miRNAs调控肝星状细胞生物学活性机制研究进展

葛善飞，刘菲，谢建萍（南昌大学第一附属医院，南昌330006；中南大学湘雅医院）



miRNAs调控肝星状细胞生物学活性机制研究进展

葛善飞1，刘菲2，谢建萍2
（1南昌大学第一附属医院，南昌330006；2中南大学湘雅医院）

摘要：肝星状细胞（HSCs）是肝纤维化形成的最主要细胞，其生物学活性已成为防治肝纤维化重要的治疗靶点。但是，迄今尚无十分有效的逆转肝纤维化的治疗手段。微小RNA（miRNA）是转录后水平的细胞调控因子，多项研究发现miRNA通过参与HSC的活化、增殖和凋亡等生物学活性的调控，在肝纤维化的发生、发展过程中具有重要作用，有望成为肝纤维基因治疗的新靶点。

关键词：微小核糖核酸；肝星状细胞；肝纤维化；细胞活化；细胞增殖；细胞凋亡

肝纤维化是各种慢性肝病进展至肝硬化所共有的可逆的共同病理过程，至今尚无有效治疗方法。研究发现，各种病因如炎症、损伤等可引起肝星状细胞（HSC）激活、增殖，产生细胞外基质（ECM）过度沉积或降解减少在肝脏内过度沉积而使肝脏结构改变，是肝纤维化的主要过程［1］。HSC生物学活性由多个信号通路调控，其生物学活性已成为防治肝纤维化的重要的治疗靶点，其生物学活性的调控是肝纤维化基因治疗的重要途径。微小RNA（miRNA）是一类21～25个核苷酸构成的单链小非编码RNA，可参与调控基因表达的转录和转录后水平［2，3］，其在HSC活化、增殖和凋亡中起重要作用。现就miRNA在调控HSC生物学活性的作用机制综述如下。

1　miRNA的生物学起源和功能机制

1993年人类首次从线虫中发现miRNA lin-4，并发现通过抑制lin-14翻译可影响线虫的形态发育。2000年，在研究线虫的发育调控时又发现了一个具有转录后调控功能的miRNA let-7；其可以与异常染色体基因lin-14、lin-28、lin-41、lin-42、daf-12的3′非编码区的碱基互补配对，直接调控这些基因的表达，提示let-7通过调控细胞的时序发育来调控基因表达。

miRNA通常是在细胞核内经RNA聚合酶Ⅱ转录，首先编码成pri-miRNA，后者在核糖核酸酶Ⅲ家族成员Drosha以及双链RNA结合蛋白DGCR8作用下被切割成约60 nt的单链pre-miRNA，并通过输出蛋白5转运至细胞质中。随后，另一核糖核酸酶Ⅲ家族成员Dicer将茎环结构pre-miRNA切割为约22 nt的双链miRNA，其中一条成熟的单链形成RNA诱导沉默复合体（RISCs），另一条链则被降解［6］。起RISCs作用的miRNA通过与靶基因mRNA的3′非编码区碱基互补配对，发挥其对靶基因的调控机制。若miRNA与mRNA的3′非编码区碱基完全互补配对，则导致靶基因mRNA降解；若两者不完全互补配对，则会阻断靶基因的翻译过程［7］。

2　miRNA调控HSC生物学活性的作用机制

活化型HSC表达α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA），并分泌Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原、层黏蛋白等ECM成分，同时合成分泌基质金属蛋白酶（MMP）及特异性抑制剂基质金属蛋白酶组织抑制因子（TIMP），使ECM合成和降解失衡，在肝脏内过度沉积而使肝脏结构改变，导致肝纤维化的发生。HSC生物学活性由多个信号通路调控，包括转化生长因子（TGF）-β1、血小板衍生生长因子（PDGF）、血管内皮生长因子（VEGF）、结缔组织生长因子（CTGF）等［3］。因此，HSC生物学活性的调控是肝纤维化基因治疗的重要途径。目前已有较多关于miRNA对HSC生物学活性的研究，具体调控机制包括以下几个方面：

2．1miRNA调控HSC活化 HSC活化是肝纤维化发生、发展的中心环节。Chen等［4］应用基因芯片及生物信息学分析证实，17个上调miRNA和14个下调miRNA参与HSC活化过程，并发现HSC活化与HSC内miR-335表达降低相关；进一步研究发现，miR-335表达降低与其下调靶基因肌糖蛋白C表达有关。Venugopal等［5］研究发现，miR-150和miR-194在活化型HSC中表达明显减少，并证实二者可分别通过抑制转录调节因子c-myb和rac-1来抑制HSC的活化和ECM的产生。Li等［6］发现，在活化型大鼠HSC中，miR-34a／c表达增加，且抑制miR-34a／c后会使HSC从活化型恢复到静息型，进一步证实其机制可能是通过阻止其靶基因过氧化物酶体增殖物激活受体α实现的。

TGF-β1是目前公认的刺激HSC活化作用最强的细胞因子，可通过调节TGF-β1／Smad信号通路激活HSC［7］。最新研究发现，miR-19b可通过靶向调控TGF-βRⅡ和Smad3的表达，降低TGF-β诱导的α1、α2前胶原的表达［8］。另有研究发现，雌激素可促进HSC 中miR-19b的表达，后者可通过靶向调控生长因子受体结合蛋白2（Grb2）表达减少α1胶原表达［2］。

2．2miRNA调控HSC增殖 Yu等［9］报道，miR-17-5p在经TGF-β1处理的活化型HSC中表达显著上调；miR-17-5p可通过靶向调控Smad7促进HSC增殖。He等［10］发现，miR-146在TGF-β1诱导的HSC活化过程中表达下调；转染miR-146至活化型HSC中会导致HSC增殖减少、α-SMA表达下调，进一步证实其调控HSC增殖的机制可能与调节Smad4有关。Zheng等［11］发现，miR-150在活化型HSC中表达明显减低，并应用生物信息学分析证实其可通过下调特异性β1糖蛋白和Ⅳ型胶原α4亚单位，抑制Ⅰ型胶原和Ⅳ胶原基因表达。Yang等［12］也发现，miR-200a在活化型HSC中表达明显减低，进一步证实miR-200a可通过靶向调控Keap1／Nrf2通路抑制HSC增殖。Sekiya等［13］发现，在原代培养大鼠HSC增殖过程中，miR-195表达下调及IFN-β可诱导miR-195表达；进一步证实，miR-195通过延迟HSC的G1期向S期进展来抑制细胞增殖，其机制为下调细胞周期蛋白E1和上调p21 mRNA水平。提示IFN是抗纤维化的一种新机制，可通过影响miR-195来治疗肝纤维化。

2．3miRNA调控HSC凋亡 肝纤维化的自发性逆转主要取决于HSC凋亡，凋亡后HSC数量减少，合成TIMPs减少，ECM分泌减少并降解增加，最终促进肝纤维化逆转［14］。Guo等［15］采用miRNA基因芯片检测了大鼠原代HSC在体外培养活化后miRNA的变化情况，发现其中12种miRNA表达上调和9 种miRNA表达下调。进一步研究证实，miR-15b、miR-16可以通过下调线粒体相关抗凋亡蛋白Bcl-2，激活Caspase-3、8、9，从而抑制HSC增殖并诱导凋亡［16，17］。Guo等［17］进一步研究表明，miR-16减少细胞周期蛋白D1水平，并抑制细胞增殖和增加活化型HSC凋亡。Wei等［18］研究了miR-21对HSCs凋亡的影响，发现促纤维化细胞因子血小板衍生生长因子B可诱导HSC中miR-21表达上调；进一步证实miR-21可通过抑制靶基因磷酸酶及张力蛋白同源基因（PTEN）表达。PTEN是miR-21的靶基因，是一种AKT激酶抑制剂，具有抑制HSC活化并诱导HSC凋亡的作用。

3　miRNA调控HSC中ECM

ECM的合成与降解失衡导致基质重构和胶原增多沉积成为肝纤维化的病理基础。因此，胶原酶表达增加和ECM降解增多是逆转肝纤维化发展的关键途径［19］。MMPs是一组降解ECM的蛋白分解酶，其活性与特异性抑制因子TIMPs在组织中的表达相关，MMPs和TIMPs已作为肝纤维化治疗的重要靶点［20］。Maubach等［21］发现，在原代培养的活化型HSC中有16种miRNA上调及26种miRNA下调，miR-146a表达显著上调金属蛋白酶-3抑制剂。进一步发现用miR-26a和miR-29a仿生剂及miR-214抑制剂转染至活化型HSC中会明显下调Ⅰ型胶原的转录。另有研究发现，在体外培养的活化型原代HSC中，miR-29b表达下调。经转染miR-29b前体的活化型HSC中，Ⅰ型胶原mRNA、α-SMA的表达明显减少［22］。

综上所述，miRNA参与调控HSC生物学活性。然而目前关于HSC活化过程中miRNA的表达调控机制尚未完全清楚。因此，进一步研究miRNA与遗传表观学的关系，有助于加深对HSC生物学活性调控机制认识，可能为肝纤维化防治提供新的干预靶点。

参考文献：

［1］Barcena C，Stefanovic M，Tutusaus A，et al．Gas6／Axl pathway is activated in chronic liver disease and its targeting reduces fibrosis via hepatic stellate cell inactivation［J］．J Hepatol，2015，63（3）：670-678．

［2］Ge S，Xie J，Liu F，et al．MicroRNA-19b reduces hepatic stellate cell proliferation by targeting GRB2 in hepatic fibrosis models in vivo and in vitro as part of the inhibitory effect of estradiol［J］．J Cell Biochem，2015，116（11）：2455-64．

［3］曾宪一，王洁，张艳琼，等．肝星状细胞相关信号通路与miRNA相互调控的研究进展［J］．世界华人消化杂志，2015，23（1）：1-7．

［4］Chen C，Wu CQ，Zhang ZQ，et al．Loss of expression of miR-335 is implicated in hepatic stellate cell migration and activation［J］．Cell Res，2011，317（12）：1714．

［5］Venugopal SK，Jiang J，Kim TH，et al．Liver fibrosis causes downregulation of miRNA-150 and miRNA-194 in hepatic stellate cells，and their overexpression causes decreased stellate cell activation［J］．Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2010，298（1）：101-106．

［6］Li X，Chen Y，Wu S，et al．microRNA-34a and microRNA-34c promote the activation of human hepatic stellate cells by targeting peroxisome proliferator-activated receptor gamma［J］．Mol Med Rep，2015，11（2）：1017-1024．

［7］Fang L，Huang C，Meng X，et al．TGF-β1-elevated TRPM7 channel regulates collagen expression in hepatic stellate cells via TGF-β1／Smad pathway［J］．Toxicol Appl Pharmacol，2014，280（2）：335-344．

［8］Lakner AM，Steuerwald NM，Walling TL，et al．Inhibitory effects of microRNA 19b in hepatic stellate cell-mediated fibrogenesis［J］．Hepatology，2012，56（1）：300-310．

［9］Yu F，Guo Y，Chen B，et al．MicroRNA-17-5p activates hepatic stellate cells through targeting of Smad7［J］．Lab Invest，2015，95 （7）：781-789．

［10］He Y，Huang C，Sun X，et al．MicroRNA-146a modulates TGF-beta1-induced hepatic stellate cell proliferation by targeting SMAD4 ［J］．Cell Signal，2012，24（10）：1923-1930．

［11］Zheng J，Lin Z，Dong P，et al．Activation of hepatic stellate cells is suppressed by microRNA-150［J］．Int J Mol Med，2013，32 （1）：17-24．

［12］Yang JJ，Tao H，Hu W，et al．MicroRNA-200a controls Nrf2 activation by target Keap1 in hepatic stellate cell proliferation and fibrosis［J］．Cell Signal，2014，26（11）：2381-2389．

［13］Sekiya Y，Ogawa T，Iizuka M，et al．Down-regulation of cyclin E1 expression by microrna-195 accounts for interferon-β-induced inhibition of hepatic stellate cell proliferation［J］．J Cell Physiol，2011，226（10）：2535-2542．

［14］Duval F，Moreno-Cuevas JE，González-Garza MT，et al．Liver fibrosis and protection mechanisms action of medicinal plants targeting apoptosis of hepatocytes and hepatic stellate cells［J］．Adv Pharmacol Sci，2014，2014：373295．

［15］Guo CJ，Pan Q，Cheng T，et al．Changes in microRNAs associated with hepatic stellate cell activation status identify signaling pathways［J］．FEBS J，2009，276（18）：5163-5176．

［16］Guo CJ，Pan Q，Li DG，et al．miR-15b and miR-16 are implicated in activation of the rat hepatic stellate cell：An essential role for apoptosis［J］．J Hepatol，2009，50（4）：766-778．

［17］Guo CJ，Pan Q，Jiang B，et al．Effects of upregulated expression of microRNA-16 on biological properties of culture-activated hepatic stellate cells［J］．Apoptosis，2009，14（11）：1331-1340．

［18］Wei J，Feng L，Li Z，et al．MicroRNA-21 activates hepatic stellate cells via PTEN／Akt signaling［J］．Biomed Pharmacother，2013，67（5）：387-392．

［19］Duval F，Moreno-Cuevas JE，González-Garza MT，et al．Protective mechanisms of medicinal plants targeting hepatic stellate cell activation and extracellular matrix deposition in liver fibrosis［J］．Chin Med，2014，9（1）：1-11．

［20］Peng J，Li X，Feng Q，et al．Anti-fibrotic effect of Cordyceps sinensis polysaccharide：Inhibiting HSC activation，TGF-β1／Smad signalling，MMPs and TIMPs［J］．Exp Biol Med，2013，238（6）：668-677．

［21］Maubach G，Lim MCC，Chen J，et al．miRNA studies in in vitro and in vivo activated hepatic stellate cells［J］．World J Gastroenterol，2011，17（22）：2748．

［22］Wang J，Chu ES，Chen HY，et al．microRNA-29b prevents liver fibrosis by attenuating hepatic stellate cell activation and inducing apoptosis through targeting PI3K／AKT pathway［J］．Oncotarget，2015，6（9）：7325-7338．

收稿日期：（2015-07-04）

中图分类号：R329．2

文献标志码：A

文章编号：1002-266X（2016）02-0101-03

doi：10．3969／j．issn．1002-266X．2016．02．045