乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染是造成肝纖維化、肝衰竭和肝癌的主要原因。微 RNA(microRNA,miRNA)在 HBV 慢性感染狀態下出現異常表達。部分表達異常的 miRNA 可以通過活化肝星狀細胞或產生膠原蛋白來促進肝纖維化過程;也可以通過誘導肝細胞短期內大量壞死或凋亡來加速肝衰竭進展;亦可以通過上調癌基因或下調抑癌基因表達促進癌癥的發生與發展。該文初步探討了 miRNA 在肝纖維化、肝衰竭、肝癌中的作用。
引用本文: 曹丹, 袁滿, 余樂, 王麗春. 微 RNA 在乙型肝炎相關疾病中作用研究進展. 華西醫學, 2017, 32(11): 1810-1813. doi: 10.7507/1002-0179.201702178 復制
乙型病毒性肝炎是全球分布廣泛的傳染病之一,亦是我國突出的公共衛生問題之一。目前,全球估計有 20 億人口遭受過乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)的感染,約有 3.5 億人成為慢性 HBV 感染者,而在中國約有 1.2 億慢性 HBV 感染者。慢性 HBV 感染是肝臟疾病發生的主要原因之一,每年約有 100 萬人死于 HBV 感染所致的肝硬化、肝衰竭和原發性肝癌。
微 RNA(microRNA,miRNA)是存在于真核細胞中具有基因調控功能的小分子非編碼 RNA,可與靶信使 RNA(messenger RNA,mRNA)的 3’ 非翻譯區的堿基進行互補,通過引起靶 mRNA 降解或在翻譯水平上抑制蛋白質合成[1],調節靶基因表達水平。自 1993 年第 1 個 miRNA 被發現后,迄今為止,在人類基因組上發現的 miRNA 超過 2 000 個,據估算,每種 miRNA 可能存在上百種靶 mRNA,其可調控約 60% 人蛋白編碼基因。miRNA 作為一種非常重要的基因調控物質,在生理狀態下參與細胞增殖、分化、凋亡和周期調控、應激等重要細胞功能活動的調節,病理狀態下與人類多種疾病相關如感染性疾病、腫瘤等,具有潛在診斷與治療前景。
最近已經有明確的證據表明,miRNA 參與 HBV 相關肝病的多種病理生理過程,與病毒復制、炎癥反應、凋亡、壞死、再生、纖維化和癌變等均有密切關系,有可能成為 HBV 相關肝病的血清學標志物和治療靶點[2-6]。
1 miRNA 與 HBV 復制
HBV 基因組全長 3.2 kb,具有 4 個啟動子和 2 個增強子(Enh Ⅱ/Cp、PS1p、Sp 和 Enh Ⅰ/Xp),分別調控 3.5、2.4、2.1、0.7 kb HBV mRNA 的轉錄,進而編碼合成乙型肝炎核心抗原、乙型肝炎 e 抗原、乙型肝炎 X 抗原、乙型肝炎表面抗原及 DNA 多聚酶。其生活周期包括病毒進入細胞,HBV DNA 進入細胞核形成共價閉合環狀 DNA(covalently closed circular DNA,cccDNA),HBV RNA 轉錄,HBV DNA 復制,HBV 病毒的包裝、成熟和排泌等過程。HBV 復制包括逆轉錄復制模板 3.5 kb 前基因組 RNA(pregenomic RNA,pgRNA)的合成,pgRNA 包裝形成核殼體和逆轉錄合成 HBV DNA 等多個步驟。因此,HBV 的復制涉及基因轉錄和基因轉錄后雙重水平,以及多個環節的調控作用。miRNA 作為重要的轉錄后調節機制可能直接或間接調節病毒基因的表達影響復制過程。miR-122 作為一種肝臟特異性的 miRNA,能夠在肝組織中穩定地高表達,約占成人肝臟表達的 miRNA 的 70%[7]。通過與健康人比較,HBV 感染人群中 miR-122 的表達水平降低明顯,且其表達量與宿主病毒載量和肝臟損害嚴重程度負相關。經研究證實,miR-122 可下調血紅素氧合酶 1 而降低 HBV 核心蛋白的穩定性抑制 HBV 復制,減少 HBV cccDNA 水平[8];同時亦可通過下調周期蛋白 G1(cyclin G1),阻斷 cyclin G1 與 p53 的相互作用進而消除 p53 對 HBV 復制的抑制[9]。HBV 大多數基因的表達水平都由肝臟富集轉錄因子(liver-enriched transcriptional facters,LETF)所調控,過氧化物酶體增殖物激活受體 γ(peroxisome proliferator-activated receptor-γ,PPARγ)和 PPARγ 共激活劑(PPARγ coavtivator-1α,PGC-1α)通過與 HBV 基因組啟動子結合而促使病毒 pgRNA 合成。研究發現 miR-130a 在 HBV 感染的 HepG2 細胞中表達量下降,miR-130a 可作用于 PGC-1α 與 PPARγ mRNA 3’ 非翻譯區,減少病毒 pgRNA 合成抑制 HBV DNA 復制[10]。miR-449a 作用于 cAMP 反應元件結合蛋白上調法尼酯衍生物 X 受體 α(farnesoid X receptor alpha,FXRα),而 FXRα 可上調 HBV 核心啟動子轉錄活性可促進其復制[11]。miR-370 則通過靶向核轉錄因子ⅠA 抑制 HBV Enh Ⅰ 活性而影響 HBV 基因的表達及復制[12]。miR-1236 與 miR-204 均可以抑制 HBV 復制,前者可以與 HBV 特定的 RNA 結合后影響蛋白質翻譯,后者通過影響 HBV 核衣殼組裝[13]。
2 miRNA 與肝纖維化
HBV 在肝細胞內反復地復制可誘導肝臟發生慢性炎癥病變,炎性病變刺激肝星狀細胞(hepatic stellate cell,HSC)增生分泌大量的細胞外基質,導致肝纖維化及肝內結構重建,在肝實質細胞受到損傷時,其鄰近的肝細胞、庫普弗細胞、竇內皮細胞和血小板等可分泌多種細胞因子通過旁分泌作用于 HSC,其中多種 miRNA 可以通過轉化生長因子 β(transforming growth factor-beta,TGF-β)參與 HSC 的活化過程。miR-19b 在肝纖維化患者的肝組織表達呈下調趨勢,miR-19b 過表達可以直接降低轉化生長因子 β 受體 2 表達達到抑制 TGF-β 信號通路的效果,從而阻礙原膠原蛋白 mRNA 表達與Ⅰ型膠原蛋白分泌達到抑制 HCS 活化的目的[14]。miR-33a 不僅可以調節體內的脂質與膽固醇代謝,最新研究發現,miR-33a 可以通過下調 Smad7 基因的表達,使 TGF-β1 誘導產生的Ⅰ型膠原蛋白和血管平滑肌肌動蛋白表達增多參與肝臟纖維化[15]。miR-101 通過抑制轉化生長因子 β 受體 1 及 Krüppel 樣因子 6 減弱 TGF-β 信號,同時逆轉 HSC 活性使其轉回靜息狀態,但是 miR-101 在肝硬化組織中表達下調,因此不能有效地抑制 TGF-β 信號通路,從而促進了肝纖維化的發生發展[16]。有研究表明 Hedgehog 通路與 HSC 激活及肝纖維化發生、發展存在密切關系,過度或持續 Hedgehog 通路激活可致受損肝組織過度再生和 HSC 活化,促進肝纖維化發生,miR-378-3p 通過抑制 Hedgehog 信號通路中轉錄因子 Gli3 活性而抑制 HSC 激活[17];miR-9 靶向多耐藥相關蛋白 3’非翻譯區阻礙 Hedgehog 通路抑制 HSC 活化[18],但二者在纖維化肝組織中都呈下降趨勢,不能逆轉肝纖維化。血小板源生長因子可與細胞膜上受體結合后調控細胞的分裂與增殖,而 miR-29 可抑制 HSC 中血小板源生長因子-C 和胰島素樣生長因子-1 表達,抑制 HSC DNA 分裂和增殖;miR-29 還可以抑制膠原蛋白合成,兩種作用機制均可延緩肝纖維化過程[19]。上述研究說明,miRNA 在肝纖維化中存在差異表達,并通過調控靶基因參與肝纖維化的發病過程,在疾病的發展中發揮作用。
3 miRNA 與肝衰竭
肝衰竭是多種因素引起的嚴重肝臟損害,導致其合成、解毒、排泄和生物轉化等功能發生嚴重障礙或失代償,出現以凝血機制障礙和黃疸、肝性腦病、腹水等為主要表現的一組臨床綜合征。我國肝衰竭的主要病因是 HBV 感染,臨床表現以慢加急性肝衰竭為主[20]。免疫反應在肝衰竭發病過程中起重要作用,miRNA 可以通過調控乙型肝炎免疫反應通路中的相關基因誘導肝細胞在短期內大量壞死或凋亡。腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)可以通過線粒體途徑誘導細胞凋亡,TNF 與其 1 型受體結合后,再與 caspase-8、-10 酶原和結合形成死亡誘導信號復合體,誘導 caspase-8、-10 酶原自我剪切活化后將完整的 Bid 蛋白被剪切為 tBid,隨后 tBid 被移位至線粒體膜上,引起線粒體膜通透性增加,線粒體釋放細胞色素 C 進入細胞質與凋亡蛋白酶活化因子結合后活化 caspase-9 酶原,再激活 caspase-3、-6、-7,啟動 caspase 級聯反應,誘導細胞凋亡[21]。miR-15b 和 miR-16 通過共同作用于抗凋亡基因 Bcl-2,下調其蛋白表達,促進 TNF 表達促進肝細胞凋亡[22]。在 TNF-α 誘導的小鼠肝衰竭模型中,miR-1187 呈現低表達水平,低表達水平的 miR-1187 通過作用于 caspase-8 mRNA 的 3’ 非翻譯區,上調 caspase-8 mRNA 與蛋白水平表達啟動 caspase 級聯反應,誘導細胞發生凋亡[23]。炎性小體能夠調節 caspase-1 的活化進而在天然免疫防御的過程中促進 pro-IL-1β、pro-IL-1 切割成熟,還能調節 caspase-1 依賴的編程性細胞死亡,誘導細胞在炎性和應激的病理條件下死亡。miR-223 通過下調 AIM2 炎性小體和 NLRP3 炎性小體表達,抑制巨噬細胞分泌白細胞介素(interleukin,IL)-1β,減輕肝細胞的炎癥反應[24]。
肝細胞在正常情況下很少分裂,但在出現肝損傷時會迅速表達出強大的 DNA 合成與有絲分裂重建能力,而 LETF 能夠調控肝臟基因表達,并且在調節肝細胞分化有著重要作用。肝細胞核因子(hepatocyte nuclear factor,HNF)是 LETF 重要組成之一,對肝臟基因的特異性表達發揮關鍵作用。miR-122 能促進 HNF4a 表達從而促使胚胎干細胞向肝細胞分化[25];在肝衰竭康復的患者的血清中,miR-122 水平明顯升高[26];miR-34a 和 miR-449a 則通過降低 HNF4a 蛋白水平抑制肝細胞分化[27]。另外,編碼 miRNA 的單核苷酸多態性也對肝衰竭有影響。Per-miR-146a 的 rs2910164 位點存在 C-G 基因多態性,其 CC 與 CG 基因型是乙型肝炎慢加性肝衰竭發病的危險因素[28]。某些 miRNA 肝衰竭發病過程中的具體機制目前雖尚未明確,但其表達水平在肝衰竭中存在明顯差異。miR-130a 在 HBV 慢加急性肝衰竭中過表達與國際標準化比值、凝血酶原時間水平呈負相關,凝血酶原活動度水平呈正相關,提示其過表達可能與肝衰竭較好預后相關[29]。以上研究說明,miRNA 在肝衰竭的發生、發展中有重要調節作用。
4 miRNA 與肝癌
肝癌作為全球最常見的腫瘤之一,已經嚴重威脅到人類健康。近年來,越來越多的研究表明 miRNA 在肝癌組織中存在明顯的表達差異,它可以通過下調或上調表達促進腫瘤細胞的增殖、轉移等過程。在 HBV 持續感染狀態下,miR-181a 啟動子活性增強,表達上調,降低 Fas mRNA 與蛋白表達[30],同時也降低轉錄因子 E2F5 表達水平[31],由于 Fas 可以誘導細胞凋亡,E2F5 能夠抑制細胞增殖,所以 miR-181a 表達上調促進 HBV 相關 HCC 發生。HBV 編碼的 HBV X 蛋白(hepatitis B virus X protein,HBx)可與細胞核內外大量分子發生相互作用,而導致凋亡抑制,分裂增生加劇,從而發生癌變。研究發現,HBx 促進游離的核轉錄因子-κB 移位到細胞核激活 miR-1269b 后誘導細胞周期分裂蛋白 40(cell division cycle 40,CDC40)過表達,而 CDC40 可以通過下調上皮細胞鈣黏蛋白,上調波形蛋白表達促進 HCC 細胞轉移[32]。IL-12 在激活自然殺傷細胞和 T 細胞,并誘使其分泌 TNF-α 及 γ-干擾素,抑制腫瘤血管生成,誘導腫瘤細胞凋亡等方面具有重要的作用,而 HBx 通過上調 miR-21 水平降低 IL-12 的表達,抑制 HCC 細胞凋亡[33]。CUL5 是細胞增殖活性增高時表達上調基因之一,其編碼的 cul5 支架蛋白可介導蛋白酪氨酸蛋白激酶泛素化,還與 p53/TP53 的降解相關,HBx 通過下調 miR-145 消除其對 CUL5 表達的抑制作用,促進 HCC 細胞增殖[34]。let-7a 可以通過作用 3’非翻譯區的結合位點直接調控 ras 基因表達,當 HBV 感染后,HBV mRNA 能夠下調 let-7a 表達,促進 ras 基因激活構成癌基因,隨后其表達產物 Ras 蛋白發生構型和功能改變,造成細胞不可控制地增殖,同時抑制細胞凋亡,誘導肝癌發生[35]。黏著斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)是一種酪氨酸激酶,它在腫瘤向惡性侵襲表型演進的過程中起著重要的作用。miR-379-5p 過表達則減少 FAK 合成,抑制 FAK 對 3 羧基磷脂酰肌醇激酶(phosphoinostide-3 kinase,PI3K)的 p85 亞基酪氨酸的磷酸化過程,從而通過調控 PI3K/AKT 信號轉導通路抑制腫瘤細胞侵襲轉移以及上皮-間充質轉換,但在肝癌組織中,miR-379-5p 卻呈下降趨勢[36]。
5 結語
盡管目前 miRNA 在慢性肝臟疾病和肝癌中的具體作用及其作用機制仍不甚明了,但已有大量文獻及實驗數據表明,HBV 感染慢性化下引起的 miRNA 異常表達誘導的細胞信號通路失調在乙型肝炎相關疾病的發生,發展及預后等方面占有舉足輕重的作用[37-39]。相信繼續對 miRNA 在正常細胞以及疾病中的研究必將使我們更深入的了解引起乙型肝炎相關疾病發病的分子機制,并為乙型肝炎相關疾病的預防、診斷、治療等方面提供新的思路。
乙型病毒性肝炎是全球分布廣泛的傳染病之一,亦是我國突出的公共衛生問題之一。目前,全球估計有 20 億人口遭受過乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)的感染,約有 3.5 億人成為慢性 HBV 感染者,而在中國約有 1.2 億慢性 HBV 感染者。慢性 HBV 感染是肝臟疾病發生的主要原因之一,每年約有 100 萬人死于 HBV 感染所致的肝硬化、肝衰竭和原發性肝癌。
微 RNA(microRNA,miRNA)是存在于真核細胞中具有基因調控功能的小分子非編碼 RNA,可與靶信使 RNA(messenger RNA,mRNA)的 3’ 非翻譯區的堿基進行互補,通過引起靶 mRNA 降解或在翻譯水平上抑制蛋白質合成[1],調節靶基因表達水平。自 1993 年第 1 個 miRNA 被發現后,迄今為止,在人類基因組上發現的 miRNA 超過 2 000 個,據估算,每種 miRNA 可能存在上百種靶 mRNA,其可調控約 60% 人蛋白編碼基因。miRNA 作為一種非常重要的基因調控物質,在生理狀態下參與細胞增殖、分化、凋亡和周期調控、應激等重要細胞功能活動的調節,病理狀態下與人類多種疾病相關如感染性疾病、腫瘤等,具有潛在診斷與治療前景。
最近已經有明確的證據表明,miRNA 參與 HBV 相關肝病的多種病理生理過程,與病毒復制、炎癥反應、凋亡、壞死、再生、纖維化和癌變等均有密切關系,有可能成為 HBV 相關肝病的血清學標志物和治療靶點[2-6]。
1 miRNA 與 HBV 復制
HBV 基因組全長 3.2 kb,具有 4 個啟動子和 2 個增強子(Enh Ⅱ/Cp、PS1p、Sp 和 Enh Ⅰ/Xp),分別調控 3.5、2.4、2.1、0.7 kb HBV mRNA 的轉錄,進而編碼合成乙型肝炎核心抗原、乙型肝炎 e 抗原、乙型肝炎 X 抗原、乙型肝炎表面抗原及 DNA 多聚酶。其生活周期包括病毒進入細胞,HBV DNA 進入細胞核形成共價閉合環狀 DNA(covalently closed circular DNA,cccDNA),HBV RNA 轉錄,HBV DNA 復制,HBV 病毒的包裝、成熟和排泌等過程。HBV 復制包括逆轉錄復制模板 3.5 kb 前基因組 RNA(pregenomic RNA,pgRNA)的合成,pgRNA 包裝形成核殼體和逆轉錄合成 HBV DNA 等多個步驟。因此,HBV 的復制涉及基因轉錄和基因轉錄后雙重水平,以及多個環節的調控作用。miRNA 作為重要的轉錄后調節機制可能直接或間接調節病毒基因的表達影響復制過程。miR-122 作為一種肝臟特異性的 miRNA,能夠在肝組織中穩定地高表達,約占成人肝臟表達的 miRNA 的 70%[7]。通過與健康人比較,HBV 感染人群中 miR-122 的表達水平降低明顯,且其表達量與宿主病毒載量和肝臟損害嚴重程度負相關。經研究證實,miR-122 可下調血紅素氧合酶 1 而降低 HBV 核心蛋白的穩定性抑制 HBV 復制,減少 HBV cccDNA 水平[8];同時亦可通過下調周期蛋白 G1(cyclin G1),阻斷 cyclin G1 與 p53 的相互作用進而消除 p53 對 HBV 復制的抑制[9]。HBV 大多數基因的表達水平都由肝臟富集轉錄因子(liver-enriched transcriptional facters,LETF)所調控,過氧化物酶體增殖物激活受體 γ(peroxisome proliferator-activated receptor-γ,PPARγ)和 PPARγ 共激活劑(PPARγ coavtivator-1α,PGC-1α)通過與 HBV 基因組啟動子結合而促使病毒 pgRNA 合成。研究發現 miR-130a 在 HBV 感染的 HepG2 細胞中表達量下降,miR-130a 可作用于 PGC-1α 與 PPARγ mRNA 3’ 非翻譯區,減少病毒 pgRNA 合成抑制 HBV DNA 復制[10]。miR-449a 作用于 cAMP 反應元件結合蛋白上調法尼酯衍生物 X 受體 α(farnesoid X receptor alpha,FXRα),而 FXRα 可上調 HBV 核心啟動子轉錄活性可促進其復制[11]。miR-370 則通過靶向核轉錄因子ⅠA 抑制 HBV Enh Ⅰ 活性而影響 HBV 基因的表達及復制[12]。miR-1236 與 miR-204 均可以抑制 HBV 復制,前者可以與 HBV 特定的 RNA 結合后影響蛋白質翻譯,后者通過影響 HBV 核衣殼組裝[13]。
2 miRNA 與肝纖維化
HBV 在肝細胞內反復地復制可誘導肝臟發生慢性炎癥病變,炎性病變刺激肝星狀細胞(hepatic stellate cell,HSC)增生分泌大量的細胞外基質,導致肝纖維化及肝內結構重建,在肝實質細胞受到損傷時,其鄰近的肝細胞、庫普弗細胞、竇內皮細胞和血小板等可分泌多種細胞因子通過旁分泌作用于 HSC,其中多種 miRNA 可以通過轉化生長因子 β(transforming growth factor-beta,TGF-β)參與 HSC 的活化過程。miR-19b 在肝纖維化患者的肝組織表達呈下調趨勢,miR-19b 過表達可以直接降低轉化生長因子 β 受體 2 表達達到抑制 TGF-β 信號通路的效果,從而阻礙原膠原蛋白 mRNA 表達與Ⅰ型膠原蛋白分泌達到抑制 HCS 活化的目的[14]。miR-33a 不僅可以調節體內的脂質與膽固醇代謝,最新研究發現,miR-33a 可以通過下調 Smad7 基因的表達,使 TGF-β1 誘導產生的Ⅰ型膠原蛋白和血管平滑肌肌動蛋白表達增多參與肝臟纖維化[15]。miR-101 通過抑制轉化生長因子 β 受體 1 及 Krüppel 樣因子 6 減弱 TGF-β 信號,同時逆轉 HSC 活性使其轉回靜息狀態,但是 miR-101 在肝硬化組織中表達下調,因此不能有效地抑制 TGF-β 信號通路,從而促進了肝纖維化的發生發展[16]。有研究表明 Hedgehog 通路與 HSC 激活及肝纖維化發生、發展存在密切關系,過度或持續 Hedgehog 通路激活可致受損肝組織過度再生和 HSC 活化,促進肝纖維化發生,miR-378-3p 通過抑制 Hedgehog 信號通路中轉錄因子 Gli3 活性而抑制 HSC 激活[17];miR-9 靶向多耐藥相關蛋白 3’非翻譯區阻礙 Hedgehog 通路抑制 HSC 活化[18],但二者在纖維化肝組織中都呈下降趨勢,不能逆轉肝纖維化。血小板源生長因子可與細胞膜上受體結合后調控細胞的分裂與增殖,而 miR-29 可抑制 HSC 中血小板源生長因子-C 和胰島素樣生長因子-1 表達,抑制 HSC DNA 分裂和增殖;miR-29 還可以抑制膠原蛋白合成,兩種作用機制均可延緩肝纖維化過程[19]。上述研究說明,miRNA 在肝纖維化中存在差異表達,并通過調控靶基因參與肝纖維化的發病過程,在疾病的發展中發揮作用。
3 miRNA 與肝衰竭
肝衰竭是多種因素引起的嚴重肝臟損害,導致其合成、解毒、排泄和生物轉化等功能發生嚴重障礙或失代償,出現以凝血機制障礙和黃疸、肝性腦病、腹水等為主要表現的一組臨床綜合征。我國肝衰竭的主要病因是 HBV 感染,臨床表現以慢加急性肝衰竭為主[20]。免疫反應在肝衰竭發病過程中起重要作用,miRNA 可以通過調控乙型肝炎免疫反應通路中的相關基因誘導肝細胞在短期內大量壞死或凋亡。腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)可以通過線粒體途徑誘導細胞凋亡,TNF 與其 1 型受體結合后,再與 caspase-8、-10 酶原和結合形成死亡誘導信號復合體,誘導 caspase-8、-10 酶原自我剪切活化后將完整的 Bid 蛋白被剪切為 tBid,隨后 tBid 被移位至線粒體膜上,引起線粒體膜通透性增加,線粒體釋放細胞色素 C 進入細胞質與凋亡蛋白酶活化因子結合后活化 caspase-9 酶原,再激活 caspase-3、-6、-7,啟動 caspase 級聯反應,誘導細胞凋亡[21]。miR-15b 和 miR-16 通過共同作用于抗凋亡基因 Bcl-2,下調其蛋白表達,促進 TNF 表達促進肝細胞凋亡[22]。在 TNF-α 誘導的小鼠肝衰竭模型中,miR-1187 呈現低表達水平,低表達水平的 miR-1187 通過作用于 caspase-8 mRNA 的 3’ 非翻譯區,上調 caspase-8 mRNA 與蛋白水平表達啟動 caspase 級聯反應,誘導細胞發生凋亡[23]。炎性小體能夠調節 caspase-1 的活化進而在天然免疫防御的過程中促進 pro-IL-1β、pro-IL-1 切割成熟,還能調節 caspase-1 依賴的編程性細胞死亡,誘導細胞在炎性和應激的病理條件下死亡。miR-223 通過下調 AIM2 炎性小體和 NLRP3 炎性小體表達,抑制巨噬細胞分泌白細胞介素(interleukin,IL)-1β,減輕肝細胞的炎癥反應[24]。
肝細胞在正常情況下很少分裂,但在出現肝損傷時會迅速表達出強大的 DNA 合成與有絲分裂重建能力,而 LETF 能夠調控肝臟基因表達,并且在調節肝細胞分化有著重要作用。肝細胞核因子(hepatocyte nuclear factor,HNF)是 LETF 重要組成之一,對肝臟基因的特異性表達發揮關鍵作用。miR-122 能促進 HNF4a 表達從而促使胚胎干細胞向肝細胞分化[25];在肝衰竭康復的患者的血清中,miR-122 水平明顯升高[26];miR-34a 和 miR-449a 則通過降低 HNF4a 蛋白水平抑制肝細胞分化[27]。另外,編碼 miRNA 的單核苷酸多態性也對肝衰竭有影響。Per-miR-146a 的 rs2910164 位點存在 C-G 基因多態性,其 CC 與 CG 基因型是乙型肝炎慢加性肝衰竭發病的危險因素[28]。某些 miRNA 肝衰竭發病過程中的具體機制目前雖尚未明確,但其表達水平在肝衰竭中存在明顯差異。miR-130a 在 HBV 慢加急性肝衰竭中過表達與國際標準化比值、凝血酶原時間水平呈負相關,凝血酶原活動度水平呈正相關,提示其過表達可能與肝衰竭較好預后相關[29]。以上研究說明,miRNA 在肝衰竭的發生、發展中有重要調節作用。
4 miRNA 與肝癌
肝癌作為全球最常見的腫瘤之一,已經嚴重威脅到人類健康。近年來,越來越多的研究表明 miRNA 在肝癌組織中存在明顯的表達差異,它可以通過下調或上調表達促進腫瘤細胞的增殖、轉移等過程。在 HBV 持續感染狀態下,miR-181a 啟動子活性增強,表達上調,降低 Fas mRNA 與蛋白表達[30],同時也降低轉錄因子 E2F5 表達水平[31],由于 Fas 可以誘導細胞凋亡,E2F5 能夠抑制細胞增殖,所以 miR-181a 表達上調促進 HBV 相關 HCC 發生。HBV 編碼的 HBV X 蛋白(hepatitis B virus X protein,HBx)可與細胞核內外大量分子發生相互作用,而導致凋亡抑制,分裂增生加劇,從而發生癌變。研究發現,HBx 促進游離的核轉錄因子-κB 移位到細胞核激活 miR-1269b 后誘導細胞周期分裂蛋白 40(cell division cycle 40,CDC40)過表達,而 CDC40 可以通過下調上皮細胞鈣黏蛋白,上調波形蛋白表達促進 HCC 細胞轉移[32]。IL-12 在激活自然殺傷細胞和 T 細胞,并誘使其分泌 TNF-α 及 γ-干擾素,抑制腫瘤血管生成,誘導腫瘤細胞凋亡等方面具有重要的作用,而 HBx 通過上調 miR-21 水平降低 IL-12 的表達,抑制 HCC 細胞凋亡[33]。CUL5 是細胞增殖活性增高時表達上調基因之一,其編碼的 cul5 支架蛋白可介導蛋白酪氨酸蛋白激酶泛素化,還與 p53/TP53 的降解相關,HBx 通過下調 miR-145 消除其對 CUL5 表達的抑制作用,促進 HCC 細胞增殖[34]。let-7a 可以通過作用 3’非翻譯區的結合位點直接調控 ras 基因表達,當 HBV 感染后,HBV mRNA 能夠下調 let-7a 表達,促進 ras 基因激活構成癌基因,隨后其表達產物 Ras 蛋白發生構型和功能改變,造成細胞不可控制地增殖,同時抑制細胞凋亡,誘導肝癌發生[35]。黏著斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)是一種酪氨酸激酶,它在腫瘤向惡性侵襲表型演進的過程中起著重要的作用。miR-379-5p 過表達則減少 FAK 合成,抑制 FAK 對 3 羧基磷脂酰肌醇激酶(phosphoinostide-3 kinase,PI3K)的 p85 亞基酪氨酸的磷酸化過程,從而通過調控 PI3K/AKT 信號轉導通路抑制腫瘤細胞侵襲轉移以及上皮-間充質轉換,但在肝癌組織中,miR-379-5p 卻呈下降趨勢[36]。
5 結語
盡管目前 miRNA 在慢性肝臟疾病和肝癌中的具體作用及其作用機制仍不甚明了,但已有大量文獻及實驗數據表明,HBV 感染慢性化下引起的 miRNA 異常表達誘導的細胞信號通路失調在乙型肝炎相關疾病的發生,發展及預后等方面占有舉足輕重的作用[37-39]。相信繼續對 miRNA 在正常細胞以及疾病中的研究必將使我們更深入的了解引起乙型肝炎相關疾病發病的分子機制,并為乙型肝炎相關疾病的預防、診斷、治療等方面提供新的思路。