microRNA-122 在乙型肝炎病毒感染及相關(guān)疾病中的研究進(jìn)展

穆茂媛 李 瀅 楊方萬(wàn) 肖娟娟 柳啟傳 林世德

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)感染是嚴(yán)重威脅人類健康的病毒性疾病之一。在我國(guó)慢性HBV 感染是肝硬化及原發(fā)性肝癌(PHC)的主要病因。與HBV 感染后疾病進(jìn)展的相關(guān)因素尚不清楚，近幾年的研究發(fā)現(xiàn)HBV 與宿主肝細(xì)胞存在復(fù)雜的相互作用，與HBV 復(fù)制及慢性肝病、肝硬化及肝癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后有關(guān)。

microRNAs(miRNAs)廣泛參與了生物體內(nèi)多種生理、病理過程，在細(xì)胞增殖、凋亡、應(yīng)激和癌變等過程中調(diào)節(jié)基因表達(dá)及細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞［1］。已發(fā)現(xiàn)miRNAs 在多種病毒感染過程中起到了至關(guān)重要的作用，多種病毒可以合成自身的miRNAs，還可在感染過程中引起宿主細(xì)胞miRNAs 表達(dá)的改變，對(duì)病毒復(fù)制、慢性病毒感染的建立及病毒的致病性均有重要影響［2］。miRNA-122 是肝臟的組織特異性miRNA，占肝臟miRNAs 的70%，近幾年國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)miRNA-122 在HBV 感染過程中與病毒復(fù)制及病情進(jìn)展的關(guān)系進(jìn)行了廣泛的研究，取得了一些進(jìn)展，本文概述如下。

一、miRNAs 的合成及功能

miRNAs 是大小約21 ～23 個(gè)堿基的非編碼單鏈低分子RNA。miRNAs 首先是在RNA 聚合酶Ⅱ的作用下在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，成為pri -miRNAs，再進(jìn)一步經(jīng)RNA 聚合酶ⅢDrosha 切割成為發(fā)夾狀的前體pre - miRNAs，在細(xì)胞質(zhì)中經(jīng)核糖核酸內(nèi)切酶ⅢDicer 的切割作用下生成成熟雙鏈miRNAs，這些成熟的miRNAs 可與其他蛋白質(zhì)組成RNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RNA - induced silencing complex，RISC)，通過核酸序列互補(bǔ)結(jié)合于靶基因mRNA，發(fā)揮阻遏翻譯或直接降解靶基因mRNAs 的作用［3］。

單個(gè)miRNA 有調(diào)節(jié)多個(gè)靶基因的能力，這種較廣泛的基因調(diào)節(jié)特性，使得miRNAs 在大多數(shù)細(xì)胞活動(dòng)以及疾病發(fā)生、發(fā)展過程中起到重要的調(diào)節(jié)作用。發(fā)現(xiàn)許多疾病如肝癌、HBV 等病毒感染均存在miRNAs 表達(dá)異常。miRNA -122 具有高度的肝臟組織特異性，占到肝組織miRNAs 的約70%，其他組織不表達(dá)。在小鼠胚胎發(fā)育過程中肝細(xì)胞miRNA -122逐漸增多，至成年平均每個(gè)肝細(xì)胞含有miRNA -122達(dá)66000 拷貝，而在人類每個(gè)肝細(xì)胞miRNA-122 的含量約為12500 拷貝，是目前在所有組織細(xì)胞中含量最多的miRNA。因而，miRNA-122 與肝臟疾病的相關(guān)性研究已成為肝臟疾病研究的熱點(diǎn)之一［4］。

二、HBV 感染者外周血及肝細(xì)胞miRNA -122的改變

由于肝組織富含miRNA -122，miRNA -122 有很高的組織特異性，有大量的基礎(chǔ)及臨床研究探討了不同病因肝臟損傷患者外周血miRNA-122 的變化，發(fā)現(xiàn)在病毒性肝炎、藥物性肝損傷等病理狀態(tài)下外周血miRNA-122 水平均有不同程度的增高，與肝臟炎癥程度呈正相關(guān)［5～7］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，外周血或組織中的miRNAs 表達(dá)非常穩(wěn)定，因而，多數(shù)研究者認(rèn)為HBV 感染者外周血miRNA-122 水平主要反映肝細(xì)胞損害程度。

有部分研究探討了外周血miRNA -122 水平與HBV 復(fù)制的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)外周血miRNA -122 水平與HBV 復(fù)制存在一定關(guān)聯(lián)。Arataki 等［8］通過對(duì)198例慢性HBV 感染者血清miRNA -122 水平及其與HBsAg、HBeAg、HBVDNA、ALT、肝臟纖維化及炎癥程度的相關(guān)性進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)慢性HBV 感染者外周血miRNA-122 水平明顯增高，與HBsAg、ALT 及HBVDNA 水平呈正相關(guān)，HBeAg 陽(yáng)性患者中miRNA -122 水平明顯高于HBeAg 陰性患者，miRNA -122 水平與纖維化程度呈負(fù)相關(guān)。Ji 等［9］也發(fā)現(xiàn)HBV 感染者血清miRNA -122 表達(dá)水平上調(diào)，在HBeAg 陽(yáng)性患者中miRNA -122 水平明顯高于HBeAg 陰性患者，另外，還發(fā)現(xiàn)miRNA -122 水平在慢性乙型肝炎患者或慢加急性肝衰竭患者中與年齡呈負(fù)相關(guān)。

Waidmann 等［10］進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，HBV 感染者血清miRNA-122 升高，在無(wú)癥狀HBV 攜帶者miRNA -122 與HBsAg 水平呈明顯正相關(guān)，認(rèn)為miRNA -122水平可以反映無(wú)癥狀HBV 攜帶者肝臟炎癥程度。但后來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)血漿miRNA -122 水平在活動(dòng)性HBV 患者中出現(xiàn)明顯的升高，而在HBV 攜帶者無(wú)明顯升高［11］。因而，目前尚不清楚外周血miRNA-122除反映肝細(xì)胞損傷程度外是否還受HBV 復(fù)制水平的影響。

雖然HBV 感染者外周血miRNA -122 增高，但關(guān)于HBV 感染后肝細(xì)胞miRNA -122 表達(dá)水平的研究卻出現(xiàn)了兩種相反的結(jié)果，在用肝癌細(xì)胞株的體外研究中發(fā)現(xiàn)HBV 感染抑制肝細(xì)胞miRNA-122 的表達(dá)［12］。但在最近的研究中，Xu 等［13］在體外用培養(yǎng)的樹鼩肝細(xì)胞感染HBV，發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞內(nèi)miRNA -122 水平明顯增高，阻斷miRNA-122 表達(dá)后HBV 復(fù)制不受影響。這些結(jié)果差異的原因尚不清楚，可能與HBV 感染時(shí)間、感染方式、病毒復(fù)制水平及選擇的細(xì)胞株不同等因素有關(guān)。

在體外研究中對(duì)HBV 抑制miRNA -122 表達(dá)的機(jī)制做了初步探討。有研究發(fā)現(xiàn)HBx 通過氧化酶活化增生受體γ(peroxisome proliferator - activated receptor gamma，PPARc)直接抑制miRNA - 122 轉(zhuǎn)錄［14］;另外，還有研究發(fā)現(xiàn)RNA 多聚酶生殖系發(fā)育2(germline development 2，Gld2)能通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)增加一些特定miRNA 的穩(wěn)定性而影響細(xì)胞內(nèi)miRNAs表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞感染HBV 后miRNA -122 表達(dá)明顯下調(diào)，同時(shí)Gld2 水平下降，增加Gld2 表達(dá)可以阻斷HBV 對(duì)miRNA -122 表達(dá)水平的影響，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)HBx 降低了Gld2 啟動(dòng)子活性，但對(duì)miRNA-122 啟動(dòng)子活性無(wú)明顯作用，提示HBx 可能通過下調(diào)Gld2 來(lái)減少miRNA -122 表達(dá)［15］。還有研究發(fā)現(xiàn)在表達(dá)HBV 基因組細(xì)胞中Drosha mRNA 及蛋白表達(dá)均下降，與Drosha 基因啟動(dòng)子活性降低有關(guān)，運(yùn)用RNA 干擾技術(shù)使HBx 基因沉默后能顯著恢復(fù)Drosha 表達(dá)，提示HBx 蛋白可能還通過降低Drosha 酶下調(diào)miRNA-122 表達(dá)［16］。

三、miRNA-122 與HBV 復(fù)制

近幾年對(duì)miRNAs 在病毒感染過程中的作用進(jìn)行了廣泛的研究。大量的研究表明肝細(xì)胞miRNAs對(duì)HBV 復(fù)制有較大的影響，其中miRNA -122 可通過多種途徑抑制HBV 復(fù)制。Qiu 等［17］發(fā)現(xiàn)miRNA-122 抑制HBV 復(fù)制，同時(shí)對(duì)血紅素氧合酶1(heme oxygenase 1，HO -1)有下調(diào)的作用。HO -1 可以降低HBV 核心蛋白的穩(wěn)定性從而抑制HBV 的復(fù)制，因此miRNA-122 對(duì)HO-1 的調(diào)控也部分削弱了miRNA-122 對(duì)HBV 的抑制作用。

最近發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞細(xì)胞周期蛋白G1 是miRNA -122 的靶基因，miRNA -122 能夠下調(diào)細(xì)胞周期蛋白G1 表達(dá)。細(xì)胞周期蛋白G1 能夠與P53 蛋白結(jié)合從而降低了P53 對(duì)HBV 復(fù)制的抑制。HBV 患者肝臟miRNA-122 的表達(dá)下調(diào)，因而增加了細(xì)胞周期蛋白G1 并間接促進(jìn)HBV 復(fù)制。提示HBV 與miRNA -122 存在復(fù)雜的相互作用，一方面HBV 感染下調(diào)了肝細(xì)胞miRNA-122 的表達(dá)，但miRNA -122 的下調(diào)又有利于HBV 的復(fù)制。

四、miRNA-122 與HBV 相關(guān)疾病

多數(shù)研究表明，隨著肝臟纖維化程度的增加，肝細(xì)胞miRNA-122 表達(dá)水平下降。最近的研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化患者外周血miRNA-122 表達(dá)水平明顯降低，以肝硬化失代償患者下降最為顯著，外周血miRNA-122 水平顯著下降的肝硬化患者近期病死率明顯增高，提示外周血miRNA-122 可以反映肝硬化程度及肝臟儲(chǔ)備功能［18］。

已證實(shí)許多miRNAs 參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的各個(gè)階段。miRNA - 122 作為肝臟特有且含量豐富的miRNA，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)其在肝細(xì)胞癌發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移中的作用做了大量研究，體內(nèi)和體外研究均發(fā)現(xiàn)HBV 相關(guān)肝癌組織miRNA -122 表達(dá)水平下降，并與腫瘤的分化程度、腫瘤大小、轉(zhuǎn)移及預(yù)后相關(guān)［19］。miRNA-122 低水平表達(dá)增加肝癌發(fā)生，其超水平表達(dá)可抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)［20］。通過檢測(cè)細(xì)胞周期發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)miRNA-122 陰性表達(dá)的肝癌細(xì)胞S 期比例增加，顯示其具有更加旺盛的增殖能力。miRNA -122 基因敲除小鼠首先發(fā)生嚴(yán)重的血脂代謝紊亂、進(jìn)一步發(fā)展為脂肪肝及肝癌，導(dǎo)入外源性miRNA -122后可阻止肝癌發(fā)生，進(jìn)一步說(shuō)明了miRNA-122 在肝癌發(fā)生過程中的重要性［21］。

初步研究發(fā)現(xiàn)，miRNA -122 的一些靶基因如垂體腫瘤轉(zhuǎn)化基因1(pituitary tumor -transforming gene 1，PTTG1)等可能與其致癌作用有關(guān)。最近的研究發(fā)現(xiàn)HBV 感染導(dǎo)致肝細(xì)胞miRNA -122 下調(diào)，通過增加靶基因PTTG1 結(jié)合因子(PBF)表達(dá)增加肝癌細(xì)胞增殖及侵襲性，相反沉默PBF 可減少肝癌腫瘤生長(zhǎng)［22］。還有研究發(fā)現(xiàn)，在HBV、HCV 相關(guān)性肝癌中miRNA-122 表達(dá)出現(xiàn)了明顯的差異，其原因尚不清楚，可能與HCV 病毒復(fù)制對(duì)miRNA -122 的依賴程度較高有關(guān)。與HBV 相反，miRNA - 122 可促進(jìn)HCV 復(fù)制。

五、基于miRNA -122 對(duì)HBV 相關(guān)疾病治療、診斷、預(yù)后的展望

由于miRNA -122 的高度肝臟組織特異性與HBV 感染的密切相關(guān)性，檢測(cè)外周血中的miRNAs 對(duì)評(píng)價(jià)HBV 感染狀態(tài)、肝臟損傷程度表現(xiàn)出一定的臨床價(jià)值，有研究發(fā)現(xiàn)外周血miRNA-122 水平較ALT及AST 能更敏感的反映肝臟損傷，特異性更強(qiáng)。另外，miRNA-122 可作為潛在的生物學(xué)標(biāo)志物對(duì)HBV相關(guān)的肝癌進(jìn)行篩查，近期有研究發(fā)現(xiàn)檢測(cè)外周血包括miRNA -122 在內(nèi)的miRNAs 組合在肝癌的早期診斷上具有較高的應(yīng)用價(jià)值［23］。

治療方面，有研究發(fā)現(xiàn)干擾素(IFN -α)可誘導(dǎo)miRNA-122 表達(dá)顯著減少，并發(fā)現(xiàn)IFN -α 激活因子NT5C3 是引起miRNA -122 下降的主要原因，其3' -UTR 端通過結(jié)合miRNA -122 可有效抑制miRNA-122 的表達(dá)，運(yùn)用RNA 干擾技術(shù)阻止NT5C3 mRNA 表達(dá)上調(diào)可完全消除這種抑制效應(yīng)。IFN -α誘導(dǎo)的miRNA -122 抑制效應(yīng)對(duì)IFN -α 抗HBV 作用產(chǎn)生負(fù)面影響，提示通過增加miRNA-122 表達(dá)可增加IFN-α 的抗HBV 活性［24］。對(duì)進(jìn)一步了解IFN-α 作用機(jī)制及提高干擾素的抗HBV 療效提供新的思路。對(duì)miRNA 的研究還有可能開發(fā)出新的治療HBV 感染及相關(guān)疾病的抗病毒藥物。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，在腫瘤周圍注射miRNA-122 可以明顯阻止肝癌組織生長(zhǎng)，另外還發(fā)現(xiàn)miRNA -122 與阿霉素、長(zhǎng)春新堿、順鉑等抗癌藥物合用可調(diào)節(jié)腫瘤耐藥基因的表達(dá)、增加肝癌細(xì)胞的敏感度［25］。

總之，現(xiàn)在及未來(lái)繼續(xù)開展關(guān)于miRNA-122 與HBV 感染及肝癌發(fā)生、發(fā)展之間的研究，可以使我們?cè)卺槍?duì)HBV 感染及其相關(guān)疾病的診斷、治療、預(yù)后判斷等多個(gè)方面取得更多的突破。

1 Stefani G，Slack FJ，Small non-coding RNAs in animal development［J］.Nat Rev Mol Cell Biol，2008，9(3):219 -230

2 Skalsky RL，Cullen BR. Viruses，microRNAs，and host interactions［J］.Annu Rev microbiol，2010，64:123 -141

3 He L，Hannon GJ. microRNAs:small RNAs with a big role in gene regulation［J］.Nat Rev Genet，2004，5(7):522 -531

4 Jopling C. Liver -specific microRNA -122:biogenesis and function［J］.RNA Biol，2012，9(2):137 -142

5 Zhang Y，Jia Y，Zheng R，et al.Plasma microRNA-122 as a biomarker for viral -，alcohol -，and chemical - related hepatic diseases［J］.Clin Chem，2010，56(12):1830 -1838

6 Starkey Lewis PJ，Dear J，Platt V，et al.Circulating microRNAs as potential markers of human drug-induced liver injury［J］.Hepatology，2011，54(5):1767 -1776

7 Hoffmann TW，Duverlie G，Bengrine A. microRNAs and hepatitis C virus:toward the end of miR-122 supremacy［J］.Virol J，2012，9:109

8 Arataki K，Hayes CN，Akamatsu S，et al.Circulating microRNA-22 correlates with microRNA -122 and represents viral replication and liver injury in patients with chronic hepatitis B［J］. J Med Virol，2013，85(5):789 -798

9 Ji F，Yang B，Peng X，et al.Circulating microRNAs in hepatitis B virus-infected patients［J］. J Viral Hepat，2011，18(7):e242 -251

10 Waidmann O，Bihrer V，Pleli T，et al.Serum microRNA-122 levels in different groups of patients with chronic hepatitis B virus infection［J］.J Viral Hepat，2012，19(2):e58 -65

11 Zhang X，Zhang Z，Dai F，et al. Comparison of circulating，hepatocyte specific messenger RNA and microRNA as biomarkers for chronic hepatitis B and C［J］.PLoS One，2014，9(3):e92112

12 Wang S，Qiu L，Yan X，et al. Loss of microRNA 122 expression in patients with hepatitis B enhances hepatitis B virus replication through cyclin G(1) - modulated P53 activity［J］. Hepatology，2012，55(3):730 -741

13 Xu G，Gao Z，He W，et al.MicroRNA expression in hepatitis B virus infected primary treeshrew hepatocytes and the independence of intracellular miR-122 level for de novo HBV infection in culture［J］.Virology，2014，448(0):247 -254

14 Song K，Han C，Zhang J，et al.Epigenetic regulation of microRNA-122 by peroxisome proliferator activated receptor-gamma and hepatitis b virus X protein in hepatocellular carcinoma cells［J］.Hepatology，2013，58(5):1681 -1692

15 Peng F，Xiao X，Jiang Y，et al. HBx down -regulated Gld2 plays a critical role in HBV - related dysregulation of miR -122［J］. PLoS One，2014，9(3):e92998

16 Ren M，Qin D，Li K，et al.Correlation between hepatitis B virus protein and microRNA processor Drosha in cells expressing HBV［J］.Antiviral Res，2012，94(3):225 -231

17 Qiu L，F(xiàn)an H，Jin W，et al.miR-122 -induced down-regulation of HO-1 negatively affects miR -122 - mediated suppression of HBV［J］.Biochem Biophys Res Commun，2010，398(4):771 -777

18 Waidmann O，Koberle V，Brunner F，et al. Serum microRNA -122 predicts survival in patients with liver cirrhosis［J］. PLoS One，2012，7(9):e45652

19 Nakao K，Miyaaki H，Ichikawa T.Antitumor function of microRNA-122 against hepatocellular carcinoma［J］. J Gastroenterol，2014，49(4):589 -593

20 Ma L，Liu J，Shen J，et al.Expression of miR-122 mediated by adenoviral vector induces apoptosis and cell cycle arrest of cancer cells［J］.Cancer Biol Ther，2010，9(7):554 -561

21 Tsai WC，Hsu SD，Hsu CS，et al. MicroRNA -122 plays a critical role in liver homeostasis and hepatocarcinogenesis［J］. J Clin Invest，2012，122(8):2884 -2897

22 Li C，Wang Y，Wang S，et al. Hepatitis B virus mRNA -mediated miR-122 inhibition upregulates PTTG1 -binding protein，which promotes hepatocellular carcinoma tumor growth and cell invasion［J］. J Virol，2013. 87(4):2193 -2205

23 Zhou J，Yu L，Gao X，et al. Plasma microRNA panel to diagnose hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma［J］. J Clin Oncol，2011，29(36):4781 -4788

24 Hao J，Jin W，Li X，et al. Inhibition of alpha interferon (IFN - alpha)-induced microRNA-122 negatively affects the anti-hepatitis B virus efficiency of IFN-alpha［J］.J Virol，2013，87(1):137 -147

25 Yang F，Zhang L，Wang F，et al.Modulation of the unfolded protein response is the core of microRNA-122 -involved sensitivity to chemotherapy in hepatocellular carcinoma［J］. Neoplasia，2011，13(7):590 -600