miR-122与肝脏疾病的关系

白志金 丁瑞峰

microRNAs(miRNAs)是一类由内源基因编码的长度为20～25 nt的小分子非编码单链RNA分子，广泛存在于微生物、动物、植物等各种真核生物中。自从1993年Lee等[1]在线虫发现第一个miRNA(Lin-4)以来，越来越多的miRNAs被发现。据估计，人类超过60%的蛋白质编码基因受miRNAs调控[2]，miRNAs主要通过与靶基因3'端非翻译区(3'-UTR)的不完全碱基配对互补结合，进而抑制靶mRNA的翻译或者诱导mRNA的降解，即在转录后水平调节靶基因的表达水平[3]，miRNAs参与了生物体多种病理和生理过程，对细胞的增生、分化、凋亡等一系列生命现象发挥广泛的生物学调控作用。microRNA-122(miR-122)是一种发现比较早而且研究较多的miRNA，Lagos-Quintana等[4]小鼠肝组织克隆发现，它位于人类基因组的第18号染色体，定位于18q21.31[5]。在肝脏组织中存在特异性的高表达，约占肝组织miRNAs的70%。近年来已有研究显示在病毒性肝炎、肝细胞癌、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病等肝脏疾病中都有miR-122的变化[6-8]，本文就miR-122与肝脏疾病的关系作一综述。

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

丙型病毒性肝炎(viral hepatitis type C)，简称为丙型肝炎，是一种由HCV感染引起的病毒性肝炎，主要经输血、高危性行为、吸毒等传播，HCV是带包膜的单正链RNA病毒，属于黄病毒科。其9.6 kb的基因组可直接作为mRNA翻译成一个大分子蛋白前体，再由宿主及病毒自身的蛋白酶剪切成10个病毒蛋白，包括结构蛋白和非结构蛋白慢性肝炎，慢性感染者20%可进展为肝纤维化、肝硬化，2.5%最终可发展为肝癌[9-10]。目前关于miR-122与HCV的相关研究很多，CermelliS等[11]的研究表明，在HCV感染的过程中，细胞外的miR-122稳步增加，且其浓度变化与病毒复制和再生无关。同样，慢性丙肝(CHC)患者血清水平的miR-122水平与正常人相比也明显增高，而miR-122水平确实与疾病严重程度呈正相关，而Lanford等[12]以感染了HCV的黑猩猩作为研究对象，利用锁定核酸(locked nucleic acid，LNA)修饰的反义寡核苷酸SPC3649下调其体内的miR-122结果发现HCV RNA水平显著下降，病毒对此未产生抵抗力，这也从另一个方面证明了miR-122是HCV复制相关miRNA，以往认为miR-122是通过结合mRNA 3'端非编码区抑制基因表达，进一步研究则发现miR-122是通过HCV RNA的5'端非编码区结合从而上调HCV的复制水平[13]。Diaz-Toledano R等的报道说明[14]，HCV复制所需的内部核糖体进入位点序列(Internalribo-some entry site，IRES)位于5'UTR上被锁定的结构中，而miR-122可以作为病毒RNA结构转换元件，当miR-122与病毒5'UTR配对位点结合后，可以开放被锁定的IRES，从而增强病毒的复制。miR-122作为HCV复制的一个重要辅助因子，是一个潜在的治疗慢性HCV感染的靶点，以往研究表明，miR-122通过上调和下调血红素氧合酶-1(HO-1)抑制Bach1，间接调控HCV的复制[15]，还有一项研究发现，miR-122通过在翻译起始阶段增强核糖体与病毒RNA的结合而刺激HCV复制[16]，但近几年国内外对miR-122与HCV相关靶点的进一步研究却报道较少。李苏娟等[17]成功构建了HCV细胞感染模型，在此模型中miR-122促进HCV的复制。并且进一步实验还发现，miR-122的表达可部分中和IFN-α的抗HCV效应。说明miR-122影响IFN-α的抗HCV效应，但具体机制目前还不清楚；而基于LNA的miR-122抑制剂SPC 3649，目前在临床试验中取得较好的效果[18]，成为靶向miR-122治疗HCV感染的新策略。总之，在HCV感染中，miR-122促进病毒复制并且可能是病毒RNA有效表达所必需的miRNA，但其分子机制目前还不完全清楚。

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

乙型病毒性肝炎(viral hepatitis type B)，是由HBV感染引起的以肝脏炎性病变为主并可引起多器官损害的一种传染病，我国是HBV高发大国，我国HBV感染者超过1亿人，由HBV感染导致的肝硬化已成我国肝硬化患者的首要病因，但是HBV感染导致的乙型病毒性肝炎的致病机制仍然不清楚，miR-122作为肝脏特异性表达的miRNA，在HBV感染中的表达与机制相关研究也较少。从HBV感染到慢性肝炎、肝硬化，以至于肝癌发病过程中，目前尚无简单易行、且敏感性及特异性均较高的检测指标能够独立地评估肝脏炎症、慢性纤维化程度以及癌变。Waidmann O等[19]、Zhang Y等[6]的研究表明，慢性活动性乙型肝炎严重程度与miR-122的表达呈正相关，通过分析血清miR-122相对表达量与血清ALT、AST相关性，结果发现miR-122与血清ALT、AST有高度正相关关系，另有研究表明miR-122可以抑制HBV在机体内的复制[4，20]，miR-122能明显抑制体内HBV的表达和复制，同时能够抑制肝细胞的增生、恶变，这说明miR-122可能在HBV感染机制中起保护作用，炎症越严重，病毒复制越多，miR-122表达越高。郝美君[21]的实验结果说明，HBV1689nt-1711nt序列是miR-122的作用靶点，miR-122通过靶向结合靶序列，抑制HBV的表达。近年来越来越多的证据发现miR-122与HBV、HCV复制有关，但是关于miR-122对HBV感染所致肝细胞癌的作用机制研究甚少。国内庄鹏等[22]的研究证实，miR-122下调参与到HBV相关性肝癌发生发展，miR-122调控Cyclin G1功能的缺失在乙肝相关肝细胞癌的发生发展中发挥重要作用。这些效应可能与Cyclin G1异常表达后使更多的细胞阻滞于G1期及间接调节P53依赖性细胞分裂路径等相关[23]。总之，目前关于miR-122与HBV之间的靶基因研究比较少，其相关分子生物学机制有待进一步研究。

3 miR-122与肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)

原发性肝癌是指发生在肝细胞或肝内胆管细胞的肿瘤，其中HCC占原发性肝癌中的绝大多数，其恶性程度高，发病隐匿，易复发、病死率高。HCC的病因与发病机制尚未完全阐明，是多因素(包括病毒感染、原癌基因激活、抑癌基因表达异常等)共同作用的结果。因此，深入研究与HCC发病过程中密切相关的基因及其相互作用无疑将有助于加深对HCC发病机制的理解，而且有助于发现靶向治疗HCC的新靶点。近年来，与HCC相关的microRNA，尤其是miR-122，成为目前研究的热点。研究发现，肝癌患者血浆中miR-122表达量与丙氨酸氨基转移酶(alanine am inotransferase，ALT)和胆红素具有相关性，并且与肝血流是否阻断、切除肿瘤大小有关，且比ALT更准确更灵敏反映肝损伤[24]。Kutay等[25]在使用缺乏叶酸盐和甲基食物饲养雄性大鼠诱导的肝细胞肝癌中发现表达谱发生了改变，通过微阵列分析和印迹技术比较了与正常肝脏组织表达谱，发现在肝癌组织中表达下调[26]；另有多项研究结果[26-27]提示miR-122在人HCC组织、细胞中的表达是下调的，并且其表达水平与患者的预后密切相关。既往大量的研究[15]结果表明，miR-122在HCC中明显下调，例外的是在被HCV感染的群体中miR-122却被发现表达上调，这可能说明miR-122与HCV病毒存在相互作用，但具体机制还不清楚。Gramantieri等[28]通过基因芯片技术不但发现miR-122在肝癌细胞系及肝癌组织中表达下调，而且进一步证实miR-122可直接作用于cyclin G1，高表达的miR-122可促进肿瘤细胞凋亡及抑制肿瘤细胞增生，在原发性肝癌的发生发展中发挥抑癌基因的作用。Fornent等[29]证实miR-122通过直接作用于cyclin G1来抑制肝癌细胞的生长，进而影响p53的转录活性及稳定性，降低HCC的转移能力。Lin CJ等[30]的研究发现，miR-122介导内源性凋亡通路，作用于HCC细胞的直接靶点Bcl-wmRNA的3'-UTR，抑制Bcl-w蛋白的翻译，进一步激活细胞凋亡蛋白酶3，降低Bcl-w水平，从而诱导肿瘤细胞的细胞凋亡和细胞周期阻滞，起到促凋亡作用[31]。Xu J等[32]研究发现，在HepG2细胞，miR-122通过与Wnt1的mRNA3'-UTR结合，抑制Wnt1蛋白的表达，导致β-catenin和TCF-4蛋白下调，提示miR-122高表达可通过降低Wnt/β-catenin信号通路中相关蛋白的表达而抑制HCC发生。反之，miR-122低表达可促进HCC的发生，而国内谢亮海[33]的研究，通过建立人肝癌细胞系裸鼠皮下移植瘤模型，也证实miR-122通过直接作用信号通路抑制肝癌的生长。这些研究说明miR-122在HCC中存在着不同的靶点，这些靶点间可能有起主导作用的靶点，或者各靶点之间是协同发挥作用，具体的机制还有待进一步研究，随着进一步研究的深入，miR-122有望成为HCC靶向治疗的新靶点。

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

ALD是因长期过量饮酒导致的肝细胞结构异常和(或)功能障碍性疾病，是一种临床常见的肝损伤形式。最新流行病调查发现，ALD在全世界范围内依然成为严重危害公众健康的常见疾病之一，并呈逐年上升趋势[34]，ALD包括轻症ALD(mild alcoholic in-jury，MAI)、酒精性脂肪肝(alcoholic fatty liver，AFL)、酒精性肝炎(alcohol hepatitis，AH)、酒精性肝纤维化(alcoholic hepatic fibrosis，AHF)和酒精性肝硬化(alcoholic cirrhosis，AC)等5种类型，其中肝脏炎症被认为是影响ALD预后的重要因素[35]，目前关于miR-122与ALD的研究相对较少，可能与相关动物模型制备不理想和临床ALD患者病理组织采集较难以被接受有关。Szabo等[36]的研究在小鼠复制酒精肝模型，检测其循环中miRNA-122有明显升高，同时miRNA-122的升高与ALT成正相关。贾音等[37]提取了小鼠酒精性肝损害的肝脏组织，检测其组织中的miR-122，发现miR-122与肝脏组织损伤也成正相关；Zhang Y等[38]的实验研究也证实miR-122在酒精性肝损伤、药物性肝损伤时也会升高，并且与肝脏的病理变化一致，优于ALT，但是酒精肝患者肝脏组织中miR-122检测还没有相关报道。目前关于miR-122与酒精性肝病的相关机制研究也较少，酒精性肝病的特征是脂肪酸和三酰甘油的过量积聚，导致干细胞的损伤，而miR-122在肝脏中可能影响参与肝胆固醇和脂类代谢的各种基因miR-122基因缺陷型小鼠血清中胆固醇、低密度脂蛋白和三酰甘油水平低于野生型小鼠，它们终将发展成脂肪性肝炎和肝癌[39]。miR-122的靶基因之一为过氧化物酶体增生物激活受体α(PPAR-α)，PPAR-α属于配体依赖性转录因子核受体超家族，介导了脂质能量代谢以及炎症相关基因的表达[40]，miR-122可能就是通过PPAR-α这一途径介导了ALD干细胞的损伤。关于miR-122与ALD，目前国内外研究较少，还有待进一步深入研究。

5 miR-122与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确的肝损害因素所致的，以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变为主要特征的临床病理综合征，包括单纯性脂肪肝以及由其演变的脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)和肝硬化。其病理类型包括单纯性脂肪肝 (non-alcoholic simplefaayliVet，NAFL)、脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)及肝硬化，肝硬化可发展为HCC[41]。miR-122是在人体肝脏内表达量最大的miRNA，而且是首先被描述具有肝脂代谢、调节血清总胆固醇作用的miRNA。动物实验方面，采用抗miR-122反义寡核苷酸抑制脂肪肝大鼠模型体内miR-122的表达，发现抑制miR-122的表达可使脂肪肝的程度减轻，血浆胆固醇水平降低[42-43]；最近研究表明[11，44-45]，一组34例NAFLD患者的miR-122水平与疾病(单纯性脂肪肝、脂肪性肝炎)的严重程度呈正相关，特别是其血清水平与血脂、肝纤维化和炎症活动相关，而陈轶等[46]采用荧光定量RT-PCR技术检测健康人、高脂血症患者、非酒精性单纯性脂肪肝(NAFL)及非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者血清中miR-122的表达后发现，单纯血液中三酰甘油及胆固醇升高时，miR-122的表达并未发生明显变化，但随着肝实质细胞脂肪变性和脂肪贮积，miR-122的表达明显升高，并与NAFLD病变的程度呈正相关，miR-122参与了非酒精性脂肪肝的形成及进展过程，因而它可作为早期诊断和评估组织学病变严重性的一种新的生物学指标，miR-122也可以作为一个潜在的治疗靶点，目前相关分子生物学机制研究较少。Wang L等[47]研究证实，在高脂饮食喂养的小鼠中，miRNA-122的抑制可以减少肝脏的脂肪变性，其机制可能是抑制miRNA-122表达，可以下调脂代谢过程中的关键酶——甲羟戊酸激酶，从而下调胆固醇和脂质代谢。Esau等[48]的研究显示，多肽基因转导系统(peptide-based gene delivery system，MPG)可以作为miRNA-122的转导入细胞膜的介质，为miR-122的转导入细胞调节胆固醇代谢等临床应用提供了有效的技术支持，使得通过调节miR-122从而治疗非酒精性脂肪肝成为可能。

6 结语与展望

miR-122是肝脏特异性高表达的miRNA，广泛参与到肝脏的病理生理过程中，对肝脏的生长、发育、代谢，对肝细胞的增生、分化、凋亡，以及调控肝脏疾病的发生发展，都起到重要作用。在miR-122与肝脏疾病这一领域，国内外的专家对此进行了大量的研究。其中对miR-122在HCV与HCC相关领域的研究比较多，包括对相关靶基因的研究，使得miR-122有望成为HCV与HCC靶向治疗的新靶点。而在HBV、ALD和NAFLD等相关相关领域，尤其对相关靶基因的研究，还有很多研究空间。总得来说，虽然miR-122与肝脏疾病的相关研究已经有很多，但其表达调控网络、生物学功能及其与肝脏疾病的发生、发展过程中的影响作用仍存在着欠缺与不足，尚有待做更深入的研究。相信随着研究的进一步加深，miR-122与肝脏疾病关系的相关研究将会进一步进展，miR-122不但有望成为相关肝脏疾病的生物学标志或是诊断指标之一，更将在以后肝脏疾病靶向治疗中扮演重要角色。