lncRNA与肝硬化的研究进展*

罗江焰 综述,郑 盛,杨 涓 审校

(1.大理大学,云南 大理 671003;2.大理大学第二附属医院,云南 昆明650011)

肝硬化是多种慢性肝病发展到后期的终末阶段。一项调查报告显示,全世界每年约有100万人病死于肝硬化并发症。目前,肝硬化目前是全球最常见的死亡原因之一,给人类社会带来严重的卫生经济负担[1]。目前,大量研究证明长链非编码RNA(lncRNA)影响了肝硬化的发生、发展[2-4]。基于此,本文就lncRNA与肝硬化的研究进展作一综述。

1 lncRNA的功能与特点

lncRNA是指碱基组长度大于200 nt(或大于100 kb)且无编码蛋白质功能的核苷酸的小RNA分子,大多数存在于真核生物细胞、组织及血液中,根据在基因组中相对于蛋白质编码基因位置的不同,可划分为正义基因、反义基因、双向基因、基因内基因、基因间基因、增强子基因[2]。lncRNA的功能根据其亚细胞的定位而有所不同。例如:在细胞核中,lncRNA在表观遗传和转录水平调控基因表达,而在细胞质中,lncRNA则在转录后和翻译水平调控基因表达[3]。有研究表明,lncRNA通过多种机制调控基因参与细胞的增殖、分化、自噬、侵袭和迁移等生物学过程,其表达紊乱与人类多种疾病的发生发展密切相关[4-5]。lncRNA的调控机制主要包括以下3个方面:(1)lncRNA作为竞争性内源RNA(ceRNA)调节miRNA表达;(2)lncRNA与蛋白质相互作用;(3)lncRNA与DNA的相互作用[6]。

2 lncRNA与肝硬化

2.1lncRNA H19 lncRNA H19是第1个被发现的lncRNA,广泛表达的H19调控肝组织的纤维化[7]。肝脏纤维化主要表现为细胞外基质(ECM)沉积是多种肝脏疾病共同的病理基础。活化的肝星形细胞(HSC)产生大量的ECM,是肝纤维化的主要驱动因素[8]。lncRNA H19是HSC活化的重要调节因子。YANG等[9]发现,DNMT1控制肝星状细胞活化和纤维化中的LncRNA H19/ERK 信号通路来影响肝纤维化进展。在活化的 HSC和大鼠肝纤维化组织中lncRNA H19表达水平降低,而DNMT1表达和 lncRNA H19启动子的甲基化增加。敲低DNMT1可以提高活化HSC中lncRNA H19 的表达。XIAO等[10]发现,lncRNA H19通过调节S1PR2/SphK2和let-7/HMGA2轴,从而促进胆汁淤积性肝纤维化发生、发展。lncRNA H19水平在胆管闭锁(BA)儿童肝组织中显著升高,与肝纤维化的进展呈正相关。另一项通过小鼠动物模型及人原发性硬化性胆管炎(PSC)/原发性胆汁性胆管炎(PBC)肝脏样本的研究表明,胆管细胞来源的外泌体 lncRNA H19 通过促进HSC分化和活化在胆汁淤积性肝纤维化的进展中发挥关键作用[11]。肝脏lncRNA H19水平与小鼠和人类患者胆汁淤积性肝纤维化的严重程度相关。另外,WANG等[12]发现,Sox9在肝纤维化发展过程中显著上调,Sox9通过直接结合其启动子区域来转录诱导lncRNA H19。Sox9或lncRNA H19的反义寡核糖核苷酸(ASO)耗竭减弱了四氯化碳(CCl4)诱导的肝损伤和肝纤维化的进展,而lncRNA H19的存在消除了Sox9耗竭对肝纤维化的抑制作用。

2.2lncRNA母源性印记基因3(lncRNA MEG3) lncRNA MEG3是一类包含12个亚型的印记基因,定位于14q32.3号染色体上[13]。lncRNA MEG3作为miR-let-7c-5p的竞争内源RNA来调节乙醇诱导的肝损伤中NLRC5的表达[14]。NLRC5属于NOD-样受体(NLRs)家族,可负向调控核因子-κB(NF-κB)通路,参与免疫应答[15]。有研究表明,NLRC5在肝纤维化形成及逆转中发挥重要作用[16]。一项研究评估了lncRNA MEG3 沉默和过表达后肝纤维化逆转期间 NLRC5在人肝星状细胞(LX-2)细胞中的表达水平[17]。结果发现沉默lncRNA MEG3后,LX-2细胞活性逐渐恢复;过表达lncRNA MEG3可抑制LX-2细胞活化,促进肝纤维化逆转。在一项探讨lncRNA MEG3对老年乙型肝炎并发肝硬化和肝纤维化的诊断价值研究中[18],结果表明 lncRNA MEG3在老年乙型肝炎并发肝硬化和肝纤维化患者中的表达水平较高,可作为早期诊断该疾病的生物标志物,并可用于评估患者的疾病严重程度。CHEN等[19]报道,慢性乙型病毒性肝炎(CHB)患者的血清lncRNA MEG3水平低于健康对照组,与肝纤维化程度呈负相关。另外,QIN等[20]研究表明,MEG3在肝纤维化患者中下调,转化生长因子-β1(TGF-β1)诱导的HSC活化在体外被lncRNA MEG3抑制。lncRNA MEG3作为miR-145的ceRNA,负向靶向并调节过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ),形成MEG3/miR-145/PPARγ轴以调节TGF-β1诱导的HSC活化来参与肝纤维化的发生、发展。总之,lncRNA MEG3在肝纤维化发生、发展中起着重要作用,lncRNA MEG3可能作为肝硬化相关纤维病变的潜在诊断生物标志物和治疗靶点。

2.3lncRNA GAS5 lncRNA-GAS5位于人类基因组1号染色体上,具有调节细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭等作用。最近一项研究表明,ncRNA GAS5通过调节miR-433-3p/TLR10轴,抑制NF-κB信号通路,从而抑制HSC激活来参与肝纤维化的过程[21]。GUO等[22]研究表明,lncRNA GAS5可以抑制HCS的活化,且lncRNA GAS5在肝硬化组织中减少与DNA甲基转移酶(DNMT)抑制剂阻断GAS5 的高甲基化有关。另外,HAN等[23]对51例非酒精性脂肪肝(NAFLD)患者的血清lncRNA GAS5进行了研究,结果发现lncRNA GAS5在 NAFLD患者血清中的表达随肝脏纤维化的发展而逐渐水平增高,而在发生肝硬化的NAFLD患者中则明显降低,提示 lncRNA GAS5 循环中含量增加可能与肝硬化发展前的肝纤维化进展相关。除此,在CCl4诱导的肝纤维化大鼠模型中[24],miR-23a通过PTEN/PI3K/Akt/mTOR/Snail信号通路引起HSC激活进而影响肝纤维化,而lncRNA GAS5通过与miR-23a相互作用,竞争性地降低miR-23a表达水平抑制肝纤维化。

2.4lncRNA NEAT1 lncRNA NEAT1位于人类染色体11q13.1,由多发性内分泌瘤家族1型位点转录而来,是构成细胞核亚结构必需的RNA分子,主要富集在细胞核内。lncRNA NEAT1通过miR-29b/Atg9a调控轴加重HSC自噬和活化[25]。在酒精性脂肪性肝纤维化(ASH)中,MiR-129-5p水平降低,而NEAT1和SOCS2水平均升高。敲低NEAT1可以通过促进miR-129-5p并靶向SOCS2来抑制ASH小鼠肝纤维化的进展[26]。WANG等[27]提出lncRNA NEAT1的表达在肝纤维化中上调,miR-139-5p下调。lncRNA NEAT1通过抑制miR-139-5p来增强HSCs中β-catenin的表达,进而促进HSCs的活化并驱动肝纤维化发展。NEAT1/miR-139-5p/β-catenin在HSCs中的活化促进作用通过与SOX9结合和增加TGF-β1表达介导。此外,HUANG 等[28]研究发现,在小鼠纤维化肝组织中lncRNA NEAT1和细胞粘连蛋白3(Cyth3)上调,miR-148a-3p 和 miR-22-3p下调。敲除lncRNA NEAT1或Cyth3可减轻体内肝纤维化和胶原蛋白沉积以及体外HSC的活化。lncRNA NEAT1结合miR-148a-3p和miR-22-3p来调节Cyth3的表达来影响小鼠肝纤维化的进展和HSC活化。

2.5lncRNA SNHG7 YU等[29]研究发现,lncRNA SNHG7在肝硬化患者的纤维化肝脏中表达水平明显升高。lncRNA SNHG7降低miR-378a-3p并减弱其对DVL2的控制,导致异常的Wnt/β-连环蛋白活性,从而促进肝纤维化进展。另一项研究发现,lncRNA SNHG7在小鼠肝纤维化模型的肝组织和HSCs中显著上调,而敲低lncRNA SNHG7可减轻肝纤维化[30]。考虑lncRNA SNHG7可通过ceRNA机制与miR-29b结合进而调控DNMT3A的表达,从而影响HSC的活化、自噬和增殖。

2.6lncRNA HULC lncRNA HULC位于人类染色体6p24.3上,长度约为500个核苷酸。lncRNA HULC在NAFLD大鼠的肝组织中表达水平增加。通过抑制lncRNA HULC的表达抑制NAFLD大鼠的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路可以改善NAFLD大鼠的肝纤维化并减少肝细胞凋亡[31]。在大鼠肝硬化模型实验中发现,lncRNA HULC在肝硬化大鼠肝脏中的表达水平明显升高,而 lncRNA HULC的敲低通过影响肝硬化大鼠氧化应激[丙二醛(MDA)降低和超氧化物歧化酶(SOD)增加]和炎症损伤[白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平降低],从而减轻肝硬化大鼠的肝损伤[32]。

2.7lncRNA MALAT1 lncRNAMALAT1位于人染色体11q13.1(小鼠染色体19qA)。一项研究表明MALAT1在肝纤维化患者中表达上调[33]。MALAT1促进胶原蛋白的产生,而miR-181a-5p抑制胶原蛋白生成。MALAT1可以通过调节microRNA(miRNA)-181a-TLR4-NF-κB轴来调节胶原蛋白生成和炎症,从而促进肝纤维化的发展。活化的HSC被认为是分泌促纤维化介质并表达ECM的增殖细胞,参与肝纤维化进展。WANG等[34]发现,在纤维化肝脏中Lnc-MALAT1高表达会刺激HSC的活化,增强Wnt/β-连环蛋白信号传导通路进而促进其纤维化活性。 DAI等[35]发现,从亚砷酸盐处理的人肝细胞中提取的MALAT1通过结合 miRNA-26b促进LX-2的活化。

3 结语与展望

肝硬化的发生、发展是一个多阶段、多基因的过程,但其致病机制尚未完全阐明。随着基因测序、基因编辑、组学及生物信息学技术的快速发展,越来越多的lncRNA被发现,lncRNA通过对转录、翻译和翻译后水平的调节,在肝硬化的发生和发展中发挥了关键作用。未来可有针对性地选择部分在肝硬化、肝纤维化组织可检出的差异高表达的lncRNAs,对其功能进行分析,以期为肝硬化的早期诊断及预后判断提供新的生物标志物应用于临床。