非编码RNA在肝纤维化中的研究进展

2021-12-25丁明璐陈培剑刘海峰

牡丹江医学院学报 2021年1期

丁明璐，黄珍，陈培剑，刘海峰

(牡丹江医学院医药研究中心，黑龙江牡丹江 157011)

肝纤维化是慢性肝损伤引起的HSCs激活，进而引起细胞外基质(extracellular matrix,ECM)过度沉积，是肝硬化发展的早期阶段。HSCs的活化在肝纤维化过程中起主要作用[1]。在机体处于正常的生理状态下，HSCs一般保持休眠状态，但是在外界条件刺激时，HSCs将被激活并转化为成肌纤维细胞然后分泌促纤维化因子，包括转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)，结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)等，进而产生以胶原和黏连蛋白等为主的ECM，最终导致肝纤维化。ncRNA是从基因组转录而来的RNA，多数不被翻译成蛋白质。其中包括长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA) 、微RNA(microRNA，miRNA) 、小核RNA(small nuclearRNA，snRNA) 、小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)等多种功能已知的RNA，但是也包括一些未知功能的RNA。这些RNA的共同点是都能从基因组上转录而来，多数在RNA 水平上发挥各自的生物学功能。研究表明：ncRNA，主要包括miRNA和lncRNA，参与调控肝纤维化的发生发展，并且围绕其作用机制开发防治肝纤维化的药物。因此，本文从以下两个方面总结了肝纤维化的调控机制，并为研究治疗肝纤维化的方法以及研究药物提供思路。

1 miRNA在肝纤维化中的作用机制

miRNA是真核生物中一类具有内源性调控功能的非编码RNA，其大小约20～25个核苷酸的长度。miRNA通过纤维化相关信号通路调控肝纤维化发生的各个阶段，因此，我们将从以下几个方面进行论述。

1.1 miRNA通过TGF-β信号通路调控肝纤维化TGF-β在组织和细胞中的生长、发育、分化中起关键作用[2]，对细胞增殖、细胞间质产生、分化、凋亡，胚胎的发育，器官形成，免疫功能，炎性反应，创伤修复等也起到重要的调节作用。Parul Gupta等[3]研究发现，miRNA-181a敲低促进活化HSCs中肝再生增强因子(augmenter of liver regeneration,ALR)表达，从而下调1型胶原蛋白(collagen 1A1,COL1A1)和α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle cell actin,α-SMA)等表达来抑制纤维化，而过表达miRNA-181a则促进肝纤维化；另外，过表达ALR可抑制miRNA-181a、纤维化标志物和TGF-β受体2(TGF-β receptors 2,TGF-βR 2)的表达，但是促进E-钙黏蛋白(E-cadherin)的表达。因此，ALR与miRNA-181a之间呈负调控的关系进行调控肝纤维化。Fu等[4]对miRNA进行研究发现，在肝纤维化中，miR-20a-5p的下调可减轻TGF-βR2 的活性，从而来增强TGF-β信号传导，导致激活的巨噬细胞和HSCs产生ECM，从而促进肝纤维化的进展；而miR-20a-5p的上调则会抑制细胞因子的释放，抑制肝纤维化。Song等[5]研究了静止和TGF-β1激活的HSCs中miRNA的差异表达，研究发现miR-455-3p在HSCs激活的过程中表达显著下调。此外，miR-455-3p能够直接调节热休克因子1(HSF1)的表达。过表达的HSF1通过促进热休克蛋白47(HSP47)的表达，从而促进HSCs的活化和增殖，导致TGF-β信号通路被激活；然而，过表达的miR-455-3p则抑制了HSF1和肝纤维化标志物的表达，如：α-SMA和COL1A1等蛋白，从而减轻了肝纤维化。

1.2 miRNA 通过 Wnt 信号通路调控肝纤维化Wnt信号通路也在肝纤维化的发生发展过程中发挥关键作用，该通路主要是由Wnt蛋白、Dishevelled蛋白、特异受体卷曲蛋白、β-联蛋白以及T细胞因子( T cell factor，TCF)转录因子家族等构成。它是一种分泌型的蛋白，在细胞间有两种分泌方式，一种是旁分泌，另一种是自分泌。Wnt通过结合HSCs膜上的卷曲蛋白或低密度脂蛋白受体相关蛋白来调节HSCs的活化。研究表明，miR-146a-5p可与Wnt1和Wnt5直接作用来抑制HSCs的增殖和分化，并且抑制α-SMA、COL1A1的表达，来抑制肝纤维化的发生[6]。Yang等[7]研究发现，过表达的miR-708和敲除E盒结合锌指蛋白1(ZEB1)均抑制人肝星状细胞LX-2细胞的增殖和活化，而敲除miR-708或过表达ZEB1则出现相反的结果。其作用机制为：miR-708直接靶向ZEB1基因来抑制其翻译，进而激活Wnt/β-actenin信号通路，从而抑制肝纤维化。Yu等[8]研究表明，在纤维化肝组织和活化的HSCs中，miR-378a-3p表达受到抑制。miR-378a-3p上调不但抑制HSCs的激活、增殖、α-SMA和COL1A1的表达，而且也导致Wnt/β-actenin途径失活。另外，Wnt10a被证实是miR-378a-3p的靶点，而敲低miR-378a-3p则促进了HSCs的活化，增加了细胞增殖、α-SMA和胶原的表达，但是敲除Wnt10a，则抑制了miR-378a-3p的生物学功能。所以，miR-378a-3p是通过靶向Wnt10a发挥了抗纤维化的功能。

1.3 miRNA通过NF-κB信号通路调控肝纤维化NF-κB由5个家族成员蛋白单体(p65/RelA、RelB、cRel、p50和p52)组成，它们形成不同结合DNA的同二聚体或异二聚体，是免疫反应、炎症和癌症的关键调节因子。NF-κB信号系统(由NF-κB二聚体、IκB调节器和Iκκ复合物之间的相互作用)对许多刺激作出反应，并且在配体-受体结合时，与所接收到的特定信号相适应的不同的细胞结果被启动[9]。NF-κB存在于许多组织细胞中，是炎症反应的关键介质，具有多重转录调节功能的核蛋白因子。Yun等[10]研究发现，miR-378家族成员(miR-378a-3p、miR-378b和miR-378d)在肝纤维化中的表达均下降，尤其是miR-378a-3p在活化的HSCs中表达变化最显著。其作用机制为：miR-378a-3p通过靶向抑制胶质母细胞瘤(Glioblastoma,Gli)家族蛋白(Gli1、Gli2和Gli3)中的Gli3抑制HSCs的激活。而Smo蛋白作为Hedgehog(Hh)通路的G蛋白耦合受体，可通过激活NF-κB的p65亚基来阻断miR-378a-3p的表达。因此，Gli3蛋白表达增加是因为miR-378a-3p的表达减少，从而促进Hh信号通路的表达，导致了肝纤维化。这与之前报道Hh信号通路促进肝纤维化相一致[11]。Feng 等[12]研究了当HSCs被激活时miR-126的相关作用机制，过表达miR-126显著抑制了下游靶点IκBa 的表达，进而使NF-κB被激活，并且也使其下游信号分子如 TGF-β1、COL1A1等的表达被加强；相反，miR-126受到抑制后能使IκBa蛋白表达增加，导致NF-κB活化受到抑制，从而使肝纤维化的发生。研究表明[13]，腺苷单磷酸活化蛋白激酶γ2(Prkag2)是miR-378的潜在靶点。Zhang等[14]研究发现，AMP活化蛋白激酶(AMPk)可通过增加去乙酰化酶(sirtuin1)的活性来负调控NF-κB-TNFα轴。miR-378直接靶向编码AMP活化蛋白激酶γ2(AMPkγ2)的Prkag2,通过使Prkag2的活性增加来降低sirtuin1的活性，进而促进NF-κB-TNFα的炎症发展。另外，肝脏特异性miR-378的表达通过激活TNFα信号转导而导致肝纤维化的发生。总之，miR-378可通过调节NF-κB-TNFα轴，在肝脏炎症和纤维化的发生发展中起着关键的促进作用。

2 lncRNA在肝纤维化中的作用机制

lncRNA 一般存在于真核细胞内，是转录本长度大于等于200个核苷酸的ncRNA，本身缺乏编码蛋白质的功能。近年来，lncRNA在肝纤维化疾病的发展中的研究逐渐增多，说明它在肝纤维化中起着不可或缺的作用。YU等[15]进行了lncRNA-小型核RNA宿主基因7(SNHG7)在肝纤维化中的致病机制研究，结果发现，SNHG7能激活Wnt/β-actenin信号通路，从而促肝纤维化，同时，siSNHG7或敲除SNHG7基因可抑制HSCs活化，降低细胞增殖和胶原的表达。Kong等[16]研究发现，胰岛素样生长因子结合蛋白相关蛋白1(IGFBPrP1)诱导lncRNA核富集丰富转录本1(NEAT1)和自噬相关蛋白9a(Atg9a)表达，同时抑制肝组织和HSCs中miR-29b的水平。此外，NEAT1增加了HSCs的自噬和活化，而miR-29b则降低了这两个过程。另外，Atg9a还参与IGFBPrP1诱导的HSCs自噬和活化。因此NEAT1、miR-29b和Atg9a形成了一个NEAT1/miR-29b/Atg9a调控轴，用于IGFBPrP1诱导的HSCs自噬和激活，从而导致肝纤维化。研究发现，肝损伤使lncRNA-肺腺癌相关转录本1(MALAT1)的表达上调，但抑制组蛋白脱乙酰基酶沉默信息调节因子(SIRT1)的表达。SIRT1对HSCs的凋亡和维持细胞稳定过程中起着关键的促进作用，能够抑制肝纤维化。然而，静息的HSCs由于SIRT1 的降解或失活而被激活，导致肝纤维化的发生[17]。Xie等[18]在酒精性肝纤维化(alcoholic liver fibrosi,ALF)模型中研究发现，lncRNA中X-非活性特异转录本(XIST)基因是miR-29b的竞争性内源RNA，能够导致HSCs自噬，进一步促进HSCs的活化和肝纤维化。XIST过表达通过调节miR-29b和高迁移率族蛋白B1(HMGB1)的表达，增强乙醇诱导的LX-2细胞的活化和自噬；相反，XIST基因敲除不仅能抑制肝细胞的体外激活，还能改善肝功能障碍(降低AST和ALT)，缓解肝纤维化。因此，lncRNA XIST通过miR-29b/HMGB 1轴增强乙醇诱导的HSCs自噬和活化的能力。Zhang等[19]通过对lnc-RNA分析，最终鉴定出一种可被TGF-β调控的肝纤维化相关的lnc-RNA1(liver fibrosis associated lncRNA1,lnc-LFAR1)，lnc-LFAR1可通过促进smad2/3与TGF-β结合，进而促进其在细胞质的磷酸化，通过正反馈调节HSCs的激活，活化的HSCs是进ECM蛋白合成和沉积的最主要的细胞因子，从而导致肝纤维化；而沉默的lnc-LFAR1可以抑制HSCs活化，减少TGF-β诱导的体外肝细胞凋亡，并削弱CCl4和BDL诱导的小鼠肝纤维化。Zhu等[20]研究表明，H19作为一种的内源性lncRNA并能够抑制miR-148a的表达，同时miR-148a能够通过靶向USP4来抑制HSCs和上皮-间充质细胞的激活，因而miR-148a对肝纤维化起保护作用。另外，USP4又能与TGF-β相互作用，诱导TGF-β受体1(TGF-β receptors 1,TGF-βR1) 产生，进而促进了smad2/3蛋白磷酸化并与smad4形成复合物，使HSCs和肝细胞的上皮-间充质细胞被激活。因此，H19可通过H19/miR-148a/USP4轴来激活HSCs和肝细胞中的TGF-β信号通路来促进肝纤维化。从而导致肝纤维化的发生。