microRNA与乙型肝炎病情转归的关系

张秀华吴园园

·综述·

microRNA与乙型肝炎病情转归的关系

张秀华★吴园园

微小核糖核酸（microRNA，m iRNA）是一类内源性非编码调控RNA，由二十几个核苷酸长度组成，其通过抑制蛋白质翻译或降解mRNAs调控基因转录后的表达，参与调节细胞的分化，增殖及凋亡，并在肿瘤的发生发展中起重要作用。研究表明乙型肝炎病毒和宿主之间通过m iRNA进行相互调节，这在HBV相关肝病的发生发展中起着非常重要的作用。本文就miRNA与HBV感染及其相关肝病的研究现状加以综述以探讨m iRNA的研究对HBV相关肝病诊治的重要意义。

miRNA；急性乙型肝炎；慢性乙型肝炎

乙型肝炎（hepatitis B，HB）是全球广泛分布的传染病，是我国突出的公共卫生问题之一。目前世界上约有3.5亿慢性乙肝病毒（hepatitis B virus，HBV）感染者，其中中国约有1.2亿人［1］。慢性HBV感染是肝癌发生的主要因素之一，我国原发性肝癌患者中HBV感染者高达80％以上，每年近20万人死于HBV相关疾病［2］。近年来，在多种真核细胞及病毒中发现存在一类来源于内源性染色体上的非编码单链RNA，即微小核糖核酸（microRNA，miRNA）。m iRNA在进化上高度保守，与靶mRNA碱基进行特异性的互补配对，通过引起靶mRNA降解或者抑制蛋白质翻译，进而调控基因转录后过程，在体内发挥重要的生物学功能。多种m iRNA分子通过调控免疫细胞内的信号转导途径来影响机体的免疫应答［3－4］。有研究发现，在HBV感染过程中，某些m iRNAs参与了宿主的抗HBV免疫反应，并与细胞因子表达相关，其检测可为HBV感染的慢性化进展机制提供一个新的研究线索［5－6］。因此m iRNA在HBV相关肝病表达谱的研究中具有重要意义和广阔的应用前景。

1 miRNA的生物学特征和作用机制

m iRNA是一类由二十几个碱基长度组成的内源性非编码RNA分子（small non-coding RNA，sncRNA），目前在人类基因组中发现的成熟m iRNA分子已达2 000多种。m iRNA在基因组中有单拷贝、多拷贝或基因簇等多种存在形式，其位置大多落于基因间隔区，有自身的转录调控机制，独立于其他基因，而且可能从前体到成熟的加工过程中，前体本身满足了所需的所有顺式序列要求。大量的miRNA与其对应的靶基因之间形成了一个庞大而又错综复杂的基因表达调控网络m iRNA的调控网络如图1所示［7］（以NF-κB信号通路为例）。

miRNA基因在核内由RNA聚合酶Ⅱ转录为初级m iRNA（pri-m iRNA），通过Drosha酶及蛋白DGCR8识别并剪切为长约60个～80个核苷酸（nucleotide，nt）的含发夹状茎环结构的前体m iRNA（pre-m iRNA），再经转运蛋白（exportin5）转运至胞质，最后在Dicer酶的作用下，将pre-m iRNA处理成为22 nt的成熟m iRNA。成熟m iRNA 5′端有6个～8个相对恒定的核苷酸，称为“种子序列”，miRNA通过种子序列与靶mRNA的3′非编码区（3′-untranslated regions，3′-UTR）域配对结合抑制mRNA的降解或翻译。根据m iRNA与靶mRNA的配对程度不同，将其作用机制分为2种：靶mRNA的切割以及翻译抑制。切割抑制是指miRNA与靶mRNA几乎或完全配对，靶mRNA通过RNA诱导的沉默复合体作用，直接被降解；翻译抑制是指miRNA通过与靶mRNA的3′-UTR部分互补，同样通过RNA诱导沉默复合体的形式来抑制转录后翻译水平的基因表达，而不影响mRNA本身［8］，许多动物体内miRNA的作用机制属于后者。病毒利用在核内由RNA聚合酶Ⅱ合成的m iRNA主要有2方面的作用：（1）用于自身基因表达的调控；（2）作用于宿主细胞的基因以便于自身感染。研究表明几种DNA病毒通过编码m iRNA进行调节自身或作用于宿主细胞基因，有利于自身的潜伏感染，如Sullivan等发现的SV40编码的miRNA［9］。此外，每个m iRNA可调控多个位点，而同一位点又对应多个m iRNA。miRNA的调控途径是一个复杂的网络，因此，依靠单个m iRNA难以完全阻断靶mRNA的翻译，需要若干m iRNA协同表达，联合调控靶mRNA的翻译功能。m iRNA的产生与作用机制如图2所示［10］。

图1 NF-κB信号通路的m iRNA调控网络［7］Figure 1 NF-κB signal pathway network regulated by miRNAs［7］

图2 miRNA的产生与作用机制［10］Figure 2 Schematic overview of miRNA biogenesis and function［10］

2 miRNA与HBV感染及其慢性化

病毒可以利用宿主生物合成途径，通过复杂

的机制来抵御宿主的细胞反应，在病毒-宿主细胞相互作用过程中miRNA介导了RNA沉默途径［11］。在此过程中，病毒可以利用宿主细胞的m iRNA，也可以复制自身miRNA［12］。这说明宿主被病毒感染后，不仅宿主自身的m iRNA可作用于病毒，病毒编码的m iRNA也可作用宿主基因，二者的相互调控对病毒性疾病的发生发展至关重要。Jin等［13］利用计算机分析HBV作为一种DNA病毒能否编码miRNA，并利用其调节自身或宿主基因的表达，结果发现一种候选的HBV编码的pre-m iRNA，可以靶向作用于病毒mRNA，提示HBV可能利用编码miRNA来调节病毒自身的基因表达。来自于宿主编码的m iRNA可能直接或间接调节病毒基因的表达。一些学者构建多种肝组织特异性m iRNA表达载体，发现宿主编码的m iRNA可以明显下调HBsAg和HBeAg的表达，并明显抑制HBV的复制和表达［14－15］。miRNA与基因调控、细胞分化、疾病的发生和发展密切相关［16］，患者感染HBV后，会发生急性乙肝、乙肝病毒携带、慢性乙肝、乙肝肝硬化、肝衰竭甚至肝细胞癌等不同阶段的病理变化，miRNA在HBV感染及病情发展中发挥重要作用。

急性乙型肝炎（acute hepatitis B，AHB）患者外周血和肝脏内对HBV有强烈的多克隆和多特异性的免疫反应，这种免疫反应最终可清除HBV；而慢性HBV感染者免疫应答功能低下，从而导致HBV持续感染。在不同类型HBV感染者中miRNA分子的表达存在差异性，这可能与其慢性化机制有关。王琳等［5］在对乙型肝炎患者外周血单个核细胞中微小RNA的表达变化的研究中发现，急性乙型肝炎患者外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMC）中m iRNA155的表达水平在急性发作期明显高于健康对照组，随疾病进入发作期、病毒清除期、恢复期，其表达逐渐降低，而且miRNA-155与干扰素-α（interferon alpha，IFN-α）、干扰素-β（interferon beta，IFN-β）均具有良好的正相关性。m iRNA181在HBV感染者PBMC中的表达，除急性乙型肝炎恢复期外，均高于健康对照组。说明在HBV感染过程中，m iRNAs参与了宿主的抗HBV免疫应答反应，与AHB免疫发病有关。m iR-155能正性调节炎性因子的释放［17］，此外，m iR-l55还能维持CD4细胞向Thl型细胞分化促使IFN的产生。m iR-181能增强T细胞信号转导的强度和敏感性［17］。推测在AHB的病毒清除中，m iR-l55与IFN的共同作用发挥了积极作用；而m iR-l81的表达上调，进一步增强了效应T细胞的抗病毒免疫应答作用，从而有助于宿主清除HBV。因此，由于m iR-l55缺陷所致的Th1／Th2失衡及树突状细胞功能抑制，可能是HBV持续感染的原因之一。

Ⅰ型干扰素及其信号通路是宿主细胞抵抗病毒的重要防御系统，患者感染HBV时，宿主内源性Ⅰ型干扰素分泌不足，并且干扰素下游的抗病毒信号转导同样也发生了异常，这直接导致许多HBV感染患者对于INF-α抗病毒治疗应答不良。在李宁等［18］的研究中，发现m iR-548家族成员，特别是m iR-548c5p与CHB患者Ⅰ型干扰素分泌紊乱密切相关。可能是CHB发生发展中m iRNA调控的一个重要环节。此外，Liu等［19］研究结果发现HBV的复制引起肝细胞内m iR-181a的表达显著上调，m iR-181a可靶向抑制人类白细胞抗原A的表达，从而HBV感染细胞的特异性表型减弱，使细胞毒性T淋巴细胞（cytotoxic lymphocyte，CTL）对被感染细胞的识别和杀伤能力降低，调控被感染细胞逃避宿主的免疫清除，从而参与HBV的持续感染。

在微小RNA在不同时期慢性乙型肝炎病毒感染者的异常表达谱及其临床意义的研究中［20］，与健康对照比较，人m iR-4711-3p（homo sapiens m iR-4711-3p，has-miR-4711-3p）和has-m iR-3191-5p表达水平在慢性乙型肝炎患者和HBV携带者明显下调，has-m iR-5704-5p表达水平明显上调，has-m iR-146a-5p在HBV携带者明显下调，hasm iR-548ah-5P分子在慢性乙型肝炎患者中明显上调，has-m iR-29b-3p分子在3个阶段的慢性HBV感染者均明显下调。慢性HBV感染者PBMC中m iRNA分子总体表达下调，可能与高水平的HBV抑制m iRNA分子表达，导致机体特异性免疫功能低下有关；而慢性乙型肝炎患者PBMC中miRNA分子表达明显上调，也存在部分下调分子，可能与机体免疫功能部分恢复，而其清除功能仍不足有关；非活动性HBV携带者因HBV复制被抑制，m iRNA分子总体表达与健康对照差异无统计学意义。据此认为，HBV与机体相互作用导致多种

miRNA分子的异常表达，可能在维持慢性HBV感染者免疫稳态机制中发挥重要作用。

3 miRNA与慢性HBV感染的转归

m iRNA异常表达与慢性肝炎、肝硬化及向肝癌演变的过程密切相关。马兆龙等［21］利用m iRNA芯片技术，分析了在HBV感染、慢性肝炎肝硬化及肝癌演变过程中m iRNA表达谱的变化。结果表明肝硬化和肝癌组织与正常组织相比，均发现有表达上调和下调的m iRNA，并且这些与正常组织有差异表达的m iRNA在肝硬化和肝癌组织中几乎没有差别。提示在不同类型肝脏组织中，在HBV感染→肝硬化→肝癌的发生发展过程中差异性表达的m iRNA可能发生在进程早期，起到重要的类似癌基因或抑癌基因的作用，相关m iRNA表达的改变可能促进了该进程的发生发展。其他实验结果则表明miR-21是抑癌基因PTEN的上游调控因子，调节m iR-21能引起PTEN的改变，继而调控Akt信号途径和细胞的增殖活性［22］。有的m iRNA则可能作为肝癌预防和早期诊断的潜在标志物，比如m iR-200a就极大程度地参与了肝癌的发生，在肝癌发生的各个阶段均有巨大的指示作用［23］。而miR-148a在体外能抑制肝癌细胞SMMC-7721的侵袭和迁移，进一步明确m iR-148a在肝癌侵袭转移中的分子机制，从而为肝癌的治疗提供实验依据［24］。miR-122是肝脏中特异性高表达的m iRNA，但在肝癌组织中表达低，且表达水平随着肿瘤分化程度的降低而下调，这种改变促进肝癌细胞的分裂和增殖，可将其作为未来肝癌诊断和预测的指标［25］。构建miR-122慢病毒表达质粒并感染肝癌细胞，稳定表达的m iR-122a能有效抑制肝癌细胞增殖及克隆增生，证实m iR-122在肝癌生长侵袭方面发挥着重要作用［26］。研究发现血清m iR-222在肝癌患者表达显著上调，其高表达与肝硬化、肿瘤数目、门静脉癌栓、TNM分期相关，可能有助于肝癌患者的预后预测［27］。Li等［28］验证了肝癌患者体内m iRNA-139与临床特征的相关性，血浆miRNA-139的表达水平可以作为HCC的诊断标志物和预后因素。上述研究表明miRNA在癌旁组织和正常肝组织表达存在差异。但是可能是由于采用的研究方法不同，许多研究发现虽然HCC中miRNA表达失调，但是结论并不一致，应注意因分析方法不同所致的差异。

4 展望

m iRNA在HBV相关肝病的发病机制中的意义重大，随着研究的不断深入，特别是m iRNA芯片技术的发展，它为疾病的诊治带来全新的观念；从诊断方面来看，m iRNA为肝脏疾病的诊断提供了大量信息，m iRNA作为早期诊断HCC及病毒性肝炎感染的新型标志物，将极大程度的提高病毒性肝炎、肝纤维化、肝硬化和HCC等肝脏疾病的诊断水平；从疾病治疗的角度分析，随着对循环m iRNA的深入研究及检测方法的进步，将更加清晰地阐明许多疾病的发病机制，并为疾病的治疗提供新的思路。miRNA介导的RNAi作为一种新型的基因治疗技术，具有良好的应用前景。

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The relationship between m icro RNA and prognosis of hepatitis B

ZHANG Xiuhua★，WU Yuanyuan
(Clinical Laboratory of Heze Municipal Hospital,Heze,Shandong,China,274031)

M icroRNA(miRNA)is a type of endogenous regulation of non-coding RNA which is made up of more than 20 nucleotides in length.M iRNA involves in the regulation of cell differentiation, proliferation and apoptosis by inhibiting the expression of protein translation or degrading mRNAs to regulate gene transcription.It plays an important role in the occurrence and development of cancer.Studies have shown that the hepatitis B virus(HBV)and its host carry outmutual adjustment through m iRNA.It is very important in the occurrence and development of HBV-related liver disease.In this paper,the research status of miRNA and HBV infection w ill be reviewed to discuss the importance ofmiRNA on diagnosis and treatment of HBV-related liver disease.

m iRNA；Acute hepatitis B；Chronic hepatitis B

国家科技重大专项（2012ZX10002005）

山东省菏泽市立医院检验科，山东，菏泽274031

★通讯作者：张秀华，E-mail：zxhhzslyy＠163.com