謝家誠,馬曉聰,羅偉生
(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué),廣西 南寧 530001;2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院,廣西 南寧 530011)
丙型肝炎病毒(Hepatitis C virus,HCV)是屬于黃病毒科的一種單鏈陽性RNA病毒,病毒顆粒體積小(40~80 nm),通過結(jié)合脂蛋白和脂質(zhì)顆粒在血液中循環(huán),有助于病毒逃避免疫監(jiān)控,從而有效感染肝細(xì)胞[1-2]。據(jù)統(tǒng)計,全球范圍內(nèi)大約有7100萬人感染HCV,且每年約有200萬新感染病例[3]。HCV感染可導(dǎo)致急性丙型肝炎,急性感染后50%~80%患者可發(fā)展為慢性丙型肝炎。慢性HCV感染會反復(fù)刺激肝細(xì)胞發(fā)生炎癥反應(yīng),進(jìn)而導(dǎo)致肝臟功能受損,這與肝硬化、肝細(xì)胞癌、肝衰竭的發(fā)展息息相關(guān),也是HCV感染后死亡的主要原因[4-5]。
大多數(shù)HCV粒子在血液中運輸時嵌入由甘油三酯、載脂蛋白、膽固醇或磷脂形成的低密度脂蛋白(LDL)或極低密度脂蛋白(VLDL )中,這種外殼可以幫助病毒粒子逃避病毒中和抗體,從而感染肝細(xì)胞[6]。研究[7-8]發(fā)現(xiàn)LDL受體和閉合蛋白受體是病毒粒子進(jìn)入肝細(xì)胞中發(fā)揮關(guān)鍵作用的受體,病毒粒子與這些受體結(jié)合后進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi),促進(jìn)HCV復(fù)制。
HCV感染肝細(xì)胞后,先天免疫反應(yīng)和適應(yīng)性免疫反應(yīng)都參與了HCV清除過程。在先天免疫反應(yīng)中,自然殺傷(NK)細(xì)胞和干擾素(IFN)應(yīng)答反應(yīng)發(fā)揮了主要作用。研究[9]表明,某些NK細(xì)胞基因如編碼NK細(xì)胞免疫球蛋白樣受體DL(KIRDL)和人類白細(xì)胞抗原基因C(HLA-C)與病毒清除有關(guān)。IFN介導(dǎo)的先天免疫反應(yīng)是抵御病毒入侵的第一道防線,IFN通過信號傳導(dǎo)促進(jìn)細(xì)胞因子的表達(dá),同時誘導(dǎo)抗病毒因子通過減少病毒的進(jìn)入、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、組裝和釋放而發(fā)揮抗病毒作用[10]。
在適應(yīng)性免疫應(yīng)答中,體液免疫和T淋巴細(xì)胞應(yīng)答都參與了抗病毒反應(yīng)。其中,特異性的CD4+和CD8+T淋巴細(xì)胞應(yīng)答與機(jī)體自發(fā)病毒清除機(jī)制密切相關(guān),而持續(xù)性的HCV感染歸因于T淋巴細(xì)胞應(yīng)答不足[11]。已有研究[12-13]表明,當(dāng)急性HCV感染發(fā)展為慢性HCV感染時,循環(huán)中T淋巴細(xì)胞亞群的頻率和比例降低。
長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)是一類含有200多個堿基的RNA分子,廣泛分布于哺乳動物體內(nèi),不具備編碼蛋白質(zhì)的功能[14-15]。近年來,研究[16]表明lncRNA與許多疾病的診療息息相關(guān),逐漸成為尋找新的治療靶點和生物標(biāo)志物的重要來源。根據(jù)lncRNA相鄰的編碼蛋白質(zhì)基因組的相對位置,可將其分為五類,即同義lncRNA、反義lncRNA、雙向lncRNA、內(nèi)含子lncRNA及基因間lncRNA[17-19]。其主要具有以下四種生物學(xué)功能,即信號作用、誘餌作用、引導(dǎo)作用和支架作用[20-21]。①信號作用:lncRNA可在空間和時間上反映轉(zhuǎn)錄因子或信號通路對基因進(jìn)行調(diào)節(jié)。②誘餌作用:誘導(dǎo)并結(jié)合一系列調(diào)控因子,阻礙其與相應(yīng)功能位點結(jié)合而發(fā)揮調(diào)控作用。③引導(dǎo)作用:招募特定的蛋白質(zhì)并與之結(jié)合形成復(fù)合物而發(fā)揮調(diào)控作用。④支架作用:與兩種或兩種以上的蛋白質(zhì)相結(jié)合而發(fā)揮調(diào)控作用。
2.1 影響病毒細(xì)胞生命周期 研究[22]發(fā)現(xiàn),在HCV感染患者中l(wèi)ncRNA的表達(dá)水平升高,但lncRNA表達(dá)上調(diào)并不一定能減少病毒復(fù)制。在HCV感染中,lncRNA在病毒周期中可作為促進(jìn)病毒釋放的前病毒因子,其中生長停滯特異性轉(zhuǎn)錄本5(GAS5)和HOX轉(zhuǎn)錄反義基因間RNA(HOTAIR)的過度表達(dá)可促進(jìn)病毒的有效釋放[23]。GAS5在HCV感染中起誘導(dǎo)作用,HCV感染后GAS5表達(dá)上調(diào)并與病毒NS3蛋白結(jié)合,從而阻斷NS3功能[24]。NS3具有解旋酶活性,可以分離病毒RNA鏈,同時裂解病毒RNA二級結(jié)構(gòu)和置換病毒RNA結(jié)合蛋白,從而抑制病毒RNA復(fù)制和病毒組裝[25-26]。此外,HCV感染后,HOTAIR通過結(jié)合多梳抑制復(fù)合物2(PRC2)沉默去乙?;?(SIRT1)的表達(dá),從而改變脂質(zhì)代謝,促進(jìn)病毒釋放[27-28]。因此,在HCV感染中可以靶向阻斷GAS5和HOTAIR的表達(dá),從而影響病毒細(xì)胞生命周期,發(fā)揮抗病毒作用。
IFN介導(dǎo)的lncRNA通過調(diào)控干擾素刺激基因(ISG)的表達(dá)及轉(zhuǎn)錄而影響HCV的生命周期。ISG主要具有增強抗病毒反應(yīng)、抑制病毒復(fù)制和幫助細(xì)胞恢復(fù)內(nèi)穩(wěn)態(tài)三種生物學(xué)功能,其通過調(diào)控病毒進(jìn)入或脫殼、病毒RNA復(fù)制和翻譯以及病毒釋放等途徑來影響HCV的生命周期[29]。例如,IFN誘導(dǎo)性跨膜蛋白(IFITM)通過與CD81受體結(jié)合,在細(xì)胞核內(nèi)捕獲病毒粒子并進(jìn)行降解,阻斷病毒進(jìn)入[30-31];TRIM5α蛋白與病毒外殼結(jié)合而加速病毒分解;TRIM22與病毒蛋白NS5A結(jié)合,可抑制病毒的轉(zhuǎn)錄和調(diào)控,從而阻斷HCV復(fù)制[32-33]。
2.2 調(diào)控IFN應(yīng)答 IFN應(yīng)答是天然免疫對抗病毒和其他病原微生物的關(guān)鍵組成部分。IFN應(yīng)答是通過激活一系列細(xì)胞因子來誘導(dǎo)IFN的表達(dá),這些細(xì)胞因子作為病原體的初始傳感器,其中維甲酸誘導(dǎo)基因I(RIG-I)、黑色素瘤分化相關(guān)基因5(MDA5)和膜結(jié)合型Toll樣受體(TLR)與抗RNA病毒反應(yīng)密切相關(guān),通過激活傳感器分子導(dǎo)致信號傳導(dǎo)級聯(lián),最終誘導(dǎo)抗病毒基因的表達(dá)[34-36]。
IFN誘導(dǎo)的lncRNA可以影響IFN的合成途徑,從而增加或減少HCV復(fù)制。lncITPRIP-1和lncLRRC55-AS都是屬于抗病毒的lncRNA。lncITPRIP-1通過與MDA5羧基端結(jié)構(gòu)域結(jié)合促進(jìn)MDA5寡聚和激活,并增加IFN和ISG的表達(dá),從而阻斷HCV的復(fù)制[37]。一方面,MDA5可以識別病毒RNA,并誘導(dǎo)激活I(lǐng)FN-β合成的級聯(lián)反應(yīng);另一方面,MDA5與病毒RNA結(jié)合,干擾病毒RNA復(fù)制[37]。另外,已有研究[38]發(fā)現(xiàn)感染多種病毒的小鼠經(jīng)過IFN治療后,lncLRRC55-AS表達(dá)上調(diào)。
通過IFN合成或信號通路誘導(dǎo)的部分lncRNA雖然具有抗病毒的功能,但也有部分lncRNA發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用,其通過激活I(lǐng)FN介導(dǎo)的負(fù)調(diào)節(jié)因子終止IFN應(yīng)答并讓細(xì)胞恢復(fù)穩(wěn)態(tài),這種內(nèi)在的負(fù)調(diào)控機(jī)制經(jīng)常被HCV劫持,以促進(jìn)HCV復(fù)制或增加HCV的有效感染[10]。研究[39]發(fā)現(xiàn),lnc-Lsm3b是一種IFN誘導(dǎo)的負(fù)調(diào)控lncRNA,可以阻斷RIG-I的構(gòu)象轉(zhuǎn)變,從而阻斷抗病毒的信號轉(zhuǎn)錄,進(jìn)而限制IFN-β的產(chǎn)生,最終促進(jìn)病毒復(fù)制。另外,lncATV/AL391832.2作為RIG-I信號的負(fù)調(diào)控因子,與RIG-I結(jié)合后會導(dǎo)致IFN-β和抗病毒因子的表達(dá)降低,從而促進(jìn)HCV復(fù)制[40]。
在小鼠研究[41-42]中發(fā)現(xiàn),小鼠肺組織和培養(yǎng)的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞中有相當(dāng)一部分差異性表達(dá)的基因?qū)儆趌ncRNA,在IFN刺激或感染呼吸道病毒后,lncRNA的表達(dá)或上調(diào)或下調(diào)。在小鼠模型中獲得的結(jié)果和人體細(xì)胞實驗獲得的結(jié)果非常相似。Kambara等對感染病毒的人體肝細(xì)胞進(jìn)行研究,給予高劑量IFN-α2進(jìn)行干預(yù)治療,72 h后觀察基因表達(dá)變化,發(fā)現(xiàn)差異性表達(dá)的lncRNA在上調(diào)和下調(diào)之間沒有統(tǒng)計學(xué)差異,這些差異性表達(dá)的lncRNA要么是鄰近的,要么是重疊的蛋白編碼基因,在免疫反應(yīng)中發(fā)揮作用[43-45]。因此,IFN激活的lncRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)可能在抗病毒的免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。
2.3 調(diào)控ISG表達(dá) 如上所述,大量的lncRNA在IFN刺激下表現(xiàn)出差異性表達(dá)。BISPR是IFN誘導(dǎo)的一種lncRNA,在IFN介導(dǎo)下表達(dá)上調(diào),并在細(xì)胞核內(nèi)積聚,通過反式作用來激活BST2/tetherin[46]。BST2/tetherin是一種常見的ISG,可將病毒粒子附著在細(xì)胞表面上,讓病毒粒子更容易被溶酶體降解,從而阻止病毒粒子復(fù)制[47-48]。
抗病毒反應(yīng)負(fù)調(diào)控因子(NRAV)和嗜酸性粒細(xì)胞顆粒個體發(fā)育轉(zhuǎn)錄本(EGOT)都屬于IFN應(yīng)答中具有負(fù)調(diào)控功能的lncRNA。研究[49]發(fā)現(xiàn),在IFN應(yīng)答中NRAV可部分阻斷ISG的表達(dá),從而有助于病毒復(fù)制。因此,阻斷NRAV的表達(dá)可能是治療HCV的一個潛在方法。此外,一項細(xì)胞實驗研究[50]顯示,感染HCV和其他RNA病毒后,EGOT水平顯著升高,并且EGOT水平與免疫反應(yīng)相關(guān)的基因水平呈負(fù)相關(guān)。而在HCV感染的細(xì)胞中,阻斷EGOT的表達(dá)可促進(jìn)包括ISG15、ISG56、IFI6等在內(nèi)的ISG子集的表達(dá),從而減少病毒復(fù)制[50]。
2.4 調(diào)控ISG轉(zhuǎn)錄 IFN介導(dǎo)的lncRNA可以直接影響ISG的轉(zhuǎn)錄。當(dāng)機(jī)體感染HCV后,IFN-ɑ通過激活Janus激酶信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子(JAK-STAT)啟動細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián),STAT1和STAT2隨后聚合并與干擾素調(diào)節(jié)因子9(IRF9)結(jié)合形成干擾素刺激基因因子3(ISGF3)復(fù)合物,從而促進(jìn)ISG的轉(zhuǎn)錄。另外,HCV感染后lnc-ITM2C-1上調(diào),Ⅰ型IFN下調(diào),并通過激活G蛋白偶聯(lián)受體55(GPR55)抑制ISG的轉(zhuǎn)錄,促進(jìn)病毒復(fù)制。因此,抑制ISG的轉(zhuǎn)錄是HCV對抗IFN應(yīng)答的機(jī)制之一。
lncRNA是近年來肝病領(lǐng)域研究的熱點,大多數(shù)lncRNA在HCV感染細(xì)胞中被解除調(diào)控,具有增強或阻斷抗病毒反應(yīng)的功能,從而影響HCV復(fù)制。因此,這些lncRNA可以為探索新的治療靶點和生物標(biāo)志物開辟新的途徑。特別是在HCV感染相關(guān)肝臟疾病中,這些生物標(biāo)志物有助于HCV相關(guān)肝臟疾病的精準(zhǔn)診斷和治療。
迄今為止,在感染HCV的細(xì)胞中進(jìn)行的大多數(shù)研究都著重報道影響病毒釋放或抗病毒反應(yīng)的lncRNA。未來研究應(yīng)致力于探究lncRNA對HCV從急性感染到慢性感染的進(jìn)展過程中的相關(guān)機(jī)制,從而為HCV相關(guān)肝臟疾病的早期診斷及早期干預(yù)治療提供新的靶點。