集中在其作為生物標志物,通過表達量的變化用于對 AP 的診斷和預后判斷,僅有少部分文獻關注其在 AP 發病機制方面的作用,現將目前研究較多的幾種 miRNAs 進行總結和分析。
1.1 miR-135a
miR-135a 是 miR-135 家族(包括 miR-135a 和 miR-135b)中的一員,是一種調節基因表達的關鍵 miRNA,在多種惡性腫瘤中處于異常調節狀態,目前多集中在它在惡性腫瘤中的功能研究[10]。miR-135a 參與多種癌細胞如結直腸癌[11]、胰腺癌[12]、前列腺癌[13]的增殖、遷移和侵襲,并可能作為非小細胞肺癌[14]的診斷和預后預測的血清指標。盡管這些研究已證明了 miR-135a 在惡性腫瘤進展和臨床應用中的作用,但其在 AP 中的作用機制并不確切。Qin 等[15]發現,miR-135a 在體內和體外模型中,急性水腫性胰腺炎組 miR-135a 的表達水平均明顯高于對照組,上調 miR-135a 的表達可能通過抑制急性水腫性胰腺炎中表皮生長因子受體3和蛋白酪氨酸激酶2(PTK2)的表達來促進胰腺腺泡細胞的凋亡。Zhang 等[16]在雨蛙素誘導的 AP 研究中發現,miR-135a 表達上調,而下調其表達可以減輕雨蛙素誘導的大鼠胰腺外分泌細胞 AR42J 細胞的損傷,并且經過熒光素酶報告基因分析以及生物信息預測得出 miR-135a 的靶基因為 FAM129A,miR-135a 通過靶向 FAM129A 影響 AR42J 細胞的增殖、凋亡和炎癥反應,提示 miR-135a/FAM129A 可能為 AP 的進一步臨床應用和治療靶點研究提供新的線索。
1.2 miR-21-3p
miR-21 是具有致癌特性的 miRNAs 中的一種,在大多數惡性腫瘤中表達上調[17-18]。miR-21 有 miR-21-5p(導向鏈)和 miR-21-3p(客體鏈)兩條鏈。目前已有研究證明,miR-21-5p 具有致瘤特性,miR-21-3p 與炎癥性疾病有關[19],如 miR-21-3p 促進了腦微血管內皮細胞的炎癥和凋亡[20],miR-21-3p 過表達可促進腎纖維化的炎癥反應,下調 miR-21-3p 可以減輕紫外線誘導的人體皮膚炎癥[21-22];還發現 miR-21-3p可以抑制氧化應激引發的細胞死亡,抑制 miR-21-3p可減輕細胞氧化應激和細胞凋亡[23]。目前已有研究[24]將 miR-21-3p 用作慢性胰腺炎的診斷和預后判斷生物標志物,同時在 AP 中發現 miR-21-3p 表達水平也升高,且發現其表達與血清脂蛋白脂肪酶、白細胞介素-6、白細胞介素-8、腫瘤壞死因子(TNF)-α 水平呈正相關,與細胞內炎癥反應和胰腺組織壞死相關。Dixit 等[25]全面分析了正常和疾病條件下小鼠胰腺腺泡細胞的全局 miRNA 表達譜,結果發現,miR-21-3p 的表達水平與疾病的嚴重程度相關。Li 等[26]研究發現,miR-21 通過上調 STAT3 蛋白抑制劑 PIAS3 和下調高遷移率族蛋白 B1 來調節 AP 時的炎癥反應,證實了 miR-21 在調節 AP 細胞死亡和炎癥反應復雜網絡中的關鍵作用。Wang 等[27]在分析大鼠急性出血性壞死性胰腺炎模型后指出,miR-21-3p 可使得 Trp 信號通路被激活,進而使得大鼠肺損傷以及胰腺炎加重。吳開李等[28]在對 AP 患者血漿中 miR-21-3p 的表達水平進行檢測后指出,miR-21-3p 表達水平相較于正常人群顯著增高,并且其與病情嚴重程度及預后呈正相關。miR-21 可能對 AP 的診斷和預后評估具有較好價值,同時對 miR-21 的不斷研究也為了解 AP 的發病機制及早期治療提供了新的思路。
1.3 miR-155
miR-155 是 Toll 樣受體誘導的炎癥調節因子,它通過穩定 Toll 樣受體 α 的 mRNA 表達來上調 TNF mRNA 表達[29]。miR-155 作為一種多功能的 miRNA,具有炎癥相關的作用,受不同類型的炎癥介質的調節。脂多糖、干擾素-β、TNF-α 均可誘導人單核細胞系產生 miR-155, miR-155通過參與重要靶點和信號通路的分子變化,引發了結直腸癌、炎癥性腸病、幽門螺桿菌相關性胃病等疾病的發生[30]。腸黏膜屏障的組成細胞是一層上皮細胞,高度分化且交聯,處在頂端連接復合體位置。SAP 患者的腸屏障功能障礙會導致內毒素血癥和多器官功能衰竭并導致疾病進展,Tian 等[31]發現 miR-155 過表達通過在轉錄后水平下調 RhoA 基因的表達來抑制 RhoA 蛋白的合成,從而下調頂端連接復合體的兩個主要組成蛋白 ZO-1 和 E-cadherin 的表達,這一致病過程最終導致 SAP 患者腸屏障功能障礙,提示 miR-155 在腸上皮細胞頂端連接復合體的結構和功能調控中起重要作用。Wang 等[32]使用雨蛙素誘導的 AP 模型小鼠進行體內測試,以分析 miR-155 上調促進 SAP 的機制,結果細胞因子信號抑制因子1(suppressor of cytokine signaling 1,SOCS1)被確定為 miR-155 的靶基因之一,miR-155 表達水平越高,AP 越嚴重;SOCS1 水平越低,AP 同樣越嚴重。在臨床試驗[33]中發現,AP 患者中 miR-155 水平顯著增加,而 miR-155 通過靶向 SAP 中的 SOCS1 的表達來調節 Th17/Treg 比率,結果提示,miR-155 通過抑制 SOCS1 從而上調 AP 的 Th17/Treg 比率和炎性細胞因子的表達水平[32]。以上這些研究發現為 SAP 的發病機理和潛在機制提供了新的見解。
總之,目前越來越多的證據表明,由于 miRNA 在調節 AP 過程中的特異性和敏感性,其功能要強于傳統生物標志物,后者通常具有更差的細胞特異性與組織特異性。某些miRNAs 的異常表達意味著 AP 發病概率增加,因此,在診治 AP 時可考慮將其作為生物標志物的候選。當前研究者們正圍繞著 AP 基礎研究的數據開展著更多的臨床研究,但是來自動物 AP 的數量龐大的 miRNAs 尚有待研究者們的充分分析與探索[34],比如自噬已成為 AP 研究的熱點,它對 AP 發病后早期腺泡細胞胰酶的激活和全身炎癥反應具有重要意義,現有的研究表明 miRNA 幾乎參與了自噬的每一個階段,包括自溶酶體與自噬小體的成熟,吞噬小泡的誘導、成核和放大,無一不扮演著不可或缺的角色,然而目前對 miRNAs 調控 AP 自噬的潛在機制的了解還很有限,還需要進一步的探索和研究[35]。
2 lncRNAs 與 AP
與 miRNA 的相關研究相比,關于 ncRNA 差異表達在 AP 患者中的臨床意義的相關研究中lncRNAs的相關研究尚較少。基于 lncRNAs 的生物學特性和調控功能,已有較多文獻圍繞其在人類疾病中的作用展開研究,但目前關于 lncRNAs 與 AP 關系研究的文獻較少。通過對差異性表達的 lncRNAs 深入研究,旨在為 AP 的分子機制提供新的線索,同時為開發新的診斷生物標志物和未來的藥理學干預措施提供思路,現簡單介紹幾種熱點 lncRNAs。
2.1 lncRNA H19
H19 作為印記基因的一種,位于人染色體 11p15.5 上,其功能產物是 lncRNA,其表達位點主要位于胚胎,在胎兒出生時表達不明顯,但在腫瘤中則表達顯著[36]。有研究[37]發現,胰腺嚴重受損時,AP 甚至 SAP 可損傷機體,引起過度自噬,抑制細胞增殖;間充質干細胞(mesenchymal stem cells,MSCs)可以通過促進 PI3K/Akt/mTOR 信號通路來抑制自噬以減輕 SAP,而 lncRNA H19 可顯著增強其治療效果;在骨髓來源 MSCs 的處理過程中,lncRNA H19 若出現上調則能夠扮演 miRNA 海綿的角色,作為競爭內源 RNA針對 RNO-miR-141-3p 與 RNO-miR-138-5p 進行吸附,可促進 PTK2 和 β-catenin 的表達,進而增強 FAK/PDK1/Akt/mTOR 信號轉導,抑制自噬,促進細胞增殖,因此,H19 可能為未來利用 MSCs 治療 SAP 提供了一種新的策略。李保軍等[38]在分析 AP 患者血清中 H19 后指出,相較于健康組,AP 組的 H19 表達水平更高,同時在患者處于恢復狀態時 H19 表達不再活躍,且相較于輕癥 AP 患者,SAP 患者的 H19 表達水平也更高,結果提示,H19 可能有機會作為重要的生物標志物對 AP 嚴重程度進行分級。 H19 在調節許多生物學功能中起著至關重要的作用,并且與人類各種疾病的發病機制密切相關[39],雖然其在 AP 中的作用機制尚不清楚,但仍具有作為 AP 診斷標志物的巨大潛力。
2.2 lncRNA MEG3
MEG3 是小鼠 GLt2 基因的同源異型基因,對于乳腺、脾、胰腺、卵巢、睪丸等正常人體組織來說,MEG3 均有基礎表達,MEG3 已被報道在多種惡性腫瘤中下調,MEG3 能夠對細胞增殖產生抑制作用,促使細胞凋亡,導致腫瘤發生[40-41]。此外,MEG3 在炎癥疾病中的研究也取得了很大成果,lncRNA 的規范調控模式是作為 miRNAs 的海綿來抑制 miRNA 的表達,miR-195-5P 被證實是 MEG3 的靶點[42]。Chen 等[43]研究了 MEG3 在 AP 細胞模型中的抗炎作用,證明了在雨蛙素誘導的 HPDE 細胞中,MEG3 的過度表達通過 MEG3/miR-195-5p/FGFR2 調節軸導致核因子(NF)-κB 通路的失活,這一新發現為 AP 的診斷和治療提供了幾種有希望的生物標志物,并為理解 AP 的發病機制提供了廣闊的思路。張旭等[44]檢測 SAP 和輕癥 AP 患者 MEG3 的表達情況時發現,SAP 患者 MEG3 的表達量顯著低于輕癥 AP 患者,并且 MEG3 診斷 SAP 的受試者操作特征曲線下面積為 0.797、靈敏度為 86%、特異度為 67%。以上研究結果提示,血清 MEG3 通過表達下調參與 AP 發病過程,其表達水平與病情嚴重程度密切相關,MEG3 可能是潛在的區分輕癥 AP 和 SAP 的生物標志物。
2.3 lncRNA B3GALT5-AS1
lncRNA B3GALT5-AS1 此前被報道與多種惡性腫瘤相關,其在血清中的水平可以作為結直腸癌的診斷生物標志物及胃癌診斷和預后判斷的生物標志物。Wang 等[45]指出,相較于正常組,AP 患者的 B3GALT5-AS1 表達水平更低,其通過抑制 miR-203 抑制結腸癌的肝轉移, miR-203 受 B3GALT5-AS1 負調控,于是推測 B3GALT5-AS1 的過表達可能通過抑制 miR-203 來減輕雨蛙素誘導的損傷,然而 miR-203 與 B3GALT5-AS1 間會不會相互影響尚需研究與探索;研究還發現,miR-203 和核因子白細胞介素-3(NFIL3)之間存在下行調控模式,NFIL3 過表達能夠使 miR-203 模擬物影響雨蛙素誘導的 AR42J 細胞損傷程度顯著變化,結果提示,B3GALT5-AS1 過表達可能通過負向調節 miR-203/NFIL3 軸和抑制 NF-κB 信號的激活而減輕雨蛙素誘導的 AR42J 細胞損傷。因此,B3GALT5-AS1 可能成為 AP 的一種有前途的診斷標志物或治療靶點[46]。
目前 lncRNAs 與 AP 的相關性研究尚處于起步階段,關于 lncRNAs 在 AP 中的作用還知之甚少。當前研究的局限性主要有兩點:首先,大鼠和人類組織之間基因表達譜的差異給大鼠模型的應用帶來了固有的問題,建議對從動物模型研究中獲得的適用于人類胰腺炎的候選基因進行進一步的研究和重新調查。第二,除了用生物信息學工具預測候選的 lncRNAs以及用 qRT-PCR 驗證表達外,沒有更多的證據揭示 lncRNAs 的機制和它們的作用。因此,這些 lncRNAs 在 AP 的病理過程中是如何被破壞的還有待于進一步的功能研究[47]。
3 小結與展望
AP是一種高發病率和高病死率的炎癥性疾病。初步診斷通常基于持續性腹痛、增強CT、血淀粉酶水平等。然而由于腹痛癥狀不具特異性,血淀粉酶含量變化延遲,增強CT費用較高,因而需要探索新的診斷方法。目前治療主要以保守治療為主,但對于多數患者,保守治療不能阻止進行性膿毒癥,胰周膿腫感染,胃、小腸或結腸穿孔和胰周壞死,因此,有必要探索新的治療方法。ncRNAs起初被認為是轉錄的“噪音”,近年來的研究扭轉了 ncRNA 代表“垃圾”轉錄產物的觀點。ncRNAs 是介導細胞代謝、凋亡、轉錄與轉錄后修飾、增殖、分化、發育等細胞過程的重要調節因子,ncRNAs 的失調在許多疾病的發展中起著重要作用。雖然已篩選出多種與AP相關的ncRNAs,但與AP相關的ncRNAs的功能仍未被完全發現,相關研究也較少,相信隨著檢測及應用技術的發展,ncRNAs將在AP的診斷與治療中扮演更加重要的角色,有望為早日攻克AP帶來希望。
重要聲明
利益沖突聲明:本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明,我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明:張智鵬檢索文獻并撰寫文章;張偉輝對文章思路進行指導并對內容進行審改。