非編碼RNA在肝纖維化中的研究進(jìn)展

丁明璐，黃 珍，陳培劍，劉海峰

(牡丹江醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥研究中心，黑龍江 牡丹江 157011)

肝纖維化是慢性肝損傷引起的HSCs激活，進(jìn)而引起細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)過(guò)度沉積，是肝硬化發(fā)展的早期階段。HSCs的活化在肝纖維化過(guò)程中起主要作用[1]。在機(jī)體處于正常的生理狀態(tài)下，HSCs一般保持休眠狀態(tài)，但是在外界條件刺激時(shí)，HSCs將被激活并轉(zhuǎn)化為成肌纖維細(xì)胞然后分泌促纖維化因子，包括轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)，結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor,CTGF)等，進(jìn)而產(chǎn)生以膠原和黏連蛋白等為主的ECM，最終導(dǎo)致肝纖維化。ncRNA是從基因組轉(zhuǎn)錄而來(lái)的RNA，多數(shù)不被翻譯成蛋白質(zhì)。其中包括長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA) 、微RNA(microRNA，miRNA) 、小核RNA(small nuclearRNA，snRNA) 、小干擾RNA(small interfering RNA，siRNA)等多種功能已知的RNA，但是也包括一些未知功能的RNA。這些RNA的共同點(diǎn)是都能從基因組上轉(zhuǎn)錄而來(lái)，多數(shù)在RNA 水平上發(fā)揮各自的生物學(xué)功能。研究表明：ncRNA，主要包括miRNA和lncRNA，參與調(diào)控肝纖維化的發(fā)生發(fā)展，并且圍繞其作用機(jī)制開(kāi)發(fā)防治肝纖維化的藥物。因此，本文從以下兩個(gè)方面總結(jié)了肝纖維化的調(diào)控機(jī)制，并為研究治療肝纖維化的方法以及研究藥物提供思路。

1 miRNA在肝纖維化中的作用機(jī)制

miRNA是真核生物中一類(lèi)具有內(nèi)源性調(diào)控功能的非編碼RNA，其大小約20～25個(gè)核苷酸的長(zhǎng)度。miRNA通過(guò)纖維化相關(guān)信號(hào)通路調(diào)控肝纖維化發(fā)生的各個(gè)階段，因此，我們將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論述。

1.1 miRNA通過(guò)TGF-β信號(hào)通路調(diào)控肝纖維化TGF-β在組織和細(xì)胞中的生長(zhǎng)、發(fā)育、分化中起關(guān)鍵作用[2]，對(duì)細(xì)胞增殖、細(xì)胞間質(zhì)產(chǎn)生、分化、凋亡，胚胎的發(fā)育，器官形成，免疫功能，炎性反應(yīng)，創(chuàng)傷修復(fù)等也起到重要的調(diào)節(jié)作用。Parul Gupta等[3]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-181a敲低促進(jìn)活化HSCs中肝再生增強(qiáng)因子(augmenter of liver regeneration,ALR)表達(dá)，從而下調(diào)1型膠原蛋白(collagen 1A1,COL1A1)和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle cell actin,α-SMA)等表達(dá)來(lái)抑制纖維化，而過(guò)表達(dá)miRNA-181a則促進(jìn)肝纖維化；另外，過(guò)表達(dá)ALR可抑制miRNA-181a、纖維化標(biāo)志物和TGF-β受體2(TGF-β receptors 2,TGF-βR 2)的表達(dá)，但是促進(jìn)E-鈣黏蛋白(E-cadherin)的表達(dá)。因此，ALR與miRNA-181a之間呈負(fù)調(diào)控的關(guān)系進(jìn)行調(diào)控肝纖維化。Fu等[4]對(duì)miRNA進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在肝纖維化中，miR-20a-5p的下調(diào)可減輕TGF-βR2 的活性，從而來(lái)增強(qiáng)TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致激活的巨噬細(xì)胞和HSCs產(chǎn)生ECM，從而促進(jìn)肝纖維化的進(jìn)展；而miR-20a-5p的上調(diào)則會(huì)抑制細(xì)胞因子的釋放，抑制肝纖維化。Song等[5]研究了靜止和TGF-β1激活的HSCs中miRNA的差異表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)miR-455-3p在HSCs激活的過(guò)程中表達(dá)顯著下調(diào)。此外，miR-455-3p能夠直接調(diào)節(jié)熱休克因子1(HSF1)的表達(dá)。過(guò)表達(dá)的HSF1通過(guò)促進(jìn)熱休克蛋白47(HSP47)的表達(dá)，從而促進(jìn)HSCs的活化和增殖，導(dǎo)致TGF-β信號(hào)通路被激活；然而，過(guò)表達(dá)的miR-455-3p則抑制了HSF1和肝纖維化標(biāo)志物的表達(dá)，如：α-SMA和COL1A1等蛋白，從而減輕了肝纖維化。

1.2 miRNA 通過(guò) Wnt 信號(hào)通路調(diào)控肝纖維化Wnt信號(hào)通路也在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，該通路主要是由Wnt蛋白、Dishevelled蛋白、特異受體卷曲蛋白、β-聯(lián)蛋白以及T細(xì)胞因子( T cell factor，TCF)轉(zhuǎn)錄因子家族等構(gòu)成。它是一種分泌型的蛋白，在細(xì)胞間有兩種分泌方式，一種是旁分泌，另一種是自分泌。Wnt通過(guò)結(jié)合HSCs膜上的卷曲蛋白或低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白來(lái)調(diào)節(jié)HSCs的活化。研究表明，miR-146a-5p可與Wnt1和Wnt5直接作用來(lái)抑制HSCs的增殖和分化，并且抑制α-SMA、COL1A1的表達(dá)，來(lái)抑制肝纖維化的發(fā)生[6]。Yang等[7]研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)的miR-708和敲除E盒結(jié)合鋅指蛋白1(ZEB1)均抑制人肝星狀細(xì)胞LX-2細(xì)胞的增殖和活化，而敲除miR-708或過(guò)表達(dá)ZEB1則出現(xiàn)相反的結(jié)果。其作用機(jī)制為：miR-708直接靶向ZEB1基因來(lái)抑制其翻譯，進(jìn)而激活Wnt/β-actenin信號(hào)通路，從而抑制肝纖維化。Yu等[8]研究表明，在纖維化肝組織和活化的HSCs中，miR-378a-3p表達(dá)受到抑制。miR-378a-3p上調(diào)不但抑制HSCs的激活、增殖、α-SMA和COL1A1的表達(dá)，而且也導(dǎo)致Wnt/β-actenin途徑失活。另外，Wnt10a被證實(shí)是miR-378a-3p的靶點(diǎn)，而敲低miR-378a-3p則促進(jìn)了HSCs的活化，增加了細(xì)胞增殖、α-SMA和膠原的表達(dá)，但是敲除Wnt10a，則抑制了miR-378a-3p的生物學(xué)功能。所以，miR-378a-3p是通過(guò)靶向Wnt10a發(fā)揮了抗纖維化的功能。

1.3 miRNA通過(guò)NF-κB信號(hào)通路調(diào)控肝纖維化NF-κB由5個(gè)家族成員蛋白單體(p65/RelA、RelB、cRel、p50和p52)組成，它們形成不同結(jié)合DNA的同二聚體或異二聚體，是免疫反應(yīng)、炎癥和癌癥的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。NF-κB信號(hào)系統(tǒng)(由NF-κB二聚體、IκB調(diào)節(jié)器和Iκκ復(fù)合物之間的相互作用)對(duì)許多刺激作出反應(yīng)，并且在配體-受體結(jié)合時(shí)，與所接收到的特定信號(hào)相適應(yīng)的不同的細(xì)胞結(jié)果被啟動(dòng)[9]。NF-κB存在于許多組織細(xì)胞中，是炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)，具有多重轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能的核蛋白因子。Yun等[10]研究發(fā)現(xiàn)，miR-378家族成員(miR-378a-3p、miR-378b和miR-378d)在肝纖維化中的表達(dá)均下降，尤其是miR-378a-3p在活化的HSCs中表達(dá)變化最顯著。其作用機(jī)制為：miR-378a-3p通過(guò)靶向抑制膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(Glioblastoma,Gli)家族蛋白(Gli1、Gli2和Gli3)中的Gli3抑制HSCs的激活。而Smo蛋白作為Hedgehog(Hh)通路的G蛋白耦合受體，可通過(guò)激活NF-κB的p65亞基來(lái)阻斷miR-378a-3p的表達(dá)。因此，Gli3蛋白表達(dá)增加是因?yàn)閙iR-378a-3p的表達(dá)減少，從而促進(jìn)Hh信號(hào)通路的表達(dá)，導(dǎo)致了肝纖維化。這與之前報(bào)道Hh信號(hào)通路促進(jìn)肝纖維化相一致[11]。Feng 等[12]研究了當(dāng)HSCs被激活時(shí)miR-126的相關(guān)作用機(jī)制，過(guò)表達(dá)miR-126顯著抑制了下游靶點(diǎn)IκBa 的表達(dá)，進(jìn)而使NF-κB被激活，并且也使其下游信號(hào)分子如 TGF-β1、COL1A1等的表達(dá)被加強(qiáng)；相反，miR-126受到抑制后能使IκBa蛋白表達(dá)增加，導(dǎo)致NF-κB活化受到抑制，從而使肝纖維化的發(fā)生。研究表明[13]，腺苷單磷酸活化蛋白激酶γ2(Prkag2)是miR-378的潛在靶點(diǎn)。Zhang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，AMP活化蛋白激酶(AMPk)可通過(guò)增加去乙?；?sirtuin1)的活性來(lái)負(fù)調(diào)控NF-κB-TNFα軸。miR-378直接靶向編碼AMP活化蛋白激酶γ2(AMPkγ2)的Prkag2,通過(guò)使Prkag2的活性增加來(lái)降低sirtuin1的活性，進(jìn)而促進(jìn)NF-κB-TNFα的炎癥發(fā)展。另外，肝臟特異性miR-378的表達(dá)通過(guò)激活TNFα信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)而導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生。總之，miR-378可通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κB-TNFα軸，在肝臟炎癥和纖維化的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵的促進(jìn)作用。

2 lncRNA在肝纖維化中的作用機(jī)制

lncRNA 一般存在于真核細(xì)胞內(nèi)，是轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度大于等于200個(gè)核苷酸的ncRNA，本身缺乏編碼蛋白質(zhì)的功能。近年來(lái)，lncRNA在肝纖維化疾病的發(fā)展中的研究逐漸增多，說(shuō)明它在肝纖維化中起著不可或缺的作用。YU等[15]進(jìn)行了lncRNA-小型核RNA宿主基因7(SNHG7)在肝纖維化中的致病機(jī)制研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SNHG7能激活Wnt/β-actenin信號(hào)通路，從而促肝纖維化，同時(shí)，siSNHG7或敲除SNHG7基因可抑制HSCs活化，降低細(xì)胞增殖和膠原的表達(dá)。Kong等[16]研究發(fā)現(xiàn)，胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白相關(guān)蛋白1(IGFBPrP1)誘導(dǎo)lncRNA核富集豐富轉(zhuǎn)錄本1(NEAT1)和自噬相關(guān)蛋白9a(Atg9a)表達(dá)，同時(shí)抑制肝組織和HSCs中miR-29b的水平。此外，NEAT1增加了HSCs的自噬和活化，而miR-29b則降低了這兩個(gè)過(guò)程。另外，Atg9a還參與IGFBPrP1誘導(dǎo)的HSCs自噬和活化。因此NEAT1、miR-29b和Atg9a形成了一個(gè)NEAT1/miR-29b/Atg9a調(diào)控軸，用于IGFBPrP1誘導(dǎo)的HSCs自噬和激活，從而導(dǎo)致肝纖維化。研究發(fā)現(xiàn)，肝損傷使lncRNA-肺腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(MALAT1)的表達(dá)上調(diào)，但抑制組蛋白脫乙?；赋聊畔⒄{(diào)節(jié)因子(SIRT1)的表達(dá)。SIRT1對(duì)HSCs的凋亡和維持細(xì)胞穩(wěn)定過(guò)程中起著關(guān)鍵的促進(jìn)作用，能夠抑制肝纖維化。然而，靜息的HSCs由于SIRT1 的降解或失活而被激活，導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生[17]。Xie等[18]在酒精性肝纖維化(alcoholic liver fibrosi,ALF)模型中研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA中X-非活性特異轉(zhuǎn)錄本(XIST)基因是miR-29b的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA，能夠?qū)е翲SCs自噬，進(jìn)一步促進(jìn)HSCs的活化和肝纖維化。XIST過(guò)表達(dá)通過(guò)調(diào)節(jié)miR-29b和高遷移率族蛋白B1(HMGB1)的表達(dá)，增強(qiáng)乙醇誘導(dǎo)的LX-2細(xì)胞的活化和自噬；相反，XIST基因敲除不僅能抑制肝細(xì)胞的體外激活，還能改善肝功能障礙(降低AST和ALT)，緩解肝纖維化。因此，lncRNA XIST通過(guò)miR-29b/HMGB 1軸增強(qiáng)乙醇誘導(dǎo)的HSCs自噬和活化的能力。Zhang等[19]通過(guò)對(duì)lnc-RNA分析，最終鑒定出一種可被TGF-β調(diào)控的肝纖維化相關(guān)的lnc-RNA1(liver fibrosis associated lncRNA1,lnc-LFAR1)，lnc-LFAR1可通過(guò)促進(jìn)smad2/3與TGF-β結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)其在細(xì)胞質(zhì)的磷酸化，通過(guò)正反饋調(diào)節(jié)HSCs的激活，活化的HSCs是進(jìn)ECM蛋白合成和沉積的最主要的細(xì)胞因子，從而導(dǎo)致肝纖維化；而沉默的lnc-LFAR1可以抑制HSCs活化，減少TGF-β誘導(dǎo)的體外肝細(xì)胞凋亡，并削弱CCl4和BDL誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化。Zhu等[20]研究表明，H19作為一種的內(nèi)源性lncRNA并能夠抑制miR-148a的表達(dá)，同時(shí)miR-148a能夠通過(guò)靶向USP4來(lái)抑制HSCs和上皮-間充質(zhì)細(xì)胞的激活，因而miR-148a對(duì)肝纖維化起保護(hù)作用。另外，USP4又能與TGF-β相互作用，誘導(dǎo)TGF-β受體1(TGF-β receptors 1,TGF-βR1) 產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)了smad2/3蛋白磷酸化并與smad4形成復(fù)合物，使HSCs和肝細(xì)胞的上皮-間充質(zhì)細(xì)胞被激活。因此，H19可通過(guò)H19/miR-148a/USP4軸來(lái)激活HSCs和肝細(xì)胞中的TGF-β信號(hào)通路來(lái)促進(jìn)肝纖維化。從而導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生。

3 總結(jié)與展望

隨著不斷的深入研究，ncRNA在腫瘤相關(guān)的治療和診斷中有著重要的作用，但是在肝纖維化的相關(guān)機(jī)制研究仍處于初期階段。因此了解ncRNA在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制，進(jìn)而針對(duì)相關(guān)靶點(diǎn)來(lái)研發(fā)安全，高效的抗肝纖維化藥物，為治療和預(yù)防肝纖維化提供新的思路。