lncRNA與肝硬化的研究進(jìn)展*

羅江焰 綜述,鄭 盛,楊 涓 審校

(1.大理大學(xué),云南 大理 671003;2.大理大學(xué)第二附屬醫(yī)院,云南 昆明650011)

肝硬化是多種慢性肝病發(fā)展到后期的終末階段。一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告顯示,全世界每年約有100萬人病死于肝硬化并發(fā)癥。目前,肝硬化目前是全球最常見的死亡原因之一,給人類社會(huì)帶來嚴(yán)重的衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。目前,大量研究證明長鏈非編碼RNA(lncRNA)影響了肝硬化的發(fā)生、發(fā)展[2-4]?；诖?本文就lncRNA與肝硬化的研究進(jìn)展作一綜述。

1 lncRNA的功能與特點(diǎn)

lncRNA是指堿基組長度大于200 nt(或大于100 kb)且無編碼蛋白質(zhì)功能的核苷酸的小RNA分子,大多數(shù)存在于真核生物細(xì)胞、組織及血液中,根據(jù)在基因組中相對(duì)于蛋白質(zhì)編碼基因位置的不同,可劃分為正義基因、反義基因、雙向基因、基因內(nèi)基因、基因間基因、增強(qiáng)子基因[2]。lncRNA的功能根據(jù)其亞細(xì)胞的定位而有所不同。例如:在細(xì)胞核中,lncRNA在表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因表達(dá),而在細(xì)胞質(zhì)中,lncRNA則在轉(zhuǎn)錄后和翻譯水平調(diào)控基因表達(dá)[3]。有研究表明,lncRNA通過多種機(jī)制調(diào)控基因參與細(xì)胞的增殖、分化、自噬、侵襲和遷移等生物學(xué)過程,其表達(dá)紊亂與人類多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[4-5]。lncRNA的調(diào)控機(jī)制主要包括以下3個(gè)方面:(1)lncRNA作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(ceRNA)調(diào)節(jié)miRNA表達(dá);(2)lncRNA與蛋白質(zhì)相互作用;(3)lncRNA與DNA的相互作用[6]。

2 lncRNA與肝硬化

2.1lncRNA H19 lncRNA H19是第1個(gè)被發(fā)現(xiàn)的lncRNA,廣泛表達(dá)的H19調(diào)控肝組織的纖維化[7]。肝臟纖維化主要表現(xiàn)為細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)沉積是多種肝臟疾病共同的病理基礎(chǔ)?；罨母涡切渭?xì)胞(HSC)產(chǎn)生大量的ECM,是肝纖維化的主要驅(qū)動(dòng)因素[8]。lncRNA H19是HSC活化的重要調(diào)節(jié)因子。YANG等[9]發(fā)現(xiàn),DNMT1控制肝星狀細(xì)胞活化和纖維化中的LncRNA H19/ERK 信號(hào)通路來影響肝纖維化進(jìn)展。在活化的 HSC和大鼠肝纖維化組織中l(wèi)ncRNA H19表達(dá)水平降低,而DNMT1表達(dá)和 lncRNA H19啟動(dòng)子的甲基化增加。敲低DNMT1可以提高活化HSC中l(wèi)ncRNA H19 的表達(dá)。XIAO等[10]發(fā)現(xiàn),lncRNA H19通過調(diào)節(jié)S1PR2/SphK2和let-7/HMGA2軸,從而促進(jìn)膽汁淤積性肝纖維化發(fā)生、發(fā)展。lncRNA H19水平在膽管閉鎖(BA)兒童肝組織中顯著升高,與肝纖維化的進(jìn)展呈正相關(guān)。另一項(xiàng)通過小鼠動(dòng)物模型及人原發(fā)性硬化性膽管炎(PSC)/原發(fā)性膽汁性膽管炎(PBC)肝臟樣本的研究表明,膽管細(xì)胞來源的外泌體 lncRNA H19 通過促進(jìn)HSC分化和活化在膽汁淤積性肝纖維化的進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用[11]。肝臟lncRNA H19水平與小鼠和人類患者膽汁淤積性肝纖維化的嚴(yán)重程度相關(guān)。另外,WANG等[12]發(fā)現(xiàn),Sox9在肝纖維化發(fā)展過程中顯著上調(diào),Sox9通過直接結(jié)合其啟動(dòng)子區(qū)域來轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)lncRNA H19。Sox9或lncRNA H19的反義寡核糖核苷酸(ASO)耗竭減弱了四氯化碳(CCl4)誘導(dǎo)的肝損傷和肝纖維化的進(jìn)展,而lncRNA H19的存在消除了Sox9耗竭對(duì)肝纖維化的抑制作用。

2.2lncRNA母源性印記基因3(lncRNA MEG3) lncRNA MEG3是一類包含12個(gè)亞型的印記基因,定位于14q32.3號(hào)染色體上[13]。lncRNA MEG3作為miR-let-7c-5p的競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源RNA來調(diào)節(jié)乙醇誘導(dǎo)的肝損傷中NLRC5的表達(dá)[14]。NLRC5屬于NOD-樣受體(NLRs)家族,可負(fù)向調(diào)控核因子-κB(NF-κB)通路,參與免疫應(yīng)答[15]。有研究表明,NLRC5在肝纖維化形成及逆轉(zhuǎn)中發(fā)揮重要作用[16]。一項(xiàng)研究評(píng)估了lncRNA MEG3 沉默和過表達(dá)后肝纖維化逆轉(zhuǎn)期間 NLRC5在人肝星狀細(xì)胞(LX-2)細(xì)胞中的表達(dá)水平[17]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉默lncRNA MEG3后,LX-2細(xì)胞活性逐漸恢復(fù);過表達(dá)lncRNA MEG3可抑制LX-2細(xì)胞活化,促進(jìn)肝纖維化逆轉(zhuǎn)。在一項(xiàng)探討lncRNA MEG3對(duì)老年乙型肝炎并發(fā)肝硬化和肝纖維化的診斷價(jià)值研究中[18],結(jié)果表明 lncRNA MEG3在老年乙型肝炎并發(fā)肝硬化和肝纖維化患者中的表達(dá)水平較高,可作為早期診斷該疾病的生物標(biāo)志物,并可用于評(píng)估患者的疾病嚴(yán)重程度。CHEN等[19]報(bào)道,慢性乙型病毒性肝炎(CHB)患者的血清lncRNA MEG3水平低于健康對(duì)照組,與肝纖維化程度呈負(fù)相關(guān)。另外,QIN等[20]研究表明,MEG3在肝纖維化患者中下調(diào),轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)誘導(dǎo)的HSC活化在體外被lncRNA MEG3抑制。lncRNA MEG3作為miR-145的ceRNA,負(fù)向靶向并調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ),形成MEG3/miR-145/PPARγ軸以調(diào)節(jié)TGF-β1誘導(dǎo)的HSC活化來參與肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展?？傊?lncRNA MEG3在肝纖維化發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用,lncRNA MEG3可能作為肝硬化相關(guān)纖維病變的潛在診斷生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

2.3lncRNA GAS5 lncRNA-GAS5位于人類基因組1號(hào)染色體上,具有調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡、遷移和侵襲等作用。最近一項(xiàng)研究表明,ncRNA GAS5通過調(diào)節(jié)miR-433-3p/TLR10軸,抑制NF-κB信號(hào)通路,從而抑制HSC激活來參與肝纖維化的過程[21]。GUO等[22]研究表明,lncRNA GAS5可以抑制HCS的活化,且lncRNA GAS5在肝硬化組織中減少與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)抑制劑阻斷GAS5 的高甲基化有關(guān)。另外,HAN等[23]對(duì)51例非酒精性脂肪肝(NAFLD)患者的血清lncRNA GAS5進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)lncRNA GAS5在 NAFLD患者血清中的表達(dá)隨肝臟纖維化的發(fā)展而逐漸水平增高,而在發(fā)生肝硬化的NAFLD患者中則明顯降低,提示 lncRNA GAS5 循環(huán)中含量增加可能與肝硬化發(fā)展前的肝纖維化進(jìn)展相關(guān)。除此,在CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠模型中[24],miR-23a通過PTEN/PI3K/Akt/mTOR/Snail信號(hào)通路引起HSC激活進(jìn)而影響肝纖維化,而lncRNA GAS5通過與miR-23a相互作用,競(jìng)爭(zhēng)性地降低miR-23a表達(dá)水平抑制肝纖維化。

2.4lncRNA NEAT1 lncRNA NEAT1位于人類染色體11q13.1,由多發(fā)性內(nèi)分泌瘤家族1型位點(diǎn)轉(zhuǎn)錄而來,是構(gòu)成細(xì)胞核亞結(jié)構(gòu)必需的RNA分子,主要富集在細(xì)胞核內(nèi)。lncRNA NEAT1通過miR-29b/Atg9a調(diào)控軸加重HSC自噬和活化[25]。在酒精性脂肪性肝纖維化(ASH)中,MiR-129-5p水平降低,而NEAT1和SOCS2水平均升高。敲低NEAT1可以通過促進(jìn)miR-129-5p并靶向SOCS2來抑制ASH小鼠肝纖維化的進(jìn)展[26]。WANG等[27]提出lncRNA NEAT1的表達(dá)在肝纖維化中上調(diào),miR-139-5p下調(diào)。lncRNA NEAT1通過抑制miR-139-5p來增強(qiáng)HSCs中β-catenin的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)HSCs的活化并驅(qū)動(dòng)肝纖維化發(fā)展。NEAT1/miR-139-5p/β-catenin在HSCs中的活化促進(jìn)作用通過與SOX9結(jié)合和增加TGF-β1表達(dá)介導(dǎo)。此外,HUANG 等[28]研究發(fā)現(xiàn),在小鼠纖維化肝組織中l(wèi)ncRNA NEAT1和細(xì)胞粘連蛋白3(Cyth3)上調(diào),miR-148a-3p 和 miR-22-3p下調(diào)。敲除lncRNA NEAT1或Cyth3可減輕體內(nèi)肝纖維化和膠原蛋白沉積以及體外HSC的活化。lncRNA NEAT1結(jié)合miR-148a-3p和miR-22-3p來調(diào)節(jié)Cyth3的表達(dá)來影響小鼠肝纖維化的進(jìn)展和HSC活化。

2.5lncRNA SNHG7 YU等[29]研究發(fā)現(xiàn),lncRNA SNHG7在肝硬化患者的纖維化肝臟中表達(dá)水平明顯升高。lncRNA SNHG7降低miR-378a-3p并減弱其對(duì)DVL2的控制,導(dǎo)致異常的Wnt/β-連環(huán)蛋白活性,從而促進(jìn)肝纖維化進(jìn)展。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),lncRNA SNHG7在小鼠肝纖維化模型的肝組織和HSCs中顯著上調(diào),而敲低lncRNA SNHG7可減輕肝纖維化[30]?？紤]lncRNA SNHG7可通過ceRNA機(jī)制與miR-29b結(jié)合進(jìn)而調(diào)控DNMT3A的表達(dá),從而影響HSC的活化、自噬和增殖。

2.6lncRNA HULC lncRNA HULC位于人類染色體6p24.3上,長度約為500個(gè)核苷酸。lncRNA HULC在NAFLD大鼠的肝組織中表達(dá)水平增加。通過抑制lncRNA HULC的表達(dá)抑制NAFLD大鼠的絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路可以改善NAFLD大鼠的肝纖維化并減少肝細(xì)胞凋亡[31]。在大鼠肝硬化模型實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),lncRNA HULC在肝硬化大鼠肝臟中的表達(dá)水平明顯升高,而 lncRNA HULC的敲低通過影響肝硬化大鼠氧化應(yīng)激[丙二醛(MDA)降低和超氧化物歧化酶(SOD)增加]和炎癥損傷[白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平降低],從而減輕肝硬化大鼠的肝損傷[32]。

2.7lncRNA MALAT1 lncRNAMALAT1位于人染色體11q13.1(小鼠染色體19qA)。一項(xiàng)研究表明MALAT1在肝纖維化患者中表達(dá)上調(diào)[33]。MALAT1促進(jìn)膠原蛋白的產(chǎn)生,而miR-181a-5p抑制膠原蛋白生成。MALAT1可以通過調(diào)節(jié)microRNA(miRNA)-181a-TLR4-NF-κB軸來調(diào)節(jié)膠原蛋白生成和炎癥,從而促進(jìn)肝纖維化的發(fā)展?；罨腍SC被認(rèn)為是分泌促纖維化介質(zhì)并表達(dá)ECM的增殖細(xì)胞,參與肝纖維化進(jìn)展。WANG等[34]發(fā)現(xiàn),在纖維化肝臟中Lnc-MALAT1高表達(dá)會(huì)刺激HSC的活化,增強(qiáng)Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)傳導(dǎo)通路進(jìn)而促進(jìn)其纖維化活性。 DAI等[35]發(fā)現(xiàn),從亞砷酸鹽處理的人肝細(xì)胞中提取的MALAT1通過結(jié)合 miRNA-26b促進(jìn)LX-2的活化。

3 結(jié)語與展望

肝硬化的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)多階段、多基因的過程,但其致病機(jī)制尚未完全闡明。隨著基因測(cè)序、基因編輯、組學(xué)及生物信息學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,越來越多的lncRNA被發(fā)現(xiàn),lncRNA通過對(duì)轉(zhuǎn)錄、翻譯和翻譯后水平的調(diào)節(jié),在肝硬化的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。未來可有針對(duì)性地選擇部分在肝硬化、肝纖維化組織可檢出的差異高表達(dá)的lncRNAs,對(duì)其功能進(jìn)行分析,以期為肝硬化的早期診斷及預(yù)后判斷提供新的生物標(biāo)志物應(yīng)用于臨床。