梁雪君 葉 蕾 汪芳裕
南方醫科大學附屬金陵醫院消化內科(210002)
近年來隨著高通量測序技術的不斷發展和應用，發現大部分人類基因組(約93%)可進行轉錄，但小于2%的轉錄物編碼蛋白質，而約75%的基因組轉錄為非編碼RNA，包括小干擾RNA(siRNA)、微RNA(miRNA)、piwi相互作用RNA(piRNA)和長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA, lncRNA)[1]。LncRNA為長度大于200個核苷酸的非編碼RNA，能調節多種細胞過程。LncRNA根據其與最近的蛋白質編碼基因的拓撲關系進一步分為正義、反義、雙向、內含子和基因間lncRNA。通常位于細胞核中的lncRNA參與基因轉錄和染色質修飾，而細胞質中的lncRNA通過與mRNA、miRNA或RBP直接相互作用來調節轉錄后過程。
H19基因是第一個被發現的印記基因，位于人染色體11p15.5區域。LncRNA H19由H19基因轉錄而來，通過不同的分子機制作用于特定的基因來發揮多種細胞功能，這一過程取決于發育和疾病狀態的生物學和時空背景。H19在胚胎組織中大量表達，出生后在除骨骼肌和心臟外的其他組織中的表達均明顯下降[2]。H19調控細胞功能的機制包括表觀遺傳調控、H19/miR-675軸、miRNA海綿以及通過結合RBP調控靶基因的表達。研究表明，H19在食管癌組織中高表達，可能通過抑制let-7介導食管癌細胞增殖和侵襲[3]。褪黑素通過H19/miR-675/USP10通路拮抗心臟祖細胞的早衰[4]。近年研究[5]發現lncRNA H19在促進膽管細胞增殖和膽汁淤積性肝損傷中起重要作用，其機制可能是通過增強S1PR2/SphK2通路的表達。同時H19作為let-7的分子海綿，可抑制let-7 miRNA的生物活性，導致let-7 miRNA靶向的HMGA2表達增加，從而促進膽管細胞的生長。由此可見，H19可調節多種細胞內過程，并在不同的組織和細胞間具有相對特異性。本文就lncRNA H19在腸道炎癥和腸道癌癥中的作用作一綜述。
一、炎癥狀態下H19在腸黏膜屏障功能中的作用
腸黏膜屏障由機械屏障、化學屏障、免疫屏障和生物屏障共同構成，可阻止病原菌的侵襲，同時允許水和其他可溶性物質進入，在防止腸黏膜損傷方面起重要作用。腸道干細胞和擴增的祖細胞不斷復制并驅動上皮細胞更新，而新分裂的細胞沿著隱窩絨毛軸向上遷移，分化成各種成熟的細胞類型包括杯狀細胞、Paneth細胞、腸吸收細胞等。盡管腸道具有快速自我更新的功能，但創傷、局部缺血、炎癥性腸病(IBD)、腸梗阻等疾病的發生均會引起腸黏膜屏障急性或慢性損傷，導致腸道炎癥[6]。
Zou等[7]的研究發現miR-675表達上調會抑制腸道緊密連接蛋白ZO-1和E-cadherin的表達，破壞腸黏膜屏障，而人抗原R(human antigen R, HuR)蛋白過表達可阻止H19介導的miR-675上調，恢復ZO-1和E-cadherin表達，并防止過表達lncRNA H19引起的上皮細胞屏障功能障礙。同時，腸上皮細胞中HuR靶向缺失可促進miR-675的產生，并延緩腸屏障的恢復。故H19與HuR蛋白共同調控腸上皮屏障功能。H19高表達可抑制ZO-1和E-cadherin mRNA翻譯并誘導兩者mRNA的降解，進而促進腸黏膜屏障功能障礙。另一方面，HuR蛋白通過增加ZO-1和E-cadherin的表達，抑制H19對miR-675的加工并增強腸黏膜屏障功能。由此可見，H19/miR-675軸可通過HuR蛋白維持腸上皮內環境的平衡。但Geng等[8]的研究發現，lncRNA H19在維持腸黏膜屏障的穩態中發揮重要作用。LncRNA H19敲除小鼠并沒有表現出明顯的腸道缺陷，但在DSS誘導的急性結腸炎中，相對于正常小鼠，lncRNA H19敲除小鼠表現為腸上皮屏障功能完整性的延遲恢復。提示在正常生理狀態下，lncRNA H19對腸道發育和穩態并不是必需的，但在炎癥引發腸黏膜屏障破壞的情況下，lncRNA H19在腸上皮的再生和修復中發揮重要作用。多項研究結果證實lncRNA H19在腸黏膜屏障穩態中發揮重要作用，與腸道炎癥的發生息息相關，具體見表1。
表1 H19在腸道炎癥中作用的相關文獻匯總
二、H19在結直腸癌腸黏膜屏障中的作用
結直腸癌是全世界發病率第三、死亡率第二的癌癥，是中國人群第五大最常見的癌癥死亡原因[13]。研究發現，脫氧膽酸通過破壞腸黏膜的物理屏障和功能屏障促進腸道腫瘤的發生[14]。Grivennikov等[15]認為由結直腸癌引發的遺傳損傷引起屏障惡化，導致微生物產物侵入腺瘤，從而觸發腫瘤引發的炎癥，進而推動腫瘤生長。
上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是一種進化上保守的程序，可將上皮細胞轉化為進入間充質樣細胞狀態的細胞，這些細胞顯示出獨特的特征，包括干性、侵襲性、耐藥性和在遠處器官形成轉移的能力，從而導致癌癥轉移和復發[16-17]。典型的EMT標志物包括細胞黏附分子如E-cadherin、Vimentin、N-cadherin、ITGA5和Fibronectin，以及轉錄因子如Snail1/2、ZEB1/2等[18]。
近期研究提出H19過表達觸發hnRNPA2B1從細胞核移位至細胞質，增加hnRNPA2B1和Raf-1 mRNA之間的富集，從而穩定和上調Raf-1表達，導致ERK激活，誘導EMT，最終促進結直腸癌細胞的遷移和侵襲[19]。Ding等[20]的研究發現，H19低表達和miR-29b-3p高表達結直腸癌患者的總生存率(OS)遠高于H19高表達和miR-29b-3p低表達者，其機制可能為H19通過抑制miR-29b-3p表達，下調下游PGRN，激活Wnt/β-catenin信號轉導，導致結直腸癌內EMT的發生。Wang等[21]的研究發現，lncRNA H19可能是預測5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil, 5-Fu)耐藥的潛在生物學標志物，H19通過競爭性結合miR-194-5p的共同miRNA響應元件(MREs)來阻斷miR-194-5p對SIRT1介導的自噬抑制，從而促進結直腸細胞對5-Fu的耐藥。另有多項研究結果顯示H19在介導結直腸癌轉移和耐藥方面起有關鍵作用，并強調了H19 作為結直腸癌預后預測因子和治療靶點的潛力，具體見表2。
表2 H19在腸道癌癥中作用的相關文獻匯總
三、H19調節腸道炎癌相關信號通路
當腸道炎癥不能達到完全緩解，持續的炎癥會反復破壞黏膜上皮，上皮細胞的丟失必須通過上皮細胞增殖來彌補，這種修復機制的失控可能會導致癌癥發生[28]。Dai等[29]的研究構建了AOM/DSS誘導的炎性結腸癌模型，AOM注射第2周可見嚴重結腸炎，第10周時發生結直腸腫瘤，且腸道組織中H19表達逐漸升高，差異有統計學意義。該研究同時對GDC數據庫中220例結腸癌患者進行分析發現，H19表達上調與結腸癌患者的預后不良相關。由此可見，H19在腸道炎癥和腸道癌癥過程中具有重要作用，但其具體機制仍待進一步研究。
1. H19/維生素D受體(VDR)：VDR是一種核受體，1,25-(OH)2D3對腸道屏障功能的影響主要通過VDR信號通
2. H19/p53：p53是大小為53 kDa(1 Da=0.992 1 u)的蛋白質，可響應DNA損傷、低氧、癌基因表達、營養剝奪、核糖體功能障礙等多種細胞信號，抑制細胞增殖[32]。腸上皮細胞凋亡增加和p53信號通路過度激活是IBD的標志[33]。研究發現，在炎癥條件下，IL-22通過STAT3和蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)介導的機制激活lncRNA H19表達，H19可減弱p53活性，促進腸上皮細胞的恢復[8]。Cen等[22]的研究發現，PGE2激活的NF-κB可促進Myc癌基因的轉錄，反過來，Myc作為轉錄因子可驅動H19上調，導致miR-675-5p表達增加，抑制結直腸癌細胞中TP53 mRNA翻譯，促進癌細胞增殖和遷移(圖2)。
圖1 H19/VDR在腸道中的通路圖
圖2 H19/p53在腸道中的通路圖
四、展望
大量研究表明，lncRNA是參與內環境穩態、再生反應和腫瘤發生所需的不同細胞過程的關鍵調節因子之一[1]。本文總結了H19在腸道炎癥和結直腸癌狀態下黏膜屏障功能中的調節作用、參與H19調節炎癌相關的信號通路，為探究H19在腸道炎癌轉變中的作用提供思考方向。
盡管H19在腸道中的研究成果眾多，但仍有許多要面對的問題：①H19對于慢性炎癥(如IBD)機制研究模式單一：大多數關于腸道炎癥的研究基于對機械屏障的研究，對于免疫屏障和生物屏障的研究甚少，而越來越多的研究認為典型慢性腸道炎癥與免疫和腸道生物菌群有密不可分的聯系。同時慢性腸道炎癥模型的建立大多為DSS模型，與臨床IBD發病機制仍有較大差距，并不是一個完美的模型。近期的基因敲除鼠模型如MUC2敲除小鼠，或許是可供研究的模型之一[34]。②實驗與臨床的差距：實驗模型的建立多為小鼠，但小鼠與人之間有不可跨越的種屬差異，研究成果能否用于人類腸道疾病的治療仍有許多困難需要突破。③缺乏多種臨床研究數據支持：盡管在病變組織和癌變患者血清中可檢測到H19升高，但研究數據量少、隨訪時間短，缺乏高質量隨機對照試驗。
未來關于lncRNA H19的研究應更關注：①非侵入性檢測手段的開發，H19在臨床研究和基礎研究中的結果充分顯示了其作為非侵入性檢測手段的潛力。②H19在炎癌轉化中作用的進一步探索：炎癥狀態下H19對腸道黏膜屏障功能的作用主要體現在腸黏膜機械屏障破壞、促進腸黏膜上皮增殖和修復，這與H19促進EMT、結直腸癌的發生具有一定的一致性，且H19表達在腸道炎癥、腸道癌癥階段呈進行性升高[29]，因此H19很有可能在腸道炎癌轉換中發揮重要作用，但其中的機制仍有待進一步研究。
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