circRNA在非酒精性脂肪性肝病診治中的應(yīng)用價(jià)值

杜晟楠，高靜靜，汪 濤，蔣元燁，曹 勤

上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬普陀醫(yī)院 消化內(nèi)科，上海 200062

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一種排除酒精和其他已知明確的肝損傷因素所致的肝細(xì)胞內(nèi)脂肪過(guò)度沉積為主要特征的臨床綜合征，其可能發(fā)展為非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬化甚至肝癌[1]。隨著當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的飲食結(jié)構(gòu)和生活方式發(fā)生了巨大的改變，NAFLD的發(fā)病率呈現(xiàn)全球化趨勢(shì),目前，以人群為基礎(chǔ)的NAFLD患病率男性達(dá)30%～40%，女性達(dá)15%～20%[2]。在我國(guó)，NAFLD患病率達(dá)29.81%，已超過(guò)病毒性肝炎成為我國(guó)第一大肝病[3]。目前世界范圍內(nèi)并無(wú)針對(duì)NAFLD的特效藥物，早期診斷及治療已成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)界面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外大量研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)狀RNA(circular RNA,circRNA)在NAFLD的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中扮演了重要的角色，并且可能在NAFLD的診斷及治療中具有重要的臨床價(jià)值[4-5]。本文將對(duì)circRNA在NAFLD中的診斷及治療最新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NAFLD發(fā)病機(jī)制

NAFLD的發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，目前仍未完全闡明，“二次打擊”學(xué)說(shuō)是該病發(fā)病機(jī)制最經(jīng)典的學(xué)說(shuō)，近年愈來(lái)愈多的研究成果不斷超越及補(bǔ)充了經(jīng)典的“二次打擊”學(xué)說(shuō)，出現(xiàn)了“多重打擊學(xué)說(shuō)”[6]?！岸未驌簟睂W(xué)說(shuō)[7]認(rèn)為，在NAFLD進(jìn)展過(guò)程中，肝臟會(huì)經(jīng)受脂肪變性和脂質(zhì)氧化應(yīng)激的雙重打擊。研究發(fā)現(xiàn)，胰島素抵抗(insulin resistance,IR)在NAFLD形成過(guò)程中發(fā)揮極其重要的作用。IR會(huì)引起胰島素過(guò)量分泌，從而促進(jìn)外周脂肪組織分解和肝臟脂肪酸合成，造成脂肪在肝臟中的大量堆積，即形成肝脂肪變性，此為第一次打擊。這使得線粒體中脂肪酸的氧化加快，以致產(chǎn)生大量的活性氧類物質(zhì)。當(dāng)產(chǎn)生的活性氧類物質(zhì)數(shù)量超出清除能力，就會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的氧化應(yīng)激，損傷肝細(xì)胞，形成第二次打擊。“多重打擊”學(xué)說(shuō)是以“二次打擊”學(xué)說(shuō)為基礎(chǔ)，提出脂毒性、線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎性細(xì)胞因子和腸源性內(nèi)毒素等多重打擊因素協(xié)同誘發(fā)肝臟炎癥的發(fā)生[8]，為NAFLD的發(fā)病機(jī)制提供了進(jìn)一步更為準(zhǔn)確的解釋。

2 circRNA與NAFLD

circRNA是一種獨(dú)特的單鏈RNA，由環(huán)狀結(jié)構(gòu)組成，參與了許多重要的生物學(xué)過(guò)程[9]。circRNA是一種重新被發(fā)現(xiàn)的具有共價(jià)閉合結(jié)構(gòu)的、內(nèi)源性非編碼RNA，不具備3′或5′端，可以避免受到RNA外切酶的降解，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[10]。circRNA可以作為微小RNA(microRNA,miRNA)海綿來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，circRNA存在多個(gè)miRNA的互補(bǔ)結(jié)合位點(diǎn),能夠與線性mRNA共享miRNA應(yīng)答元件,從而如同海綿般與線性mRNA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miRNA,進(jìn)而影響miRNA對(duì)線性mRNA的調(diào)控功能,產(chǎn)生類似于假基因轉(zhuǎn)錄物的調(diào)控作用[11]。已有研究[12]表明circRNA-miRNA-mRNA軸參與多種細(xì)胞事件，包括細(xì)胞凋亡、血管生成、轉(zhuǎn)移等。近年來(lái)，關(guān)于非編碼RNA與NAFLD的研究越來(lái)越多，大多數(shù)研究集中于miRNA和長(zhǎng)鏈非編碼RNA對(duì)于NAFLD發(fā)生發(fā)展的影響，circRNA被發(fā)現(xiàn)參與了NAFLD[12]、NASH[13]、肝纖維化[14]、肝硬化[15]、肝細(xì)胞癌[16]等多種肝臟疾病進(jìn)程，盡管這方面的研究才剛剛開(kāi)始，但已經(jīng)有越來(lái)越多的證據(jù)表明circRNA與NAFLD關(guān)系密切，circRNA家族已成為NAFLD研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。

2.1 circRNA參與NAFLD發(fā)生過(guò)程

各種原因引起脂質(zhì)代謝紊亂導(dǎo)致肝臟脂肪沉積，是導(dǎo)致NAFLD發(fā)病的始動(dòng)因素。肝臟脂肪沉積誘發(fā)包括氧化應(yīng)激、前炎性因子的釋放和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在內(nèi)的一系列過(guò)程，進(jìn)而引發(fā)肝臟的炎性反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)皮一氧化氮功能紊亂，誘發(fā)IR，而IR和肝細(xì)胞脂肪變性又是NAFLD的主要原因[17]。circRNA可作為內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)RNA和miRNA海綿參與NAFLD的發(fā)生過(guò)程。

2.1.1 circRNA與IR IR是導(dǎo)致 NAFLD 發(fā)生及發(fā)展的重要原因之一。外周IR導(dǎo)致高胰島素血癥和脂質(zhì)分解增多，產(chǎn)生和提供更多的游離脂肪酸到肝細(xì)胞，游離脂肪酸誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化的同時(shí)，本身可以進(jìn)一步阻礙胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)并加重IR[18]。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些與IR相關(guān)的circRNA。例如，circHIPK3已被證明可通過(guò)miR-192-5p軸上調(diào)FOXO1而導(dǎo)致高血糖和IR[19]。circRNA轉(zhuǎn)鐵蛋白受體也與IR相關(guān)，并且其過(guò)度表達(dá)可加重2型糖尿病和代謝性疾病的風(fēng)險(xiǎn)[20]。另一項(xiàng)研究[21]表明，位于線粒體中的脂肪性肝炎相關(guān)circRNA ATP5B調(diào)節(jié)因子的下調(diào)與IR及脂肪變性向NASH進(jìn)展的過(guò)程密切相關(guān)。

2.1.2 circRNA與肝細(xì)胞脂肪變性 肝細(xì)胞脂肪變性是NAFLD發(fā)病的特征變化[22]，脂肪變性可能是由miRNA表達(dá)失調(diào)、甘油三酯的累積和脂質(zhì)過(guò)氧化引起。近期研究發(fā)現(xiàn)，circRNA可以作為miRNA海綿參與肝臟脂肪變性。Guo等[23]發(fā)現(xiàn)，在高脂誘導(dǎo)的肝臟脂肪變性中，circRNA_0046367顯著減少，其表達(dá)的下調(diào)阻止了miR-34a/PPARα的相互作用和脂質(zhì)過(guò)氧化損傷，減輕了肝臟脂肪變性。另一研究[24]發(fā)現(xiàn)，在游離脂肪酸誘導(dǎo)的肝細(xì)胞脂肪變性過(guò)程中circRNA_0046366表達(dá)降低，相反，circRNA_0046366的上調(diào)能夠破壞依賴miR-34a的PPARα信號(hào)的抑制作用，顯著降低甘油三酯水平，緩解肝臟脂肪變性。另有報(bào)道[25]表明，circRNA_021412可通過(guò)circRNA_021412/miR-1972/脂蛋白1(LPIN1)信號(hào)級(jí)聯(lián)影響肝臟脂肪變性。Li等[26]研究顯示，circScd1在NAFLD肝臟組織中的表達(dá)明顯降低，而其在組織內(nèi)的過(guò)表達(dá)可顯著抑制肝臟脂肪變性。上述研究均表明，circRNA與NAFLD肝臟脂肪變性進(jìn)程密切相關(guān)。

2.1.3 circRNA與氧化應(yīng)激 氧化應(yīng)激在NAFLD的致病和發(fā)展中起著重要作用，是導(dǎo)致NAFLD致死性肝細(xì)胞損傷和疾病進(jìn)展的關(guān)鍵因素之一[27-28]。研究[24]表明，circRNA_0046367干預(yù)可以有效地阻止以線粒體功能障礙、生長(zhǎng)停滯和細(xì)胞凋亡為特征的脂肪變性相關(guān)脂質(zhì)過(guò)氧化的肝毒性。circRNA的正常表達(dá)可能在減輕脂肪變性的基礎(chǔ)上改善脂質(zhì)氧化應(yīng)激。Zhou等[29]發(fā)現(xiàn)，部分差異表達(dá)的circRNA，如mmu_circ_34116，可顯著抑制肝星狀細(xì)胞的活化，參與肝臟氧化應(yīng)激損傷、巨噬細(xì)胞炎癥等過(guò)程。因此，circRNA被認(rèn)為是影響脂質(zhì)過(guò)氧化損傷的潛在途徑[12]。

2.2 circRNA作為NAFLD不同階段的診斷生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

腹部超聲雖是NAFLD的一線篩查方式，但當(dāng)脂肪含量低于20%時(shí)，其靈敏度便大幅度下降[30]。肝活組織病理學(xué)檢查仍是診斷NAFLD/NASH的金標(biāo)準(zhǔn)[31]。然而，肝活檢作為一種有創(chuàng)檢查，存在患者依從性低、抽樣偏差、費(fèi)用昂貴等局限性，因而尋找安全有效、敏感性高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的生物標(biāo)志物幫助診斷NAFLD十分必要。近年來(lái)，circRNA已成為新的有價(jià)值的生物標(biāo)志物，例如外周血circRNA可與蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物聯(lián)合共同作為心肌梗死的生物標(biāo)志物[32]；在結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移患者血清中circNSUN2不斷上調(diào)，可作為結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的生物標(biāo)志物[33]。而在NAFLD不同階段，各種circRNA表達(dá)也存在差異，可以提示NAFLD不同的病理變化，表明其可能在NAFLD的診斷中具有重要價(jià)值。

2.2.1 circRNA與NASH 單純性脂肪肝的特征是脂肪在肝細(xì)胞過(guò)度積累，為NAFLD發(fā)生的早期階段，然而單純性脂肪肝可逆且不易察覺(jué)，尚缺乏有力證據(jù)證明circRNA在此階段具有診斷價(jià)值。越來(lái)越多的證據(jù)表明，NASH是NAFLD進(jìn)展的“分水嶺”，如果沒(méi)有得到及時(shí)的診斷和適當(dāng)?shù)目刂?，NAFLD很可能會(huì)進(jìn)展到NASH[34]，NASH與肝纖維化和終末期肝病高度相關(guān)[35]。Jin等[36]通過(guò)小鼠動(dòng)物實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了circRNA-miRNA-mRNA網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)最終構(gòu)建了4條circRNA-miRNA-mRNA通路，表明circRNA譜可作為NASH診斷的可靠候選指標(biāo)。有學(xué)者[37]關(guān)于circRNA圖譜的研究發(fā)現(xiàn)，在HepG2細(xì)胞中miR-1972與LPIN1之間存在某種關(guān)系，而circRNA_021412水平的降低可能會(huì)降低miR-1972的水平，抑制LPIN1表達(dá)，從而影響肝臟脂肪變性。故這種circRNA-miRNA-mRNA信號(hào)級(jí)聯(lián)可能為診斷NAFLD提供新的思路。以上說(shuō)明，circRNA可作為NASH診斷的良好候選基因。然而上述研究樣本量有限，且結(jié)果均基于動(dòng)物研究，是否可以推廣到臨床研究仍有待進(jìn)一步探討。

2.2.2 circRNA與NAFLD/NASH相關(guān)肝纖維化 據(jù)研究[38]報(bào)道，NAFLD/NASH相關(guān)肝纖維化過(guò)程中最基本的細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程是肝星狀細(xì)胞的激活。Chen等[39]采用基因芯片技術(shù)研究肝星狀細(xì)胞中RNA的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)circFBXW4在肝纖維化過(guò)程中表達(dá)下調(diào)，通過(guò)circFBXW4/miR-18b-3p/FBXW7軸增強(qiáng)circFBXW4的表達(dá)，抑制肝星狀細(xì)胞的激活和增殖，減輕小鼠肝纖維化；而在另一項(xiàng)研究中，Chen等[40]發(fā)現(xiàn)circ_0074410通過(guò)α平滑肌肌動(dòng)蛋白降低miR-9-5p的表達(dá)，促進(jìn)肝星狀細(xì)胞的激活，加重小鼠肝纖維化損傷。以上結(jié)果表明circFBXW4、circ_0074410表達(dá)水平影響了肝臟纖維化的進(jìn)程，因此，其可能是判斷肝纖維化的潛在生物標(biāo)志物。但是，circRNA是否作為miRNA海綿參與了上述過(guò)程仍需要進(jìn)一步的研究。

2.2.3 circRNA與肝癌 NAFLD和NAFLD/NASH相關(guān)性肝硬化均具有肝癌發(fā)生的高風(fēng)險(xiǎn)。肝癌是一種廣泛存在的原發(fā)性肝臟惡性腫瘤，具有高度侵襲性，預(yù)后通常極差?，F(xiàn)已證實(shí)，在肝癌的發(fā)生發(fā)展中過(guò)程中，不同的基因直接或間接調(diào)控肝臟細(xì)胞的周期、凋亡和存活。隨著研究的深入，circRNA有望憑借其特異性成為新的肝癌診斷標(biāo)志物。Li等[41]在RNA檢測(cè)研究中首次篩選出超過(guò)1000種肝細(xì)胞癌來(lái)源的exonic-circRNA，揭示了circRNA在肝細(xì)胞癌檢測(cè)與診斷方面的應(yīng)用前景。Shang等[42]檢測(cè)了肝癌變組織中circRNA，發(fā)現(xiàn)has-circ-0005075是其可能的潛在肝癌標(biāo)志物。Zhu等[43]研究發(fā)現(xiàn)，肝癌組織中circ_0067934的表達(dá)增加，其潛在機(jī)制可能是circ_0067934作為miR-0067934海綿，抑制肝癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。這些證據(jù)均可說(shuō)明，circRNA有可能作為一種新的肝癌標(biāo)志物，并具有準(zhǔn)確性、特異性和敏感性。不過(guò)，circRNA促進(jìn)肝癌增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的詳細(xì)分子機(jī)制尚待闡明。此外上述研究均未能表明肝癌與NAFLD之間存在任何直接聯(lián)系，未來(lái)還需更多前瞻性研究進(jìn)一步證實(shí)。

2.3 circRNA可作為NAFLD治療的潛在靶點(diǎn) 由于NAFLD發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，單一的治療方式往往難以取得良好的效果。干預(yù)和控制NAFLD的發(fā)生發(fā)展多從祛除病因、治療原發(fā)病、改變生活方式以及藥物治療入手。然而，迄今尚缺乏確切的治療NAFLD的有效藥物，且目前的治療藥物主要在肝臟中解毒和代謝，過(guò)多地、盲目地或者不恰當(dāng)?shù)厥褂盟幬锓炊鴷?huì)增加肝臟的負(fù)擔(dān)和肝毒性。尋找確切有效的NAFLD新的潛在治療靶點(diǎn)很有必要。已有研究表明，circRNA可作為某些代謝性疾病的治療靶點(diǎn)，Shan等[44]研究發(fā)現(xiàn)circHIPK3是減輕糖尿病相關(guān)視網(wǎng)膜病變的潛在治療靶點(diǎn)。另有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[45]證明mmu_circ_0000529基因敲除可作為降低血脂、治療肥胖的潛在靶點(diǎn)。NAFLD與代謝性疾病關(guān)系密切，提示circRNA也可能在NAFLD治療方面發(fā)揮重要作用。

胰島素增敏劑二甲雙胍是治療NAFLD的有效藥物[46]。Guo等[47]研究表明二甲雙胍干預(yù)對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD轉(zhuǎn)錄組改變有明顯的緩解作用。在所有發(fā)生改變的轉(zhuǎn)錄因子中，circRNA存在差異表達(dá)，7個(gè)與之相互作用的miRNA與代謝或肝病有關(guān)，此研究表明circRNA或能作為NAFLD治療的潛在依據(jù)，然而，在這項(xiàng)研究中并未觀察到circRNA與NAFLD代謝之間存在任何直接聯(lián)系。對(duì)于大多數(shù)NAFLD患者而言，NAFLD另一個(gè)重要的威脅就是肝再生能力受損。臨床及實(shí)驗(yàn)研究都發(fā)現(xiàn)脂肪變性的肝臟在損傷或手術(shù)后再生功能受損、再生時(shí)間延長(zhǎng)[48]，Li等[49]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)獲取了肝切除術(shù)后肝再生初始階段中差異表達(dá)的circRNA及其親本基因，證實(shí)circ432、circ2077分別通過(guò)調(diào)控MAPK14、FN1在肝細(xì)胞增殖、能量代謝和物質(zhì)代謝的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)中的表達(dá)水平來(lái)調(diào)節(jié)肝再生。但是，肝再生與NAFLD導(dǎo)致的肝細(xì)胞脂肪變性壞死有關(guān)，還與肝臟大部切除關(guān)系密切，此研究尚未確定circRNA對(duì)何種類型的肝再生產(chǎn)生影響。以上研究表明，circRNA在肝再生的機(jī)制中扮演重要角色，提示circRNA或可為治療NAFLD提供新的靶點(diǎn)。

3 不足與展望

circRNA比其他線性非編碼RNA在生物體內(nèi)大量存在，高度保守且具有更高的穩(wěn)定性，目前已成為分子生物研究的熱點(diǎn)之一，它的多種生物功能預(yù)示著其具有成為各類疾病潛在治療靶點(diǎn)的巨大潛力，對(duì)NAFLD的診治及預(yù)防具有非常重要的意義，或可成為預(yù)測(cè)NAFLD疾病進(jìn)程的新型潛在生物標(biāo)志物[50]。盡管人們已經(jīng)對(duì)circRNA在NAFLD診治中的作用進(jìn)行了一定的研究，但對(duì)于circRNA在NAFLD發(fā)病機(jī)制中扮演的角色仍缺乏深刻的認(rèn)識(shí)，且目前 circRNA與NAFLD診治的相關(guān)研究仍存在樣本量不足、缺乏高質(zhì)量臨床試驗(yàn)等問(wèn)題。隨著高通量生物信息學(xué)方法的發(fā)展，circRNA在NAFLD診斷和治療中的作用有望被進(jìn)一步發(fā)掘，也需要開(kāi)展大樣本、多中心、前瞻性試驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究成果來(lái)進(jìn)一步證實(shí)circRNA在NAFLD疾病診治中的價(jià)值。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：杜晟楠負(fù)責(zé)撰寫論文、修改論文；蔣元燁、汪濤、高靜靜指導(dǎo)撰寫文章；曹勤、蔣元燁負(fù)責(zé)擬定寫作思路并最后定稿。