微RNA在非酒精性脂肪性肝病中的作用

于俊杰(綜述),詹曉蓉(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，哈爾濱 150001)

微RNA在非酒精性脂肪性肝病中的作用

于俊杰△(綜述),詹曉蓉※(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，哈爾濱 150001)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是以脂肪在肝臟異位沉積為特征的一組臨床病理綜合征，由于遺傳、環(huán)境、不良的生活方式等因素的影響，NAFLD的發(fā)病率呈逐年增加，現(xiàn)已成為危害人類健康的三大肝臟疾病之一，NAFLD與代謝綜合征及糖脂代謝異常、糖尿病伴隨發(fā)生，正因為與多種疾病的關(guān)聯(lián)、對心血管發(fā)生事件的影響等特點，其臨床重要性越來越受到關(guān)注。隨著分子生物學(xué)及功能性研究的不斷進展，微RNA(microRNA，miRNA)在肝臟疾病及其發(fā)病機制中作用的報道屢見不鮮，并取得一系列重要進展，因此深入研究miRNA致NAFLD糖脂代謝紊亂的發(fā)病機制對NAFLD早期防治有重大意義，現(xiàn)對miRNA的生物學(xué)特性及其與NAFLD的關(guān)系進行了綜述，以便人們在此基礎(chǔ)上進一步發(fā)掘miRNA在NAFLD預(yù)防、診斷、治療中的潛在價值。

1NAFLD概述

NAFLD是由于肝臟脂代謝失調(diào)，脂質(zhì)沉積、浸潤，脂肪水平升高，導(dǎo)致脂質(zhì)在肝細胞內(nèi)大量沉積引起的肝細胞損傷[1]。NAFLD發(fā)病率高，在肥胖患者中極為常見，并可進一步發(fā)展為非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、肝硬化和肝功能衰竭,是代謝綜合征的主要臨床表現(xiàn)之一。另外有研究證明，NAFLD與血管內(nèi)皮功能障礙、頸動脈斑塊形成有關(guān)，可引起一些患者心電圖缺血性改變[2-5]。NAFLD的發(fā)病機制尚不十分清楚，目前較權(quán)威的學(xué)說(假說)為二次打擊學(xué)說[6]，即“第1次打擊”主要是胰島素抵抗；“第2次打擊”是氧化應(yīng)激和異常的細胞因子導(dǎo)致的肝臟壞死性炎癥和纖維化。然而“二次打擊”學(xué)說并不能完全解釋NAFLD的發(fā)病機制，近年來，關(guān)于miRNA在肝臟疾病及其發(fā)病機制中作用的報道屢見不鮮，并取得一系列重要進展，在一些動物研究中，miRNA在脂代謝中的重要作用已被明確報道[7-8]。并且最近研究顯示，miRNA在人類NASH確實存在一些差異表達[9]。這些差異表達的miRNA調(diào)控多種生物學(xué)行為，如發(fā)育的進程、干細胞分化、細胞凋亡、疾病以及腫瘤發(fā)生等[9]，miRNA在NASH和肝硬化的病程及NAFLD潛在的診療作用逐漸受到重視，成為肝臟疾病研究領(lǐng)域的熱點之一。

2miRNA的生物學(xué)特征和一般機制的概述

基因表達的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控是基因表達調(diào)控的重要環(huán)節(jié)之一，主要包括信使RNA(mRNA)前體的加工修飾、3′末端對其利用效率的控制、翻譯作用控制等，同時也是目前公認(rèn)的多種疾病發(fā)病機制之一。在這個調(diào)控過程中miRNA主要通過調(diào)節(jié)靶基因mRNA和編碼蛋白的表達起作用。miRNA是一類多種生物體內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄編碼的小分子單鏈RNA，長約22個核苷酸，其通過直接剪切或者通過完全/不完全與靶mRNA 3′非翻譯區(qū)(3′UTR)互補配對來抑制靶mRNA的翻譯[10-11]，從而發(fā)揮對基因表達的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用。miRNA的表達依賴于發(fā)展階段，具有器官特異性[12-13]，其在細胞的增殖、分化和凋亡、免疫、腫瘤形成、組織的分化和發(fā)育等病理生理活動中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[7，14]。目前已發(fā)現(xiàn)的人類miRNA有上千種。在病理條件下，一部分miRNA的過表達或下調(diào)可能會導(dǎo)致細胞代謝紊亂，或?qū)е律磉^程發(fā)生障礙引起其他疾病。

3miRNA在NASH和NAFLD發(fā)病機制的作用

最近幾年，由于miRNA在脂代謝調(diào)節(jié)方面的重要作用，其在NAFLD中的研究已成為一個新興的研究熱點。這些小RNA分子可以調(diào)節(jié)許多重要的生物學(xué)行為，有些可能與NASH起源有密切的關(guān)系。不過，目前已知的肝臟miRNA表達模式的數(shù)據(jù)及其在人類NASH中的作用還是有限的。

3.1miRNA在人類NASH的差異表達最近的一項研究表明，人類NASH與特定的差異表達的miRNA相關(guān)[9]。在這項研究中，共有474人的miRNA被研究。其中46個miRNA被發(fā)現(xiàn)在NASH中有差異表達。高表達的有23個miRNA，低表達的有23個 miRNA。目前已知的是一個miRNA可以有多個目標(biāo)基因(多樣性)和多個miRNA有一個單一的目標(biāo)基因(協(xié)同效應(yīng))。據(jù)報道，其中的2個高表達基因和1個低表達基因的miRNA可能有超過40個候選的靶基因[9]。然而大多數(shù)高表達和低表達的miRNA少于10個候選靶基因。在NASH的發(fā)展進程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)中，這些差異表達的miRNA的潛在靶點發(fā)揮重要作用，包括一些重要的轉(zhuǎn)錄因子，如同源異型基因和性基因，這些靶基因直接參與脂質(zhì)代謝，細胞生長和分化，細胞凋亡和炎癥。這些變化會潛在影響胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、脂質(zhì)代謝、細胞應(yīng)激和凋亡反應(yīng)、炎癥和組織損傷反應(yīng)。

3.2特定miRNA在NASH中的作用盡管NAFLD的發(fā)病機制尚不完全清楚，但miRNA在其間所起的作用不容忽視。肝細胞內(nèi)脂滴蓄積是包括NAFLD在內(nèi)的多種肝臟疾病相關(guān)的脂肪變性的主要標(biāo)志。目前，高通量篩選結(jié)果顯示，有11種 miRNA能改變脂滴的形成和儲存，特別是miR-181d可減少細胞內(nèi)60%的脂滴蓄積，進而降低細胞內(nèi)三酰甘油和膽固醇水平；與NAFLD發(fā)病密切相關(guān)的氧化物酶體增殖因子活化受體α目前被認(rèn)為是miR-10b的靶基因，可調(diào)節(jié)脂肪變性干細胞模型L02細胞的脂肪變性水平[7，9，15-17]。肝臟中有含量非常豐富的miRNA——miR-122。近幾年，miR-122在調(diào)節(jié)膽固醇和血脂代謝發(fā)揮的作用已引起了相當(dāng)大的關(guān)注。在肝臟所有miRNA中，它占了近70%[18]。miR-122也是在人類NASH中被發(fā)現(xiàn)的差異表達的miRNA之一[9]。據(jù)報道，miR-122 除了在脂質(zhì)和膽固醇代謝中的作用之外，還可以促進脂肪細胞的分化[7-8，16]。研究表明，在飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型抑制miR-122，將會導(dǎo)致乙酰輔酶A羧化酶B脂肪酸合成酶、硬酯酰輔酶A脫氫酶和3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶的mRNA的表達下降，并顯著降低這些動物血漿膽固醇[7]。更重要的是，在沉默miR-122治療2周后，這些小鼠肝臟組織學(xué)結(jié)果顯示肝脂肪變性有大幅度的改善。另外，在Krützfeldt等[8]的另一項研究中，也發(fā)現(xiàn)在沉默miR-122后3-羥基-3-甲基戊二酸單酰輔酶A小鼠血漿膽固醇水平明顯下降。這些研究結(jié)果充分表明，miRNA在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝及在肝臟脂肪變性的發(fā)生、發(fā)展過程中起重要作用。最近， Gatfield等[19]研究表明，miR-122可能與生物鐘的輸出系統(tǒng)緊密相連，并優(yōu)先調(diào)節(jié)晝夜節(jié)奏的表達基因。事實上肝臟中多達10%的蛋白質(zhì)編碼基因可能受晝夜節(jié)律的調(diào)節(jié)，而它們中的許多均與生物鐘有聯(lián)系，參與了各種代謝途徑，特別是眾所周知的膽固醇和脂質(zhì)代謝。除了miR-122，其他幾個miRNA被報道與肥胖和脂肪形態(tài)的改變有緊密聯(lián)系。例如，在肝臟和白色脂肪的miR-335 的表達已被證明是在ob/ob小鼠的表達上調(diào)；增加miR-335的表達也與機體白色脂肪組織和肝臟的質(zhì)量增加以及三酰甘油和膽固醇水平升高[20]相關(guān)。此外，miR-335水平與脂肪細胞的表達分化標(biāo)記如過氧化物酶體增殖因子活化受體、Fas分子密切相關(guān)。研究表明，miR-134在脂肪細胞分化中也起著相似的作用，通過靶基因細胞外信號調(diào)節(jié)激酶5來實現(xiàn)[16]。miRNA在胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用被進化上保守的胰島細胞特異的miR-375所證實[21]。過表達miR-375抑制葡萄糖誘導(dǎo)的胰島素分泌，而抑制內(nèi)源性miR-375增強胰島素的分泌。研究顯示，胰島素分泌受到miR-375變化的影響，這一機制在葡萄糖代謝或細胞內(nèi)鈣信號是獨立相關(guān)的[21]。miR-375似乎在胰島素分泌的調(diào)節(jié)中扮演重要角色，將來可能會成為治療胰島素抵抗和糖尿病的一個新的藥物靶點。

4miRNA潛在的診斷價值

近年來，隨著研究技術(shù)的成熟和認(rèn)識的不斷深入，人們對肝臟miRNA的研究已取得了很大進展，已發(fā)現(xiàn)許多與肝臟疾病的病理過程密切相關(guān)的 miRNA。NAELD起病隱匿，缺乏特異性的臨床表現(xiàn)。對NAFLD的診斷主要包括血液生化檢測和影像學(xué)檢測，前者特異性較差，后者簡單、無創(chuàng)，適合疾病的篩選。不過目前診斷NAFLD的金標(biāo)準(zhǔn)仍然是肝活組織檢查。研究表明，在疾病狀態(tài)下外周血miRNA會發(fā)生異常表達，這預(yù)示著循環(huán)miRNA可作為疾病早期診斷和鑒別診斷的潛在無創(chuàng)性指標(biāo)[9]。

5結(jié)語

miRNA是基因表達強大的調(diào)控者和參與者。它參與調(diào)節(jié)生物體的生長、發(fā)育等多個環(huán)節(jié)，與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。多種miRNA的表型改變和表達異常可正向或負(fù)向調(diào)控靶基因的表達，參與肝臟疾病的發(fā)生、發(fā)展過程。這些小分子水平的調(diào)控在未來可能會對肝臟疾病的治療起重要作用。然而miRNA的功能調(diào)節(jié)及其對靶mRNA表達翻譯水平調(diào)控的具體途徑有待于進一步研究。隨著對miRNA的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控功能研究的深入，人們必然會認(rèn)識到miRNA在NAFLD的預(yù)防、診斷、治療中所起的重要作用。

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摘要：微RNA(miRNA) 是一類長約22個核苷酸的內(nèi)源性非蛋白質(zhì)編碼的小分子RNA，它通過對目標(biāo)mRNA的剪切和翻譯抑制，發(fā)揮對基因表達的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用。miRNA具有多靶點的特性，至少參與約1/3人類蛋白質(zhì)的表達調(diào)控，并且參與調(diào)控細胞分化、凋亡，腫瘤形成、免疫反應(yīng)等多種生物學(xué)行為。近些年研究表明，miRNA對于調(diào)控非酒精性脂肪性肝病的基因表達、調(diào)節(jié)脂質(zhì)形成和儲存至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：微RNA；非酒精性脂肪性肝炎；非酒精性脂肪性肝病；代謝綜合征

The Role of MicroRNA in Nonalcoholic Fatty Liver DiseasesYUJun-jie，ZHANXiao-rong.(DepartmentofEndocrinology,theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Abstract:MicroRNA(miRNA) is a class of 22 nucleotides endogenous non-protein-coding small molecule RNA,which regulates gene expression after transcription through splicing and translation of the target mRNA inhibition.miRNA has multiple targets,and is involved in the expression regulation of at least about 1/3 human protein,and participates in biological behaviors including the regulation of cell differentiation,apoptosis,tumor formation,and immune response.In recent years,research shows that miRNA is essential to the regulation of gene expression of nonalcoholic fatty liver disease,lipid formation and storage.

Key words:MicroRNA; Nonalcoholic fatty hepatitis; Nonalcoholic fatty liver disease; Metabolic syndrome

收稿日期：2014-11-03修回日期：2015-01-28編輯：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.16.008

中圖分類號：R58

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)16-2901-03