miR-122與肝臟疾病的關系

白志金 丁瑞峰

microRNAs(miRNAs)是一類由內源基因編碼的長度為20～25 nt的小分子非編碼單鏈RNA分子，廣泛存在于微生物、動物、植物等各種真核生物中。自從1993年Lee等[1]在線蟲發(fā)現第一個miRNA(Lin-4)以來，越來越多的miRNAs被發(fā)現。據估計，人類超過60%的蛋白質編碼基因受miRNAs調控[2]，miRNAs主要通過與靶基因3'端非翻譯區(qū)(3'-UTR)的不完全堿基配對互補結合，進而抑制靶mRNA的翻譯或者誘導mRNA的降解，即在轉錄后水平調節(jié)靶基因的表達水平[3]，miRNAs參與了生物體多種病理和生理過程，對細胞的增生、分化、凋亡等一系列生命現象發(fā)揮廣泛的生物學調控作用。microRNA-122(miR-122)是一種發(fā)現比較早而且研究較多的miRNA，Lagos-Quintana等[4]小鼠肝組織克隆發(fā)現，它位于人類基因組的第18號染色體，定位于18q21.31[5]。在肝臟組織中存在特異性的高表達，約占肝組織miRNAs的70%。近年來已有研究顯示在病毒性肝炎、肝細胞癌、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病等肝臟疾病中都有miR-122的變化[6-8]，本文就miR-122與肝臟疾病的關系作一綜述。

1 miR-122與丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)

丙型病毒性肝炎(viral hepatitis type C)，簡稱為丙型肝炎，是一種由HCV感染引起的病毒性肝炎，主要經輸血、高危性行為、吸毒等傳播，HCV是帶包膜的單正鏈RNA病毒，屬于黃病毒科。其9.6 kb的基因組可直接作為mRNA翻譯成一個大分子蛋白前體，再由宿主及病毒自身的蛋白酶剪切成10個病毒蛋白，包括結構蛋白和非結構蛋白慢性肝炎，慢性感染者20%可進展為肝纖維化、肝硬化，2.5%最終可發(fā)展為肝癌[9-10]。目前關于miR-122與HCV的相關研究很多，CermelliS等[11]的研究表明，在HCV感染的過程中，細胞外的miR-122穩(wěn)步增加，且其濃度變化與病毒復制和再生無關。同樣，慢性丙肝(CHC)患者血清水平的miR-122水平與正常人相比也明顯增高，而miR-122水平確實與疾病嚴重程度呈正相關，而Lanford等[12]以感染了HCV的黑猩猩作為研究對象，利用鎖定核酸(locked nucleic acid，LNA)修飾的反義寡核苷酸SPC3649下調其體內的miR-122結果發(fā)現HCV RNA水平顯著下降，病毒對此未產生抵抗力，這也從另一個方面證明了miR-122是HCV復制相關miRNA，以往認為miR-122是通過結合mRNA 3'端非編碼區(qū)抑制基因表達，進一步研究則發(fā)現miR-122是通過HCV RNA的5'端非編碼區(qū)結合從而上調HCV的復制水平[13]。Diaz-Toledano R等的報道說明[14]，HCV復制所需的內部核糖體進入位點序列(Internalribo-some entry site，IRES)位于5'UTR上被鎖定的結構中，而miR-122可以作為病毒RNA結構轉換元件，當miR-122與病毒5'UTR配對位點結合后，可以開放被鎖定的IRES，從而增強病毒的復制。miR-122作為HCV復制的一個重要輔助因子，是一個潛在的治療慢性HCV感染的靶點，以往研究表明，miR-122通過上調和下調血紅素氧合酶-1(HO-1)抑制Bach1，間接調控HCV的復制[15]，還有一項研究發(fā)現，miR-122通過在翻譯起始階段增強核糖體與病毒RNA的結合而刺激HCV復制[16]，但近幾年國內外對miR-122與HCV相關靶點的進一步研究卻報道較少。李蘇娟等[17]成功構建了HCV細胞感染模型，在此模型中miR-122促進HCV的復制。并且進一步實驗還發(fā)現，miR-122的表達可部分中和IFN-α的抗HCV效應。說明miR-122影響IFN-α的抗HCV效應，但具體機制目前還不清楚；而基于LNA的miR-122抑制劑SPC 3649，目前在臨床試驗中取得較好的效果[18]，成為靶向miR-122治療HCV感染的新策略。總之，在HCV感染中，miR-122促進病毒復制并且可能是病毒RNA有效表達所必需的miRNA，但其分子機制目前還不完全清楚。

2 miR-122與乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)

乙型病毒性肝炎(viral hepatitis type B)，是由HBV感染引起的以肝臟炎性病變?yōu)橹鞑⒖梢鸲嗥鞴贀p害的一種傳染病，我國是HBV高發(fā)大國，我國HBV感染者超過1億人，由HBV感染導致的肝硬化已成我國肝硬化患者的首要病因，但是HBV感染導致的乙型病毒性肝炎的致病機制仍然不清楚，miR-122作為肝臟特異性表達的miRNA，在HBV感染中的表達與機制相關研究也較少。從HBV感染到慢性肝炎、肝硬化，以至于肝癌發(fā)病過程中，目前尚無簡單易行、且敏感性及特異性均較高的檢測指標能夠獨立地評估肝臟炎癥、慢性纖維化程度以及癌變。Waidmann O等[19]、Zhang Y等[6]的研究表明，慢性活動性乙型肝炎嚴重程度與miR-122的表達呈正相關，通過分析血清miR-122相對表達量與血清ALT、AST相關性，結果發(fā)現miR-122與血清ALT、AST有高度正相關關系，另有研究表明miR-122可以抑制HBV在機體內的復制[4，20]，miR-122能明顯抑制體內HBV的表達和復制，同時能夠抑制肝細胞的增生、惡變，這說明miR-122可能在HBV感染機制中起保護作用，炎癥越嚴重，病毒復制越多，miR-122表達越高。郝美君[21]的實驗結果說明，HBV1689nt-1711nt序列是miR-122的作用靶點，miR-122通過靶向結合靶序列，抑制HBV的表達。近年來越來越多的證據發(fā)現miR-122與HBV、HCV復制有關，但是關于miR-122對HBV感染所致肝細胞癌的作用機制研究甚少。國內莊鵬等[22]的研究證實，miR-122下調參與到HBV相關性肝癌發(fā)生發(fā)展，miR-122調控Cyclin G1功能的缺失在乙肝相關肝細胞癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。這些效應可能與Cyclin G1異常表達后使更多的細胞阻滯于G1期及間接調節(jié)P53依賴性細胞分裂路徑等相關[23]。總之，目前關于miR-122與HBV之間的靶基因研究比較少，其相關分子生物學機制有待進一步研究。

3 miR-122與肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)

原發(fā)性肝癌是指發(fā)生在肝細胞或肝內膽管細胞的腫瘤，其中HCC占原發(fā)性肝癌中的絕大多數，其惡性程度高，發(fā)病隱匿，易復發(fā)、病死率高。HCC的病因與發(fā)病機制尚未完全闡明，是多因素(包括病毒感染、原癌基因激活、抑癌基因表達異常等)共同作用的結果。因此，深入研究與HCC發(fā)病過程中密切相關的基因及其相互作用無疑將有助于加深對HCC發(fā)病機制的理解，而且有助于發(fā)現靶向治療HCC的新靶點。近年來，與HCC相關的microRNA，尤其是miR-122，成為目前研究的熱點。研究發(fā)現，肝癌患者血漿中miR-122表達量與丙氨酸氨基轉移酶(alanine am inotransferase，ALT)和膽紅素具有相關性，并且與肝血流是否阻斷、切除腫瘤大小有關，且比ALT更準確更靈敏反映肝損傷[24]。Kutay等[25]在使用缺乏葉酸鹽和甲基食物飼養(yǎng)雄性大鼠誘導的肝細胞肝癌中發(fā)現表達譜發(fā)生了改變，通過微陣列分析和印跡技術比較了與正常肝臟組織表達譜，發(fā)現在肝癌組織中表達下調[26]；另有多項研究結果[26-27]提示miR-122在人HCC組織、細胞中的表達是下調的，并且其表達水平與患者的預后密切相關。既往大量的研究[15]結果表明，miR-122在HCC中明顯下調，例外的是在被HCV感染的群體中miR-122卻被發(fā)現表達上調，這可能說明miR-122與HCV病毒存在相互作用，但具體機制還不清楚。Gramantieri等[28]通過基因芯片技術不但發(fā)現miR-122在肝癌細胞系及肝癌組織中表達下調，而且進一步證實miR-122可直接作用于cyclin G1，高表達的miR-122可促進腫瘤細胞凋亡及抑制腫瘤細胞增生，在原發(fā)性肝癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮抑癌基因的作用。Fornent等[29]證實miR-122通過直接作用于cyclin G1來抑制肝癌細胞的生長，進而影響p53的轉錄活性及穩(wěn)定性，降低HCC的轉移能力。Lin CJ等[30]的研究發(fā)現，miR-122介導內源性凋亡通路，作用于HCC細胞的直接靶點Bcl-wmRNA的3'-UTR，抑制Bcl-w蛋白的翻譯，進一步激活細胞凋亡蛋白酶3，降低Bcl-w水平，從而誘導腫瘤細胞的細胞凋亡和細胞周期阻滯，起到促凋亡作用[31]。Xu J等[32]研究發(fā)現，在HepG2細胞，miR-122通過與Wnt1的mRNA3'-UTR結合，抑制Wnt1蛋白的表達，導致β-catenin和TCF-4蛋白下調，提示miR-122高表達可通過降低Wnt/β-catenin信號通路中相關蛋白的表達而抑制HCC發(fā)生。反之，miR-122低表達可促進HCC的發(fā)生，而國內謝亮海[33]的研究，通過建立人肝癌細胞系裸鼠皮下移植瘤模型，也證實miR-122通過直接作用信號通路抑制肝癌的生長。這些研究說明miR-122在HCC中存在著不同的靶點，這些靶點間可能有起主導作用的靶點，或者各靶點之間是協(xié)同發(fā)揮作用，具體的機制還有待進一步研究，隨著進一步研究的深入，miR-122有望成為HCC靶向治療的新靶點。

4 miR-122與酒精性肝病(alcohol liver disease，ALD)

ALD是因長期過量飲酒導致的肝細胞結構異常和(或)功能障礙性疾病，是一種臨床常見的肝損傷形式。最新流行病調查發(fā)現，ALD在全世界范圍內依然成為嚴重危害公眾健康的常見疾病之一，并呈逐年上升趨勢[34]，ALD包括輕癥ALD(mild alcoholic in-jury，MAI)、酒精性脂肪肝(alcoholic fatty liver，AFL)、酒精性肝炎(alcohol hepatitis，AH)、酒精性肝纖維化(alcoholic hepatic fibrosis，AHF)和酒精性肝硬化(alcoholic cirrhosis，AC)等5種類型，其中肝臟炎癥被認為是影響ALD預后的重要因素[35]，目前關于miR-122與ALD的研究相對較少，可能與相關動物模型制備不理想和臨床ALD患者病理組織采集較難以被接受有關。Szabo等[36]的研究在小鼠復制酒精肝模型，檢測其循環(huán)中miRNA-122有明顯升高，同時miRNA-122的升高與ALT成正相關。賈音等[37]提取了小鼠酒精性肝損害的肝臟組織，檢測其組織中的miR-122，發(fā)現miR-122與肝臟組織損傷也成正相關；Zhang Y等[38]的實驗研究也證實miR-122在酒精性肝損傷、藥物性肝損傷時也會升高，并且與肝臟的病理變化一致，優(yōu)于ALT，但是酒精肝患者肝臟組織中miR-122檢測還沒有相關報道。目前關于miR-122與酒精性肝病的相關機制研究也較少，酒精性肝病的特征是脂肪酸和三酰甘油的過量積聚，導致干細胞的損傷，而miR-122在肝臟中可能影響參與肝膽固醇和脂類代謝的各種基因miR-122基因缺陷型小鼠血清中膽固醇、低密度脂蛋白和三酰甘油水平低于野生型小鼠，它們終將發(fā)展成脂肪性肝炎和肝癌[39]。miR-122的靶基因之一為過氧化物酶體增生物激活受體α(PPAR-α)，PPAR-α屬于配體依賴性轉錄因子核受體超家族，介導了脂質能量代謝以及炎癥相關基因的表達[40]，miR-122可能就是通過PPAR-α這一途徑介導了ALD干細胞的損傷。關于miR-122與ALD，目前國內外研究較少，還有待進一步深入研究。

5 miR-122與非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)

NAFLD是指除外酒精和其他明確的肝損害因素所致的，以彌漫性肝細胞大泡性脂肪變?yōu)橹饕卣鞯呐R床病理綜合征，包括單純性脂肪肝以及由其演變的脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)和肝硬化。其病理類型包括單純性脂肪肝 (non-alcoholic simplefaayliVet，NAFL)、脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)及肝硬化，肝硬化可發(fā)展為HCC[41]。miR-122是在人體肝臟內表達量最大的miRNA，而且是首先被描述具有肝脂代謝、調節(jié)血清總膽固醇作用的miRNA。動物實驗方面，采用抗miR-122反義寡核苷酸抑制脂肪肝大鼠模型體內miR-122的表達，發(fā)現抑制miR-122的表達可使脂肪肝的程度減輕，血漿膽固醇水平降低[42-43]；最近研究表明[11，44-45]，一組34例NAFLD患者的miR-122水平與疾病(單純性脂肪肝、脂肪性肝炎)的嚴重程度呈正相關，特別是其血清水平與血脂、肝纖維化和炎癥活動相關，而陳軼等[46]采用熒光定量RT-PCR技術檢測健康人、高脂血癥患者、非酒精性單純性脂肪肝(NAFL)及非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者血清中miR-122的表達后發(fā)現，單純血液中三酰甘油及膽固醇升高時，miR-122的表達并未發(fā)生明顯變化，但隨著肝實質細胞脂肪變性和脂肪貯積，miR-122的表達明顯升高，并與NAFLD病變的程度呈正相關，miR-122參與了非酒精性脂肪肝的形成及進展過程，因而它可作為早期診斷和評估組織學病變嚴重性的一種新的生物學指標，miR-122也可以作為一個潛在的治療靶點，目前相關分子生物學機制研究較少。Wang L等[47]研究證實，在高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠中，miRNA-122的抑制可以減少肝臟的脂肪變性，其機制可能是抑制miRNA-122表達，可以下調脂代謝過程中的關鍵酶——甲羥戊酸激酶，從而下調膽固醇和脂質代謝。Esau等[48]的研究顯示，多肽基因轉導系統(tǒng)(peptide-based gene delivery system，MPG)可以作為miRNA-122的轉導入細胞膜的介質，為miR-122的轉導入細胞調節(jié)膽固醇代謝等臨床應用提供了有效的技術支持，使得通過調節(jié)miR-122從而治療非酒精性脂肪肝成為可能。

6 結語與展望

miR-122是肝臟特異性高表達的miRNA，廣泛參與到肝臟的病理生理過程中，對肝臟的生長、發(fā)育、代謝，對肝細胞的增生、分化、凋亡，以及調控肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展，都起到重要作用。在miR-122與肝臟疾病這一領域，國內外的專家對此進行了大量的研究。其中對miR-122在HCV與HCC相關領域的研究比較多，包括對相關靶基因的研究，使得miR-122有望成為HCV與HCC靶向治療的新靶點。而在HBV、ALD和NAFLD等相關相關領域，尤其對相關靶基因的研究，還有很多研究空間。總得來說，雖然miR-122與肝臟疾病的相關研究已經有很多，但其表達調控網絡、生物學功能及其與肝臟疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中的影響作用仍存在著欠缺與不足，尚有待做更深入的研究。相信隨著研究的進一步加深，miR-122與肝臟疾病關系的相關研究將會進一步進展，miR-122不但有望成為相關肝臟疾病的生物學標志或是診斷指標之一，更將在以后肝臟疾病靶向治療中扮演重要角色。