微小RNA及自噬现象与几种肝脏疾病的关系

　　近年来,国内外在肝脏疾病的基础与临床研究领域取得了不少进展,本期及下期杂志已邀请有关专家分别从乙型病毒性肝炎、丙型病毒性肝炎、脂肪性肝病、肝纤维化、自身兔疫性肝病、肝癌及肝脏外科病理学等方面进行总结和回顾。本文仅对微小RNA(microRNA, miRNA是)与病毒性肝炎、脂肪肝、肝纤维化及肝细胞癌等疾病的关系进行简要介绍,以期引起本刊读者的兴趣。 　　

　　一、微小RNA与肝脏疾病 　　

　　miRNA是广泛存在于真核细胞动物的长度约为21~23个核苷酸的非编码RNA分子,能通过与靶基因mRNA的 5′ 或3′ 非翻译区部分互补序列结合,诱导mRNA的降解或阻遏其翻译,主要对转录后基因表达起负向调节作用。通常由RNA聚合酶Ⅱ从相应的基因组DNA转录成较长的环茎状初级miRNA,然后再被核酶Drosha切 割成70 个核苷酸的发夹状前体miRNA,被输出蛋白5转运出细胞核后,在胞质中被核酶Dicer切 割为成熟的miRNA。miRNA在物种进化中相当保守,在发育、细胞增殖、凋亡以及病毒感染、炎症纤维化及肿瘤发生过程中起重要作用[1]。 　　

　　1. miRNA与 病毒性肝炎[1-2]:miR-122在肝脏中很丰富,而且是肝脏中主要的miRNA,但在其他组织中不存在。人类miR-122基 因定位于 18号染色体,位于一个非编码RNA外显子。miR-122能促进HCV的复制,其可能机制是miR-122与 HCV的 5′非编码区结合,从而促进HCV蛋 白的翻译。这提示,抑制miR-122有 可能成为阻断HCV复制的新策略。有研究发现给黑猩猩静脉注射一种基于反义寡核苷酸技术的miRNA抑制剂,可以有效抑制HCV复制:在4只慢性感HCV的黑猩猩中,2只接受高剂量抑制剂者和 1只接受低剂量者血清HCⅤ 载量明显下降,并且在数周治疗期间维持在较低水平,未发现任何病毒逃逸突变或肝脏毒性。因此,其临床疗效值得进一步验证。 　　

　　相反, miR-122对于HBV可 能有抑制作用。实验研究显示,用 反义RNA技术抑制miR-122,可使Hu-H7细胞分泌HBsAg和 HBeAg增 加 ;而过度表达miR-122可使HepG2细 胞表达HBsAg和 HB诶个减少。因此, miR-122是否能作为抗和BⅤ 的新靶点值得进一步探索。 　　

　　2, miRNA与 酒精性和非酒精性脂肪肝[2-3] :有研究显示,慢性乙醇饲喂可以通过活化核因子 κ B(NF-κB)使 Kupffer细 胞中的miR-155上 调,而后者使肿瘤坏死因子 α mRNA更 加稳定,因而加重炎症反应。在非酒精性脂肪肝患者血清中,有20多种调节细胞增殖、凋亡、氧化应激和代谢的miRNAs上调或下调。例如, miR-34a和miR-122水 平明显升高,因 此有可能成为诊断脂肪肝疾病的生物学标志和新的治疗靶点。 　　

　　3. miRNA与 肝纤维化[1-3]:肝 纤维化时, miR-150和miR-194降低,它们的正常功能是通过下调c-myb和 rac1的 表达而抑制肝星状细胞 (HSC)的 活化。而过度表达miR-150或miR-194可使已活化的人HSC细 胞系发生表型逆转。 　　

　　miRNA-29家族(miR-29a,29b1,29b2及29c)也在小鼠 (四 氯化碳或胆管结扎模型)或人类肝纤维化中起重要作用。实验研究显示,转化生长因子 β的致纤维化作用是至少部分是通过下调miR-29的表达来介导的 ;反 之miR-29也 能影响转化生长因子 β和NF-k B信号通路从而调控纤维化。另有研究发现,慢性丙型肝炎患者有miR-199a、 199b、200a和200b过 度表达,且其表达水平和肝纤维化进展呈正相关 ;在人类HSC细 胞系LX-2细胞中过度表达这些miRNA可 以诱导金属蛋白酶组织抑制因子1、 基质金属蛋白酶13及 α1前胶原的表达。以上证据均表明, miRNA在肝纤维化发生和发展中有着重要作用,有可能成为新的抗肝纤维化治疗靶点。 　　

　　4. miRNA与 肝细胞癌 (HCC) [2-5]:近 年发现,许多miRNA是癌基因或抑癌基因。在HCC中下调的miRNAs包括 let-7, miR-122, miR-101,上调的包括miR-221, miR-181和miR-17至miR-92。总体来说,癌症中下调的miRNA较上调的miRNA多。由于一种miRNA可能针对几个HCC相关基因,因而有可能作为基因治疗的靶点 ,且 因其不编码蛋白故不会产生免疫原性。以而miR-122为 例,其水平在HCC组织中通常比在正常肝脏中低,且其水平越低、临床预后越差 ;而过度表达miR-122可 以抑制HCC细胞系的致瘤性,表明它有抑癌作用。过度表达而miR-122还 可促进HCC细胞对化疗药物 (柔红霉素)或靶向治疗药物 (索 拉非尼)的敏感性。需要注意的是,由 于一个miRNA可能影响多个下游靶基因的表达,故应警惕可能出现治疗效应以外的非靶基因效应。 　　

　　HCC患者血循环中的miRNA水 平亦受到影响。有研究显示HCC患者血清雨miR-221水平是对照组的4.8倍 ,而且miR-221水 平与肝硬化、肿瘤大小和分期呈正相关,与 总体生存呈负相关。另有研究发现,HCC患者血清而miR-16水平下降,其诊断HCC的敏感性比甲胎蛋白、异常凝血酶原及甲胎蛋白扁豆凝集素3变异体更好。如果这些发现能够在大样本队列研究中得到验证,则 监测特定miRNA的 血清水平可能成为临床诊断和判断疗效的生物学标志。 　　

　　二、自噬现象与肝脏疾病自噬也称自我消化,是细胞质中蛋白、脂类、糖类及细胞器 (如线粒体、内质网和过氧化小体)被降解的过程。经典的自噬过程包括 自噬小体形成、自噬小体一溶酶体融合以及自噬体小体内容物被溶酶体水解酶降解。自噬可分为三种 :巨 自噬通常简称自噬,过程如上所述 ;微 白噬是指溶酶体把部分细胞质隔离开来进行消化 ;伴侣介导的自噬是指选择性降解具有特殊信号序列 (KFERQ基序)的蛋白。前二者均为非选择性降解蛋白、脂类和细胞器 ;后者为选择性,且不降解脂类和细胞器。与凋亡一样,自噬也是控制细胞存活和死亡的重要调节机制。自噬可被细胞外和细胞内信号如氧化应激、生长因子、神经酰胺、内质网应激、葡萄糖、氨基酸和血清饥饿所诱发。自噬的生理功能是通过清除不需要的细胞内物质,在饥饿状态下为细胞提供营养、 促进存活,对发育、分化、存活和保持稳态起重要作用,而肝脏自噬功能的紊乱对肝脏的生理功能和疾病状态有重要影响[6] 。 　　

　　1.自噬与病毒性肝炎[7]:在 HBV和 HCV感染中自噬活性增加,但被病毒转化为对其自身有利的方向。HCV能对自噬发生适应,避免被自噬机制识别、阻止自噬小体成熟为自噬溶酶体,并利用自噬的功能或成分增加细胞内HCV复制。自噬也能促进HBV复制,主要发生在DNA复制环节,其次是RNA转录环节,但对其他环节无明显影响。 　　

　　2.自噬与酒精性和非酒精性脂肪肝[8-9]:饮酒可导致5′ 腺苷单磷酸激活的蛋白激酶活性降低,继而降低自噬活性 ;同 时乙醇可破坏微管和微丝等细胞骨架成分,进而影响自噬小体的形成及其与溶酶体的融合,也导致自噬活性下降。而自噬活性下降可促进Mallory小 体形成,终导致细胞肿胀、肝脏肿大、转氨酶升高。 同时,由于自噬活性降低,受 乙醇损伤的线粒体不能通过自噬机制被清除,导致氧化磷酸化去偶联和细胞死亡。 　　

　　自噬活性亦随营养状态不同而改变。在短期增加脂类的情况下,体外实验显示自噬活性增加,但在遗传性或高脂食物诱导的小鼠慢性肥胖和胰岛素抵抗模型中,持续给予高脂则导致肝脏自噬活性降低,从而影响细胞功能特别是内质网功能并形成胰岛素抵抗。 有研究发现,肥胖者肝脏的自噬功能缺陷,而上调自噬活性能够改善胰岛素抵抗。能否通过药理学手段来促进自噬,从而治疗本类疾病是值得探索的问题。 　　

　　3.自噬与 α1抗胰蛋白酶缺乏症所致肝损害[6-7]:αl抗 胰蛋白酶缺乏导致肝损害的机制可能与自噬有关。有研究发现,大量不溶性突变型 α1抗胰蛋白酶聚集在肝细胞内质网,激活自噬,从而导致肝细胞凋亡。有研究发现,抗癫痫药物卡马西平可以促进自噬,在小鼠模型中可以降低肝内的突变型 αl抗胰蛋白酶的含量及肝纤维化程度,为 药物治疗本病提供了实验依据。 　　

　　4.自噬与纤维化[10]:已 在数种能产生纤维的细胞中发现自噬活性增高。有研究发现,必须有自噬活性才能使HSC激活,使用非特异性自噬活性抑制剂可以抑制HSC产 生胶原,但不影响其细胞活力或存活。激活的HSC能 大量增殖并产生大量胶原纤维,故能量需求大大增加,这时也需通过自噬产生能量以维持能量稳态。实验研究显示,通过基因调控抑制HSC自噬,可以减轻四氯化碳所致的小鼠肝纤维化。目前已发现数种自噬的化学调节剂,将来有可能通过调节自噬来治疗纤维化
　　5.自噬和HCC[5. 7]∶自噬的主要功能是促进细胞存活,但体外实验、小鼠体内实验及在HCC患者中进行的研究均表明, 自噬是一种抑癌机制。其可能的机制为 :自噬能够限制染色体的不稳定性从而能防止癌基因突变的累积、限制氧化应激、降低肿瘤内坏死和炎症。HCC患者的自噬活性降低,而自噬蛋白Beclin-1的水平有预后意义。能够促进自噬的药物平阳霉素对此类患者有一定益处,提示促进自噬有可能成为肿瘤治疗的策略之一。
　　1.Szabo G,Sarnow P,Bala S. MicroRNA silencing and the development of novel therapies for liver disease[J].Journal of Hepatology,2012.462-466.
　　2.Borel F,Konstantinova P,Jansen PL. Diagnostic and therapeutic potential of miRNA signatures in patients with hepatocellular carcinoma[J].Journal of Hepatology,2012.1371-1383.
　　3.Wang XW,Heegaard NH,Orum H. MicroRNAs in liver disease[J].Gastroenterology,2012.1431-1443.
　　4.Haybaeck J,Zeller N,Heikenwalder M. The parallel universe:microRNAs and their role in chronic hepatitis,liver tissue damage and hepatocarcinogenesis[J].Swiss Medical Weekly,2011.w13287.
　　5.Liu W,Shi Y,Peng Y. Epigenetics ofhepatocellular carcinoma:a new horizon[J].Chinese Medical Journal,2012.2349-2360.
　　6.Tanida I. Autophagosome formation and molecular mechanism of autophagy[J].Antioxidants & Redox Signaling,2011.2201-2214.
　　7.Rautou PE,Mansouri A,Lebrec D. Autophagy in liver diseases[J].Journal of Hepatology,2010.1123-1134.
　　8.Amir M,Czaja MJ. Autophagy in nonalcoholic steatohepatitis[J].Expert Review of Gastroenterology and Hepatology,2011.159-166.
　　9.Gao B,Bataller R. Alcoholic liver disease:pathogenesis and new therapeutic targets[J].Gastroenterology,2011.1572-1585.
　　10.Hernández-Gea V,Ghiassi-Nejad Z,Rozenfeld R. Autophagy releases lipid that promotes fibrogenesis by activated hepatic stellate cells in mice and in human tissues[J].Gastroenterology,2012.938-946.