miRNAs調控肝星狀細胞生物學活性機制研究進展

葛善飛，劉菲，謝建萍（南昌大學第一附屬醫院，南昌330006；中南大學湘雅醫院）

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miRNAs調控肝星狀細胞生物學活性機制研究進展

葛善飛1，劉菲2，謝建萍2
（1南昌大學第一附屬醫院，南昌330006；2中南大學湘雅醫院）

摘要：肝星狀細胞（HSCs）是肝纖維化形成的最主要細胞，其生物學活性已成為防治肝纖維化重要的治療靶點。但是，迄今尚無十分有效的逆轉肝纖維化的治療手段。微小RNA（miRNA）是轉錄后水平的細胞調控因子，多項研究發現miRNA通過參與HSC的活化、增殖和凋亡等生物學活性的調控，在肝纖維化的發生、發展過程中具有重要作用，有望成為肝纖維基因治療的新靶點。

關鍵詞：微小核糖核酸；肝星狀細胞；肝纖維化；細胞活化；細胞增殖；細胞凋亡

肝纖維化是各種慢性肝病進展至肝硬化所共有的可逆的共同病理過程，至今尚無有效治療方法。研究發現，各種病因如炎癥、損傷等可引起肝星狀細胞（HSC）激活、增殖，產生細胞外基質（ECM）過度沉積或降解減少在肝臟內過度沉積而使肝臟結構改變，是肝纖維化的主要過程［1］。HSC生物學活性由多個信號通路調控，其生物學活性已成為防治肝纖維化的重要的治療靶點，其生物學活性的調控是肝纖維化基因治療的重要途徑。微小RNA（miRNA）是一類21～25個核苷酸構成的單鏈小非編碼RNA，可參與調控基因表達的轉錄和轉錄后水平［2，3］，其在HSC活化、增殖和凋亡中起重要作用。現就miRNA在調控HSC生物學活性的作用機制綜述如下。

1　miRNA的生物學起源和功能機制

1993年人類首次從線蟲中發現miRNA lin-4，并發現通過抑制lin-14翻譯可影響線蟲的形態發育。2000年，在研究線蟲的發育調控時又發現了一個具有轉錄后調控功能的miRNA let-7；其可以與異常染色體基因lin-14、lin-28、lin-41、lin-42、daf-12的3′非編碼區的堿基互補配對，直接調控這些基因的表達，提示let-7通過調控細胞的時序發育來調控基因表達。

miRNA通常是在細胞核內經RNA聚合酶Ⅱ轉錄，首先編碼成pri-miRNA，后者在核糖核酸酶Ⅲ家族成員Drosha以及雙鏈RNA結合蛋白DGCR8作用下被切割成約60 nt的單鏈pre-miRNA，并通過輸出蛋白5轉運至細胞質中。隨后，另一核糖核酸酶Ⅲ家族成員Dicer將莖環結構pre-miRNA切割為約22 nt的雙鏈miRNA，其中一條成熟的單鏈形成RNA誘導沉默復合體（RISCs），另一條鏈則被降解［6］。起RISCs作用的miRNA通過與靶基因mRNA的3′非編碼區堿基互補配對，發揮其對靶基因的調控機制。若miRNA與mRNA的3′非編碼區堿基完全互補配對，則導致靶基因mRNA降解；若兩者不完全互補配對，則會阻斷靶基因的翻譯過程［7］。

2　miRNA調控HSC生物學活性的作用機制

活化型HSC表達α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA），并分泌Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原、層黏蛋白等ECM成分，同時合成分泌基質金屬蛋白酶（MMP）及特異性抑制劑基質金屬蛋白酶組織抑制因子（TIMP），使ECM合成和降解失衡，在肝臟內過度沉積而使肝臟結構改變，導致肝纖維化的發生。HSC生物學活性由多個信號通路調控，包括轉化生長因子（TGF）-β1、血小板衍生生長因子（PDGF）、血管內皮生長因子（VEGF）、結締組織生長因子（CTGF）等［3］。因此，HSC生物學活性的調控是肝纖維化基因治療的重要途徑。目前已有較多關于miRNA對HSC生物學活性的研究，具體調控機制包括以下幾個方面：

2．1miRNA調控HSC活化 HSC活化是肝纖維化發生、發展的中心環節。Chen等［4］應用基因芯片及生物信息學分析證實，17個上調miRNA和14個下調miRNA參與HSC活化過程，并發現HSC活化與HSC內miR-335表達降低相關；進一步研究發現，miR-335表達降低與其下調靶基因肌糖蛋白C表達有關。Venugopal等［5］研究發現，miR-150和miR-194在活化型HSC中表達明顯減少，并證實二者可分別通過抑制轉錄調節因子c-myb和rac-1來抑制HSC的活化和ECM的產生。Li等［6］發現，在活化型大鼠HSC中，miR-34a／c表達增加，且抑制miR-34a／c后會使HSC從活化型恢復到靜息型，進一步證實其機制可能是通過阻止其靶基因過氧化物酶體增殖物激活受體α實現的。

TGF-β1是目前公認的刺激HSC活化作用最強的細胞因子，可通過調節TGF-β1／Smad信號通路激活HSC［7］。最新研究發現，miR-19b可通過靶向調控TGF-βRⅡ和Smad3的表達，降低TGF-β誘導的α1、α2前膠原的表達［8］。另有研究發現，雌激素可促進HSC 中miR-19b的表達，后者可通過靶向調控生長因子受體結合蛋白2（Grb2）表達減少α1膠原表達［2］。

2．2miRNA調控HSC增殖 Yu等［9］報道，miR-17-5p在經TGF-β1處理的活化型HSC中表達顯著上調；miR-17-5p可通過靶向調控Smad7促進HSC增殖。He等［10］發現，miR-146在TGF-β1誘導的HSC活化過程中表達下調；轉染miR-146至活化型HSC中會導致HSC增殖減少、α-SMA表達下調，進一步證實其調控HSC增殖的機制可能與調節Smad4有關。Zheng等［11］發現，miR-150在活化型HSC中表達明顯減低，并應用生物信息學分析證實其可通過下調特異性β1糖蛋白和Ⅳ型膠原α4亞單位，抑制Ⅰ型膠原和Ⅳ膠原基因表達。Yang等［12］也發現，miR-200a在活化型HSC中表達明顯減低，進一步證實miR-200a可通過靶向調控Keap1／Nrf2通路抑制HSC增殖。Sekiya等［13］發現，在原代培養大鼠HSC增殖過程中，miR-195表達下調及IFN-β可誘導miR-195表達；進一步證實，miR-195通過延遲HSC的G1期向S期進展來抑制細胞增殖，其機制為下調細胞周期蛋白E1和上調p21 mRNA水平。提示IFN是抗纖維化的一種新機制，可通過影響miR-195來治療肝纖維化。

2．3miRNA調控HSC凋亡 肝纖維化的自發性逆轉主要取決于HSC凋亡，凋亡后HSC數量減少，合成TIMPs減少，ECM分泌減少并降解增加，最終促進肝纖維化逆轉［14］。Guo等［15］采用miRNA基因芯片檢測了大鼠原代HSC在體外培養活化后miRNA的變化情況，發現其中12種miRNA表達上調和9 種miRNA表達下調。進一步研究證實，miR-15b、miR-16可以通過下調線粒體相關抗凋亡蛋白Bcl-2，激活Caspase-3、8、9，從而抑制HSC增殖并誘導凋亡［16，17］。Guo等［17］進一步研究表明，miR-16減少細胞周期蛋白D1水平，并抑制細胞增殖和增加活化型HSC凋亡。Wei等［18］研究了miR-21對HSCs凋亡的影響，發現促纖維化細胞因子血小板衍生生長因子B可誘導HSC中miR-21表達上調；進一步證實miR-21可通過抑制靶基因磷酸酶及張力蛋白同源基因（PTEN）表達。PTEN是miR-21的靶基因，是一種AKT激酶抑制劑，具有抑制HSC活化并誘導HSC凋亡的作用。

3　miRNA調控HSC中ECM

ECM的合成與降解失衡導致基質重構和膠原增多沉積成為肝纖維化的病理基礎。因此，膠原酶表達增加和ECM降解增多是逆轉肝纖維化發展的關鍵途徑［19］。MMPs是一組降解ECM的蛋白分解酶，其活性與特異性抑制因子TIMPs在組織中的表達相關，MMPs和TIMPs已作為肝纖維化治療的重要靶點［20］。Maubach等［21］發現，在原代培養的活化型HSC中有16種miRNA上調及26種miRNA下調，miR-146a表達顯著上調金屬蛋白酶-3抑制劑。進一步發現用miR-26a和miR-29a仿生劑及miR-214抑制劑轉染至活化型HSC中會明顯下調Ⅰ型膠原的轉錄。另有研究發現，在體外培養的活化型原代HSC中，miR-29b表達下調。經轉染miR-29b前體的活化型HSC中，Ⅰ型膠原mRNA、α-SMA的表達明顯減少［22］。

綜上所述，miRNA參與調控HSC生物學活性。然而目前關于HSC活化過程中miRNA的表達調控機制尚未完全清楚。因此，進一步研究miRNA與遺傳表觀學的關系，有助于加深對HSC生物學活性調控機制認識，可能為肝纖維化防治提供新的干預靶點。

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收稿日期：（2015-07-04）

中圖分類號：R329．2

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X（2016）02-0101-03

doi：10．3969／j．issn．1002-266X．2016．02．045