microRNA在HBV感染相關(guān)疾病中的作用

劉莉莉， 蘇何玲， 劉永明

桂林醫(yī)學(xué)院 生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室， 廣西 桂林 541004

microRNA(miRNA)是一類長(zhǎng)度為19～25個(gè)核苷酸殘基的非編碼小RNA。它們廣泛存在于動(dòng)植物細(xì)胞，通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)參與個(gè)體發(fā)育、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡等生理過程，并在惡性腫瘤、心腦血管疾病、糖尿病和病毒性疾病等多種疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。HBV是一種雙鏈DNA反轉(zhuǎn)錄病毒，屬于嗜肝DNA病毒科。HBV感染可導(dǎo)致急、慢性乙型肝炎(CHB)，肝硬化和肝細(xì)胞癌(HCC)，是全球性的公共衛(wèi)生問題。miRNA是包括哺乳動(dòng)物在內(nèi)的動(dòng)、植物的天然抗病毒機(jī)制[1]。近年來，越來越多的研究指出，miRNA在HBV與宿主的相互關(guān)系中發(fā)揮重要作用。miRNA可影響HBV在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制和基因表達(dá)，而HBV則可通過調(diào)節(jié)宿主miRNA的表達(dá)為自身存活和復(fù)制提供有利的環(huán)境。這種miRNA介導(dǎo)的HBV與宿主的相互關(guān)系是HBV感染相關(guān)疾病發(fā)病機(jī)制的重要基礎(chǔ)。本文就miRNA在HBV感染相關(guān)性疾病中的作用研究進(jìn)展作一綜述。

1 miRNA介導(dǎo)的HBV與宿主的相互關(guān)系

1.1 miRNA影響HBV復(fù)制與基因表達(dá) 較早的研究揭示，miRNA可直接靶向HBV轉(zhuǎn)錄物來抑制其復(fù)制和基因表達(dá)。Zhang等[2]報(bào)道，miR-210和miR-199a-3p分別靶向HBV前S1(pre-S1)基因和HBsAg基因編碼區(qū)，抑制HBV的轉(zhuǎn)錄。Chen等[3]發(fā)現(xiàn)，miR-122靶向編碼病毒聚合酶和核心蛋白的HBV前基因組RNA(pregenomic RNA, pgRNA)，下調(diào)HBV的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制。新近的研究表明，miRNA可通過對(duì)宿主核因子或轉(zhuǎn)錄因子靶向作用影響HBV的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄。實(shí)際上，miRNA對(duì)轉(zhuǎn)錄因子靶向作用的結(jié)果主要表現(xiàn)為對(duì)HBV復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的抑制。其中，miR-101通過結(jié)合叉頭轉(zhuǎn)錄因子1(forkhead transcription factor O1, FOXO1)，顯著抑制HBV復(fù)制和基因表達(dá)[4]。miR-370和miR-200c均靶向?qū)BV Enhancer Ⅰ具有激活作用的核因子ⅠA(nuclear factor ⅠA, NFⅠA)，降低HBV Enhancer Ⅰ活性，抑制HBV復(fù)制和基因表達(dá)[5-6]。miR-185-5p可通過對(duì)轉(zhuǎn)錄激活因子——ETS樣轉(zhuǎn)錄因子(ETS-like transcription factor 1, Elk-1)的靶向作用降低HBV SPI的活性，進(jìn)而抑制HBV的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄[7]。但一些miRNA的上調(diào)則促進(jìn)HBV復(fù)制與轉(zhuǎn)錄。比如，miR-146a在HBV感染的肝癌細(xì)胞HepG2.2.15中表達(dá)顯著上調(diào)，并且通過抑制E盒結(jié)合鋅指蛋白2(zinc finger E-box-binding homeobox 2, ZEB2)促進(jìn)HBV自身復(fù)制和表達(dá)[8]。miRNA-548ah通過靶向組蛋白去乙酰化酶4上調(diào)法尼酯衍生物X受體(farnesoid X receptor α, FXRα)，增強(qiáng)HBV Enhancer Ⅱ和核心啟動(dòng)子的活性，進(jìn)而上調(diào)HBV的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制[9]。

miRNA還通過對(duì)宿主其他蛋白因子的靶向作用影響HBV的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄。miR-29a和miR-802對(duì)抑癌基因SWI/SNF相關(guān)基質(zhì)關(guān)聯(lián)肌動(dòng)蛋白依賴染色質(zhì)調(diào)控因子亞家族E成員1(SWI/SNF-related matrix-associated actin-dependent regulator of chromatin subfamily E member 1, SMARCE1)的靶向作用可增強(qiáng)HBV核心啟動(dòng)子的活性，促進(jìn)HBV復(fù)制和基因表達(dá)[10-11]。而miR-204對(duì)ras癌基因家族成員ras相關(guān)蛋白R(shí)ab-22A(ras-related protein Rab-22A, Rab22)的靶向作用則抑制HBV復(fù)制和基因表達(dá)[12]。此外，miR-520a對(duì)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶Akt基因的靶向作用抑制HBV的復(fù)制[13]。HBV自身編碼的miRNA HBV-miR-3通過靶向自身的轉(zhuǎn)錄物減弱HBV的復(fù)制[14]。

1.2 HBV影響宿主miRNA的表達(dá) HBV對(duì)宿主miRNA表達(dá)的影響主要通過其反式調(diào)節(jié)蛋白——HBV X蛋白(HBx)的調(diào)節(jié)作用。Ren等[15]報(bào)道，HBx可下調(diào)RNase Ⅲ Drosha酶啟動(dòng)子活性，抑制Drosha mRNA和蛋白的表達(dá)，從而影響細(xì)胞內(nèi)miRNA的生成。Cao等[16]通過miRNA芯片分析發(fā)現(xiàn)，miR-331-3p在表達(dá)HBV的不同肝癌細(xì)胞系中的表達(dá)均升高，并且證明HBx可通過增強(qiáng)miR-331-3p啟動(dòng)子活性來促進(jìn)其表達(dá)。Shi等[17]研究顯示，HBx誘導(dǎo)miR-200a-3p下調(diào)，促進(jìn)HBV感染和HBV相關(guān)HCC細(xì)胞的增殖和侵襲。Wei等[18]最近通過比較分析人正常肝細(xì)胞(L02)和人肝癌細(xì)胞(HepG2)的miRNA指出，HBx可改變細(xì)胞miRNA表達(dá)譜，并與HCC的發(fā)病相關(guān)。

除了HBx影響宿主miRNA的表達(dá)，HBeAg也對(duì)宿主miRNA表達(dá)有影響，并在HBV感染所致的肝臟損傷或炎癥中發(fā)揮重要作用。Wang等[19]報(bào)道，HBeAg誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞miR-155的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞因子的生成，從而加重肝損傷。此外，Li等[20]新近的研究發(fā)現(xiàn)，HBV感染抑制巨噬細(xì)胞miR-210的表達(dá)，但與受HBeAg誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞miR-155表達(dá)不同，巨噬細(xì)胞miR-210表達(dá)水平與HBeAg等HBV相關(guān)抗原無相關(guān)性，而與血清ALT和AST呈負(fù)相關(guān)，提示巨噬細(xì)胞miR-210的表達(dá)受HBV相關(guān)抗原外的其他因素調(diào)控。

2 miRNA與CHB

研究文獻(xiàn)表明，miRNA在HBV感染所致的肝臟炎癥和損傷中發(fā)揮兩方面的作用。一方面，miRNA對(duì)免疫因子或免疫調(diào)節(jié)因子的靶向作用可抑制抗病毒免疫的建立或激活，降低機(jī)體抗病毒能力，或者誘導(dǎo)自噬引起的病毒復(fù)制，導(dǎo)致HBV的持續(xù)感染和肝臟損傷。HBV感染引起這類miRNA表達(dá)的上調(diào)，是CHB的一個(gè)重要原因。Li等[21]報(bào)道，HBx可通過上調(diào)miRNA-146a抑制補(bǔ)體因子H的表達(dá)，促進(jìn)肝炎的發(fā)展。Xu等[22]研究發(fā)現(xiàn)，CHB患者的自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)中miR-146a表達(dá)增加，后者通過靶向信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子1(signal transducers and activators of transcription 1, STAT1)抑制NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性和IFNλ誘導(dǎo)的抗病毒因子的產(chǎn)生，降低宿主抗病毒能力。Fu等[23]新近報(bào)道，miR-146a-5p對(duì)X-連鎖凋亡抑制因子(X-linked inhibitor of apoptosis, XIAP)有直接靶點(diǎn)，其靶向作用通過XIAP介導(dǎo)的鼠雙微體基因(murine double minute 2, MDM2)/p53通路誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，增強(qiáng)HBV復(fù)制，加重CHB。另一方面，miRNA對(duì)細(xì)胞信號(hào)通路的靶向作用也可增強(qiáng)抗病毒免疫以及抑制細(xì)胞自噬和病毒復(fù)制，減輕HBV感染和肝臟損傷。HBV感染引起這類miRNA表達(dá)的下調(diào)，是CHB的另一重要原因。Su等[24]較早的研究發(fā)現(xiàn)，miR-155通過靶向細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1(suppressor of cytkine signaling 1, SOCS1)促進(jìn)JAK/STAT信號(hào)通路，增強(qiáng)先天抗病毒免疫，抑制HBV的復(fù)制。Hamada-Tsutsumi等[25]最近報(bào)道，miR-302c-3p在體外和體內(nèi)都抑制HBV的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，降低 pgRNA﹑HBsAg和共價(jià)閉合環(huán)狀DNA(covalently closed circular DNA, cccDNA)的生成，其抗病毒效應(yīng)涉及包括以特異堿基配對(duì)方式與pgRNA的ε環(huán)區(qū)雜交，干擾HBV聚合酶與pgRNA的結(jié)合，以及下調(diào)宿主2型骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體(bone morphogenetic protein receptor type 2, BMPR2)和肝核因子4α(hepatocyte nuclear factor-4α, HNF4α)在內(nèi)的多種作用機(jī)制。近年來，大量的研究文獻(xiàn)指出自噬誘導(dǎo)的HBV復(fù)制在CHB中具有重要作用。越來越多的靶向自噬調(diào)節(jié)通路的miRNA被鑒定。其中，miR-141通過靶向沉默信息調(diào)節(jié)因子2同源物1(sirtuin1, SIRT1)抑制HBV誘導(dǎo)的自噬和HBV復(fù)制[26]。其機(jī)制可能與去乙?；腟IRT1增強(qiáng)自噬基因Atg5, Atg7和Atg8蛋白的基礎(chǔ)自噬有關(guān)。而miR-192-3p則通過靶向抑制XIAP在宿主細(xì)胞中起自噬抑制劑的作用。HBV的感染下調(diào)miR-192-3p，經(jīng)miR-192-3p-XIAP軸增強(qiáng)磷酸化細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子κB抑制蛋白α(phosphorylation inhibitor of nuclear factor kappa B alpha, p-IκBα)作用，激活NF-κB信號(hào)通路，導(dǎo)致HBV誘導(dǎo)的自噬增強(qiáng)，并促進(jìn)HBV復(fù)制和感染[27]。

3 miRNA與HBV感染相關(guān)肝硬化

較早的研究指出，CHB患者血漿miR-106b和miR-181b的組合以及肝臟和血清miR-33a水平與肝纖維化和肝硬化相關(guān)，可作為CHB肝纖維化和早期肝硬化的生物標(biāo)志或診斷指標(biāo)[28-29]。新近的研究揭示，miRNA通過對(duì)肝星狀細(xì)胞(HSC)活化與增殖通路的靶向作用，參與HSC的激活和肝纖維化過程。Yu等[30]報(bào)道，miR-9-5p可通過靶向TGFβ受體1(TGFβ receptor type 1, TGFBRI)和TGFBR2，抑制TGFBR1和TGFBR2誘導(dǎo)的HSC活化，并證實(shí)CHB肝纖維化與miR-9-5p因甲基化丟失有關(guān)。Zhou等[31]的體內(nèi)和體外研究發(fā)現(xiàn)，miR-185通過靶向Ras同源物(Ras homolog enriched in brain, RHEB)和哺乳動(dòng)物不敏感雷帕霉素靶標(biāo)伴侶(rapamycin-insensitive companion of mammalian target of rapamycin, RICTOR)抑制HBV相關(guān)HSC的活化。肝纖維化與miR-185表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。Tao等[32]通過對(duì)100例不同程度HBV相關(guān)肝纖維化患者肝臟標(biāo)本的研究，發(fā)現(xiàn)TGFβ和脂多糖(LPS)誘導(dǎo)miR-942表達(dá)，后者靶向骨形態(tài)發(fā)生蛋白和激活素的跨膜抑制劑(BMP and activin membrane-bound inhibitor, BAMBI)，促使HSC對(duì)成纖維的TGFβ信號(hào)敏感，同時(shí)介導(dǎo)LPS誘導(dǎo)的炎癥持續(xù)發(fā)生，促進(jìn)肝纖維化的形成。Feili等[33]研究指出，miR-34a-5p對(duì)Smad家族Smad4的靶向作用抑制TGFβ1/Smad信號(hào)途徑與HSC活化。HBV相關(guān)肝纖維化患者miR-34a-5p的表達(dá)顯著降低，導(dǎo)致Smad4的表達(dá)上調(diào)和TGFβ1/Smad信號(hào)途徑活化，從而促進(jìn)HSC的增殖和肝纖維化的發(fā)展。

4 miRNA與HBV感染相關(guān)HCC

HBV感染可干擾細(xì)胞miRNA的表達(dá)，其中HBx發(fā)揮著重要作用。HBV感染導(dǎo)致的miRNA異常表達(dá)，使miRNA在HBV感染相關(guān)的腫瘤發(fā)生和發(fā)展中起致癌因子或抑癌因子的作用。Yu等[34]報(bào)道，HBx分別上調(diào)miR-19a和下調(diào)miR-122、miR-223。miR-19a靶向腫瘤抑制因子磷酸酶與張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten, PTEN)，解除PTEN對(duì)HCC細(xì)胞的抑制。miR-122和miR-223分別上調(diào)細(xì)胞周期蛋白G1(cyclin-G1, CCNG1)和C-myc的表達(dá)，促進(jìn)HCC細(xì)胞的增殖。因此miR-19a被認(rèn)為是致癌因子，而miR-122和miR-223是抑癌因子。HBx還被報(bào)道通過上調(diào)miR-331-3p和miR-181b的表達(dá)，抑制它們共同的靶基因生長(zhǎng)抑制劑5(inhibitor of growth 5, ING5)的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)HBV相關(guān)HCC細(xì)胞的增殖[16,35]。最近對(duì)HCC miRNA表達(dá)的研究發(fā)現(xiàn)了多種抑癌因子miRNA及其靶標(biāo)。其中，miR-15a靶向抑制Smad蛋白家族的抑制分子Smad7，后者是TGFβ信號(hào)通路的抑制因子。HBV通過下調(diào)miR-15a的表達(dá)而上調(diào)Smad7，從而抑制TGFβ誘導(dǎo)的細(xì)胞調(diào)亡，促進(jìn)HBV感染相關(guān)HCC的發(fā)生[36]。 miR-340-5p靶向轉(zhuǎn)錄因子7(activation transcription factor 7, ATF7)，其在HBV相關(guān)HCC中表達(dá)的下調(diào)使ATF7活性增強(qiáng)，從而促進(jìn)ATF7/熱休克蛋白A1B介導(dǎo)癌細(xì)胞增殖和凋亡抑制[37]。miR-1271靶向細(xì)胞周期蛋白A1(cyclin-A1, CCNA1)，降低HBV相關(guān)的HCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲力。同時(shí)，通過激活A(yù)MP依賴的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate activated protein kinase, AMPK)信號(hào)通路加速HCC細(xì)胞的凋亡[38]。miR-302c-3p靶向TNF受體相關(guān)因子4(TNF receptor-associated factor 4, TRAF4)，抑制HCC腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[39]。miR-325-3p靶向水通道蛋白5(aquaporin 5, AQP5)，抑制HCC細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[40]。需要指出，miRNA不僅在HBV感染相關(guān)HCC的發(fā)生和發(fā)展中起致癌因子或抑癌因子的作用，而且也被發(fā)現(xiàn)在腎細(xì)胞癌和胰腺癌等其他腫瘤中以類似的作用機(jī)制發(fā)揮作用。

綜上，HBV感染導(dǎo)致宿主細(xì)胞中miRNA表達(dá)異常，而異常表達(dá)的miRNA通過靶向HBV轉(zhuǎn)錄物、宿主核因子或轉(zhuǎn)錄因子和宿主其他蛋白因子，不僅影響HBV復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，而且改變宿主正常的基因表達(dá)，影響細(xì)胞增殖與凋亡，進(jìn)而促進(jìn)HBV相關(guān)疾病發(fā)生與發(fā)展。