乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染是造成肝纤维化、肝衰竭和肝癌的主要原因。微 RNA(microRNA,miRNA)在 HBV 慢性感染状态下出现异常表达。部分表达异常的 miRNA 可以通过活化肝星状细胞或产生胶原蛋白来促进肝纤维化过程;也可以通过诱导肝细胞短期内大量坏死或凋亡来加速肝衰竭进展;亦可以通过上调癌基因或下调抑癌基因表达促进癌症的发生与发展。该文初步探讨了 miRNA 在肝纤维化、肝衰竭、肝癌中的作用。
引用本文: 曹丹, 袁满, 余乐, 王丽春. 微 RNA 在乙型肝炎相关疾病中作用研究进展. 华西医学, 2017, 32(11): 1810-1813. doi: 10.7507/1002-0179.201702178 复制
乙型病毒性肝炎是全球分布广泛的传染病之一,亦是我国突出的公共卫生问题之一。目前,全球估计有 20 亿人口遭受过乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)的感染,约有 3.5 亿人成为慢性 HBV 感染者,而在中国约有 1.2 亿慢性 HBV 感染者。慢性 HBV 感染是肝脏疾病发生的主要原因之一,每年约有 100 万人死于 HBV 感染所致的肝硬化、肝衰竭和原发性肝癌。
微 RNA(microRNA,miRNA)是存在于真核细胞中具有基因调控功能的小分子非编码 RNA,可与靶信使 RNA(messenger RNA,mRNA)的 3’ 非翻译区的碱基进行互补,通过引起靶 mRNA 降解或在翻译水平上抑制蛋白质合成[1],调节靶基因表达水平。自 1993 年第 1 个 miRNA 被发现后,迄今为止,在人类基因组上发现的 miRNA 超过 2 000 个,据估算,每种 miRNA 可能存在上百种靶 mRNA,其可调控约 60% 人蛋白编码基因。miRNA 作为一种非常重要的基因调控物质,在生理状态下参与细胞增殖、分化、凋亡和周期调控、应激等重要细胞功能活动的调节,病理状态下与人类多种疾病相关如感染性疾病、肿瘤等,具有潜在诊断与治疗前景。
最近已经有明确的证据表明,miRNA 参与 HBV 相关肝病的多种病理生理过程,与病毒复制、炎症反应、凋亡、坏死、再生、纤维化和癌变等均有密切关系,有可能成为 HBV 相关肝病的血清学标志物和治疗靶点[2-6]。
1 miRNA 与 HBV 复制
HBV 基因组全长 3.2 kb,具有 4 个启动子和 2 个增强子(Enh Ⅱ/Cp、PS1p、Sp 和 Enh Ⅰ/Xp),分别调控 3.5、2.4、2.1、0.7 kb HBV mRNA 的转录,进而编码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进入细胞,HBV DNA 进入细胞核形成共价闭合环状 DNA(covalently closed circular DNA,cccDNA),HBV RNA 转录,HBV DNA 复制,HBV 病毒的包装、成熟和排泌等过程。HBV 复制包括逆转录复制模板 3.5 kb 前基因组 RNA(pregenomic RNA,pgRNA)的合成,pgRNA 包装形成核壳体和逆转录合成 HBV DNA 等多个步骤。因此,HBV 的复制涉及基因转录和基因转录后双重水平,以及多个环节的调控作用。miRNA 作为重要的转录后调节机制可能直接或间接调节病毒基因的表达影响复制过程。miR-122 作为一种肝脏特异性的 miRNA,能够在肝组织中稳定地高表达,约占成人肝脏表达的 miRNA 的 70%[7]。通过与健康人比较,HBV 感染人群中 miR-122 的表达水平降低明显,且其表达量与宿主病毒载量和肝脏损害严重程度负相关。经研究证实,miR-122 可下调血红素氧合酶 1 而降低 HBV 核心蛋白的稳定性抑制 HBV 复制,减少 HBV cccDNA 水平[8];同时亦可通过下调周期蛋白 G1(cyclin G1),阻断 cyclin G1 与 p53 的相互作用进而消除 p53 对 HBV 复制的抑制[9]。HBV 大多数基因的表达水平都由肝脏富集转录因子(liver-enriched transcriptional facters,LETF)所调控,过氧化物酶体增殖物激活受体 γ(peroxisome proliferator-activated receptor-γ,PPARγ)和 PPARγ 共激活剂(PPARγ coavtivator-1α,PGC-1α)通过与 HBV 基因组启动子结合而促使病毒 pgRNA 合成。研究发现 miR-130a 在 HBV 感染的 HepG2 细胞中表达量下降,miR-130a 可作用于 PGC-1α 与 PPARγ mRNA 3’ 非翻译区,减少病毒 pgRNA 合成抑制 HBV DNA 复制[10]。miR-449a 作用于 cAMP 反应元件结合蛋白上调法尼酯衍生物 X 受体 α(farnesoid X receptor alpha,FXRα),而 FXRα 可上调 HBV 核心启动子转录活性可促进其复制[11]。miR-370 则通过靶向核转录因子ⅠA 抑制 HBV Enh Ⅰ 活性而影响 HBV 基因的表达及复制[12]。miR-1236 与 miR-204 均可以抑制 HBV 复制,前者可以与 HBV 特定的 RNA 结合后影响蛋白质翻译,后者通过影响 HBV 核衣壳组装[13]。
2 miRNA 与肝纤维化
HBV 在肝细胞内反复地复制可诱导肝脏发生慢性炎症病变,炎性病变刺激肝星状细胞(hepatic stellate cell,HSC)增生分泌大量的细胞外基质,导致肝纤维化及肝内结构重建,在肝实质细胞受到损伤时,其邻近的肝细胞、库普弗细胞、窦内皮细胞和血小板等可分泌多种细胞因子通过旁分泌作用于 HSC,其中多种 miRNA 可以通过转化生长因子 β(transforming growth factor-beta,TGF-β)参与 HSC 的活化过程。miR-19b 在肝纤维化患者的肝组织表达呈下调趋势,miR-19b 过表达可以直接降低转化生长因子 β 受体 2 表达达到抑制 TGF-β 信号通路的效果,从而阻碍原胶原蛋白 mRNA 表达与Ⅰ型胶原蛋白分泌达到抑制 HCS 活化的目的[14]。miR-33a 不仅可以调节体内的脂质与胆固醇代谢,最新研究发现,miR-33a 可以通过下调 Smad7 基因的表达,使 TGF-β1 诱导产生的Ⅰ型胶原蛋白和血管平滑肌肌动蛋白表达增多参与肝脏纤维化[15]。miR-101 通过抑制转化生长因子 β 受体 1 及 Krüppel 样因子 6 减弱 TGF-β 信号,同时逆转 HSC 活性使其转回静息状态,但是 miR-101 在肝硬化组织中表达下调,因此不能有效地抑制 TGF-β 信号通路,从而促进了肝纤维化的发生发展[16]。有研究表明 Hedgehog 通路与 HSC 激活及肝纤维化发生、发展存在密切关系,过度或持续 Hedgehog 通路激活可致受损肝组织过度再生和 HSC 活化,促进肝纤维化发生,miR-378-3p 通过抑制 Hedgehog 信号通路中转录因子 Gli3 活性而抑制 HSC 激活[17];miR-9 靶向多耐药相关蛋白 3’非翻译区阻碍 Hedgehog 通路抑制 HSC 活化[18],但二者在纤维化肝组织中都呈下降趋势,不能逆转肝纤维化。血小板源生长因子可与细胞膜上受体结合后调控细胞的分裂与增殖,而 miR-29 可抑制 HSC 中血小板源生长因子-C 和胰岛素样生长因子-1 表达,抑制 HSC DNA 分裂和增殖;miR-29 还可以抑制胶原蛋白合成,两种作用机制均可延缓肝纤维化过程[19]。上述研究说明,miRNA 在肝纤维化中存在差异表达,并通过调控靶基因参与肝纤维化的发病过程,在疾病的发展中发挥作用。
3 miRNA 与肝衰竭
肝衰竭是多种因素引起的严重肝脏损害,导致其合成、解毒、排泄和生物转化等功能发生严重障碍或失代偿,出现以凝血机制障碍和黄疸、肝性脑病、腹水等为主要表现的一组临床综合征。我国肝衰竭的主要病因是 HBV 感染,临床表现以慢加急性肝衰竭为主[20]。免疫反应在肝衰竭发病过程中起重要作用,miRNA 可以通过调控乙型肝炎免疫反应通路中的相关基因诱导肝细胞在短期内大量坏死或凋亡。肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)可以通过线粒体途径诱导细胞凋亡,TNF 与其 1 型受体结合后,再与 caspase-8、-10 酶原和结合形成死亡诱导信号复合体,诱导 caspase-8、-10 酶原自我剪切活化后将完整的 Bid 蛋白被剪切为 tBid,随后 tBid 被移位至线粒体膜上,引起线粒体膜通透性增加,线粒体释放细胞色素 C 进入细胞质与凋亡蛋白酶活化因子结合后活化 caspase-9 酶原,再激活 caspase-3、-6、-7,启动 caspase 级联反应,诱导细胞凋亡[21]。miR-15b 和 miR-16 通过共同作用于抗凋亡基因 Bcl-2,下调其蛋白表达,促进 TNF 表达促进肝细胞凋亡[22]。在 TNF-α 诱导的小鼠肝衰竭模型中,miR-1187 呈现低表达水平,低表达水平的 miR-1187 通过作用于 caspase-8 mRNA 的 3’ 非翻译区,上调 caspase-8 mRNA 与蛋白水平表达启动 caspase 级联反应,诱导细胞发生凋亡[23]。炎性小体能够调节 caspase-1 的活化进而在天然免疫防御的过程中促进 pro-IL-1β、pro-IL-1 切割成熟,还能调节 caspase-1 依赖的编程性细胞死亡,诱导细胞在炎性和应激的病理条件下死亡。miR-223 通过下调 AIM2 炎性小体和 NLRP3 炎性小体表达,抑制巨噬细胞分泌白细胞介素(interleukin,IL)-1β,减轻肝细胞的炎症反应[24]。
肝细胞在正常情况下很少分裂,但在出现肝损伤时会迅速表达出强大的 DNA 合成与有丝分裂重建能力,而 LETF 能够调控肝脏基因表达,并且在调节肝细胞分化有着重要作用。肝细胞核因子(hepatocyte nuclear factor,HNF)是 LETF 重要组成之一,对肝脏基因的特异性表达发挥关键作用。miR-122 能促进 HNF4a 表达从而促使胚胎干细胞向肝细胞分化[25];在肝衰竭康复的患者的血清中,miR-122 水平明显升高[26];miR-34a 和 miR-449a 则通过降低 HNF4a 蛋白水平抑制肝细胞分化[27]。另外,编码 miRNA 的单核苷酸多态性也对肝衰竭有影响。Per-miR-146a 的 rs2910164 位点存在 C-G 基因多态性,其 CC 与 CG 基因型是乙型肝炎慢加性肝衰竭发病的危险因素[28]。某些 miRNA 肝衰竭发病过程中的具体机制目前虽尚未明确,但其表达水平在肝衰竭中存在明显差异。miR-130a 在 HBV 慢加急性肝衰竭中过表达与国际标准化比值、凝血酶原时间水平呈负相关,凝血酶原活动度水平呈正相关,提示其过表达可能与肝衰竭较好预后相关[29]。以上研究说明,miRNA 在肝衰竭的发生、发展中有重要调节作用。
4 miRNA 与肝癌
肝癌作为全球最常见的肿瘤之一,已经严重威胁到人类健康。近年来,越来越多的研究表明 miRNA 在肝癌组织中存在明显的表达差异,它可以通过下调或上调表达促进肿瘤细胞的增殖、转移等过程。在 HBV 持续感染状态下,miR-181a 启动子活性增强,表达上调,降低 Fas mRNA 与蛋白表达[30],同时也降低转录因子 E2F5 表达水平[31],由于 Fas 可以诱导细胞凋亡,E2F5 能够抑制细胞增殖,所以 miR-181a 表达上调促进 HBV 相关 HCC 发生。HBV 编码的 HBV X 蛋白(hepatitis B virus X protein,HBx)可与细胞核内外大量分子发生相互作用,而导致凋亡抑制,分裂增生加剧,从而发生癌变。研究发现,HBx 促进游离的核转录因子-κB 移位到细胞核激活 miR-1269b 后诱导细胞周期分裂蛋白 40(cell division cycle 40,CDC40)过表达,而 CDC40 可以通过下调上皮细胞钙黏蛋白,上调波形蛋白表达促进 HCC 细胞转移[32]。IL-12 在激活自然杀伤细胞和 T 细胞,并诱使其分泌 TNF-α 及 γ-干扰素,抑制肿瘤血管生成,诱导肿瘤细胞凋亡等方面具有重要的作用,而 HBx 通过上调 miR-21 水平降低 IL-12 的表达,抑制 HCC 细胞凋亡[33]。CUL5 是细胞增殖活性增高时表达上调基因之一,其编码的 cul5 支架蛋白可介导蛋白酪氨酸蛋白激酶泛素化,还与 p53/TP53 的降解相关,HBx 通过下调 miR-145 消除其对 CUL5 表达的抑制作用,促进 HCC 细胞增殖[34]。let-7a 可以通过作用 3’非翻译区的结合位点直接调控 ras 基因表达,当 HBV 感染后,HBV mRNA 能够下调 let-7a 表达,促进 ras 基因激活构成癌基因,随后其表达产物 Ras 蛋白发生构型和功能改变,造成细胞不可控制地增殖,同时抑制细胞凋亡,诱导肝癌发生[35]。黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)是一种酪氨酸激酶,它在肿瘤向恶性侵袭表型演进的过程中起着重要的作用。miR-379-5p 过表达则减少 FAK 合成,抑制 FAK 对 3 羧基磷脂酰肌醇激酶(phosphoinostide-3 kinase,PI3K)的 p85 亚基酪氨酸的磷酸化过程,从而通过调控 PI3K/AKT 信号转导通路抑制肿瘤细胞侵袭转移以及上皮-间充质转换,但在肝癌组织中,miR-379-5p 却呈下降趋势[36]。
5 结语
尽管目前 miRNA 在慢性肝脏疾病和肝癌中的具体作用及其作用机制仍不甚明了,但已有大量文献及实验数据表明,HBV 感染慢性化下引起的 miRNA 异常表达诱导的细胞信号通路失调在乙型肝炎相关疾病的发生,发展及预后等方面占有举足轻重的作用[37-39]。相信继续对 miRNA 在正常细胞以及疾病中的研究必将使我们更深入的了解引起乙型肝炎相关疾病发病的分子机制,并为乙型肝炎相关疾病的预防、诊断、治疗等方面提供新的思路。
乙型病毒性肝炎是全球分布广泛的传染病之一,亦是我国突出的公共卫生问题之一。目前,全球估计有 20 亿人口遭受过乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)的感染,约有 3.5 亿人成为慢性 HBV 感染者,而在中国约有 1.2 亿慢性 HBV 感染者。慢性 HBV 感染是肝脏疾病发生的主要原因之一,每年约有 100 万人死于 HBV 感染所致的肝硬化、肝衰竭和原发性肝癌。
微 RNA(microRNA,miRNA)是存在于真核细胞中具有基因调控功能的小分子非编码 RNA,可与靶信使 RNA(messenger RNA,mRNA)的 3’ 非翻译区的碱基进行互补,通过引起靶 mRNA 降解或在翻译水平上抑制蛋白质合成[1],调节靶基因表达水平。自 1993 年第 1 个 miRNA 被发现后,迄今为止,在人类基因组上发现的 miRNA 超过 2 000 个,据估算,每种 miRNA 可能存在上百种靶 mRNA,其可调控约 60% 人蛋白编码基因。miRNA 作为一种非常重要的基因调控物质,在生理状态下参与细胞增殖、分化、凋亡和周期调控、应激等重要细胞功能活动的调节,病理状态下与人类多种疾病相关如感染性疾病、肿瘤等,具有潜在诊断与治疗前景。
最近已经有明确的证据表明,miRNA 参与 HBV 相关肝病的多种病理生理过程,与病毒复制、炎症反应、凋亡、坏死、再生、纤维化和癌变等均有密切关系,有可能成为 HBV 相关肝病的血清学标志物和治疗靶点[2-6]。
1 miRNA 与 HBV 复制
HBV 基因组全长 3.2 kb,具有 4 个启动子和 2 个增强子(Enh Ⅱ/Cp、PS1p、Sp 和 Enh Ⅰ/Xp),分别调控 3.5、2.4、2.1、0.7 kb HBV mRNA 的转录,进而编码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进入细胞,HBV DNA 进入细胞核形成共价闭合环状 DNA(covalently closed circular DNA,cccDNA),HBV RNA 转录,HBV DNA 复制,HBV 病毒的包装、成熟和排泌等过程。HBV 复制包括逆转录复制模板 3.5 kb 前基因组 RNA(pregenomic RNA,pgRNA)的合成,pgRNA 包装形成核壳体和逆转录合成 HBV DNA 等多个步骤。因此,HBV 的复制涉及基因转录和基因转录后双重水平,以及多个环节的调控作用。miRNA 作为重要的转录后调节机制可能直接或间接调节病毒基因的表达影响复制过程。miR-122 作为一种肝脏特异性的 miRNA,能够在肝组织中稳定地高表达,约占成人肝脏表达的 miRNA 的 70%[7]。通过与健康人比较,HBV 感染人群中 miR-122 的表达水平降低明显,且其表达量与宿主病毒载量和肝脏损害严重程度负相关。经研究证实,miR-122 可下调血红素氧合酶 1 而降低 HBV 核心蛋白的稳定性抑制 HBV 复制,减少 HBV cccDNA 水平[8];同时亦可通过下调周期蛋白 G1(cyclin G1),阻断 cyclin G1 与 p53 的相互作用进而消除 p53 对 HBV 复制的抑制[9]。HBV 大多数基因的表达水平都由肝脏富集转录因子(liver-enriched transcriptional facters,LETF)所调控,过氧化物酶体增殖物激活受体 γ(peroxisome proliferator-activated receptor-γ,PPARγ)和 PPARγ 共激活剂(PPARγ coavtivator-1α,PGC-1α)通过与 HBV 基因组启动子结合而促使病毒 pgRNA 合成。研究发现 miR-130a 在 HBV 感染的 HepG2 细胞中表达量下降,miR-130a 可作用于 PGC-1α 与 PPARγ mRNA 3’ 非翻译区,减少病毒 pgRNA 合成抑制 HBV DNA 复制[10]。miR-449a 作用于 cAMP 反应元件结合蛋白上调法尼酯衍生物 X 受体 α(farnesoid X receptor alpha,FXRα),而 FXRα 可上调 HBV 核心启动子转录活性可促进其复制[11]。miR-370 则通过靶向核转录因子ⅠA 抑制 HBV Enh Ⅰ 活性而影响 HBV 基因的表达及复制[12]。miR-1236 与 miR-204 均可以抑制 HBV 复制,前者可以与 HBV 特定的 RNA 结合后影响蛋白质翻译,后者通过影响 HBV 核衣壳组装[13]。
2 miRNA 与肝纤维化
HBV 在肝细胞内反复地复制可诱导肝脏发生慢性炎症病变,炎性病变刺激肝星状细胞(hepatic stellate cell,HSC)增生分泌大量的细胞外基质,导致肝纤维化及肝内结构重建,在肝实质细胞受到损伤时,其邻近的肝细胞、库普弗细胞、窦内皮细胞和血小板等可分泌多种细胞因子通过旁分泌作用于 HSC,其中多种 miRNA 可以通过转化生长因子 β(transforming growth factor-beta,TGF-β)参与 HSC 的活化过程。miR-19b 在肝纤维化患者的肝组织表达呈下调趋势,miR-19b 过表达可以直接降低转化生长因子 β 受体 2 表达达到抑制 TGF-β 信号通路的效果,从而阻碍原胶原蛋白 mRNA 表达与Ⅰ型胶原蛋白分泌达到抑制 HCS 活化的目的[14]。miR-33a 不仅可以调节体内的脂质与胆固醇代谢,最新研究发现,miR-33a 可以通过下调 Smad7 基因的表达,使 TGF-β1 诱导产生的Ⅰ型胶原蛋白和血管平滑肌肌动蛋白表达增多参与肝脏纤维化[15]。miR-101 通过抑制转化生长因子 β 受体 1 及 Krüppel 样因子 6 减弱 TGF-β 信号,同时逆转 HSC 活性使其转回静息状态,但是 miR-101 在肝硬化组织中表达下调,因此不能有效地抑制 TGF-β 信号通路,从而促进了肝纤维化的发生发展[16]。有研究表明 Hedgehog 通路与 HSC 激活及肝纤维化发生、发展存在密切关系,过度或持续 Hedgehog 通路激活可致受损肝组织过度再生和 HSC 活化,促进肝纤维化发生,miR-378-3p 通过抑制 Hedgehog 信号通路中转录因子 Gli3 活性而抑制 HSC 激活[17];miR-9 靶向多耐药相关蛋白 3’非翻译区阻碍 Hedgehog 通路抑制 HSC 活化[18],但二者在纤维化肝组织中都呈下降趋势,不能逆转肝纤维化。血小板源生长因子可与细胞膜上受体结合后调控细胞的分裂与增殖,而 miR-29 可抑制 HSC 中血小板源生长因子-C 和胰岛素样生长因子-1 表达,抑制 HSC DNA 分裂和增殖;miR-29 还可以抑制胶原蛋白合成,两种作用机制均可延缓肝纤维化过程[19]。上述研究说明,miRNA 在肝纤维化中存在差异表达,并通过调控靶基因参与肝纤维化的发病过程,在疾病的发展中发挥作用。
3 miRNA 与肝衰竭
肝衰竭是多种因素引起的严重肝脏损害,导致其合成、解毒、排泄和生物转化等功能发生严重障碍或失代偿,出现以凝血机制障碍和黄疸、肝性脑病、腹水等为主要表现的一组临床综合征。我国肝衰竭的主要病因是 HBV 感染,临床表现以慢加急性肝衰竭为主[20]。免疫反应在肝衰竭发病过程中起重要作用,miRNA 可以通过调控乙型肝炎免疫反应通路中的相关基因诱导肝细胞在短期内大量坏死或凋亡。肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)可以通过线粒体途径诱导细胞凋亡,TNF 与其 1 型受体结合后,再与 caspase-8、-10 酶原和结合形成死亡诱导信号复合体,诱导 caspase-8、-10 酶原自我剪切活化后将完整的 Bid 蛋白被剪切为 tBid,随后 tBid 被移位至线粒体膜上,引起线粒体膜通透性增加,线粒体释放细胞色素 C 进入细胞质与凋亡蛋白酶活化因子结合后活化 caspase-9 酶原,再激活 caspase-3、-6、-7,启动 caspase 级联反应,诱导细胞凋亡[21]。miR-15b 和 miR-16 通过共同作用于抗凋亡基因 Bcl-2,下调其蛋白表达,促进 TNF 表达促进肝细胞凋亡[22]。在 TNF-α 诱导的小鼠肝衰竭模型中,miR-1187 呈现低表达水平,低表达水平的 miR-1187 通过作用于 caspase-8 mRNA 的 3’ 非翻译区,上调 caspase-8 mRNA 与蛋白水平表达启动 caspase 级联反应,诱导细胞发生凋亡[23]。炎性小体能够调节 caspase-1 的活化进而在天然免疫防御的过程中促进 pro-IL-1β、pro-IL-1 切割成熟,还能调节 caspase-1 依赖的编程性细胞死亡,诱导细胞在炎性和应激的病理条件下死亡。miR-223 通过下调 AIM2 炎性小体和 NLRP3 炎性小体表达,抑制巨噬细胞分泌白细胞介素(interleukin,IL)-1β,减轻肝细胞的炎症反应[24]。
肝细胞在正常情况下很少分裂,但在出现肝损伤时会迅速表达出强大的 DNA 合成与有丝分裂重建能力,而 LETF 能够调控肝脏基因表达,并且在调节肝细胞分化有着重要作用。肝细胞核因子(hepatocyte nuclear factor,HNF)是 LETF 重要组成之一,对肝脏基因的特异性表达发挥关键作用。miR-122 能促进 HNF4a 表达从而促使胚胎干细胞向肝细胞分化[25];在肝衰竭康复的患者的血清中,miR-122 水平明显升高[26];miR-34a 和 miR-449a 则通过降低 HNF4a 蛋白水平抑制肝细胞分化[27]。另外,编码 miRNA 的单核苷酸多态性也对肝衰竭有影响。Per-miR-146a 的 rs2910164 位点存在 C-G 基因多态性,其 CC 与 CG 基因型是乙型肝炎慢加性肝衰竭发病的危险因素[28]。某些 miRNA 肝衰竭发病过程中的具体机制目前虽尚未明确,但其表达水平在肝衰竭中存在明显差异。miR-130a 在 HBV 慢加急性肝衰竭中过表达与国际标准化比值、凝血酶原时间水平呈负相关,凝血酶原活动度水平呈正相关,提示其过表达可能与肝衰竭较好预后相关[29]。以上研究说明,miRNA 在肝衰竭的发生、发展中有重要调节作用。
4 miRNA 与肝癌
肝癌作为全球最常见的肿瘤之一,已经严重威胁到人类健康。近年来,越来越多的研究表明 miRNA 在肝癌组织中存在明显的表达差异,它可以通过下调或上调表达促进肿瘤细胞的增殖、转移等过程。在 HBV 持续感染状态下,miR-181a 启动子活性增强,表达上调,降低 Fas mRNA 与蛋白表达[30],同时也降低转录因子 E2F5 表达水平[31],由于 Fas 可以诱导细胞凋亡,E2F5 能够抑制细胞增殖,所以 miR-181a 表达上调促进 HBV 相关 HCC 发生。HBV 编码的 HBV X 蛋白(hepatitis B virus X protein,HBx)可与细胞核内外大量分子发生相互作用,而导致凋亡抑制,分裂增生加剧,从而发生癌变。研究发现,HBx 促进游离的核转录因子-κB 移位到细胞核激活 miR-1269b 后诱导细胞周期分裂蛋白 40(cell division cycle 40,CDC40)过表达,而 CDC40 可以通过下调上皮细胞钙黏蛋白,上调波形蛋白表达促进 HCC 细胞转移[32]。IL-12 在激活自然杀伤细胞和 T 细胞,并诱使其分泌 TNF-α 及 γ-干扰素,抑制肿瘤血管生成,诱导肿瘤细胞凋亡等方面具有重要的作用,而 HBx 通过上调 miR-21 水平降低 IL-12 的表达,抑制 HCC 细胞凋亡[33]。CUL5 是细胞增殖活性增高时表达上调基因之一,其编码的 cul5 支架蛋白可介导蛋白酪氨酸蛋白激酶泛素化,还与 p53/TP53 的降解相关,HBx 通过下调 miR-145 消除其对 CUL5 表达的抑制作用,促进 HCC 细胞增殖[34]。let-7a 可以通过作用 3’非翻译区的结合位点直接调控 ras 基因表达,当 HBV 感染后,HBV mRNA 能够下调 let-7a 表达,促进 ras 基因激活构成癌基因,随后其表达产物 Ras 蛋白发生构型和功能改变,造成细胞不可控制地增殖,同时抑制细胞凋亡,诱导肝癌发生[35]。黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)是一种酪氨酸激酶,它在肿瘤向恶性侵袭表型演进的过程中起着重要的作用。miR-379-5p 过表达则减少 FAK 合成,抑制 FAK 对 3 羧基磷脂酰肌醇激酶(phosphoinostide-3 kinase,PI3K)的 p85 亚基酪氨酸的磷酸化过程,从而通过调控 PI3K/AKT 信号转导通路抑制肿瘤细胞侵袭转移以及上皮-间充质转换,但在肝癌组织中,miR-379-5p 却呈下降趋势[36]。
5 结语
尽管目前 miRNA 在慢性肝脏疾病和肝癌中的具体作用及其作用机制仍不甚明了,但已有大量文献及实验数据表明,HBV 感染慢性化下引起的 miRNA 异常表达诱导的细胞信号通路失调在乙型肝炎相关疾病的发生,发展及预后等方面占有举足轻重的作用[37-39]。相信继续对 miRNA 在正常细胞以及疾病中的研究必将使我们更深入的了解引起乙型肝炎相关疾病发病的分子机制,并为乙型肝炎相关疾病的预防、诊断、治疗等方面提供新的思路。