microRNA在HBV感染相关疾病中的作用

刘莉莉， 苏何玲， 刘永明

桂林医学院 生物化学与分子生物学教研室， 广西 桂林 541004

microRNA(miRNA)是一类长度为19～25个核苷酸残基的非编码小RNA。它们广泛存在于动植物细胞，通过调控转录后基因表达参与个体发育、细胞增殖、细胞分化和细胞凋亡等生理过程，并在恶性肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病和病毒性疾病等多种疾病的发生发展中发挥重要作用。HBV是一种双链DNA反转录病毒，属于嗜肝DNA病毒科。HBV感染可导致急、慢性乙型肝炎(CHB)，肝硬化和肝细胞癌(HCC)，是全球性的公共卫生问题。miRNA是包括哺乳动物在内的动、植物的天然抗病毒机制[1]。近年来，越来越多的研究指出，miRNA在HBV与宿主的相互关系中发挥重要作用。miRNA可影响HBV在宿主细胞内复制和基因表达，而HBV则可通过调节宿主miRNA的表达为自身存活和复制提供有利的环境。这种miRNA介导的HBV与宿主的相互关系是HBV感染相关疾病发病机制的重要基础。本文就miRNA在HBV感染相关性疾病中的作用研究进展作一综述。

1 miRNA介导的HBV与宿主的相互关系

1.1 miRNA影响HBV复制与基因表达 较早的研究揭示，miRNA可直接靶向HBV转录物来抑制其复制和基因表达。Zhang等[2]报道，miR-210和miR-199a-3p分别靶向HBV前S1(pre-S1)基因和HBsAg基因编码区，抑制HBV的转录。Chen等[3]发现，miR-122靶向编码病毒聚合酶和核心蛋白的HBV前基因组RNA(pregenomic RNA, pgRNA)，下调HBV的转录与复制。新近的研究表明，miRNA可通过对宿主核因子或转录因子靶向作用影响HBV的复制与转录。实际上，miRNA对转录因子靶向作用的结果主要表现为对HBV复制与转录的抑制。其中，miR-101通过结合叉头转录因子1(forkhead transcription factor O1, FOXO1)，显著抑制HBV复制和基因表达[4]。miR-370和miR-200c均靶向对HBV Enhancer Ⅰ具有激活作用的核因子ⅠA(nuclear factor ⅠA, NFⅠA)，降低HBV Enhancer Ⅰ活性，抑制HBV复制和基因表达[5-6]。miR-185-5p可通过对转录激活因子——ETS样转录因子(ETS-like transcription factor 1, Elk-1)的靶向作用降低HBV SPI的活性，进而抑制HBV的复制与转录[7]。但一些miRNA的上调则促进HBV复制与转录。比如，miR-146a在HBV感染的肝癌细胞HepG2.2.15中表达显著上调，并且通过抑制E盒结合锌指蛋白2(zinc finger E-box-binding homeobox 2, ZEB2)促进HBV自身复制和表达[8]。miRNA-548ah通过靶向组蛋白去乙酰化酶4上调法尼酯衍生物X受体(farnesoid X receptor α, FXRα)，增强HBV Enhancer Ⅱ和核心启动子的活性，进而上调HBV的转录和复制[9]。

miRNA还通过对宿主其他蛋白因子的靶向作用影响HBV的复制与转录。miR-29a和miR-802对抑癌基因SWI/SNF相关基质关联肌动蛋白依赖染色质调控因子亚家族E成员1(SWI/SNF-related matrix-associated actin-dependent regulator of chromatin subfamily E member 1, SMARCE1)的靶向作用可增强HBV核心启动子的活性，促进HBV复制和基因表达[10-11]。而miR-204对ras癌基因家族成员ras相关蛋白Rab-22A(ras-related protein Rab-22A, Rab22)的靶向作用则抑制HBV复制和基因表达[12]。此外，miR-520a对丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶Akt基因的靶向作用抑制HBV的复制[13]。HBV自身编码的miRNA HBV-miR-3通过靶向自身的转录物减弱HBV的复制[14]。

1.2 HBV影响宿主miRNA的表达 HBV对宿主miRNA表达的影响主要通过其反式调节蛋白——HBV X蛋白(HBx)的调节作用。Ren等[15]报道，HBx可下调RNase Ⅲ Drosha酶启动子活性，抑制Drosha mRNA和蛋白的表达，从而影响细胞内miRNA的生成。Cao等[16]通过miRNA芯片分析发现，miR-331-3p在表达HBV的不同肝癌细胞系中的表达均升高，并且证明HBx可通过增强miR-331-3p启动子活性来促进其表达。Shi等[17]研究显示，HBx诱导miR-200a-3p下调，促进HBV感染和HBV相关HCC细胞的增殖和侵袭。Wei等[18]最近通过比较分析人正常肝细胞(L02)和人肝癌细胞(HepG2)的miRNA指出，HBx可改变细胞miRNA表达谱，并与HCC的发病相关。

除了HBx影响宿主miRNA的表达，HBeAg也对宿主miRNA表达有影响，并在HBV感染所致的肝脏损伤或炎症中发挥重要作用。Wang等[19]报道，HBeAg诱导巨噬细胞miR-155的表达，促进细胞因子的生成，从而加重肝损伤。此外，Li等[20]新近的研究发现，HBV感染抑制巨噬细胞miR-210的表达，但与受HBeAg诱导的巨噬细胞miR-155表达不同，巨噬细胞miR-210表达水平与HBeAg等HBV相关抗原无相关性，而与血清ALT和AST呈负相关，提示巨噬细胞miR-210的表达受HBV相关抗原外的其他因素调控。

2 miRNA与CHB

研究文献表明，miRNA在HBV感染所致的肝脏炎症和损伤中发挥两方面的作用。一方面，miRNA对免疫因子或免疫调节因子的靶向作用可抑制抗病毒免疫的建立或激活，降低机体抗病毒能力，或者诱导自噬引起的病毒复制，导致HBV的持续感染和肝脏损伤。HBV感染引起这类miRNA表达的上调，是CHB的一个重要原因。Li等[21]报道，HBx可通过上调miRNA-146a抑制补体因子H的表达，促进肝炎的发展。Xu等[22]研究发现，CHB患者的自然杀伤细胞(NK细胞)中miR-146a表达增加，后者通过靶向信号传导及转录激活因子1(signal transducers and activators of transcription 1, STAT1)抑制NK细胞介导的细胞毒性和IFNλ诱导的抗病毒因子的产生，降低宿主抗病毒能力。Fu等[23]新近报道，miR-146a-5p对X-连锁凋亡抑制因子(X-linked inhibitor of apoptosis, XIAP)有直接靶点，其靶向作用通过XIAP介导的鼠双微体基因(murine double minute 2, MDM2)/p53通路诱导细胞自噬，增强HBV复制，加重CHB。另一方面，miRNA对细胞信号通路的靶向作用也可增强抗病毒免疫以及抑制细胞自噬和病毒复制，减轻HBV感染和肝脏损伤。HBV感染引起这类miRNA表达的下调，是CHB的另一重要原因。Su等[24]较早的研究发现，miR-155通过靶向细胞因子信号转导抑制因子1(suppressor of cytkine signaling 1, SOCS1)促进JAK/STAT信号通路，增强先天抗病毒免疫，抑制HBV的复制。Hamada-Tsutsumi等[25]最近报道，miR-302c-3p在体外和体内都抑制HBV的复制和转录，降低 pgRNA﹑HBsAg和共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA, cccDNA)的生成，其抗病毒效应涉及包括以特异碱基配对方式与pgRNA的ε环区杂交，干扰HBV聚合酶与pgRNA的结合，以及下调宿主2型骨形态发生蛋白受体(bone morphogenetic protein receptor type 2, BMPR2)和肝核因子4α(hepatocyte nuclear factor-4α, HNF4α)在内的多种作用机制。近年来，大量的研究文献指出自噬诱导的HBV复制在CHB中具有重要作用。越来越多的靶向自噬调节通路的miRNA被鉴定。其中，miR-141通过靶向沉默信息调节因子2同源物1(sirtuin1, SIRT1)抑制HBV诱导的自噬和HBV复制[26]。其机制可能与去乙酰化的SIRT1增强自噬基因Atg5, Atg7和Atg8蛋白的基础自噬有关。而miR-192-3p则通过靶向抑制XIAP在宿主细胞中起自噬抑制剂的作用。HBV的感染下调miR-192-3p，经miR-192-3p-XIAP轴增强磷酸化细胞核转录因子κB抑制蛋白α(phosphorylation inhibitor of nuclear factor kappa B alpha, p-IκBα)作用，激活NF-κB信号通路，导致HBV诱导的自噬增强，并促进HBV复制和感染[27]。

3 miRNA与HBV感染相关肝硬化

较早的研究指出，CHB患者血浆miR-106b和miR-181b的组合以及肝脏和血清miR-33a水平与肝纤维化和肝硬化相关，可作为CHB肝纤维化和早期肝硬化的生物标志或诊断指标[28-29]。新近的研究揭示，miRNA通过对肝星状细胞(HSC)活化与增殖通路的靶向作用，参与HSC的激活和肝纤维化过程。Yu等[30]报道，miR-9-5p可通过靶向TGFβ受体1(TGFβ receptor type 1, TGFBRI)和TGFBR2，抑制TGFBR1和TGFBR2诱导的HSC活化，并证实CHB肝纤维化与miR-9-5p因甲基化丢失有关。Zhou等[31]的体内和体外研究发现，miR-185通过靶向Ras同源物(Ras homolog enriched in brain, RHEB)和哺乳动物不敏感雷帕霉素靶标伴侣(rapamycin-insensitive companion of mammalian target of rapamycin, RICTOR)抑制HBV相关HSC的活化。肝纤维化与miR-185表达呈负相关。Tao等[32]通过对100例不同程度HBV相关肝纤维化患者肝脏标本的研究，发现TGFβ和脂多糖(LPS)诱导miR-942表达，后者靶向骨形态发生蛋白和激活素的跨膜抑制剂(BMP and activin membrane-bound inhibitor, BAMBI)，促使HSC对成纤维的TGFβ信号敏感，同时介导LPS诱导的炎症持续发生，促进肝纤维化的形成。Feili等[33]研究指出，miR-34a-5p对Smad家族Smad4的靶向作用抑制TGFβ1/Smad信号途径与HSC活化。HBV相关肝纤维化患者miR-34a-5p的表达显著降低，导致Smad4的表达上调和TGFβ1/Smad信号途径活化，从而促进HSC的增殖和肝纤维化的发展。

4 miRNA与HBV感染相关HCC

HBV感染可干扰细胞miRNA的表达，其中HBx发挥着重要作用。HBV感染导致的miRNA异常表达，使miRNA在HBV感染相关的肿瘤发生和发展中起致癌因子或抑癌因子的作用。Yu等[34]报道，HBx分别上调miR-19a和下调miR-122、miR-223。miR-19a靶向肿瘤抑制因子磷酸酶与张力蛋白同源物(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten, PTEN)，解除PTEN对HCC细胞的抑制。miR-122和miR-223分别上调细胞周期蛋白G1(cyclin-G1, CCNG1)和C-myc的表达，促进HCC细胞的增殖。因此miR-19a被认为是致癌因子，而miR-122和miR-223是抑癌因子。HBx还被报道通过上调miR-331-3p和miR-181b的表达，抑制它们共同的靶基因生长抑制剂5(inhibitor of growth 5, ING5)的表达，进而促进HBV相关HCC细胞的增殖[16,35]。最近对HCC miRNA表达的研究发现了多种抑癌因子miRNA及其靶标。其中，miR-15a靶向抑制Smad蛋白家族的抑制分子Smad7，后者是TGFβ信号通路的抑制因子。HBV通过下调miR-15a的表达而上调Smad7，从而抑制TGFβ诱导的细胞调亡，促进HBV感染相关HCC的发生[36]。 miR-340-5p靶向转录因子7(activation transcription factor 7, ATF7)，其在HBV相关HCC中表达的下调使ATF7活性增强，从而促进ATF7/热休克蛋白A1B介导癌细胞增殖和凋亡抑制[37]。miR-1271靶向细胞周期蛋白A1(cyclin-A1, CCNA1)，降低HBV相关的HCC细胞增殖、迁移和侵袭力。同时，通过激活AMP依赖的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate activated protein kinase, AMPK)信号通路加速HCC细胞的凋亡[38]。miR-302c-3p靶向TNF受体相关因子4(TNF receptor-associated factor 4, TRAF4)，抑制HCC肿瘤细胞的迁移和侵袭[39]。miR-325-3p靶向水通道蛋白5(aquaporin 5, AQP5)，抑制HCC细胞增殖并诱导细胞凋亡[40]。需要指出，miRNA不仅在HBV感染相关HCC的发生和发展中起致癌因子或抑癌因子的作用，而且也被发现在肾细胞癌和胰腺癌等其他肿瘤中以类似的作用机制发挥作用。

综上，HBV感染导致宿主细胞中miRNA表达异常，而异常表达的miRNA通过靶向HBV转录物、宿主核因子或转录因子和宿主其他蛋白因子，不仅影响HBV复制和转录，而且改变宿主正常的基因表达，影响细胞增殖与凋亡，进而促进HBV相关疾病发生与发展。