長鏈非編碼RNA調控肝纖維化信號通路的研究進展

陶科攻 林 勇

海軍軍醫(yī)大學附屬長征醫(yī)院消化內(nèi)科(200003)

長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類轉錄本長度為200～100 000 nt的不具備編碼蛋白功能的RNA，主要在轉錄調控、遺傳學、轉錄后調控等各個層面實現(xiàn)對基因表達的調控，具有諸多復雜且較為關鍵的生物學功能，在細胞分化、胚胎發(fā)育等病理生理過程以及腫瘤、纖維化等疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用[1]。近年大量研究顯示，lncRNA可通過多條信號轉導通路參與肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展，有望在肝纖維化早期診斷、預后判斷和治療方面成為新的研究靶點[2]。隨著研究的持續(xù)深入，lncRNA對肝纖維化的調控作用已得到普遍認可。本文就lncRNA調控肝纖維化信號轉導通路的研究進展作一綜述。

一、LncRNA概述

LncRNA主要位于細胞核或細胞質內(nèi)，先由RNA聚合酶Ⅱ轉錄，再經(jīng)多腺苷酸化和RNA前體剪接等共轉錄修飾而成。作為一種非編碼RNA，lncRNA與編碼蛋白的信使RNA(mRNA)存在明顯差異，其不具備典型的啟動子保守區(qū)、啟動密碼子、開放閱讀框、終止密碼子，因此缺乏編碼蛋白質的功能。但近年研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA不僅可與轉錄因子、染色質組蛋白以及其他轉錄調節(jié)蛋白相結合并在轉錄和轉錄后水平調控基因表達和染色體活性，而且參與DNA中CpG二核苷酸島高甲基化的表觀遺傳調控；還能對一些短肽鏈進行編碼[3]。LncRNA可涉及mRNA翻譯、剪切、蛋白質降解和磷酸化修飾、RNA結合蛋白亞細胞定位、細胞骨架構成等機體重要的遺傳、生理過程[4]，在多種疾病包括腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮非常重要的調控作用。

二、LncRNA對肝纖維化相關信號通路的調控作用

1.轉化生長因子-β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)/Smad信號通路：TGF-β1/Smad是調控肝纖維化的重要信號轉導通路[5-6]。TGF-β1屬TGF-β家族，可通過與肝星狀細胞(HSC)表面受體結合，活化下游Smad，使Smad發(fā)生磷酸化并進入HSC細胞核，結合并激活目的基因，從而產(chǎn)生大量膠原。目前已發(fā)現(xiàn)，肺腺癌轉移相關轉錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1, MALAT1)、被TGF-β活化的lncRNA(lncRNA activated by TGF-β，lncRNA-ATB)、H19、肝纖維化相關lncRNA1(liver fibrosis-associated lncRNA1, lnc-LFAR1)等多種lncRNA可通過TGF-β1/Smad信號通路調控肝纖維化。

MALAT1又稱為核富集常染色體轉錄產(chǎn)物2(nuclear-enriched abundant transcript 2, NEAT2)，是位于人11號染色體q13.1的lncRNA，長度8 700 nt。Wu等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，下調MALAT1表達可上調脫乙酰酶SIRT1表達，導致活化的LX-2細胞恢復靜息狀態(tài)或凋亡。而有研究表明SIRT1可誘導Smad3脫乙酰并抑制HSC激活[8]，故MALAT1可能通過抑制SIRT1-Smad3途徑促進肝纖維化。

Fu等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-ATB表達與肝硬化程度呈正相關。與健康人群相比，丙型肝炎肝硬化患者肝組織和血漿lncRNA-ATB表達均上調，經(jīng)TGF-β1刺激活化的LX-2細胞中，lncRNA-ATB表達同樣上調；在LX-2細胞中過表達lncRNA-ATB可顯著提高α-SMA和Col1A1表達，并促進LX-2細胞增殖；反之，敲除lncRNA-ATB可明顯降低α-SMA和Col1A1基因的表達，并抑制LX-2細胞增殖。提示lncRNA-ATB可能作為促纖維化因子參與肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展。進一步研究發(fā)現(xiàn)lncRNA-ATB調控肝纖維化的機制是競爭結合miR-425-5p，上調TGF-β Ⅱ型受體(TβRⅡ)和Smad2蛋白表達，從而激活HSC，增加Ⅰ型膠原生成，促進肝纖維化。

H19位于人類染色體11p15.5，長度為2.3 kb，在細胞增殖和活化過程中發(fā)揮重要作用，參與多種組織器官的炎癥、腫瘤和纖維化疾病的發(fā)生、發(fā)展。研究[10]顯示，H19水平與肝纖維化相關，可通過競爭性結合miR-148a，上調miR-148a下游靶基因泛素特異性蛋白酶4(USP4)的表達，增加細胞膜表面TβRⅠ泛素化水平，促進TβRⅠ與TGF-β1信號結合，從而激活LX-2細胞，并促進肝細胞發(fā)生上皮-間質轉化，最終促進肝纖維化的發(fā)生。

Lnc-LFAR1的長度為734 nt，位于染色體4q25，在肝纖維化組織中高表達。Zhang等[11]發(fā)現(xiàn)，下調lnc-LFAR1不但可在體外抑制TGF-β誘發(fā)的肝細胞凋亡，還能在體內(nèi)阻斷CCl4和BDL造模小鼠的肝纖維化進展。進一步研究發(fā)現(xiàn)，lnc-LFAR1可直接結合Smad2和Smad3，促進其磷酸化，對TGF-β1/Smad信號通路發(fā)揮激活作用。

2.PI3K/Akt信號通路：PI3K是一種具有磷脂酰肌醇激酶和Ser/Thr蛋白激酶雙重活性的異二聚體。PI3K被激活后，可催化細胞膜表面磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)磷酸化為磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸(PIP3)，繼而激活PIP3下游靶蛋白蛋白激酶B(protein kinase B, PKB)，即Akt[12]?；罨腁kt可在HSC內(nèi)引發(fā)級聯(lián)反應，激活HSC并促進細胞外基質(ECM)合成，導致肝纖維化的發(fā)生[13]。

PTEN基因是一種編碼磷酸酯酶的基因，其編碼蛋白具有使PIP3去磷酸化的功能，是PI3K/Akt信號通路的主要負向調節(jié)因子。有多種lncRNA通過與PTEN相互作用調控PI3K/Akt信號通路，參與肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展。長鏈基因間非編碼RNA-p21(long intergenic non-coding RNA-p21, lincRNA-p21)長度約3 kb，位于p21基因上游約15 kb處。Zheng等[14]的體內(nèi)和體外實驗發(fā)現(xiàn)，lincRNA-p21在人和小鼠的活化HSC中表達均下調；過表達lincRNA-p21能減輕小鼠肝纖維化程度，抑制HSC體外活化。其機制可能為競爭性結合miR-181b，增加PTEN的表達，使PIP3去磷酸化，從而抑制PI3K/Akt信號通路的激活，抑制HSC活化[15]。

與lincRNA-p21相似，HOX轉錄反義RNA(HOTAIR)也通過競爭性結合miRNA方式間接調控PI3K/Akt信號通路。HOTAIR長約2 200 nt，從HOX基因簇中反義編碼而來。其表達在HSC活化過程中上調。Yu等[16]發(fā)現(xiàn)，HOTAIR可競爭性結合miR-29b，下調HOTAIR可間接導致miR-29b下游靶基因PTEN表達升高，促進PIP3去磷酸化，對PI3K/Akt信號通路的活性起負向調節(jié)的作用。

H19不僅通過TGF-β1/Smad信號通路參與肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展，還可通過PI3K/Akt信號通路參與HSC激活。胰島素樣生長因子結合蛋白相關蛋白(IGFBPrP1)是HSC活化的驅動蛋白之一，可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路激活HSC自噬，促進其活化[17]。Huang等[18]通過體外實驗發(fā)現(xiàn)，在轉染IGFBPrP1的JS-1細胞中，細胞自噬活躍程度與H19表達呈正相關；H19可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路促進IGFBPrP1誘發(fā)的HSC自噬，但具體機制尚未明確。

3.Wnt/β-catenin信號通路：Wnt是一種配體蛋白，可與膜蛋白受體結合激發(fā)多個下游信號靶基因，包括β-catenin。Wnt被激活時，Wnt蛋白與受體結合，激活細胞內(nèi)蓬亂蛋白(Dsh)及其同源物(DVL)，抑制糖原合成激酶3β(GSK-3β)活性，阻止GSK-3β對β-catenin的磷酸化和降解，使β-catenin在胞質中累積。當β-catenin積累過多時即可進入細胞核，與核內(nèi)轉錄因子T細胞因子(Tcf)/淋巴增強因子(Lef)結合，激活纖維化相關基因，從而激活HSC，促進肝纖維化[19]。LncRNA主要通過競爭性結合miRNA的方式作用于Wnt/β-catenin信號通路來調節(jié)肝纖維化。

LncRNA-SNHG7位于9號染色體，長度為2 157 nt，在人類肝纖維化組織和活化的小鼠原代HSC中均表達上調。Yu等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，在靜息HSC中，miR-378a-3p可通過與DVL2結合，抑制Wnt/β-catenin通路活性。LncRNA-SNHG7與miR-378a-3p互為內(nèi)源競爭RNA(ceRNA)，可通過競爭性結合miR-378a-3p使細胞內(nèi)游離DVL2含量增加，β-catenin在細胞內(nèi)大量積累，促進HSC激活，誘發(fā)肝纖維化。

LincRNA-p21亦可通過Wnt/β-catenin信號通路調節(jié)HSC活性。LincRNA-p21通過ceRNA方式競爭性結合miR-17-5p，上調HSC內(nèi)GSK-3β表達，促進細胞內(nèi)β-catenin降解，抑制Wnt/β-catenin信號通路活性，從而抑制HSC的激活，但其上調GSK-3β表達的具體機制尚未明確[21]。

除通過TGF-β1/Smad信號通路外，lncRNA-ATB還可通過Wnt/β-catenin信號轉導通路對丙型肝炎相關性肝纖維化進行調節(jié)。LncRNA-ATB能與β-catenin競爭性結合miR-200a，上調其下游靶基因β-catenin表達，激活HSC，導致肝纖維化的發(fā)生[22]。

三、結語

盡管lncRNA是近年肝病研究領域中的熱點，但多數(shù)lncRNA在肝纖維化中的作用機制尚未完全闡明，其上游調節(jié)基因和下游靶基因的作用機制及其所調節(jié)的信號轉導通路仍有待于進一步研究。相信隨著研究技術的不斷發(fā)展，將會發(fā)現(xiàn)lncRNA在肝纖維化中的更多調控機制和功能，為肝纖維化治療提供新的理論基礎。