lncRNA與肝硬化的研究進展*

羅江焰 綜述,鄭 盛,楊 涓 審校

(1.大理大學,云南 大理 671003;2.大理大學第二附屬醫院,云南 昆明650011)

肝硬化是多種慢性肝病發展到后期的終末階段。一項調查報告顯示,全世界每年約有100萬人病死于肝硬化并發癥。目前,肝硬化目前是全球最常見的死亡原因之一,給人類社會帶來嚴重的衛生經濟負擔[1]。目前,大量研究證明長鏈非編碼RNA(lncRNA)影響了肝硬化的發生、發展[2-4]。基于此,本文就lncRNA與肝硬化的研究進展作一綜述。

1 lncRNA的功能與特點

lncRNA是指堿基組長度大于200 nt(或大于100 kb)且無編碼蛋白質功能的核苷酸的小RNA分子,大多數存在于真核生物細胞、組織及血液中,根據在基因組中相對于蛋白質編碼基因位置的不同,可劃分為正義基因、反義基因、雙向基因、基因內基因、基因間基因、增強子基因[2]。lncRNA的功能根據其亞細胞的定位而有所不同。例如:在細胞核中,lncRNA在表觀遺傳和轉錄水平調控基因表達,而在細胞質中,lncRNA則在轉錄后和翻譯水平調控基因表達[3]。有研究表明,lncRNA通過多種機制調控基因參與細胞的增殖、分化、自噬、侵襲和遷移等生物學過程,其表達紊亂與人類多種疾病的發生發展密切相關[4-5]。lncRNA的調控機制主要包括以下3個方面:(1)lncRNA作為競爭性內源RNA(ceRNA)調節miRNA表達;(2)lncRNA與蛋白質相互作用;(3)lncRNA與DNA的相互作用[6]。

2 lncRNA與肝硬化

2.1lncRNA H19 lncRNA H19是第1個被發現的lncRNA,廣泛表達的H19調控肝組織的纖維化[7]。肝臟纖維化主要表現為細胞外基質(ECM)沉積是多種肝臟疾病共同的病理基礎。活化的肝星形細胞(HSC)產生大量的ECM,是肝纖維化的主要驅動因素[8]。lncRNA H19是HSC活化的重要調節因子。YANG等[9]發現,DNMT1控制肝星狀細胞活化和纖維化中的LncRNA H19/ERK 信號通路來影響肝纖維化進展。在活化的 HSC和大鼠肝纖維化組織中lncRNA H19表達水平降低,而DNMT1表達和 lncRNA H19啟動子的甲基化增加。敲低DNMT1可以提高活化HSC中lncRNA H19 的表達。XIAO等[10]發現,lncRNA H19通過調節S1PR2/SphK2和let-7/HMGA2軸,從而促進膽汁淤積性肝纖維化發生、發展。lncRNA H19水平在膽管閉鎖(BA)兒童肝組織中顯著升高,與肝纖維化的進展呈正相關。另一項通過小鼠動物模型及人原發性硬化性膽管炎(PSC)/原發性膽汁性膽管炎(PBC)肝臟樣本的研究表明,膽管細胞來源的外泌體 lncRNA H19 通過促進HSC分化和活化在膽汁淤積性肝纖維化的進展中發揮關鍵作用[11]。肝臟lncRNA H19水平與小鼠和人類患者膽汁淤積性肝纖維化的嚴重程度相關。另外,WANG等[12]發現,Sox9在肝纖維化發展過程中顯著上調,Sox9通過直接結合其啟動子區域來轉錄誘導lncRNA H19。Sox9或lncRNA H19的反義寡核糖核苷酸(ASO)耗竭減弱了四氯化碳(CCl4)誘導的肝損傷和肝纖維化的進展,而lncRNA H19的存在消除了Sox9耗竭對肝纖維化的抑制作用。

2.2lncRNA母源性印記基因3(lncRNA MEG3) lncRNA MEG3是一類包含12個亞型的印記基因,定位于14q32.3號染色體上[13]。lncRNA MEG3作為miR-let-7c-5p的競爭內源RNA來調節乙醇誘導的肝損傷中NLRC5的表達[14]。NLRC5屬于NOD-樣受體(NLRs)家族,可負向調控核因子-κB(NF-κB)通路,參與免疫應答[15]。有研究表明,NLRC5在肝纖維化形成及逆轉中發揮重要作用[16]。一項研究評估了lncRNA MEG3 沉默和過表達后肝纖維化逆轉期間 NLRC5在人肝星狀細胞(LX-2)細胞中的表達水平[17]。結果發現沉默lncRNA MEG3后,LX-2細胞活性逐漸恢復;過表達lncRNA MEG3可抑制LX-2細胞活化,促進肝纖維化逆轉。在一項探討lncRNA MEG3對老年乙型肝炎并發肝硬化和肝纖維化的診斷價值研究中[18],結果表明 lncRNA MEG3在老年乙型肝炎并發肝硬化和肝纖維化患者中的表達水平較高,可作為早期診斷該疾病的生物標志物,并可用于評估患者的疾病嚴重程度。CHEN等[19]報道,慢性乙型病毒性肝炎(CHB)患者的血清lncRNA MEG3水平低于健康對照組,與肝纖維化程度呈負相關。另外,QIN等[20]研究表明,MEG3在肝纖維化患者中下調,轉化生長因子-β1(TGF-β1)誘導的HSC活化在體外被lncRNA MEG3抑制。lncRNA MEG3作為miR-145的ceRNA,負向靶向并調節過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ),形成MEG3/miR-145/PPARγ軸以調節TGF-β1誘導的HSC活化來參與肝纖維化的發生、發展。總之,lncRNA MEG3在肝纖維化發生、發展中起著重要作用,lncRNA MEG3可能作為肝硬化相關纖維病變的潛在診斷生物標志物和治療靶點。

2.3lncRNA GAS5 lncRNA-GAS5位于人類基因組1號染色體上,具有調節細胞增殖、凋亡、遷移和侵襲等作用。最近一項研究表明,ncRNA GAS5通過調節miR-433-3p/TLR10軸,抑制NF-κB信號通路,從而抑制HSC激活來參與肝纖維化的過程[21]。GUO等[22]研究表明,lncRNA GAS5可以抑制HCS的活化,且lncRNA GAS5在肝硬化組織中減少與DNA甲基轉移酶(DNMT)抑制劑阻斷GAS5 的高甲基化有關。另外,HAN等[23]對51例非酒精性脂肪肝(NAFLD)患者的血清lncRNA GAS5進行了研究,結果發現lncRNA GAS5在 NAFLD患者血清中的表達隨肝臟纖維化的發展而逐漸水平增高,而在發生肝硬化的NAFLD患者中則明顯降低,提示 lncRNA GAS5 循環中含量增加可能與肝硬化發展前的肝纖維化進展相關。除此,在CCl4誘導的肝纖維化大鼠模型中[24],miR-23a通過PTEN/PI3K/Akt/mTOR/Snail信號通路引起HSC激活進而影響肝纖維化,而lncRNA GAS5通過與miR-23a相互作用,競爭性地降低miR-23a表達水平抑制肝纖維化。

2.4lncRNA NEAT1 lncRNA NEAT1位于人類染色體11q13.1,由多發性內分泌瘤家族1型位點轉錄而來,是構成細胞核亞結構必需的RNA分子,主要富集在細胞核內。lncRNA NEAT1通過miR-29b/Atg9a調控軸加重HSC自噬和活化[25]。在酒精性脂肪性肝纖維化(ASH)中,MiR-129-5p水平降低,而NEAT1和SOCS2水平均升高。敲低NEAT1可以通過促進miR-129-5p并靶向SOCS2來抑制ASH小鼠肝纖維化的進展[26]。WANG等[27]提出lncRNA NEAT1的表達在肝纖維化中上調,miR-139-5p下調。lncRNA NEAT1通過抑制miR-139-5p來增強HSCs中β-catenin的表達,進而促進HSCs的活化并驅動肝纖維化發展。NEAT1/miR-139-5p/β-catenin在HSCs中的活化促進作用通過與SOX9結合和增加TGF-β1表達介導。此外,HUANG 等[28]研究發現,在小鼠纖維化肝組織中lncRNA NEAT1和細胞粘連蛋白3(Cyth3)上調,miR-148a-3p 和 miR-22-3p下調。敲除lncRNA NEAT1或Cyth3可減輕體內肝纖維化和膠原蛋白沉積以及體外HSC的活化。lncRNA NEAT1結合miR-148a-3p和miR-22-3p來調節Cyth3的表達來影響小鼠肝纖維化的進展和HSC活化。

2.5lncRNA SNHG7 YU等[29]研究發現,lncRNA SNHG7在肝硬化患者的纖維化肝臟中表達水平明顯升高。lncRNA SNHG7降低miR-378a-3p并減弱其對DVL2的控制,導致異常的Wnt/β-連環蛋白活性,從而促進肝纖維化進展。另一項研究發現,lncRNA SNHG7在小鼠肝纖維化模型的肝組織和HSCs中顯著上調,而敲低lncRNA SNHG7可減輕肝纖維化[30]。考慮lncRNA SNHG7可通過ceRNA機制與miR-29b結合進而調控DNMT3A的表達,從而影響HSC的活化、自噬和增殖。

2.6lncRNA HULC lncRNA HULC位于人類染色體6p24.3上,長度約為500個核苷酸。lncRNA HULC在NAFLD大鼠的肝組織中表達水平增加。通過抑制lncRNA HULC的表達抑制NAFLD大鼠的絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路可以改善NAFLD大鼠的肝纖維化并減少肝細胞凋亡[31]。在大鼠肝硬化模型實驗中發現,lncRNA HULC在肝硬化大鼠肝臟中的表達水平明顯升高,而 lncRNA HULC的敲低通過影響肝硬化大鼠氧化應激[丙二醛(MDA)降低和超氧化物歧化酶(SOD)增加]和炎癥損傷[白細胞介素-1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平降低],從而減輕肝硬化大鼠的肝損傷[32]。

2.7lncRNA MALAT1 lncRNAMALAT1位于人染色體11q13.1(小鼠染色體19qA)。一項研究表明MALAT1在肝纖維化患者中表達上調[33]。MALAT1促進膠原蛋白的產生,而miR-181a-5p抑制膠原蛋白生成。MALAT1可以通過調節microRNA(miRNA)-181a-TLR4-NF-κB軸來調節膠原蛋白生成和炎癥,從而促進肝纖維化的發展。活化的HSC被認為是分泌促纖維化介質并表達ECM的增殖細胞,參與肝纖維化進展。WANG等[34]發現,在纖維化肝臟中Lnc-MALAT1高表達會刺激HSC的活化,增強Wnt/β-連環蛋白信號傳導通路進而促進其纖維化活性。 DAI等[35]發現,從亞砷酸鹽處理的人肝細胞中提取的MALAT1通過結合 miRNA-26b促進LX-2的活化。

3 結語與展望

肝硬化的發生、發展是一個多階段、多基因的過程,但其致病機制尚未完全闡明。隨著基因測序、基因編輯、組學及生物信息學技術的快速發展,越來越多的lncRNA被發現,lncRNA通過對轉錄、翻譯和翻譯后水平的調節,在肝硬化的發生和發展中發揮了關鍵作用。未來可有針對性地選擇部分在肝硬化、肝纖維化組織可檢出的差異高表達的lncRNAs,對其功能進行分析,以期為肝硬化的早期診斷及預后判斷提供新的生物標志物應用于臨床。