6月8~10日，由中国老年医学学会消化病分会主办，北京大学人民医院协办的2018年第九届免疫介导消化系统疾病论坛暨2018北京第十届肠黏膜屏障与相关疾病论坛在京召开。此次会议针对肠黏膜屏障相关疾病和免疫介导消化系统疾病2项热点议题，旨在更好地提高老年消化系统疾病的防治水平，增进国内消化同道们的交流。

长链非编码RNA通过转录后调控维持肠道上皮细胞的稳态及屏障功能

美国马里兰大学医学院 汪建英

肠道粘膜上皮细胞是在不断更新的。正常情况下，平均一个上皮细胞从隐窝生发中心产生迁移到绒毛顶端需要7天时间（图1），而各种情况导致肠道上皮生发及迁移受损则会导致肠道粘膜的萎缩（图1）。

图1 正常（左侧）与萎缩（右侧）肠道粘膜上皮细胞

众所周知，肠道上皮最重要的功能之一是构成了肠腔与体内内环境之间的屏障作用，从而防止肠腔中的细菌及毒素进入人体。屏障功能最主要的执行者是上皮细胞间的一些链接蛋白，包括紧密连接（Tight junction）、黏连连接（Adherens junction）以及桥粒连接（Desmosome）（图2）。

图2 肠道上皮细胞的细胞间连接蛋白

基因表达的调控是生物体适应环境的必须手段。目前已知的基因表达的调控可以发生在基因表达的各个环节上，包括转录水平的调控、转录后调控、翻译水平的调控以及翻译后调控等。目前我们知道，95%以上的哺乳动物基因是被转录成数量庞大的没有真实蛋白质编码意义的非编码RNA（Noncoding RNAs, ncRNA），这些RNA过去被称为垃圾RNA（junk RNA），但目前我们知道，这些RNA在不同水平上参与了基因表达的调节。真正能够翻译成蛋白质的RNA，即mRNA，仅仅占所有RNA的4%左右。这些ncRNA包括很多类型，除了人们熟知的核糖体RNA（Ribosomal RNA），转运RNA（Transfer RNA）外，还包括small nucleolar RNA, Micro RNA, Endogenous siRNA, PIWI-interacting RNA, Spliceosomal RNA，以及本次报告的主角长链非编码RNA（Long noncoding RNA, LncRNA）。

LncRNA是一类长度大于200个碱基对的RNA，它们没有蛋白编码意义，但但同时它们又与rRNA、tRNA以及snRNA这些结构RNA有较大的区别。LncRNA共同拥有一些特征包括：来自多个外显子基因转录而来，有5’端帽子结构以及3’端长链A尾端结构。人们目前对LncRNA的认识还非常有限，对LncRNA的分类也仅仅按照来源可以分为：NAT自然反义转录RNA，内含子RNA以及大间区RNA，它们分别来自转录的反义部分、内含子部分以及基因间DNA部分。

下面将具体举3个例子，简要介绍了已知LncRNA可以如何影响基因表达的调控。

一、LncRNA SPRY4-IT1

目前已知SPRY4-IT1是一段包含约700个碱基对的LncRNA，它转录自spry4基因，它在灵长类动物基因组以外是不保守的。它在肿瘤细胞中不同程度地表达，它的作用包括调控细胞分裂、肿瘤浸润以及在黑色素瘤细胞中介导细胞凋亡。已有的文献提示SPRY4-IT1的降低伴随着患者肠道上皮细胞紧密连接相关蛋白（如：Claudin-1, Claudin-3, JAM-1, Occludin等）表达的降低，从而伴随着肠道通透性的提高。我们研究小组对该LncRNA与肠道上皮紧密连接与屏障功能之间的关系进行了深入研究。我们发现：对SPRY4-IT1的沉默处理伴随着紧密连接蛋白（Claudin-1, Claudin-3, JAM-1以及Occludin）表达的抑制，使得肠道粘膜细胞屏障功能的受损。而在脓毒血症（Septic stress）刺激下的小鼠中（小鼠在脓毒血症刺激下肠道黏膜紧密连接蛋白表达低下，肠道屏障功能受损严重），提高SPRY4-IT1的表达，能够改善紧密连接蛋白的表达，从而恢复肠道屏障功能。进一步的研究发现SPRY4-IT1能够抑制紧密连接蛋白的翻译过程，而在转录水平上没有明显影响。后续研究发现，SPRY4-IT1能够影响HuR蛋白与TJ（紧密连接蛋白, Tight Junction）的mRNA的结合。目前我们知道，HuR是一类功能繁多的RNA结合蛋白，能够同TJ的mRNA结合并影响其翻译。进一步的，我们发现，SPRY4-IT1的沉默会导致HuR与TJ的mRNA结合受到抑制。因此，综合以上信息，我们提出了以下解释：SPRY4-IT1能够与HuR向结合，从而导致HuR-SPRY4-IT1复合体与TJ的mRNA结合更加有效率，从而增加了该mRNA的翻译效率，进而促进TJ的表达，增强肠道上皮粘膜细胞的屏障功能，减少通透性。如果一直SPRY4-IT1，则导致肠道上皮屏障功能的受损（图3）。

图3 SPRY4-IT4的作用机制

二、LncRNA H19

目前已知H19是一类2300个碱基对的含有帽子结构、多腺苷尾部以及经过剪切处理的非编码RNA。H19转录自一段非常保守的含有印记的H19/igf2基因家族。H19基因在胚胎时期高度表达，但在出生后表达水平下调。在多种病理情况下，都有检测到H19基因表达的提高。前人的文献中指出，LncRNA H19会抑制ZO-1以及E-cadherin这两种细胞间连接蛋白的表达水平，从而削弱肠道粘膜屏障功能，增加通透性。我们研究小组进行了深入研究，发现，H19会使得ZO-1和E-cad的mRNA更不稳定，而H19表达的增加会增加miRNA-675的水平，而进一步研究发现，miRNA-675会抑制ZO-1与E-cad的表达，并且削弱肠道屏障功能，此外，研究发现HuR能够阻止H19介导的上述过程，而反过来，HuR的消除会导致miRNA-675的表达升高，从而导致小鼠肠道黏膜屏障功能的受损。因此结合以上发现，我们推测出可能的分子机制：LncRNA H19在HuR的介导下，提高了miRNA-675的水平，从而导致ZO-1与E-cadherin两种连接蛋白的mRNA翻译过程受到抑制，以及增加其降解速度，最终导致ZO-1与E-cadherin的表达下调，最终使得肠道粘膜屏障功能受到损害（图4）。

图4 H19的作用机制

三、UCR（Ultra-conserved regions）非常保守区

UCR定义为：在人类、大鼠、小鼠等不同种类的动物中存在至少大于200个碱基对长度的完全一致的DNA序列区域。目前已经发现的，不包括核糖体RNA的片段，UCR有481种，这481种UCR分布在除了Y染色体与21号染色体以外的所有染色体上。T-UCR则被定义为转录自UCR的RNA。现有的研究中，有学者对不同状态（48小时饥饿处理和对照组）小鼠进行T-UCR全面筛查（profiling），发现，相比于对照组，饥饿处理组小鼠有10种T-UCR发生了上调，其中包括nc.173，而3种T-UCR发生了下调。对uc.173的进一步研究发现，体外上调uc.173会促进细胞的增生，而下调该uc.173则导致细胞增生的抑制。Uc.173能够促进胚胎发育过程中肠道器官芽的生长。进一步的体内研究也证实了，uc.173的抑制会导致肠道上皮增长的抑制。IBD的患者体内，uc.173的水平显著降低，并且伴随着肠道粘膜通透性的增大。Uc.173，目前发现，能够与pri-miR-195相互作用并且使得后者更加不稳定。Uc.173会降低pri-miR-195的稳定性，该过程是伴随肠道上皮细胞增生能力的增加的。进一步的研究发现，uc.173的沉默处理会导致Claudin-1表达抑制从而损害肠道屏障功能，而该过程是通过其与miR-29b的相互作用从而增加Claudin-1翻译效率来实现的。

综上所述，LncRNA目前是一大类人们还不熟悉的RNA，但可以肯定的是，它们在基因表达调控中起到重要的作用，能够在不同水平上调节基因的表达。特别的，在肠道粘膜上皮细胞间连接蛋白的表达调控中也发挥着重要的作用。该作用在维持肠道上皮屏障功能进而维持人体内环境稳态、影响机体疾病状态等方面起着重要的作用。

（北京大学人民医院 樊帆 整理）