LncRNA调控肝脏疾病中信号转导通路的研究进展
2020-07-23张倩文徐小婷MohammedIsmail江振洲张陆勇孙丽新
刘 丽,张倩文,农 程,张 曦,徐小婷,Mohammed Ismail,肖 莉,江振洲,3,张陆勇,4,孙丽新,3*
(1中国药科大学江苏省新药筛选重点实验室,南京210009;2湖州师范学院生命科学学院,湖州313000;3中国药科大学江苏省药物动力学研究与评价中心,南京210009;4广东药科大学药学院新药筛选与药效学评价中心,广州510006)
肝脏是人体最大的实质性脏器,具有多种功能,被称为“物质代谢中枢”、人体内最大的“化工厂”和“清洁器”。肝脏是一个很容易受损的器官,各种损肝因素如病毒、酗酒、脂代谢异常、药物、自身免疫等,均会造成肝脏炎症损伤,这时肝内的物质代谢就会出现障碍,身体的多种功能也会受到影响,如果炎症持续发展就会发展为肝硬化、肝纤维化、肝癌等[1]。肝脏疾病的发病率逐年上升,由于肝脏疾病复杂的发病诱因和尚未阐明的发病机制,治愈率仍不够理想,因此,迫切需要明确其作用机制以找到更有效的治疗靶点与药物。近年来研究发现,lncRNA 参与了众多肝脏疾病的发生发展,包括肝癌[2]、肝纤维化[3]、肝硬化[4]、非酒精性脂肪性肝病[5]等,并作为生物标记物在肝脏疾病的诊断与预后中发挥重要作用。目前研究发现lncRNA作用肝脏疾病的作用方式多样,包括通过调控各种信号通路从而参与细胞的增殖、凋亡、侵袭、迁移等多种生理过程[6]。本文对近几年lncRNA 调控肝脏疾病相关信号通路的研究进展进行归纳总结,为研究肝脏疾病的发生发展提供新思路,为寻找治疗肝脏疾病的新靶点及生物标志物提供新的研究方向。
1 LncRNA 及其生物学功能
长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200 个核苷酸,缺少特异完整的开放阅读框、无蛋白质编码功能的RNA 分子[7]。同蛋白编码基因类似,lncRNA 主要由Ⅱ型RNA 聚合酶转录而来,具有独立的启动子、转录因子结合区、外显子及内含子。LncRNA 具有较高的组织器官特异性和较低的序列保守性,可以通过多种机制在不同水平调节基因的表达。根据lncRNA 在基因组中与蛋白质编码基因的相对位置,目前将其分为5 类:(1)正义lncRNA(sense lncRNA):从蛋白质编码基因的正义链转录;(2)反义lncRNA(antisense lncRNA):从蛋白质编码基因的 反 义 链 转 录;(3)双 向lncRNA(bidirectional lncRNA):该类lncRNA 可同时从与邻近mRNA 转录方向相同与相反两个方向发生转录;(4)基因间lncRNA(intergenic lncRNA):从两个蛋白质编码基因之间的空间转录而来;(5)基因内lncRNA(intronic lncRNA):从编码基因的内含子区转录产生。
LncRNA 分布于细胞质、细胞核以及细胞器中,功能较为复杂,具有多样性,能够在表观遗传、转录、转录后水平调控基因表达,广泛参与机体几乎所有的生理和病理过程[8]。研究表明:lncRNAs在X 染色体沉默、基因组印迹、染色体修饰、转录激活、转录干扰以及核内运输等方面具有重要的功能,参与肝脏疾病的发生发展,其主要的调控机制如图1所示。LncRNA这种复杂精确的调控功能极大地诠释了基因的复杂性,同时也为人们从基因表达调控网络的维度来认识生命体的复杂性开启了新的天地。已证实lncRNA 参与细胞增殖、凋亡、侵袭、迁移、细胞周期、细胞分化等一系列生物学过程[9-10]。
LncRNA 作为生物标记物在肝脏疾病的诊断和预后中发挥了重要作用。例如Liu 等[11]对1 300例HBV阳性肝癌患者、1 344例HBV持续携带者和1 344 例HBV 受试者进行病例对照研究,结果发现lncRNA HULC 中rs7763881 的变异基因型可能有助于降低HBV 携带者对肝癌的易感性。临床肝癌患者的双盲实验结果也显示HULC 在诊断肝癌的发生与转移方面具有良好的预测作用,可以作为预测肝癌的新型生物标志物[12]。MALAT-1在肝癌细胞系和112 例临床组织样本中表达上调;沉默MALAT-1 可抑制肝癌细胞增殖、迁移和侵袭;因此,MALAT-1 可能是预测肝移植后肝癌复发的新型生物标志物。HOTAIR(一种lncRNA)在多种肿瘤例如乳腺癌、大肠癌、肝癌中高度表达并与其不良预后相关。Gao 等[13]通过检测60 组肝癌患者临床组织样本和正常肝组织样本中HOTAIR 的表达水平,并分析HOTAIR表达水平与临床病理参数之间的关联,结果发现HOTAIR的表达水平与肿瘤的分化,转移以及早期复发显著相关,是诊断肝癌发生和肿瘤复发的重要标志物。最近研究报道,在人类原发性肝硬化胆管炎患者中,作为肝癌预后标记物的H19 的表达水平与肝纤维化的严重程度显著相关[14];此外,H19 还可以通过促进肝脏脂肪生成从而可能成为治疗非酒精性脂肪性肝病的潜在靶点。由此可见,靶向lncRNA 治疗肝脏疾病具有广阔的应用前景。因此,明确lncRNA 作用肝脏疾病的分子机制将为阐明肝脏疾病的发病机制以及治疗肝脏疾病带来新的希望和突破点。目前研究表明,lncRNA 作用肝脏疾病的作用机制是多种多样的,不仅可以干扰下游基因的表达,也能影响特定蛋白质的活性以及在细胞中的定位。LncRNA 可以通过调控各种信号转导通路介导肝脏疾病的发生发展,因此明确lncRNA 与信号转导通路的关系对肝脏疾病发病机制的认识和理解十分必要。
图1 长链非编码RNA(lncRNA)的调控机制
2 LncRNA 对肝脏疾病相关信号通路的调控作用
2.1 转化生长因子-β通路
转化生长因子-β(TGF-β)信号通路是细胞内重要的信号转导通路,参与调控众多细胞生长发育过程,包括细胞生长、分化、凋亡以及细胞动态平衡等其他细胞功能[15]。TGF-β 超家族包括TGFβ1、TGF-β2和TGF-β3,其中TGF-β1是最主要的促纤维化因子。Smad蛋白质作为TGF-β家族受体下游的信号转导分子,具有转录激活作用,是TGF-β基因信号传导的关键环节。
2.1.1 LncRNA 调控肝癌中的TGF-β 信号通路TGF-β 在肿瘤中发挥双相调节作用。在肿瘤的早期阶段,TGF-β通过诱导细胞周期停滞和细胞凋亡发挥肿瘤抑制作用;随着肿瘤的恶性进展,TGF-β通过诱导细胞发生上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)进而诱导细胞增殖,迁移和侵袭来发挥促肿瘤转移作用。EMT 已被证明有助于肿瘤细胞的迁移与侵袭。肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)作为全球第六大常见肿瘤,具有高复发率和预后差的特点[16],其中不良预后和高复发率很大程度与肝癌细胞的迁移和肿瘤转移相关。已有报道TGF-β 通过与lncRNA 相互作用促进肝癌的发生发展。几种与TGF-β1 相互作用的lncRNA,包括MALAT1、PVT1、UCA1 在肝癌组织中表达异常,并与临床病理因素和预后显著相关[17-18]。Yuan 等[19]发现TGF-β 诱导lncRNAATB 在肝癌中表达上调,lncRNA-ATB 随之竞争性结合miR-200 家族成员来上调E 盒结合锌指蛋白(zinc finger E-box binding homeobox,ZEB)家族中ZEB1 和ZEB2 的表达,最终促进肝癌细胞发生EMT 而获得侵袭能力。Shi 等[20]发现在肝癌患者中lncRNA snaR 和TGF-β1 的表达均显著增加且snaR 在血浆中的表达水平与TGF-β1 呈正相关;进一步研究发现,lncRNA snaR 可能作为TGF-β1 的上游激活剂,上调TGF-β1 信号转导从而促进肝癌细胞的侵袭与迁移,加重肝癌发展。Yang 等[21]发现,lncRNA NORAD 充当竞争性内源性RNA(competing endogenous RNAs,ceRNA)竞争性结合miR-202-5p,激活TGF-β 通路,从而促进肝癌细胞的增殖与侵袭。此外,最近有研究表明,TGF-β 可以降低lncRNA H19 的表达,H19 的低表达抑制肿瘤起始肝细胞(TICs)的祖细胞特性和致瘤作用,从而介导肝癌的发生发展[22]。
2.1.2 LncRNA 调控肝纤维化中的TGF-β 信号通路 肝纤维化作为肝内结缔组织异常增生的过程,其主要特征是细胞外基质(extracellular matrix,ECM)蛋白的产生和沉积增加。肝星状细胞(hepatic stellate cells,HSC)是影响纤维化产生的最主要细胞,在其活化的过程中会产生大量的Ⅰ型胶原α1(collagen type I collagenα1,COL1α1),ɑ 平滑肌动蛋白(ɑ-smooth actin,ɑ-SMA)以及促纤维化因子。TGF-β 信号通路是肝纤维化过程中重要的参与者,可以通过诱导细胞损伤,促进炎症因子和促纤维化因子表达增加,进而加重肝纤维化,其中TGF-β/Smad 是调控肝纤维化的典型信号通路。TGF-β1 作为最主要的促纤维化细胞因子,与其受体TGF-βR1 和TGF-βRII 结合导致异四聚体复合物的形成和Smad2的磷酸化;磷酸化Smads易位进入细胞核从而促进HSC 活化和胶原合成。近年来,研究发现lncRNA通过介导TGF-β/Smad信号通路进而调控肝纤维化。例如lncRNA-ATB 通过与miR-425-5p 竞争性结合来上调TGF-βRII 和Smad2的表达,从而促进HSC 的活化和增殖,发挥促纤维化作用[23];lnc-LFAR1 在肝纤维化中上调Smad2/3的表达并促进其磷酸化,进而激活TGF-β 信号通路,诱导COL1α1 和α-SMA 表达增加,ECM 蛋白产生增多,HSC活化,肝纤维化加重[24];MALAT1可以通过阻断SIRT1 对TGF-β 信号通路的抑制进而促进HSC 活 化;H19 充 当ceRNA 竞 争 性 结 合miR-148a,上调泛素特异性蛋白酶4(USP4)的表达,从而激活TGF-β 信号通路,诱导HSC 活化,加重肝纤维化[25]。
2.2 Notch信号通路
Notch 信号通路是一个高度保守的信号通路,参与调控多种生物进程,包括细胞增殖、分化、上皮-间质转化和血管生成等。在哺乳动物中,Notch信号通路有4 个受体(Notch1-4)和5 个Notch 配体(Delta-like 1,Dll1;Delta-like 3,Dll3;Delta-like 4,Dll4;Jagged-1 and Jagged-2)。当Notch 受体与相邻细胞上的相应配体相互结合时,ADAM 家族对Notch 受体进行两步蛋白水解,释放Notch 细胞内结构域(notch intracellular domain,NICD);NICD 易位至细胞核并与DNA 结合蛋白CSL 作用以促进靶基因的转录,包括Hes 和与Hes 相关转录因子[26]。Notch 通路已被报道参与多种疾病的发生发展,包括肿瘤、肝脏疾病、自身免疫性疾病等。
2.2.1 LncRNA 调控肝癌中的Notch 信号通路肝癌细胞的高转移是肝癌预后差和术后复发率高的重要原因。大量研究表明,Notch 通路在肿瘤中异常激活并与肿瘤的侵袭转移密切相关,例如已证实Notch1 的激活有助于肝癌细胞的生长与增殖,但Notch 通路如何介导肝癌细胞的侵袭机制仍不明确,目前研究报道lncRNA 可能通过调控Notch 通路进而介导这一过程。例如:在肝癌组织和细胞系中显著下调的lincRNA-p21 被认为在肝癌中发挥抗肿瘤作用,其可以抑制肝癌细胞的增殖和迁移;对lincRNA-p21 的作用机制进行探究,发现过表达的lincRNA-p21 通过介导Notch 信号通路诱导的EMT 进程来抑制肝癌细胞的转移;激活Notch通路可以逆转pcDNA-lincRNA-p21的肝癌细胞抑制作用,提示Notch 通路参与lincRNA-p21 的抑 癌 作 用[27]。Zhang 等[28]发 现 在 肝 癌 中 上 调LINC00261 的表达,可以抑制肝癌细胞的增殖、集落形成、侵袭和EMT,这一结果可能与LINC00261下调Hes-1和Notch1的表达进而抑制Notch信号通路有关。此外,最近有报道表明,Notch1 可以调控lncRNA AK022798的表达,后者进一步诱导HepG2细胞凋亡,介导肝癌的发生发展[29]。
2.2.2 LncRNA 调控肝纤维化中的Notch 信号通路 Notch 通路已被报道通过各种途径与方式参与肝纤维化的发生发展。例如:敲低Notch3 可以抑制ɑ-SMA 和COL1α1 的表达,进而介导HSCs 活化[30];Notch 诱导肝细胞发生EMT,进而加重肝纤维 化;Notch 与TGF-β/Smad 信 号 通 路 协 同 调 节HSCs 的 活 化;Notch 与Wnt 信 号 通 路 协 同 调 节HSCs[31]。越来越多的证据表明lncRNA 可以通过调控Notch 通路调节HSCs 的活化进而介导肝纤维化。
Zhang 等[24]发 现 沉 默lnc-LFAR1 可 以 抑 制HSCs 的激活,减少体外TGF-β 诱导的肝细胞凋亡并减弱CCl4和胆管结扎诱导的小鼠肝纤维化。对lnc-LFAR1 作用机制进行探讨,发现在lnc-LFAR1表达下调的HSC 中,Notch2、Notch3、Hes1 和Hey2的表达水平均降低;在lnc-LFAR1表达上调的HSC中,表达结果相反;敲低lnc-LFAR1 的表达导致Notch2、Notch 3、Hes1 和Hey2 的表达也降低,α-SMA表达水平下降;以上结果表明lnc-LFAR1通过激活Notch 通路促进肝纤维化和HSC 活化。Zhang等[32]发现lnc-Hser 发挥抗纤维化的作用机制与其通过Notch 途径抑制肝细胞EMT 过程有关。另有研究表明Meg8 通过抑制Notch 通路抑制了HSC 活化和EMT,从而抑制激活的HSC 中促纤维化和增殖基因的表达。
2.3 PI3K/AKT信号通路
PI3K/AKT 信号通路是蛋白质合成的重要通路,可以调控细胞增殖、分化、凋亡等多种生物进程。磷脂酰肌醇-3 羟基激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)可以被G 蛋白偶联受体、蛋白酪氨酸激酶受体或Ras 蛋白激活;激活的PI3K 通过激活蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)即AKT,进而激活下游信号分子mTOR。mTOR 作为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,负责对氨基酸、营养物质、葡萄糖等刺激产生应答,进而调控细胞周期,促进细胞增殖和存活等生物进程。
2.3.1 LncRNA 调控肝癌中的PI3K/AKT 信号通路 PI3K/AKT信号通路已被报道通过抑制细胞凋亡,促进肿瘤细胞的侵袭和迁移进而参与肿瘤的发生发展,是肿瘤机制研究的热点[33]。目前遏制肝癌细胞增殖、迁移或侵袭是治疗肝癌的有效途径。研究表明,lncRNA通过调控PI3K/AKT信号通路在肝癌中扮演着重要角色。Han 等[34]证实lncRNA CASC11 在肝癌组织和细胞中表达上调,可以促进肝癌细胞的侵袭与迁移;进一步研究发现其致癌机制和PI3K/AKT 信号通路的参与有关。在HepG2 细胞中给予PI3K/AKT 信号通路的激活因子IGF-1 或敲除PI3K/AKT 信号通路的主要负向调节因子PTEN 后,细胞的迁移和侵袭能力得到提高;沉默CASC11 可以抑制肝癌细胞的EMT、IGF-1和PTEN 部分逆转这一结果;以上结果证实了CASC11 通过调控PI3K/AKT 信号通路参与肝癌发展,其可能是肝癌的潜在治疗靶点。最近研究发现,lncRNA FER1L4 通过调节PI3K/AKT 信号通路抑 制 肝 癌 细 胞 的 增 殖 和 迁 移[35];lncRNA HAGLROS作为ceRNA 竞争性结合miR-5095,靶向ATG12 调节肝癌细胞的增殖、凋亡和自噬,机制可能与HAGLROS 激活PI3K/AKT/mTOR 信号通路相关[36]。此外,有报道表明,lncRNA PTTG3P 作为肝癌预后的重要标记物,可以促进肿瘤的生长和转移,具体机制也与其激活肝癌细胞中的PI3K/AKT信号通路有关[37]。
2.3.2 LncRNA 调控肝纤维化中的PI3K/AKT 信号通路 PI3K/AKT信号通路在肝纤维化中发挥着重要作用,可以通过调节ECM 的合成与降解,促纤维化因子的表达以及HSC 的活化参与肝纤维化的形成。激活的PI3K/AKT 信号通路促进HSC 的增殖,也可以通过调控c-FLIPL 的表达,抑制HSC 的凋亡。PTEN 作为PI3K/AKT 信号通路的主要负向调节因子,可以抑制PI3K 和AKT 磷酸化进而抑制HSC 活化与增殖,是治疗肝纤维化的有效靶点[38]。研究发现,有多种lncRNA 通过与PTEN 相互作用调控PI3K/AKT 信号通路进而参与肝纤维化的发生发展。Dong 等[39]研究表明,lncRNA GAS5 在肝纤维化组织和HSC 中表达均下调;过表达lncRNA GAS5 可以抑制HSC 的活化。研究表明,GAS5 充当ceRNA竞争性结合miR-23a,增强PTEN的表达,抑制PI3K磷酸化,使AKT、mTOR以及Snail的表达水平降低,从而抑制PI3K/AKT/mTOR/Snail 信号通路的激活,导致E-钙黏着蛋白表达水平升高,α-SMA 和COL1α1 表达降低,最终抑制肝纤维化,提示lncRNA GAS5/miR-23a 可能成为治疗肝纤维化的有效分子靶标。Yu等[40]发现HOTAIR 竞争性结合miR-29b,使miR-29b 的表达降低,促使PTEN 甲基化增强,介导PI3K/AKT 信号通路从而加重肝纤维化。另外最近有研究发现H19 可以通过PI3K/AKT/mTOR 信号通路促进IGFBPrP1诱导的HSC活化,具体机制仍需进一步探究[41]。
2.3.3 LncRNA 调控非酒精性脂肪性肝病中的PI3K/AKT信号通路 非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是慢性肝病的最常见病因,后期可能发展为肝硬化或肝癌,是世界性的健康问题[42]。NAFLD 通常与不健康的饮食、肥胖、高脂血症和2 型糖尿病等有关。目前对NAFLD 的发病机制知之甚少。研究发现,PI3K/AKT 信号通路是胰岛素作用的主要信号传导途径之 一。胰 岛 素 抵 抗(insulin resistance,IR)与NAFLD 的病因及病情发展密切相关,当IR 发生时,胰岛素对脂肪代谢的调节作用减弱,使血液中游离脂肪酸的摄取和三酰甘油合成增加,肝细胞内脂质沉积,肝细胞变性肿大从而导致脂肪肝形成。最近研究发现,IR 发生时,AKT 的蛋白表达水平失调;磷酸化AKT 被激活后,可以激活下游信号分子mTOR,mTOR 进一步激活下游效应蛋白S6K1,磷酸化S6 核糖体蛋白,促进细胞蛋白合成以及诱发IR 的发生。LncRNA 之前已被报道在NAFLD 中表达失调,近来研究发现PI3K/AKT 信号通路可能与lncRNA 作用NAFLD 的机制相关。Wang 等[43]发现在NAFLD 大鼠中,lncRNA NEAT1的表达水平显著升高。敲除NEAT1后可以抑制肝细胞中ACC 和FAS 的表达水平;抑制mTOR/S6K1信号通路后可以得到同样的抑制效应,提示NEAT1 可能通过mTOR/S6K1 信号通路介导大鼠NAFLD 发病过程。此外,最近有报道MEG3 通过LRP6 与miR-21 竞争性结合,抑制mTOR 途径,进而促进细胞内脂质蓄积,加重NAFLD 病情[44]。由于目前关于lncRNA 作用NAFLD 的研究尚在起步阶段,对其调控信号通路更是知之甚少,未来需要找到更多lncRNA作用于NAFLD的信号通路。
2.4 Wnt/β-catenin信号通路
2.4.1 LncRNA 调控肝癌中的Wnt/β-catenin 信号通路 Wnt/β-catenin信号通路与肝癌的增殖、转移及侵袭密切相关。β-catenin 作为该通路的关键调节因子,其表达水平与肿瘤细胞的迁移侵袭能力呈正相关;β-catenin 可以促进肿瘤血管生成等方式参与肝癌的浸润和转移;Wnt/β-catenin信号通路还可通过介导细胞凋亡参与恶性肿瘤的发展。LncRNA 已被报道参与调控肝癌细胞的生长、增殖、迁移、侵袭、凋亡等过程。越来越多的证据表明,lncRNA 可能通过作用于Wnt/β-catenin 信号通路来调节肝癌。例如:Liang 等[45]发现lncRNANEF 可以与β-catenin 相互作用,增加GSK3β 与βcatenin 的结合,促进β-catenin 抑制性磷酸化,从而抑制Wnt/β-catenin 信号通路并激活FOXA2 的表达,进而拮抗肝细胞EMT 和肝癌细胞的迁移。Zhang 等[46]发现过表达lncRNA HOTAIRM1 可以抑制肝癌细胞增殖,促进凋亡启动子Bax 的表达,抑制凋亡抑制因子Bcl-2 和Bid 的表达从而诱导肝癌细胞凋亡。机制研究表明,Wnt 通路相关蛋白,包括 Akt1、pGSK-3β 和 β -catenin 在 lncRNA HOTAIRM1 过表后表达显著下降;结合Wnt 通路可以调控细胞凋亡的作用,提示lncRNA HOTAIRM1 可能通过抑制Wnt 信号通路促进肝癌细胞凋亡,进而调控肝癌进程。Zhu等[47]发现敲除lncRNA CRNDE 可以在体内抑制肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭;体外抑制肿瘤的生长和转移。进一步实验揭示CRNDE 通过激活Wnt/β-catenin 信号通路促进肝癌细胞的EMT 过程从而在肝癌中发挥作用。TICs 具有自我更新和分化特性,有助于肿瘤的发生和转移。Fu 等[48]发现,lncRNA linc00210在肝脏TICs 中高表达,进一步研究发现lncRNA linc00210 通 过 与 CTNNBIP1 相 互 作 用 使CTNNBIP1与β-catenin 的结合受抑,从而激活Wnt/β-catenin 信号转导通路,促进肝脏TICs 的自我更新,加快肝肿瘤发展进程。以上结果提示Wnt/βcatenin 信号通路是lncRNA 调节肝癌的一个重要途径,靶向Wnt/β-catenin 信号通路可能成为治疗肝癌的新方向。
2.4.2 LncRNA 调控肝纤维化中的Wnt/β-catenin信号通路 Wnt 信号通路在肝纤维化中发挥着重要作用,可以通过经典β-catenin 依赖信号通路和非经典β-catenin 独立通路调节HSCs 的活化与增殖。当Wnt 受体激活时,与相应受体结合,活化胞内Dishevelled 蛋白,促使Axin 结合LRP,抑制糖原合成激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK-3β)活性,胞浆内β-catenin 积累;持续激增的βcatenin 入核与转录因子家族TCF/LEF 结合形成转录复合物,激活下游纤维化相关基因,促进HSC 活化,进而调节肝纤维化。LncRNA 在肝纤维化中异常表达,可以通过多种机制作用于肝纤维化。目前研究表明,lncRNA 主要以充当ceRNA 的方式调节Wnt 信号通路介导肝纤维化。近来研究发现,沉默SNHG7 可以抑制HSC 活化和细胞增殖,减少胶原蛋白生成。机制研究表明,SNHG7 通过竞争性结合miR-378a-3p,增加DVL2 胞内含量,提高TCF 活性,减少磷酸化β-catenin 和GSK-3β 表达,从而激活Wnt/β-catenin 信号通路,诱导HSC 活化,调节肝纤维化[49]。先前已报道lncRNA-ATB 可以通过作用于TGF-β 通路参与肝纤维化的发展,Fu等[50]进一步发现,lncRNA-ATB 还可以竞争性结合miR-200a,通 过lncRNA-ATB/miR-200a/β-catenin轴调控HSC 的激活,进而介导HCV 相关性肝纤维化的发生发展。最近研究表明,lincRNA-p21 通过MicroRNA-17-5p 介导的Wnt/β-Catenin 通路抑制了HSC的活化[51]。
2.5 MAPK信号通路
2.5.1 LncRNA 调控肝癌中的MAPK 信号通路丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路是细胞内重要的信号通路,参与调控细胞的增殖、分化、侵袭与迁移等多种生理过程,其主要的MAPK 成员包括:细胞外信号调节激酶(ERK)、c-Jun 氨基末端激酶(JNK)和p38 丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)[52]。已知ERK 信号通路主要调控细胞的增殖与转移;JNK信号通路主要调控细胞的分化、增殖与凋亡。MAPK 信号通路已被发现参与众多恶性肿瘤的发生发展,尤其与肝癌密切相关。已报道肝癌患者中高表达的炎症因子与趋化因子激活ERK 信号通路,导致肝细胞异常增殖,加重肝癌的恶性发展;致癌物多环芳香烃抑制肝癌细胞中MAPK5 的表达,导致p38 MAPK 信号通路受到抑制,肝癌细胞凋亡减少,细胞持续增殖。已报道lncRNA 可以通过调控MAPK 信号通路作用于肝癌。Bao 等[53]发现lncRNA Igf2as 在HCC 细胞和组织中表达上调,敲除Igf2as 可以显著抑制细胞增殖并促进细胞凋亡。Igf2as的表达与ERK 激活之间呈正相关;在被si-Igf2as 转染的细胞中,细胞外ERK/MAPK 信号通路受到抑制。以上结果表明lncRNA Igf2as 可能主要通过调控ERK/MAPK 信号通路来促进肝癌细胞的 增 殖 和 侵 袭。此 外,Peng 等[54]发 现lncRNA CCHE1 在肝癌组织和细胞中高表达,促进肿瘤生长与细胞增殖。进一步敲除CCHE1 后,肝癌细胞中的ERK/MAPK 途径被抑制,细胞的生长与凋亡抑制得到减弱,提示CCHE1 可作为肝癌预后的生物标志物。
2.5.2 LncRNA 调控非酒精性脂肪性肝病中的MAPK 信号通路 MAPK 信号通路除了在肝癌中发挥作用,在NAFLD的形成、发展中所起的作用也受到越来越多的关注。已报道游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)、炎症因子、细胞内的高氧化应激水平均可激活JNK 信号通路,活化的JNK 通路通过调节肥胖,IR 以及细胞凋亡介导NAFLD 的病程;JNK1 能加重NAFLD 中的肝损伤,且与IR 水平呈正相关;过表达AMPKa1 抑制p38 MAPK 的激活,进而可能作为治疗NAFLD 的新靶点。研究表明lncRNA 调控MAPK 信号通路参与NAFLD 的发生发展。Shen 等[55]研究发现,在NAFLD 大鼠中lncRNA HULC 的表达显著上调,抑制HULC 的表达可以改善NAFLD 大鼠组织中的肝脂质沉积,肝纤维化以及减少肝细胞凋亡,但调控HULC的机制表达仍然未知。进一步对机制进行探讨,发现抑制HULC 可以抑制NAFLD 大鼠肝脏组织中的MAPK 信号通路;抑制p38 和JNK 可以改善肝脏脂质病理状态和肝纤维化,减少肝细胞凋亡,表明HULC通过调节MAPK信号通路参与NAFLD病程。
综上,肝脏疾病中涉及的信号通路众多,lncRNA通过多种方式调控相关信号通路进而参与调控细胞增殖、迁移、侵袭、凋亡等多种生物学进程,介导肝脏疾病的发生发展(表1)。明确lncRNA调控信号通路机制将有助于阐明肝脏疾病的发病机制。
3 结语与展望
肝脏疾病涉及的信号通路众多,通路之间的调控关系比较复杂,对肝脏疾病中的信号通路进行研究,有助于阐明肝脏疾病的发病机制,找到新的作用靶点。近年来lncRNA 是肝脏疾病的研究热点,也取得了一定的进展。例如研究发现在H19调控序列的控制下,构建表达白喉毒素A 链基因的单启动子载体可以治疗膀胱癌,并完成了Ⅰ/Ⅱa期临床试验,这可能同样适用于高表达H19 的肝癌治疗;促进肝细胞增殖的lncRNA LALR1 在肝损伤后的肝再生过程中发挥治疗优势;人肝纤维化中显著下调的MEG3在HSCs活化和肝纤维化发展中起重要作用,有望成为逆转肝纤维化的新潜在靶点。由此可见,靶向lncRNA 治疗肝脏疾病为研究者提供了新方向,需要进一步明确lncRNA 作用肝脏疾病的分子机制。目前研究证实lncRNA 通过多种作用机制包括调控各种信号转导通路参与肝脏疾病的发生发展,但是目前对lncRNA 调控信号通路的研究尚在起步阶段,尤其在肝癌和肝纤维化中,研究还较为深入,但在非酒精性脂肪性肝病,肝硬化等其他疾病中的研究较少。在未来分析技术和实验条件发展的基础上,需要进一步探究lncRNA 调控各种信号通路的机制以及不同信号通路之间的复杂调控关系,以阐明lncRNA 作用肝脏疾病的分子机制,为临床诊断治疗肝脏疾病提供新的理论基础。
表1 LncRNA调控信号通路介导肝脏疾病