陳澤山,文 彬,丘佩容,藍紅妮,黃寶特,鄧 鑫
1 廣西中醫(yī)藥大學(xué) 研究生學(xué)院,南寧 530001;2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院 a.感染科,b.科技處,c.消化內(nèi)科,南寧 530001;3 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院 內(nèi)分泌科,南寧 530001
microRNA(miRNA)是受RNA修飾調(diào)控、長約22個核苷酸、小分子非編碼RNA,通過與靶mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′-UTR)結(jié)合使靶mRNA降解或翻譯抑制,實現(xiàn)負(fù)調(diào)控基因表達[1],參與細(xì)胞的增殖、遷移、自噬、侵襲及凋亡等過程[2]。第一個miRNA是在1993年線蟲的研究中發(fā)現(xiàn)的[3]。隨后在1998年通過RNA干擾[4]和在2001年對各種物種的相似內(nèi)源性miRNA進行了深入的分子搜索[5],miRNA的研究迅速深入。目前miRNA在人體體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)的就已經(jīng)超過1000種[6]。miRNA-122是肝臟的一種特異性miRNA,約占肝臟miRNA總量的70%[7]。通過閱讀相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn),miRNA-122與多種肝臟疾病發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后有密切關(guān)系。此外,miRNA-122作為生物學(xué)標(biāo)志物,在肝臟疾病中具有良好的應(yīng)用前景。本文就目前國內(nèi)外對miRNA-122參與肝臟疾病的研究進展作一綜述。
根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查[8]發(fā)現(xiàn),NAFLD患病率在不斷上升。因此,治療的及時干預(yù)是阻止NAFLD病情進一步發(fā)展的關(guān)鍵。研究[9]發(fā)現(xiàn),miRNA-122的水平升高與NAFLD的形成和進展有密切關(guān)系。Long等[10]通過實驗發(fā)現(xiàn),NAFLD肝組織miRNA-122水平升高但沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1,SIRT1)水平降低,miRNA-122可通過與SIRT1的3′-UTR結(jié)合抑制SIRT1表達,SIRT1作為脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)尤其是脂肪酸氧化的調(diào)節(jié)劑,其表達下降阻礙了脂肪酸的氧化,導(dǎo)致肝臟脂肪的沉積,進而促進NAFLD進展[11-12]。因此,通過抑制miRNA-122表達可以使SIRT1的表達上調(diào),促進脂肪酸氧化,減少肝脂肪的堆積,阻止NAFLD進展。
病毒性肝炎指的是由肝炎病毒導(dǎo)致的肝臟炎癥,其中HBV和HCV發(fā)展為慢性肝病較為常見,甚至可發(fā)展為終末肝臟疾病,故以下只介紹乙型肝炎和丙型肝炎與miRNA-122的關(guān)系。研究[13]表明,在乙型肝炎患者中,miRNA-122表達下調(diào)導(dǎo)致其靶標(biāo)細(xì)胞周期蛋白G1的翻譯增加,細(xì)胞周期蛋白G1可與P53蛋白特異性結(jié)合,清除了P53蛋白對HBV的復(fù)制抑制。P53蛋白作為一種腫瘤抑制因子,可預(yù)防癌癥的發(fā)生,并且可誘導(dǎo) HBV復(fù)制期的肝細(xì)胞凋亡,延緩乙型肝炎的進展[14]。P53蛋白還可通過直接與HBV DNA結(jié)合,抑制HBV病毒基因復(fù)制[15]。因此,miRNA-122的表達下調(diào)導(dǎo)致P53蛋白介導(dǎo)的HBV復(fù)制抑制作用減弱,進而促進乙型肝炎的發(fā)展。
Xu等[16]研究發(fā)現(xiàn),在肝細(xì)胞中miRNA-122可抑制轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)磷酸化,STAT3可通過調(diào)控干擾素調(diào)節(jié)因子1表達從而抑制IFN的表達,而IFN介導(dǎo)的先天免疫反應(yīng)是對抗病毒的第一道防線[17],miRNA-122將STAT3磷酸化水平限制在正常肝細(xì)胞中,使IFN的表達增加,從而使感染肝炎病毒后具有強大的先天免疫防御能力。進一步的研究[18]發(fā)現(xiàn),miRNA-122的過表達增加了HCV蛋白的產(chǎn)生。HCV蛋白不僅是HCV復(fù)制所必需的,而且還是阻斷和避免宿主免疫的必要原料。有趣的是,通過抑制miRNA-122的表達發(fā)現(xiàn),IFN應(yīng)答的下降先于HCV RNA的下降,且與HCV RNA下降無明顯關(guān)系[16]。因此,在HCV感染者中,miRNA-122可能具有完全相反的兩種作用,即miRNA-122誘導(dǎo)的IFN抗HCV作用與miRNA-122能促進HCV復(fù)制的潛在作用。其他研究[19-20]也得到了類似結(jié)果。
DILI指的是由于使用對肝臟具有毒性的藥物導(dǎo)致的肝損傷,嚴(yán)重者可發(fā)展為肝衰竭。有研究[21]發(fā)現(xiàn),抗生素是導(dǎo)致DILI最主要的原因,其次為中草藥、膳食、心血管藥物、中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物、抗腫瘤藥物和止痛藥。由于miRNA-122是肝臟中含量最高的miRNA[22],而肝臟是參與藥物代謝的主要器官,所以發(fā)生DILI時miRNA-122的表達可能也有相應(yīng)的變化。在一項對乙酰氨基酚導(dǎo)致的DILI研究[23]中,發(fā)現(xiàn)對乙酰氨基酚過量的使用可在2 h內(nèi)導(dǎo)致肝臟miRNA-122表達水平下調(diào),miRNA-122的丟失增加了小鼠對對乙酰氨基酚過量的敏感度,使小鼠的死亡率增加;進一步的研究發(fā)現(xiàn),miRNA-122過表達可抑制細(xì)胞色素P450家族成員將對乙酰氨基酚氧化形成N-乙?;?對-苯醌亞胺的過程,減少N-乙?;?對-苯醌亞胺與蛋白質(zhì)硫醇共價結(jié)合形成的N-乙?;?對-苯醌亞胺-半胱氨酸蛋白質(zhì)加合物,進而減少氧化應(yīng)激反應(yīng),減少肝毒性和肝細(xì)胞死亡,表明miRNA-122對對乙酰氨基酚導(dǎo)致的急性肝損傷具有保護性作用。因此,可通過miRNA-122對對乙酰氨基酚的解毒作用為基礎(chǔ),為藥物誘導(dǎo)DILI甚至是肝衰竭研發(fā)出解毒劑做出貢獻。
肝纖維化是損傷的肝組織過度修復(fù)、肝星狀細(xì)胞(HSC)過度活化、肝組織內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積的一種病理狀態(tài),這是許多慢性肝病的共同特性[24]。然而在肝損傷期間,各種炎性和纖維生成途徑都有助于HSC的活化,從而促進肝纖維化形成,因此,抑制HSC活化是治療肝纖維化的重要治療手段。眾所周知,TGFβ1可促進HSC的活化,進而加速肝纖維化進程[25-26]。Cheng等[27]研究發(fā)現(xiàn),miRNA-122轉(zhuǎn)染HSC后,在HSC體內(nèi)含量升高,通過抑制TGFβ信號通路,下調(diào)N-鈣黏著蛋白表達、過度表達E-鈣黏著蛋白和Smad4,抑制HSC的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),EMT是肝纖維化甚至肝癌的早期事件,故通過逆轉(zhuǎn)EMT阻止肝纖維化的形成。同時Wang等[28]發(fā)現(xiàn),miRNA-122的表達上調(diào)可促進肝細(xì)胞間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化(mesenchymal-epithelial transition,MET),上調(diào)上皮細(xì)胞相關(guān)蛋白的表達,而MET是逆轉(zhuǎn)EMT的重要手段,進而抑制肝纖維化。一項脂肪性肝炎實驗[29]發(fā)現(xiàn),脂肪性肝炎肝細(xì)胞體內(nèi)miRNA-122的含量及表達下降,因miRNA-122表達下降使脂肪性肝炎肝細(xì)胞體內(nèi)的缺氧誘導(dǎo)因子1α和波形蛋白的含量增加,其中缺氧誘導(dǎo)因子1α可誘導(dǎo)EMT,并且波形蛋白作為間質(zhì)細(xì)胞骨架的主要成分,亦加速了EMT,進而誘導(dǎo)肝纖維化的形成。另有研究[30-32]發(fā)現(xiàn)肥胖患者體內(nèi)常伴瘦素含量升高。瘦素可通過抑制miRNA-122啟動子表達,增加HSC活化,促進肝纖維化[33]。因此,miRNA-122表達上調(diào)可抑制肝纖維化的進展。
根據(jù)世界衛(wèi)生組織[34]調(diào)查顯示,癌癥的死亡率僅次于排名第一的缺血性心臟病。肝癌作為惡性腫瘤之一,5年的生存率≤5%,肝癌的治療刻不容緩。而作者前面提到,miRNA參與了細(xì)胞增殖、遷移、自噬、侵襲及凋亡,所以能否通過基因療法治療肝癌,為治療肝癌提供新的思路也是miRNA研究領(lǐng)域的重要方向。研究[35]表明,在肝癌患者中miRNA-122的表達明顯下降,提示肝癌的形成及病情進展可能和miRNA-122的表達減少有關(guān)。在一項肝細(xì)胞癌多藥耐藥的研究[36]中,miRNA-122的過度表達可抑制多藥耐藥基因/P-糖蛋白、乳腺癌抗性蛋白和三磷酸腺苷結(jié)合盒F超家族成員2的表達,增強了耐藥細(xì)胞對化療藥物的敏感度,且通過誘導(dǎo)耐藥細(xì)胞周期停滯從而抑制肝細(xì)胞癌的生長。Bai等[37]研究表明,miRNA-122對肝癌細(xì)胞的生長具有抑制性,通過抑制肝癌細(xì)胞微環(huán)境血管內(nèi)皮細(xì)胞的生成,阻止新血管的形成,使肝癌細(xì)胞所需的營養(yǎng)成分下降,不足以維持正常的需求,阻止肝癌細(xì)胞的生長。研究[8]表明,miRNA-122的過度表達通過靶向RhoA基因使肝癌細(xì)胞經(jīng)歷了明顯的上皮形態(tài)樣改變,破壞了肝癌細(xì)胞骨架,觸發(fā)MET,抑制肝癌細(xì)胞的運動與侵襲。Yang等[38]研究發(fā)現(xiàn),肝細(xì)胞核因子4α可增強miRNA-122的表達,miRNA-122的過度表達使聚集素金屬蛋白酶17表達下調(diào),聚集素金屬蛋白酶17作為miRNA-122的靶標(biāo),具有促進肝癌細(xì)胞生長和增加肝癌細(xì)胞血管生成的作用。綜上,miRNA-122可通過增強耐藥細(xì)胞對化療藥物的敏感度、降低肝癌細(xì)胞化療耐藥性、抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲以及抑制肝癌細(xì)胞血管內(nèi)皮生成等途徑發(fā)揮抗肝癌作用。
多倍體在植物中普遍存在,而在動物中多倍體不多見,這可能是由于基因不同導(dǎo)致的。多倍體化后的基因重組對生物進化和生態(tài)的影響具有挑戰(zhàn)性,由于多倍體的形成影響細(xì)胞周期異常,導(dǎo)致細(xì)胞增殖的數(shù)量減少[39]。肝細(xì)胞成為多倍體是由于胞質(zhì)分裂不成功導(dǎo)致的[40-41]。人肝臟中約30%肝細(xì)胞是多倍體[42]。已有研究[43-44]證實,肝臟多倍體可保護肝臟免受明顯的基因組畸變的影響,抑制肝腫瘤的發(fā)生。在一項誘導(dǎo)小鼠肝臟多倍體的實驗[45]中,發(fā)現(xiàn)miRNA-122可直接拮抗參與胞質(zhì)分裂的基因從而促進肝細(xì)胞多倍體化,證明了miRNA-122是肝細(xì)胞多倍體化所必須的。因此,miRNA-122有可能通過使胞質(zhì)分裂失敗促使肝臟多倍體化增加,進而減少肝腫瘤的發(fā)生。
郭筆紅等[46]發(fā)現(xiàn),NAFLD患者血清miRNA-122水平明顯升高,隨病情的加重miRNA-122呈逐步上升趨勢,且與疾病的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。提示miRNA-122可作為NAFLD病情嚴(yán)重程度的生物學(xué)標(biāo)志之一。
研究[47]發(fā)現(xiàn),miRNA-122的表達在慢性HCV感染者血清中明顯升高,并發(fā)現(xiàn)隨著miRNA-122的過度表達,慢性HCV導(dǎo)致的肝纖維化相關(guān)指標(biāo)亦隨之上升,提示miRNA-122可作為早期慢性HCV導(dǎo)致肝纖維化的新型生物標(biāo)志物之一,但是這與筆者前文提到的miRNA-122表達上調(diào)可抑制肝纖維化的結(jié)論有沖突,可能與miRNA-122是HCV復(fù)制的必需原料有關(guān),值得進一步的探討。
研究[48-49]表明,在小鼠體內(nèi)miRNA-122已被證實是對乙酰氨基酚誘發(fā)肝損傷時比ALT更早出現(xiàn)升高的生物標(biāo)志物,并且比目前的臨床生物標(biāo)志物具有更高的肝特異性。前瞻性研究[50-51]表明,早期ALT正常或低水平患者的入院血清miRNA-122水平對于以后的肝損傷發(fā)展具有70%~90%的預(yù)測價值。所以,miRNA-122可作為比ALT更早出現(xiàn)的DILI的無創(chuàng)生物學(xué)標(biāo)志物。另有研究[52]表明,miRNA-122水平與HBV和HCV誘導(dǎo)的肝細(xì)胞癌患者肝損傷呈正相關(guān),提示miRNA-122亦可作為肝癌患者肝損傷的無創(chuàng)生物學(xué)標(biāo)志物。
Meta分析[53]表明,根據(jù)敏感度和特異度的差異分析,血清miRNA-122水平可區(qū)分肝細(xì)胞癌患者、健康對照組、HBV或HCV感染者,但不能將肝細(xì)胞癌患者與肝硬化患者區(qū)分開。因此,miRNA-122具有可區(qū)分部分不同肝臟疾病的作用。
目前,miRNA-122已用作多種肝臟疾病生物標(biāo)志物的研究,且可作為多種肝病的無創(chuàng)生物標(biāo)志物之一。miRNA-122在多種肝臟疾病的含量及表達高低的不同,能幫助臨床醫(yī)師對肝臟疾病的診斷、鑒別診斷、病情嚴(yán)重程度及預(yù)后做出準(zhǔn)確的判斷。
miRNA-122是肝臟中含量最豐富的miRNA,其在多種肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展中扮演著極其重要的作用。同時miRNA-122也可作為一種新型無創(chuàng)生物學(xué)標(biāo)志物,對肝臟疾病的判斷具有幫助作用。根據(jù)目前的研究,可見miRNA-122與肝臟疾病的主要研究集中在NAFLD、DILI、病毒性肝炎、肝纖維化、肝癌以及作為無創(chuàng)生物學(xué)標(biāo)志物等方面。大量研究表明,miRNA-122可以直接跟其下游靶基因結(jié)合并抑制其表達,進而通過相關(guān)的信號傳導(dǎo)途徑間接地調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、肝炎病毒復(fù)制、肝細(xì)胞毒性、EMT、肝癌細(xì)胞的細(xì)胞耐藥、血管生成、增殖和遷移。值得注意的是,miRNA-122在乙型肝炎和丙型肝炎中的作用是完全相反的。在乙型肝炎中,miRNA-122表達上調(diào)增強了P53蛋白對HBV的復(fù)制抑制。而在丙型肝炎疾病中,miRNA-122的過表達增加了HCV蛋白的翻譯,使得HCV的復(fù)制增強,進而促進丙型肝炎的發(fā)展。有趣的是,在丙型肝炎中,miRNA-122誘導(dǎo)的IFN抗病毒作用與miRNA-122能促進HCV復(fù)制的潛在作用可能是完全相反的。目前肝癌的治療仍是世界一大難題,如細(xì)胞毒性藥物的耐藥、放化療的副作用、肝移植手術(shù)昂貴的費用及供體的短缺等等問題,miRNA-122的作用毫無疑問為肝癌的治療提供了新的研究方向。最后,通過查閱文獻發(fā)現(xiàn)miRNA-122與相關(guān)肝臟疾病的研究仍較少,未能完全有效進行臨床轉(zhuǎn)化。目前尚不能完全闡明miRNA-122在肝臟疾病的作用機制。因此,仍需大量大樣本對照實驗、臨床研究提供更全面的證據(jù)。往后研究miRNA-122與肝臟疾病關(guān)系將具有理想的前景。
利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。
作者貢獻聲明:陳澤山負(fù)責(zé)課題設(shè)計,資料分析,撰寫論文,修改論文;文彬、丘佩容、藍紅妮、黃寶特參與文獻數(shù)據(jù)的收集及分析;鄧鑫負(fù)責(zé)擬定寫作思路,指導(dǎo)撰寫文章并最后定稿。