miR-122在非酒精性肝臟疾病中的作用

楊冬晗 李可欣 賈逸林 侯瑞麗 戈娜 李楠 郝允彤

microRNA122(miR-122)是肝臟中一種復(fù)雜的特異性microRNA，調(diào)節(jié)肝臟的多種生理病理過程。miRNAs是長度約為22個(gè)核苷酸大小的短的功能性非編碼RNA分子，是肝細(xì)胞基因網(wǎng)絡(luò)和通路的調(diào)節(jié)器，在肝臟疾病的進(jìn)展中發(fā)揮著中心作用[1]。這種肝臟富集轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的miRNA能夠促進(jìn)肝細(xì)胞的分化并調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，并且在作為抑制肝細(xì)胞增殖和惡性轉(zhuǎn)化的抑制因子方面具有顯著的活性。大多數(shù)miRNAs通過促進(jìn)或抑制靶基因的翻譯來發(fā)揮負(fù)向調(diào)節(jié)的作用，少數(shù)有促進(jìn)轉(zhuǎn)錄后翻譯的作用。miRNA經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)錄后修飾，這對miR-122 3'端在調(diào)節(jié)miRNA穩(wěn)定性方面非常重要。因此，本文將對非酒精性肝臟疾病中miR-122作用的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。

一、miR-122在肝臟中的功能

miR-122最初通過克隆和測序在小鼠組織中發(fā)現(xiàn)的，經(jīng)靶基因轉(zhuǎn)錄后表達(dá)減少，是一種肝臟特異性miRNA。通常情況下這種靶向涉及到miRNA和同源miRNA靶點(diǎn)之間的不完美堿基配對，會(huì)導(dǎo)致蛋白產(chǎn)生改變。miRNA在人體內(nèi)密切參與肝損傷的發(fā)生和進(jìn)展，并改變與疾病相關(guān)靶點(diǎn)的表達(dá)[2]。盡管最近一項(xiàng)研究表明在其他組織中，如人類和小鼠的呼吸系統(tǒng)中檢測到了miR-122，但表達(dá)量卻微不足道。miR-122的表達(dá)幾乎全部在肝細(xì)胞內(nèi)，成人肝臟中約占miRNA總數(shù)的十分之七[3]。在胚胎發(fā)育過程中，miR-122的表達(dá)在小鼠和人類肝臟中都急劇上調(diào)，這提示miR-122可能在肝細(xì)胞分化和肝臟發(fā)育調(diào)控中發(fā)揮重要作用[4]。

miR-122的另一個(gè)獨(dú)特特點(diǎn)是調(diào)節(jié)晝夜規(guī)律，pri-miR-122在小鼠體內(nèi)呈晝夜節(jié)律性調(diào)節(jié)。在晝夜周期中，pri-miR-122的轉(zhuǎn)錄抑制是由孤兒核受體驅(qū)動(dòng)的，盡管pri-miR-122的轉(zhuǎn)錄具有明顯的晝夜節(jié)律效應(yīng)，但成熟的miR-122水平并沒有明顯變化，這可能是因?yàn)樗哂泻芨叩姆€(wěn)定性。miR-122在肝臟穩(wěn)態(tài)中最顯著的作用是調(diào)節(jié)膽固醇和甘油三酯代謝以及血液堿性磷酸酶水平，miR-122在小鼠和靈長類動(dòng)物肝臟中能夠降低血漿膽固醇水平，卻不引起可檢測的肝臟毒性[5]。雖然miR-122調(diào)控膽固醇代謝的直接途徑尚未完全闡明，但間接調(diào)控膽固醇生物合成的基因可能很重要。此外，miR-122還可抑制靶mRNAs來調(diào)節(jié)系統(tǒng)鐵的穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)血色素沉著和血凝素這些miRNAs編碼鐵利用的激素的激活劑，因此，當(dāng)miR-122水平降低時(shí)會(huì)出現(xiàn)缺鐵的現(xiàn)象。

二、miR-122與病毒性肝炎

(一)丙型肝炎 miR-122是肝細(xì)胞中最為豐富的miRNA，在丙型肝炎(hepatitis C virus, HCV)中有著非常明確的作用。目前，還沒有針對丙型肝炎的疫苗，尤其慢性丙型肝炎，它與肝硬化和肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)的發(fā)展都顯著相關(guān)。miR-122是丙型肝炎病毒復(fù)制的宿主因子，通過抑制細(xì)胞周期G1在感染的細(xì)胞內(nèi)起作用。另外，飲酒能夠增強(qiáng)丙型肝炎病毒的復(fù)制，用酒精處置丙型肝炎病毒感染的肝癌細(xì)胞后，細(xì)胞內(nèi)miR-122的表達(dá)量會(huì)增加，負(fù)向調(diào)節(jié)細(xì)胞G1期的，通過上調(diào)miR-122的表達(dá)，miR-122的靶點(diǎn)能夠下調(diào)來促進(jìn)HCV的復(fù)制。miR-122在丙型肝炎病毒感染中的作用首次被證實(shí)為內(nèi)源性miR-122的隔離，與大多數(shù)通過結(jié)合mRNAs 3′UTR端來抑制目標(biāo)miRNAs不同，HCV復(fù)制首先由基因組RNA轉(zhuǎn)譯病毒多蛋白，通過miR-122結(jié)合位點(diǎn)下游的一個(gè)內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)介導(dǎo)反應(yīng)，然后病毒蛋白通過膜結(jié)合復(fù)制復(fù)合體中的負(fù)鏈，介導(dǎo)病毒RNA的復(fù)制。miR-122與病毒內(nèi)RNA 5′UTR中相鄰的兩個(gè)位點(diǎn)直接配對，增強(qiáng)了病毒的復(fù)制能力，潛在保護(hù)了它從5'到3'的外切酶活性或病毒RNA的細(xì)胞質(zhì)傳感器。

(二)乙型肝炎 乙型肝炎病毒(HBV)是另一種主要的嗜肝DNA病毒，全球感染人數(shù)約為3.5億。HBV感染的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致肝硬化、肝功能衰竭和肝癌的風(fēng)險(xiǎn)增加[6]。HBV感染的患者與健康對照組相比肝臟中miR-122的表達(dá)明顯降低，且miR-122水平與慢性乙型肝炎肝內(nèi)病毒載量呈負(fù)相關(guān)，通過下調(diào)miR-122促進(jìn)其復(fù)制和發(fā)病[7]。miR-122直接針對HBV前基因組RNA的一個(gè)保守的編碼乙肝病毒的區(qū)域。然而，miR-122與HBV RNA結(jié)合導(dǎo)致HBV蛋白表達(dá)、轉(zhuǎn)錄和復(fù)制抑制的確切機(jī)制尚待確定。此外，miR-122還間接干擾了乙肝病毒的復(fù)制，降低了HBV的表達(dá)。與HCV相比，HBV的感染降低了miR-122的表達(dá)，病毒載量與HBV感染者miR-122的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)[8]。作用機(jī)制可能是所有的HBV mRNAs都含有miR-122結(jié)合位點(diǎn)，并可作為海綿來隔離miR-122。病毒誘導(dǎo)的抑制miR-122可能改變肝功能，并促進(jìn)包括肝癌在內(nèi)的肝病的發(fā)展。總之，這些由HBV引起的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的改變可能有助于肝癌的發(fā)展。

研究者從多個(gè)候選靶基因中鑒定出細(xì)胞周期蛋白G1為miR-122的靶基因，參與了HBV的復(fù)制[9]。過表達(dá)和敲低研究表明，細(xì)胞周期G1抑制了HBV轉(zhuǎn)染細(xì)胞中的病毒復(fù)制。研究發(fā)現(xiàn)，miR-122通過下調(diào)細(xì)胞周期G1，阻斷了細(xì)胞周期G1和p53之間的相互作用，通過允許p53特異性結(jié)合HBV增強(qiáng)因子，加強(qiáng)了p53介導(dǎo)的HBV的轉(zhuǎn)錄抑制。揭示了miR-122通過下調(diào)細(xì)胞周期G1或通過直接或間接結(jié)合細(xì)胞周期G1而下調(diào)p53或促進(jìn)p53活性[10]。

三、miR-122與藥物性肝損傷

藥物誘導(dǎo)肝損傷(drug-induced liver injury, DILI)是指肝臟由于藥物的毒性作用或藥物過敏反應(yīng)所引起的疾病，也稱藥物性肝病。常見可誘發(fā)肝損傷的藥物有乙酰氨基酚(acetaminophen, APAP)(解熱鎮(zhèn)痛藥)、異煙肼(抗結(jié)核藥物)等。

(一)乙酰氨基酚 miR-122在APAP所致的藥物性肝損傷中，其特異性和敏感性均高于傳統(tǒng)生物標(biāo)志物ALT。在對APAP造成的DILI中，給予APAP處理后肝臟組織中miR-122水平先出現(xiàn)過表達(dá)，通過超越正常水平的抑制其下游靶基因的功能進(jìn)而導(dǎo)致肝臟損傷，隨即miR-122從肝臟組織中釋放入血，此時(shí)肝臟組織中的miR-122水平開始下降，血漿中開始升高。miR-122作為APAP誘導(dǎo)肝細(xì)胞損傷的始動(dòng)因素，上調(diào)可加重肝細(xì)胞損傷，下調(diào)可減輕肝細(xì)胞損傷。在APAP誘導(dǎo)小鼠肝損傷模型中發(fā)現(xiàn)，外周血中存在miRNA，小鼠在給藥后miR-122、-192、-193表達(dá)水平異常升高，而miR-710、-711、-483表達(dá)水平下調(diào)。miR-122出現(xiàn)異常的時(shí)間早于ALT、AST有可能作為肝損傷的早期診斷指標(biāo)。

(二)異煙肼 miR-122的表達(dá)水平在異煙肼致大鼠肝損傷的實(shí)驗(yàn)中與正常組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相比整體呈下降趨勢，并且隨著給藥時(shí)間的延長，表達(dá)量顯著下降[11]。在肝組織內(nèi)僅有少量炎細(xì)胞浸潤時(shí)，miR-122就明顯下調(diào)，隨著給藥時(shí)間延長，肝組織損傷加重，miR-122的下調(diào)就越明顯。但在降低至最低水平時(shí)有回升，可能與肝組織受損后，肝臟的自我恢復(fù)和再生功能有關(guān)。在異煙肼誘導(dǎo)小鼠急性肝損傷的實(shí)驗(yàn)中，miR-122相較于ALT、AST能夠更早更準(zhǔn)確的反應(yīng)肝臟的組織病理學(xué)變化。miR-122在疾病發(fā)展過程中表現(xiàn)出來下降趨勢可能與異煙肼的藥物代謝動(dòng)力學(xué)有關(guān)，但具體機(jī)制尚不明確[12]。

四、miR-122與肝癌

肝癌是一種多因素引發(fā)的異質(zhì)性疾病。目前，已經(jīng)證實(shí)miR-122是一種真正的腫瘤抑制因子。研究顯示，鼠源和人源的初級HCC中miR-122水平降低，說明它在腫瘤抑制因子中的潛在作用。當(dāng)小鼠體內(nèi)或是肝細(xì)胞中的miR-122被敲除后1年，這些小鼠就會(huì)逐步從脂肪性肝炎發(fā)展到肝纖維化，甚至肝癌[13]。同時(shí)，研究也發(fā)現(xiàn)，在肝臟易感的小鼠中，miR-122的缺失導(dǎo)致了強(qiáng)效肝致癌物質(zhì)二乙基亞硝胺的生成，在腫瘤發(fā)生前誘導(dǎo)了膽道囊腫的形成，使HCC的發(fā)展提前[14]。

此外，miR-122在乙型肝炎病毒引起的肝癌中表達(dá)減少，卻在丙型肝炎相關(guān)肝癌中正常或升高。也許是miR-122在這兩種病毒的生命周期中的作用不同引起的。采用基因組表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)，與肝癌非腫瘤組織相比，肝癌組織中miR-122表達(dá)減少，miR-122預(yù)測靶基因增加，可能導(dǎo)致線粒體代謝障礙。miR-122在HCC中表達(dá)的缺失與預(yù)后不良和轉(zhuǎn)移有關(guān)，miR-122的缺失促進(jìn)了細(xì)胞的致瘤特性，如細(xì)胞遷移和侵襲，而miR-122的恢復(fù)則逆轉(zhuǎn)了這種表型[15]。肝腫瘤基因的異常表達(dá)影響細(xì)胞的生長和死亡，恢復(fù)其表達(dá)，可以逆轉(zhuǎn)肝癌細(xì)胞成瘤并預(yù)防和阻止肝癌的發(fā)展。許多miRNAs與多種癌基因或抑癌基因密切相關(guān)，肝細(xì)胞癌中的miR-122水平低于正常肝細(xì)胞中，這與預(yù)后不良有關(guān)。miR-122的過表達(dá)降低了肝癌細(xì)胞的致瘤特性，說明miR-122具有抑癌作用。影響肝癌miR-122表達(dá)降低的因素尚未完全闡明，但miR-122在腫瘤中的表達(dá)水平與幾種肝特異性轉(zhuǎn)錄因子的水平相關(guān)，提示這些蛋白具有調(diào)節(jié)作用。

現(xiàn)有的研究已經(jīng)確認(rèn)miR-122的幾個(gè)靶基因參與了肝癌的發(fā)生，如ADAM10、血清反應(yīng)因子、cyclin G1和Wnt1。miR-122在肝癌組織或細(xì)胞中的表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致以上靶基因的表達(dá)增加。miR-122能夠抑制cyclin G1的表達(dá)，表達(dá)量的減少使細(xì)胞增殖加速進(jìn)而發(fā)生癌變，miR-122的激活能有效抑制細(xì)胞的凋亡。另有研究表明，DNA甲基化也參與了肝特異性miR-122的表達(dá)調(diào)控，并且與肝癌細(xì)胞的凋亡密切相關(guān)，有望成為肝癌治療的新靶點(diǎn)[16]。

五、miR-122的應(yīng)用及不足

miRNAs在幾乎所有肝病中的表達(dá)都發(fā)生了變化，對應(yīng)用miRNA治療疾病起了強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。它們相對較小但涉及多種細(xì)胞通路的大量細(xì)胞靶點(diǎn)的能力使miRNAs成為有吸引力的治療靶點(diǎn)，但將其傳遞到特定的細(xì)胞類型或組織仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。靜脈注射AAV8血清型是肝臟基因治療較有希望的一種手段，插入突變的風(fēng)險(xiǎn)最小，一次給藥可以產(chǎn)生持續(xù)有效的表達(dá)，但轉(zhuǎn)基因的表達(dá)隨時(shí)間而下降；另外一種替代方法是LNP-DP1一種基于陽離子脂質(zhì)的納米顆粒，用于將miR-122模擬物傳遞給使用化學(xué)致癌物二乙基亞硝胺的小鼠，可以穩(wěn)定血液循環(huán)，促進(jìn)吸收LNP-DP1[17]。此外，miR-122的恢復(fù)也可使肝癌細(xì)胞對諸如阿霉素等化療藥物敏感，所以miR-122與化療藥物結(jié)合可能對肝癌有加和或協(xié)同作用。這些也印證了miR-122在治療HCC方面的潛能。

在藥物性肝損傷中，miRNA可以作為一種診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物，如miR-122可作為撲熱息痛導(dǎo)致肝損傷的生物標(biāo)志物，在藥物性肝損傷中使用撲熱息痛可使miR-122水平特異性升高。然而，獨(dú)立使用miR-122這種生物標(biāo)志物進(jìn)行診斷可能并不理想，因?yàn)樗荒軈^(qū)分良性的臨床ALT升高和嚴(yán)重肝損傷，而且不能針對性的確定APAP的毒性。

miR-122在血清和血漿中具有較大的穩(wěn)定性，參與了肝臟功能的各個(gè)方面，調(diào)節(jié)其活性可能為治療乙肝和丙肝以及肝癌提供一種新的治療方法[18]。由于miR-122在肝臟中的功能以及在CHB和HCC中扮演的角色，所以在使用miR-122抑制劑治療HCC時(shí)，考慮miR-122的獨(dú)特性很重要，有望成為肝臟損傷的一個(gè)潛在標(biāo)志。在CHB和HCC中觀察到肝內(nèi)miR-122水平的顯著下降，抑制miR-122的表達(dá)可能有助于病毒感染和肝癌的持續(xù)發(fā)生。此外，考慮到miR-122的異常表達(dá)已與乙肝和肝癌合并，可以研究提高miR-122的水平來限制HBV感染或防止HCC的發(fā)展。

miR-122自從被發(fā)現(xiàn)就作為一種高表達(dá)的肝臟特異性非編碼RNA被廣泛研究，刺激HCV的復(fù)制，抑制HBV的復(fù)制，抑制肝癌的發(fā)生。在藥物性肝損傷中，miR-122是一個(gè)非常敏感和早期的指標(biāo)，可能利用它在早期的藥物試驗(yàn)中識別有可能引起肝損傷的藥物。未來的挑戰(zhàn)將是確定miR-122能否為肝病病因的現(xiàn)實(shí)臨床情況提供臨床預(yù)后評估，miR-122可以能夠早于其他指標(biāo)來預(yù)示肝臟疾病，可以考慮作為診斷肝損傷的標(biāo)準(zhǔn)。

在疾病狀態(tài)下尤其是癌癥狀態(tài)下，使用microRNAs是一種很有前途的治療方法，可與經(jīng)典化療結(jié)合使用，以控制細(xì)胞內(nèi)miRNA的水平。在HBV感染患者中，HCV陰性HCC患者中，甚至在預(yù)防肝硬化以及易感個(gè)體的癌前狀態(tài)的發(fā)展中靶向miR-122都是有益的，直接量化肝損傷特異性生物標(biāo)志物miR-122將成為許多肝病診斷和預(yù)后的重大突破。