微RNA在非酒精性脂肪性肝病中的作用

于俊杰(综述),詹晓蓉(审校)

(哈尔滨医科大学附属第一医院内分泌科，哈尔滨 150001)

微RNA在非酒精性脂肪性肝病中的作用

于俊杰△(综述),詹晓蓉※(审校)

(哈尔滨医科大学附属第一医院内分泌科，哈尔滨 150001)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是以脂肪在肝脏异位沉积为特征的一组临床病理综合征，由于遗传、环境、不良的生活方式等因素的影响，NAFLD的发病率呈逐年增加，现已成为危害人类健康的三大肝脏疾病之一，NAFLD与代谢综合征及糖脂代谢异常、糖尿病伴随发生，正因为与多种疾病的关联、对心血管发生事件的影响等特点，其临床重要性越来越受到关注。随着分子生物学及功能性研究的不断进展，微RNA(microRNA，miRNA)在肝脏疾病及其发病机制中作用的报道屡见不鲜，并取得一系列重要进展，因此深入研究miRNA致NAFLD糖脂代谢紊乱的发病机制对NAFLD早期防治有重大意义，现对miRNA的生物学特性及其与NAFLD的关系进行了综述，以便人们在此基础上进一步发掘miRNA在NAFLD预防、诊断、治疗中的潜在价值。

1NAFLD概述

NAFLD是由于肝脏脂代谢失调，脂质沉积、浸润，脂肪水平升高，导致脂质在肝细胞内大量沉积引起的肝细胞损伤[1]。NAFLD发病率高，在肥胖患者中极为常见，并可进一步发展为非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、肝硬化和肝功能衰竭,是代谢综合征的主要临床表现之一。另外有研究证明，NAFLD与血管内皮功能障碍、颈动脉斑块形成有关，可引起一些患者心电图缺血性改变[2-5]。NAFLD的发病机制尚不十分清楚，目前较权威的学说(假说)为二次打击学说[6]，即“第1次打击”主要是胰岛素抵抗；“第2次打击”是氧化应激和异常的细胞因子导致的肝脏坏死性炎症和纤维化。然而“二次打击”学说并不能完全解释NAFLD的发病机制，近年来，关于miRNA在肝脏疾病及其发病机制中作用的报道屡见不鲜，并取得一系列重要进展，在一些动物研究中，miRNA在脂代谢中的重要作用已被明确报道[7-8]。并且最近研究显示，miRNA在人类NASH确实存在一些差异表达[9]。这些差异表达的miRNA调控多种生物学行为，如发育的进程、干细胞分化、细胞凋亡、疾病以及肿瘤发生等[9]，miRNA在NASH和肝硬化的病程及NAFLD潜在的诊疗作用逐渐受到重视，成为肝脏疾病研究领域的热点之一。

2miRNA的生物学特征和一般机制的概述

基因表达的转录后调控是基因表达调控的重要环节之一，主要包括信使RNA(mRNA)前体的加工修饰、3′末端对其利用效率的控制、翻译作用控制等，同时也是目前公认的多种疾病发病机制之一。在这个调控过程中miRNA主要通过调节靶基因mRNA和编码蛋白的表达起作用。miRNA是一类多种生物体内源性转录编码的小分子单链RNA，长约22个核苷酸，其通过直接剪切或者通过完全/不完全与靶mRNA 3′非翻译区(3′UTR)互补配对来抑制靶mRNA的翻译[10-11]，从而发挥对基因表达的转录后调控作用。miRNA的表达依赖于发展阶段，具有器官特异性[12-13]，其在细胞的增殖、分化和凋亡、免疫、肿瘤形成、组织的分化和发育等病理生理活动中发挥至关重要的作用[7，14]。目前已发现的人类miRNA有上千种。在病理条件下，一部分miRNA的过表达或下调可能会导致细胞代谢紊乱，或导致生理过程发生障碍引起其他疾病。

3miRNA在NASH和NAFLD发病机制的作用

最近几年，由于miRNA在脂代谢调节方面的重要作用，其在NAFLD中的研究已成为一个新兴的研究热点。这些小RNA分子可以调节许多重要的生物学行为，有些可能与NASH起源有密切的关系。不过，目前已知的肝脏miRNA表达模式的数据及其在人类NASH中的作用还是有限的。

3.1miRNA在人类NASH的差异表达最近的一项研究表明，人类NASH与特定的差异表达的miRNA相关[9]。在这项研究中，共有474人的miRNA被研究。其中46个miRNA被发现在NASH中有差异表达。高表达的有23个miRNA，低表达的有23个 miRNA。目前已知的是一个miRNA可以有多个目标基因(多样性)和多个miRNA有一个单一的目标基因(协同效应)。据报道，其中的2个高表达基因和1个低表达基因的miRNA可能有超过40个候选的靶基因[9]。然而大多数高表达和低表达的miRNA少于10个候选靶基因。在NASH的发展进程的关键环节中，这些差异表达的miRNA的潜在靶点发挥重要作用，包括一些重要的转录因子，如同源异型基因和性基因，这些靶基因直接参与脂质代谢，细胞生长和分化，细胞凋亡和炎症。这些变化会潜在影响胰岛素信号转导、脂质代谢、细胞应激和凋亡反应、炎症和组织损伤反应。

3.2特定miRNA在NASH中的作用尽管NAFLD的发病机制尚不完全清楚，但miRNA在其间所起的作用不容忽视。肝细胞内脂滴蓄积是包括NAFLD在内的多种肝脏疾病相关的脂肪变性的主要标志。目前，高通量筛选结果显示，有11种 miRNA能改变脂滴的形成和储存，特别是miR-181d可减少细胞内60%的脂滴蓄积，进而降低细胞内三酰甘油和胆固醇水平；与NAFLD发病密切相关的氧化物酶体增殖因子活化受体α目前被认为是miR-10b的靶基因，可调节脂肪变性干细胞模型L02细胞的脂肪变性水平[7，9，15-17]。肝脏中有含量非常丰富的miRNA——miR-122。近几年，miR-122在调节胆固醇和血脂代谢发挥的作用已引起了相当大的关注。在肝脏所有miRNA中，它占了近70%[18]。miR-122也是在人类NASH中被发现的差异表达的miRNA之一[9]。据报道，miR-122 除了在脂质和胆固醇代谢中的作用之外，还可以促进脂肪细胞的分化[7-8，16]。研究表明，在饮食诱导的肥胖小鼠模型抑制miR-122，将会导致乙酰辅酶A羧化酶B脂肪酸合成酶、硬酯酰辅酶A脱氢酶和3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶的mRNA的表达下降，并显著降低这些动物血浆胆固醇[7]。更重要的是，在沉默miR-122治疗2周后，这些小鼠肝脏组织学结果显示肝脂肪变性有大幅度的改善。另外，在Krützfeldt等[8]的另一项研究中，也发现在沉默miR-122后3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A小鼠血浆胆固醇水平明显下降。这些研究结果充分表明，miRNA在调节脂质代谢及在肝脏脂肪变性的发生、发展过程中起重要作用。最近， Gatfield等[19]研究表明，miR-122可能与生物钟的输出系统紧密相连，并优先调节昼夜节奏的表达基因。事实上肝脏中多达10%的蛋白质编码基因可能受昼夜节律的调节，而它们中的许多均与生物钟有联系，参与了各种代谢途径，特别是众所周知的胆固醇和脂质代谢。除了miR-122，其他几个miRNA被报道与肥胖和脂肪形态的改变有紧密联系。例如，在肝脏和白色脂肪的miR-335 的表达已被证明是在ob/ob小鼠的表达上调；增加miR-335的表达也与机体白色脂肪组织和肝脏的质量增加以及三酰甘油和胆固醇水平升高[20]相关。此外，miR-335水平与脂肪细胞的表达分化标记如过氧化物酶体增殖因子活化受体、Fas分子密切相关。研究表明，miR-134在脂肪细胞分化中也起着相似的作用，通过靶基因细胞外信号调节激酶5来实现[16]。miRNA在胰岛素信号转导中的作用被进化上保守的胰岛细胞特异的miR-375所证实[21]。过表达miR-375抑制葡萄糖诱导的胰岛素分泌，而抑制内源性miR-375增强胰岛素的分泌。研究显示，胰岛素分泌受到miR-375变化的影响，这一机制在葡萄糖代谢或细胞内钙信号是独立相关的[21]。miR-375似乎在胰岛素分泌的调节中扮演重要角色，将来可能会成为治疗胰岛素抵抗和糖尿病的一个新的药物靶点。

4miRNA潜在的诊断价值

近年来，随着研究技术的成熟和认识的不断深入，人们对肝脏miRNA的研究已取得了很大进展，已发现许多与肝脏疾病的病理过程密切相关的 miRNA。NAELD起病隐匿，缺乏特异性的临床表现。对NAFLD的诊断主要包括血液生化检测和影像学检测，前者特异性较差，后者简单、无创，适合疾病的筛选。不过目前诊断NAFLD的金标准仍然是肝活组织检查。研究表明，在疾病状态下外周血miRNA会发生异常表达，这预示着循环miRNA可作为疾病早期诊断和鉴别诊断的潜在无创性指标[9]。

5结语

miRNA是基因表达强大的调控者和参与者。它参与调节生物体的生长、发育等多个环节，与多种疾病的发生、发展有关。多种miRNA的表型改变和表达异常可正向或负向调控靶基因的表达，参与肝脏疾病的发生、发展过程。这些小分子水平的调控在未来可能会对肝脏疾病的治疗起重要作用。然而miRNA的功能调节及其对靶mRNA表达翻译水平调控的具体途径有待于进一步研究。随着对miRNA的网络调控功能研究的深入，人们必然会认识到miRNA在NAFLD的预防、诊断、治疗中所起的重要作用。

参考文献

[1]Kerr TA,Davidson NO.Therapeutic RNA manipulation in liver disease[J].Hepatology,2010,51(3):1055-1061.

[2]Villanova N,Moscatiello S,Ramilli S,etal.Endothelial dysfunction and cardiovascular risk profile in nonalcoholic fatty liver disease[J].Hepatology,2005,42(2):473-480.

[3]Kip KE,Marroquin OC,Kelley DE,etal.Clinical importance of obesity versus the metabolic syndrome in cardiovascular risk in women a report from the Women′s Ischemia Syndrome Evaluation (WISE) study[J].Circulation,2004,109(6):706-713.

[4]Barzilay JI,Abraham L,Heckbert SR,etal.The relation of markers of inflammation to the development of glucose disorders in the elderly the Cardiovascular Health Study[J].Diabetes,2001,50(10):2384-2389.

[5]Volzke H,Robinson DM,Kleine V,etal.Hepatic steatosis is associated with an increased risk of carotid atherosclerosis[J].World J Gastroenterol，2005,11(12):1848-1853.

[6]Alba LM,Lindor K.Non-alcoholic fatty liver disease[J].Aliment Pharmacol Ther,2003,17(8):977-986.

[7]Esau C,Davis S,Murray SF,etal.miR-122 regulation of lipid metabolism revealed by in vivo antisense targeting[J].Cell Metab,2006,3(2):87-98.

[8]Krützfeldt J,Rajewsky N,Braich R,etal.Silencing of microRNAs in vivo with ′antagomirs′[J].Nature,2005,438(7068):685-689.

[9]万星勇,虞朝辉,厉有名,等.微小RNA在脂肪性肝病研究中的新进展[J].国际消化病杂志,2012,32(5):262-263,311.

[10]刘悦,李丹,张玉,等.动物microRNA靶基因的筛选与鉴定研究进展[J].生物学杂志,2014,31(2):82-86.

[11]黄志清,陈小玲,余冰,等.microRNA在骨骼肌发育中的功能及其表达的营养调控[J].动物营养学报,2011,23(10):1647-1650.

[12]Lagos-Quintana M,Rauhut R,Yalcin A,etal.Identification of tissue-specific microRNAs from mouse[J].Curr Biol，2002,12(9):735-739.

[13]Houbaviy HB,Murray MF,Sharp PA.Embryonic stem cell-specific MicroRNAs[J].Dev Cell,2003,5(2):351-358.

[14]Meng F,Henson R,Wehbe-Janek H,etal.The MicroRNA let-7a modulates interleukin-6-dependent STAT-3 survival signaling in malignant human cholangiocytes[J].J Biol Chem,2007,282(11):8256-8264.

[15]Zheng L,Lv G,Sheng J,etal.Effect of miRNA-10b in regulating cellular steatosis level by targeting PPAR-α expression,a novel mechanism for the pathogenesis of NAFLD[J].J Gastroenterol Hepatol，2010,25(1):156-163.

[16]陈玉娟.脂肪细胞分化在运动影响高脂膳食大鼠胰岛素抵抗中的作用[D].石家庄：河北师范大学,2010.

[17]Whittaker R,Loy PA,Sisman E,etal.Identification of MicroRNAs that control lipid droplet formation and growth in hepatocytes via high-content screening[J].J Biomol Screen,2010,15(7):798-805.

[18]Chang J,Nicolas E,Marks D,etal.Research Paper miR-122,a Mammalian Liver-Specific microRNA,is Processed from mRNA and May Downregulate the High Affinity Cationic Amino Acid Transporter CAT-1[J].RNA Biol,2004,1(2):106-113.

[19]Gatfield D,Le Martelot G,Vejnar CE,etal.Integration of microRNA miR-122 in hepatic circadian gene expression[J].Genes Dev,2009,23(11):1313-1326.

[20]Nakanishi N,Nakagawa Y,Tokushige N,etal.The up-regulation of microRNA-335 is associated with lipid metabolism in liver and white adipose tissue of genetically obese mice[J].Biochem Biophys Res Commun,2009,385(4):492-496.

[21]Poy MN,Eliasson L,Krutzfeldt J,etal.A pancreatic islet-specific microRNA regulates insulin secretion[J].Nature,2004,432(7014):226-230.

摘要：微RNA(miRNA) 是一类长约22个核苷酸的内源性非蛋白质编码的小分子RNA，它通过对目标mRNA的剪切和翻译抑制，发挥对基因表达的转录后调控作用。miRNA具有多靶点的特性，至少参与约1/3人类蛋白质的表达调控，并且参与调控细胞分化、凋亡，肿瘤形成、免疫反应等多种生物学行为。近些年研究表明，miRNA对于调控非酒精性脂肪性肝病的基因表达、调节脂质形成和储存至关重要。

关键词：微RNA；非酒精性脂肪性肝炎；非酒精性脂肪性肝病；代谢综合征

The Role of MicroRNA in Nonalcoholic Fatty Liver DiseasesYUJun-jie，ZHANXiao-rong.(DepartmentofEndocrinology,theFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Abstract:MicroRNA(miRNA) is a class of 22 nucleotides endogenous non-protein-coding small molecule RNA,which regulates gene expression after transcription through splicing and translation of the target mRNA inhibition.miRNA has multiple targets,and is involved in the expression regulation of at least about 1/3 human protein,and participates in biological behaviors including the regulation of cell differentiation,apoptosis,tumor formation,and immune response.In recent years,research shows that miRNA is essential to the regulation of gene expression of nonalcoholic fatty liver disease,lipid formation and storage.

Key words:MicroRNA; Nonalcoholic fatty hepatitis; Nonalcoholic fatty liver disease; Metabolic syndrome

收稿日期：2014-11-03修回日期：2015-01-28编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.16.008

中图分类号：R58

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)16-2901-03