lncRNA在肝臟炎癥性疾病中作用及其機(jī)制的研究進(jìn)展

王雅芝 申元英 郭 樂

肝臟是新陳代謝、免疫、消化和解毒的重要器官，各種損傷肝臟的因素如微生物代謝物、脂代謝異常、藥物、酗酒、病毒、自身免疫等，均會(huì)造成肝臟炎癥損傷，甚至進(jìn)一步發(fā)展為肝硬化、肝纖維化、肝癌等。近年來，肝病引起的發(fā)生率和病死率急劇上升，對(duì)于肝臟炎癥性疾病發(fā)病機(jī)制的研究越來越重要。

lncRNA是無蛋白編碼能力的非編碼RNA(ncRNAs)的一個(gè)亞類，僅以RNA的形式在多層面調(diào)控基因的表達(dá)，是影響多種分子行為的關(guān)鍵性分子，例如基因表達(dá)、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡以及各類疾病(如炎癥、腫瘤)。對(duì)于lncRNA對(duì)炎癥反應(yīng)調(diào)控作用的研究，為臨床診斷及治療肝臟炎癥性疾病提供了新思路。本文就lncRNA與肝臟炎癥性疾病發(fā)病機(jī)制的關(guān)系、lncRNA參與肝臟炎癥性疾病發(fā)展的調(diào)節(jié)機(jī)制及靶向機(jī)制等方面的研究進(jìn)展做一綜述。

一、lncRNA的概述

lncRNA是一類長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸、缺少完整開放閱讀框、不具備編碼蛋白能力的非編碼RNA，結(jié)構(gòu)與mRNA類似，具有組織特異性和時(shí)空表達(dá)特異性，啟動(dòng)子可結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子，主要定位于真核細(xì)胞的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)[1,2]。目前，lncRNA的起源并不明確，可能來源有：由編碼蛋白質(zhì)的基因突變產(chǎn)生[2]；由多個(gè)彼此分開、未經(jīng)轉(zhuǎn)錄的基因序列重組產(chǎn)生；由lncRNA序列中相鄰的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)，使轉(zhuǎn)錄本增長(zhǎng)所產(chǎn)生；由反轉(zhuǎn)錄過程中非編碼基因復(fù)制產(chǎn)生；含轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的轉(zhuǎn)座元件插入到基因組而產(chǎn)生。

近年來，隨著高通量測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，生物體中l(wèi)ncRNA仍在不斷被發(fā)現(xiàn)，對(duì)于lncRNA的生物學(xué)分類標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新，主要包括其在基因組的位置、對(duì)DNA序列的影響等[3]。研究表明，lncRNA廣泛參與多種重要的病理生理調(diào)控過程，主要包括：細(xì)胞增殖、分化、染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、翻譯調(diào)控、轉(zhuǎn)錄干擾、核內(nèi)運(yùn)輸?shù)萚4]。其參與機(jī)體生物學(xué)過程中基因表達(dá)調(diào)控的作用模式有：信號(hào)、誘餌、引導(dǎo)、支架、變構(gòu)修飾、共激活或共抑制因子等，這些功能機(jī)制在肝臟炎癥性疾病中也得到了驗(yàn)證。lncRNA MEG3被證明可作為引導(dǎo)RNA的“支架”分子調(diào)控膽汁淤積性肝損傷的疾病發(fā)展，MEG3作為支架將RNA結(jié)合蛋白多聚嘧啶區(qū)結(jié)合蛋白1 (polypyrimidine tract binding protein 1，PTBP1)招募到小異質(zhì)二聚體伴侶(small heterodimer partner，SHP) mRNA中，從而破壞SHP的穩(wěn)定性，導(dǎo)致膽汁淤積加重，而SHP反過來以反饋調(diào)節(jié)的方式抑制cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cyclic-AMP response element binding protein，CREB)對(duì)MEG3啟動(dòng)子的反式激活來抑制MEG3基因的轉(zhuǎn)錄[5]。

另有研究提出一種新的關(guān)于“競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA”的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，將lncRNA與微小RNA(miRNA)和mRNA聯(lián)系起來。機(jī)制上，lncRNAs 由于含與靶mRNA類似的miRNA應(yīng)答元件(miRNA response elements，MREs)，通過與miRNA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合抑制其活性，從而抑制miRNA與靶mRNA轉(zhuǎn)錄本上互補(bǔ)序列的結(jié)合，最終降低了靶mRNA的穩(wěn)定性或限制了其翻譯表達(dá)。內(nèi)源性lncRNA海綿的概念最近被認(rèn)為與肝癌的進(jìn)展有關(guān)。據(jù)報(bào)道，lncRNA HULC是肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC) 中上調(diào)率最高的基因之一。Wang等[6]研究發(fā)現(xiàn)CREB參與了HULC的上調(diào)。他們還證明HULC 通過ceRNA功能抑制miR-372活性，這導(dǎo)致其下游靶基因的去抑制，進(jìn)而誘導(dǎo)CREB的磷酸化和激活。此外，越來越多的研究驗(yàn)證了多種lncRNA通過這一調(diào)控機(jī)制在肝臟炎癥性疾病的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。

二、lncRNA與肝臟炎癥性疾病的關(guān)系

對(duì)于lncRNA在肝臟方面的研究隨著基因芯片、高通量測(cè)序等技術(shù)的不斷發(fā)展逐漸深入。在肝臟中最先被鑒定和研究的lncRNA為H19 和 XIST，隨后又發(fā)現(xiàn)了其他兩種新型lncRNA：MEG3 和 MALAT-1，MEG3 已經(jīng)被證明是HCC中的腫瘤抑制基因，而 MALAT-1 在HCC發(fā)展中具有致癌作用。除此之外，還有大量的lncRNA被證明與肝臟疾病有關(guān)，下文根據(jù)不同的疾病分類，綜合分析 lncRNA 與肝臟炎癥性疾病的關(guān)系。隨著越來越多的研究表明，lncRNA可能通過調(diào)節(jié)多個(gè)基因的表達(dá)和信號(hào)通路的激活進(jìn)而影響疾病的發(fā)生、發(fā)展，可能成為治療或診斷肝臟炎癥性疾病很有前景的生物學(xué)標(biāo)志物。

1.lncRNA與膿毒癥誘導(dǎo)肝損傷的關(guān)系:膿毒癥是一種由感染、創(chuàng)傷或毒素引起的宿主免疫反應(yīng)失調(diào)肝臟易受膿毒癥侵襲，急性肝損傷發(fā)生于膿毒癥的任何階段[7]。其特征是宿主對(duì)感染(或病原體產(chǎn)物)的全身炎癥反應(yīng)失控，導(dǎo)致器官功能障礙，甚至導(dǎo)致休克，病死率高達(dá)20%～50%。膿毒癥中的炎癥反應(yīng)依賴單核-吞噬細(xì)胞(肝臟中的庫(kù)普弗細(xì)胞)中Toll樣受體(toll-like recepters，TLRs)的激活，這對(duì)膿毒癥和膿毒癥相關(guān)肝損傷的發(fā)病機(jī)制至關(guān)重要。有研究在膿毒癥肝損傷患者中發(fā)現(xiàn)lncRNA NEAT1表達(dá)水平上調(diào)，NEAT1競(jìng)爭(zhēng)性地與Let-7a結(jié)合，并從Let-7a釋放Toll樣受體4(toll-like recepter 4，TLR4)，然后釋放的TLR4被激活并刺激下游信號(hào)，導(dǎo)致嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)和隨后的肝臟損傷[8]。Li等[9]通過建立膿毒癥大鼠模型檢測(cè)到肝組織和肝細(xì)胞中l(wèi)ncRNA CRNDE的表達(dá)水平呈顯著降低，并證明了CRNDE可作為miR-126-5p的“分子海綿”與miR-126-5p結(jié)合并降低其表達(dá)，進(jìn)而抑制膿毒癥大鼠肝組織中促炎性細(xì)胞因子的表達(dá)、促進(jìn)抑凋亡蛋白B淋巴細(xì)胞瘤-2(b-cell lymphoma-2，Bcl-2)的表達(dá)，從而改善大鼠膿毒癥肝損傷。干預(yù)lncRNA的表達(dá)可能通過調(diào)控炎癥通路相關(guān)受體的激活，調(diào)節(jié)炎性因子或凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)從而緩解膿毒癥引起肝損傷的炎癥反應(yīng)。這一干預(yù)過程還存在miRNAs參與，提示lncRNA靶向miRNA/mRNAs調(diào)節(jié)基因表達(dá)的“競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA”網(wǎng)絡(luò)是膿毒癥誘導(dǎo)的肝損傷發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

2.lncRNA與藥物毒性肝損傷的關(guān)系:肝臟是外源性藥物進(jìn)入人體后的解毒通道，藥物性肝損傷是肝臟疾病的主要原因，其發(fā)病機(jī)制包括肝細(xì)胞損傷、纖維化、凋亡、壞死等多個(gè)病理過程。目前已有的研究主要關(guān)于對(duì)乙酰氨基酚(acetamidophenol，APAP)，對(duì)乙酰氨基酚是一種非處方藥，常用于退熱鎮(zhèn)痛，但使用過量可導(dǎo)致嚴(yán)重肝損傷甚至急性肝衰竭[10]。在Pei等[11]研究中，檢測(cè)到APAP引起的肝損傷(AILI)小鼠模型中，血清lncRNA KCNQ1OT1下調(diào)，并結(jié)合HepaRG細(xì)胞模型揭示調(diào)控機(jī)制可能是KCNQ1OT1作為miR-122-5p和miR-122-5p“分子海綿”直接靶向肝羧酸酯酶2(carboxylesterases 2，CES2)從而減輕了APAP誘導(dǎo)的谷丙轉(zhuǎn)氨酶/谷草轉(zhuǎn)氨酶活性升高、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞增殖抑制作用。lncRNA NEAT1可能通過調(diào)節(jié)miRNA參與APAP誘導(dǎo)的肝損傷過程[12]。同樣地，在藥物毒性肝損傷的研究中l(wèi)ncRNA也可作為“ceRNA”參與疾病進(jìn)展的調(diào)控。

3.lncRNA與膽汁淤積性肝損傷的關(guān)系:膽汁酸(bile acids，BAs)在肝臟中合成，可生理性促進(jìn)腸道的消化和吸收功能，在維持膽固醇穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要的生理作用，當(dāng)BAs代謝紊亂時(shí)則作為信號(hào)分子和炎癥因子引起膽汁淤積性肝損傷，目前對(duì)其發(fā)病機(jī)制的研究有限，臨床仍缺乏有效的治療策略[13]。肝巨噬細(xì)胞的活化是促進(jìn)膽汁淤積性肝損傷的重要驅(qū)動(dòng)力。外泌體是由幾乎所有類型的細(xì)胞釋放的重要的細(xì)胞外小泡，有助于細(xì)胞間的通訊。在對(duì)膽汁淤積小鼠模型以及患者肝臟的研究中，膽管細(xì)胞來源的外泌體lncRNA H19迅速被肝臟巨噬細(xì)胞——庫(kù)普弗(kuffer)細(xì)胞吸收，顯著誘導(dǎo)庫(kù)普弗細(xì)胞中C-C基序趨化因子配體2[chemokine (C-C motif) ligand 2，CCL-2]和白細(xì)胞介素6(interleukin 6，IL-6)的表達(dá)和分泌，增強(qiáng)了枯否細(xì)胞M1型的激活極化，促進(jìn)了骨髓源性巨噬細(xì)胞的募集和分化，H19的表達(dá)水平與巨噬細(xì)胞激活、炎癥細(xì)胞遷移和肝纖維化密切相關(guān)，提示不同于前文中提到的lncRNA MEG3作為“支架”參與膽汁淤積肝損傷的加重，lncRNA還可通過外泌體介導(dǎo)在膽汁淤積引起的肝損傷中發(fā)揮重要作用[14]。

4.lncRNA與肝缺血再灌注損傷的關(guān)系：肝缺血再灌注(ischemia/reperfusion，I/R)損傷是指肝臟血供重建時(shí)引起的肝細(xì)胞功能障礙和損傷的現(xiàn)象，缺血損傷不僅可引起直接的細(xì)胞損傷，還可引起急性炎癥反應(yīng)，進(jìn)一步加重肝細(xì)胞損傷、器官功能障礙和衰竭。多項(xiàng)研究揭示了lncRNA在肝臟缺血性損傷發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。Zhang等[15]研究證實(shí)，缺氧/復(fù)氧(hypoxia/reoxygenation，H/R)條件下人肝細(xì)胞中l(wèi)ncRNA MALAT1表達(dá)的升高。MALAT1的抑制使H/R抑制細(xì)胞活力，并抑制乳酸脫氫酶和丙二醛的釋放，拮抗H/R誘發(fā)的細(xì)胞凋亡和caspase-3活性。并揭示了MALAT1可能通過調(diào)節(jié)HMGB1-TLR4通路觸發(fā)的細(xì)胞凋亡和炎癥，加重肝臟I/R損傷。研究表明敲除Gm4419可減輕I/R誘導(dǎo)的肝臟損傷，Gm4419的靶向機(jī)制是通過miR-455/SOX6軸加速肝臟I/R損傷[16]。lncRNA在肝細(xì)胞中可能通過影響炎性信號(hào)通路發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡的關(guān)鍵作用，也提示進(jìn)一步研究可能的方向，為臨床能否通過調(diào)控lncRNA治療缺血性肝損傷或控制疾病進(jìn)展提供了思路。

5.lncRNA與病毒性肝炎的關(guān)系：病毒性肝炎是由肝炎病毒感染引起的傳染性疾病，臨床主要表現(xiàn)為肝臟炎癥和壞死，目前，lncRNA與HBV和HCV的相關(guān)性研究較多，HBV和HCV持續(xù)感染人類肝臟可導(dǎo)致慢性肝炎和肝硬化，甚至發(fā)展為肝細(xì)胞癌，因此，對(duì)于從被感染的肝臟中消除相關(guān)肝炎病毒的抗病毒治療及緩解炎癥發(fā)展的研究具有重要意義。有研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-HEIH和lncRNA-HULC在乙肝相關(guān)肝硬化及肝癌中具有重要意義[17]。Chen等[18]研究發(fā)現(xiàn)，慢性乙型肝炎患者血清lncRNA MEG3水平較健康對(duì)照組低，與肝纖維化程度呈負(fù)相關(guān)，但與肝炎病毒復(fù)制和肝功能無關(guān)。相反，Zhao等[19]研究發(fā)現(xiàn)lncRNA HOTTIP能顯著抑制乙肝病毒表面抗原(hepatitis B virus surface antigen，HBsAg)、乙肝病毒e抗原(hepatitis B virus e antigen，HBeAg)的產(chǎn)生和HBV的復(fù)制。HOTTIP通過激活下游因子同源盒基因A13(homeobox A13，HOXA13)，抑制HBV前基因組RNA和總RNA的產(chǎn)生以及HBV的復(fù)制，而HBV DNA聚合酶通過結(jié)合并穩(wěn)定CREB1 mRNA，促進(jìn)蛋白質(zhì)的翻譯，進(jìn)而結(jié)合HOTTIP的調(diào)控元件，促進(jìn)其表達(dá)，從而減弱HBV復(fù)制，導(dǎo)致持續(xù)感染，提示lncRNA抑制乙型肝炎炎癥發(fā)生中涉及兩種截然不同的機(jī)制：(1)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)及纖維化相關(guān)過程。(2)抑制肝炎病毒及相關(guān)抗原的復(fù)制。對(duì)于這一方面的研究尚淺，是否存在一種lncRNA可同時(shí)參與兩條途徑來抑制炎癥的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)可能的研究方向。此外，Liu等[20]研究表明， lncRNA IFI6可調(diào)節(jié)機(jī)體HCV感染中抗病毒先天免疫，通過其空間域啟動(dòng)子激活和組蛋白修飾發(fā)揮其調(diào)控功能調(diào)節(jié)HCV感染。

6.lncRNA與代謝相關(guān)脂肪性肝病及酒精性肝病的關(guān)系：代謝相關(guān)脂肪性肝病(metabolic-dysfunction-associatedfatty liver disease, MAFLD)是由肝臟甘油三酯等脂質(zhì)異常積累及炎癥介質(zhì)的刺激引起的一類常見的肝臟炎癥性疾病，酒精性肝病(alcoholic liver diseases，ALDs)是由大量乙醇引起的肝損傷引起的一系列常見并發(fā)癥。近年來有許多研究發(fā)現(xiàn)“ceRNA”機(jī)制在lncRNA調(diào)控MAFLD及ALDs的進(jìn)展中發(fā)揮著重要作用，研究表明lncRNA NEAT1表達(dá)上調(diào)，可能通過海綿miR-146a-5p促進(jìn)肝臟脂質(zhì)積聚、通過miR-506/GLI3軸調(diào)控纖維化、炎癥反應(yīng)和脂質(zhì)代謝[21]。此外，有研究組揭示了H19海綿miR-130a激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)信號(hào)，促進(jìn)肝細(xì)胞脂肪變性、甘油三酯分泌，促進(jìn)PPARγ等脂肪性肝病相關(guān)基因的表達(dá)[22]。Zhou等[23]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA Gm5091可通過海綿介導(dǎo)miR-27b/23b/24緩解小鼠酒精性肝纖維化。Ye等[24]研究發(fā)現(xiàn)，NEAT1可負(fù)調(diào)miR-129-5p靶向SOCS2促進(jìn)酒精性肝炎中脂代謝和炎癥反應(yīng)。

三、展 望

lncRNA與多種肝臟炎癥性疾病密切相關(guān)，同一種肝臟炎癥性疾病也存在多種lncRNA參與，肝臟炎癥性疾病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜且影響因素較多，而許多l(xiāng)ncRNA的功能尚不明確，lncRNA與肝臟炎癥性疾病關(guān)系的研究空間仍然很大。眾多研究表明干預(yù)lncRNA的表達(dá)可能通過多種分子機(jī)制影響炎癥的發(fā)生、發(fā)展，包括通過與miRNA密切相關(guān)的“競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA”調(diào)控機(jī)制、通過RNA結(jié)合蛋白直接作用于mRNA調(diào)控翻譯水平的基因表達(dá)、通過組蛋白甲基化修飾調(diào)控靶基因的表達(dá)等潛在機(jī)制，lncRNA調(diào)控肝臟炎癥性疾病發(fā)生、發(fā)展的潛在機(jī)制研究仍十分有限，提示對(duì)于不同分子機(jī)制的研究亟待完善。建立lncRNA 基礎(chǔ)治療的主要干預(yù)機(jī)制包括過表達(dá)下調(diào)的lncRNA和敲低上調(diào)的lncRNA，但如何保證干預(yù)lncRNA后其作用的下游靶標(biāo)與目標(biāo)疾病相關(guān)仍未知。未來的研究應(yīng)致力于尋找將 lncRNA 準(zhǔn)確導(dǎo)入體內(nèi)的方法并深入研究其干預(yù)疾病的潛在機(jī)制；準(zhǔn)確鑒定 lncRNA 的靶標(biāo)，使導(dǎo)入體內(nèi)的lncRNA 作用于特定的與肝臟炎癥性疾病發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的靶標(biāo)。