長鏈非編碼RNA在非酒精性脂肪性肝病中作用機制的研究進展

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隨著肥胖和糖尿病的高發(fā)，非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)現(xiàn)已成為我國常見的慢性肝病之一，嚴(yán)重危害人民健康。在NAFLD的發(fā)生發(fā)展過程中，細胞中各種物質(zhì)代謝失調(diào)是重要原因。該過程中，基因調(diào)控的代謝過程有著至關(guān)重要的作用，而長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)對于基因表達的調(diào)節(jié)尤為重要。因此，研究NAFLD發(fā)生發(fā)展過程中l(wèi)ncRNA的調(diào)節(jié)作用有助于了解NAFLD的發(fā)生發(fā)展機制和找到NAFLD的有效治療方法。

1 非酒精性脂肪性肝病

NAFLD是一種從單純的脂肪變性，無炎癥或纖維化到非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)的一系列疾病。NAFLD包括復(fù)雜的疾病譜：脂肪變性(脂肪肝)、NASH、肝細胞損傷、炎癥和纖維化。它也是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn)，包括腹部肥胖，胰島素抵抗，血脂異常，葡萄糖耐受不良和2型糖尿病。據(jù)估計，在西方國家，NAFLD的發(fā)病率為20%～30%，亞洲為5%～18%[1]。毫無疑問，由于當(dāng)前人們不正確的飲食和久坐不動的生活方式[1]，NAFLD的流行在全球范圍內(nèi)逐年增加。此外，NAFLD與糖尿病和代謝綜合征呈線性上升[2]。事實上，在未來20年內(nèi)，NAFLD已經(jīng)被預(yù)測成為肝臟相關(guān)發(fā)病率和死亡率的主要原因，同時也是肝移植的主要指標(biāo)[2]。目前，NAFLD是肝臟移植的第二大常見原因[3]。此外，NAFLD不僅對醫(yī)療系統(tǒng)及其資源造成了壓力，而且與普通人群相比，它在未來15年內(nèi)死亡的幾率為34%～69%[3]。NAFLD的發(fā)病過程通常會導(dǎo)致心血管疾病死亡，而與肝臟相關(guān)的死亡率僅占這些個體的5%[3-4]。

2 長鏈非編碼RNA

LncRNA是長度大于200個核苷酸的非編碼RNA。LncRNA通過RNA聚合酶II從基因位點轉(zhuǎn)錄，與mRNA相對比，幾乎沒有已知的生化差異。LncRNA在細胞中通過多種方式參與基因的調(diào)控和蛋白質(zhì)的合成，影響細胞的代謝過程。在細胞核中，lncRNA可以通過調(diào)節(jié)DNA的甲基化從而影響基因的轉(zhuǎn)錄[5-7]，lncRNA也可以作為支架，將多種蛋白結(jié)合形成核酸蛋白質(zhì)復(fù)合[8]。在細胞質(zhì)中，lncRNA可以通過核糖體干擾mRNA的拼接過程，lncRNA也可以作為MicroRNA(miRNA)的前體分子或者通過海綿體的形式吸附mRNA,從而抑制miRNA介導(dǎo)的mRNA的降解[9]。此外，lncRNA可通過轉(zhuǎn)錄因子和催化蛋白等調(diào)控因子調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄[10]。

3 LncRNA與NAFLD關(guān)聯(lián)

在基因本體分析中發(fā)現(xiàn)，在所有生物過程中，NAFLD中發(fā)生變化的最主要的3種生物過程RNA聚合酶II啟動、節(jié)律過程和脂肪酸代謝過程與lncRNA調(diào)控的翻譯，羧酸轉(zhuǎn)運，有機酸轉(zhuǎn)運密切相關(guān)。而在Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)數(shù)據(jù)庫進行通路富集數(shù)據(jù)分析后，發(fā)現(xiàn)“晝夜節(jié)律”和“過氧化物酶體增殖劑激活受體(peroxisome proliferators-activated receptor，PPAR)信號通路”是被上調(diào)的lncRNA的最顯著的富集通路，“甘油三脂代謝”則是被下調(diào)的lncRNA的富集通路，同時，被下調(diào)的lncRNA參與了類固醇生物合成，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝。通過以上的預(yù)測分析，Chen等[11]的進一步實驗證明了脂肪肝相關(guān)的lncRNA(FLRL2)影響了晝夜節(jié)律Arntl基因的表達從而調(diào)控NAFLD。

3.1 NAFLD中l(wèi)ncRNA發(fā)生改變 利用基因芯片技術(shù)，孫傳政等[12]通過檢測NAFLD患者的lncRNA表達譜發(fā)現(xiàn)與正常肝組織相比，NAFLD肝組織中535個lncRNA上調(diào)和1 200個lncRNA下調(diào)。而考慮到患者的教育、環(huán)境、飲食、生活方式等諸多因素的影響下可能存在假陽性結(jié)果，Chen等[11]通過微陣列分析發(fā)現(xiàn)在高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD小鼠中,111個lncRNA上調(diào)，180個lncRNA下調(diào)，提示lncRNA可能參與小鼠及人NAFLD的發(fā)生發(fā)展。

3.2 LncRNA通過基因調(diào)控影響NAFLD的發(fā)生 正常脂質(zhì)代謝過程依賴機體的多個生理過程相互協(xié)調(diào),包括脂肪生成、游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)的β氧化,脂質(zhì)吸收,極低密度脂蛋白(very low density lipoprotein，VLDL)分泌和脂解作用。NAFLD的特點是肝細胞中存在異位脂肪。這種病理脂肪沉積在肝臟的潛在機制是：脂肪細胞脂質(zhì)生成過多，導(dǎo)致FFA流出量增加，進入肝臟中，肝臟以其為原料生成甘油三酯，以致脂肪沉積，同時，胰島素抵抗使機體抑制脂肪組織脂解的能力下降[13]。

3.2.1 LncRNA與脂肪生成 PPARg和轉(zhuǎn)錄因子CCAAT/增強子結(jié)合蛋白α(C/EBPa)被認(rèn)為是這一網(wǎng)絡(luò)中2種主要的脂源轉(zhuǎn)錄因子，他們通過正向調(diào)節(jié)彼此的表達，控制脂肪生成。研究表明，在脂肪生成過程中，ADINR(一種脂肪形成過程中被上調(diào)的lncRNA)與PTIP相關(guān)蛋白1結(jié)合，影響了MLL3/4復(fù)合物與染色質(zhì)的結(jié)合，從而激活C/EBPa的表達。脂肪細胞中脂肪的過度積累促進氧化應(yīng)激的增加，通過釋放白細胞介素-6和單核細胞趨化蛋白-1等，促進脂肪細胞因子的產(chǎn)生，從而使脂肪組織處于炎癥狀態(tài)。隨后,激活巨噬細胞、M1細胞和淋巴細胞、Th1細胞等,進一步釋放促炎細胞因子、腫瘤壞死因子-α，干擾素-γ，從而誘導(dǎo)脂肪生成增加[14]。脂肪組織中FFA溢出后進入血漿被肝臟攝取。Lambert等[15]通過給NAFLD和對照組的受試者中使用同位素發(fā)現(xiàn)，在禁食期間，NAFLD患者的脂肪生成比對照組受試者的增加了3倍，NAFLD患者中胰島素過多，誘導(dǎo)膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c與PPAR-γ，從而促進脂肪生成相關(guān)基因的表達。

3.2.2 LncRNA與FFA Chen等[16]通過敲除小鼠中的類固醇受體RNA激活因子(steroid receptor RNA activator，SRA)基因發(fā)現(xiàn)lncRNA SRA與脂肪甘油三酯脂肪酶呈負(fù)相關(guān)，其通過干擾抑制FoxO1的轉(zhuǎn)錄活性從而抑制了脂肪甘油三酯脂肪酶啟動子的活性，減少了FFA的β氧化。在NAFLD患者中，有59%的肝脂肪來源于FFA。而當(dāng)FFA進入肝臟后有3種去向:①氧化，主要是在線粒體中，但也在線粒體外的細胞器中;②組裝和出口為VLDL;③生成甘油三酯并儲存為脂滴。肝臟中FFA增多而β氧化等減少，從而造成甘油三酯生成增多，以至肝臟中脂肪沉積，初步形成NAFLD。此外，lncRNA Gomafu通過海綿體的形式吸附miR-139-5p，上調(diào)了轉(zhuǎn)錄因子FoxO1的活性，從而促進了肝臟中的胰島素抵抗，使肝臟的脂解能力下降，加劇了脂質(zhì)沉積[17]。

3.3 LncRNA參與NAFLD的發(fā)展 肝脂肪變性的結(jié)果是在FFA的運送和合成之間的平衡失調(diào)，使FFA可能在線粒體、過氧化物酶體和微體系統(tǒng)中被氧化。FFA氧化導(dǎo)致的氧化應(yīng)激增加進一步解開線粒體氧化磷酸化和產(chǎn)生的活性氧。氧化應(yīng)激產(chǎn)生的活性氧促進脂質(zhì)過氧化作用和增強炎癥相關(guān)的NF-κB和Toll樣受體通路表達，使NAFLD從單純的脂肪變性發(fā)展為NASH[18]。脂類以VLDL的形式轉(zhuǎn)運出肝臟，而在NASH的患者中，VLDL顆粒中包含的載脂蛋白B-100(apoB-100)的合成是降低的，而后造成的脂質(zhì)積累通過低效率的氧化或激活炎癥途徑對肝臟產(chǎn)生毒性作用[19]。雖然肝甘油三酯被認(rèn)為對NAFLD的進展有保護作用，但某些脂質(zhì)代謝物如二酰基甘油和神經(jīng)酰胺可能會導(dǎo)致細胞損傷和死亡，進一步加重肝臟損傷[20]。Atanasovska等[21]通過對重度肥胖患者肝組織標(biāo)本的高通量篩選，發(fā)現(xiàn)肝特異性lncRNA(RP11-484N16.1)在NASH患者肝組織中顯著升高，進一步提示該lncRNA可能通過抑制肝細胞凋亡與壞死提高細胞活力。此外，Leti等[22]發(fā)現(xiàn)在小鼠肝星狀細胞中，MALAT1表達的下調(diào)與α-平滑肌肌動蛋白和1型膠原蛋白水平的降低有關(guān)，并降低了活化的肝星狀細胞的肌成纖維細胞樣形態(tài)特征的出現(xiàn)，這表明lncRNA在小鼠肝纖維化進程中起著一定的作用。

3.4 干擾lncRNA的表達從而治療NAFLD 從黃連中提取的黃連素可以在肝細胞內(nèi)抑制脂質(zhì)合成和積累，減少肝臟脂肪變性和高脂血癥，并阻止了NAFLD的進展，緊接著Yuan等[23]研究發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過黃連素治療的患有NAFLD的大鼠中，2 399個被逆轉(zhuǎn)的lncRNA展示出正常表達，同時深入探索發(fā)現(xiàn)經(jīng)黃連素治療后，lncRNA MRAK052686表達上升，后者通過激活蛋白激酶類RNA內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶通路激活Nrf2與其基因調(diào)控區(qū)域的抗氧化反應(yīng)元素結(jié)合，從而調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，改善NAFLD大鼠中的肝臟脂肪變性。此外，Guo等[24]研究發(fā)現(xiàn)，目前臨床用于治療NAFLD的藥物二甲雙胍被證實通過干擾lncRNA的表達從而達到治療目的。Wang[25]通過mTOR/S6K1通路下調(diào)lncRNA-NEAT1的表達，實現(xiàn)了大鼠中NAFLD的病情的減輕。這些都表明通過研究lncRNA在NAFLD中的作用機制可以實現(xiàn)對NAFLD的靶向治療。

4 小結(jié)

NAFLD可導(dǎo)致肝硬化和肝癌，嚴(yán)重影響人類的身體健康，目前臨床的治療藥物療效有限并且擁有很大的副作用，因此探索NAFLD的治療方法顯得尤為重要。隨著研究的深入，NAFLD的發(fā)病機制終將會被揭開，而通過研究關(guān)于lncRNA對其靶向基因治療也必將會給患者帶來福音。