miRNA 单核苷酸多态性与HBV 感染相关疾病关系的研究进展

2021-03-25 23:51盟,
吉林大学学报(医学版) 2021年6期
关键词:易感性等位基因染色体

倪 盟, 曾 雷

(吉林大学第一医院表观遗传药物研究所,吉林 长春 130021)

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染是世界最常见的慢性病毒感染之一。HBV 感染可能导致急性和慢性乙型肝炎,是诱导肝硬化和肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的主要风险因素[1]。目前全球约有2.57 亿HBV 携带者,每年约有100万人死于HBV 感染相关的肝脏疾病[2]。在中国,尽管乙肝疫苗接种的推广和整体医疗水平的提高使总体乙肝感染率逐年降低,但中国仍有约9 000万HBV 携带者,是世界上HBV 感染最严重的国家之一,因此HBV 所造成的社会危害不容忽视[3]。

微小RNA(microRNA,miRNA)是一类内源性的非编码RNA,长度为19~25个核苷酸,广泛存在于真核生物和病毒的基因组中。miRNA 通过碱基互补配对的方式与靶基因结合,起到转录后调控靶基因表达和蛋白质翻译稳态的作用。自1993年在秀丽隐杆线虫体内首次发现miRNA 以来,迄今为止,在人类基因组上已发现超过2 000种miRNA,调控约60% 的人类基因,在病毒复制、免疫应答和肿瘤发生中起重要的调节作用。已有研究[4-5]表 明:miRNA在HBV与宿主的相互关系中发挥重要作用,miRNA 影响HBV 在细胞中的复制和基因表达,而HBV 则可通过调节宿主miRNA 的表达为自身复制提供有利的条件。在HBV 感染相关疾病中,miRNA 异常表达和宿主的遗传因素与疾病的发生发展密切相关[6]。

单个核苷酸变异所引起的基因组水平的DNA序列多态性,即miRNA 单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)是最常见的可遗传变异,是导致miRNA 失调的重要因素之一,也是影响个体疾病遗传易感性的重要因素[7]。miRNA 的SNPs 主 要从两方面 影响miRNA 功能[8]:①影响pri-miRNA 或pre-miRNA 的加工和成熟,从而导致成熟miRNA 表达量的异常;②影响miRNA识别其mRNA 靶序列的能力或通过影响miRNA-靶标双链体的形成,使miRNA 靶向错误的mRNA。miRNA 的SNPs 与HBV 感染等疾病密切相关,是HBV 感染相关肝病的潜在诊断分子标志物。目前已有较多综述总结了miRNA 在HBV 相关肝病中的作用,但目前尚无关于miRNA 的SNPs 与HBV 相关肝病关系的综述。本研究对miRNA 的SNPs 与HBV 相关疾病易感性的关系及其潜在发病机制进行综述,为发现HBV 相关疾病新的生物标志物和替代治疗方案提供依据。

1 miRNA 的SNPs 与HBV 感染 的关系

HBV 利用宿主和病毒因素完成复制并建立感染过程,因此HBV 感染可能引起急性和慢性乙型肝炎。miRNA 参与调节HBV 诱导的慢性炎症反应,由于不同种类的miRNA 在HBV 感染中的作用不同,因此不同种类miRNA的SNPs与HBV感染的相关性也存在差异。

1.1 miRNA的SNPs与HBV易感性的关系

miR-146a 位于 人类染色体5q33.3,是Toll 样受体(Toll-like receptors,TLR)等免疫调控途径中的负调控因子,是诱导自身免疫病发病的重要因素。研究[9]显示:肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor- α,TNF- α)、脂多糖或白细胞介素1β(IL-1β)等炎性因子均可诱导miR-146a 的表达,HBV 感染也可以促进体外miR-146a 转录,而miR-146a 通过靶向降低STAT1 和ZEB2 等基因的表达,促 进HBV 复 制[10-13]。rs2910164(C>G)是 位 于miR-146a 的pre-miRNA区域的SNPs,与乳腺癌[14]、胃癌[15]和HCC[16]等癌症的发病风险相关。JIANG 等[17]收集了中国湖北省251例HBV慢性感染的急性肝衰竭(acute-on-chronic hepatitis B liver failure,ACLF-HBV)患者和466例慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B,CHB)患者的临床资料,对miR-146a 基因rs2910164 SNPs 进行研究的结果显示:rs2910164 位点GG 基因型与ACLF-HBV 易感性降低相关,并且与携带CC 和CG 基因型个体比较,携带GG 基因型的个体外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)中 成熟miR-146a 的表达水平升高,血清TNF-α 水平降低,患者存活率升高。然而,SAYYAD 等[18]对伊朗266例CHB 和172例急性HBV 感染后自发清除病毒(spontaneous viral clearance,SVC)患者及266名健康对照者rs2910164 的SNPs 研究表明:在慢性HBV 感染患者中,GG 基因型是主要基因型,G 是主要等位基因,并与伊朗人群的HBV 易感性相关。沙特阿拉伯的一项研究[19]得到了与伊朗研究一致的结果,并且还发现miR-30a rs1358379 的等位基因C 、miR-149 基因rs2292832 的等位基因T 和miR-196a 基因rs11614913 的等位基因G 也与HBV 感染相关。上述研究结果显示了miR-146a 基因rs2910164 SNPs 在不同地域和种族之间对HBV病毒易感性的差异。

miR-21基因位于人类染色体17q23.1,在HCC 患者中表达水平升高,并与HBV 介导的HCC复发之间有明显关联。WU 等[20]在中国山东省进行肝切除手术后63例HBV 相关的HCC、17例HCC 和13名健康对照者的miR-21 基因rs1292037(A>G)SNP 研究中发现:在HCC 患者中,与携带AG+GG 基因型的个体比较,携带AA 基因型的患者白细胞中miR-21 基因表达水平明显降低,对HBV 的易感性降低。

miR-100 基因位于人类染色体的11q24.1,其外周血基因表达水平与HBV DNA 水平呈正相关关系,可以增加肝癌细胞中HBsAg 和HBeAg 的分泌量和HBV DNA的复制量。miR-100 可以通过靶向胰岛素样生长因子1 受体(IGF-1R)/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)/Unc-51 样激酶1(Unc-51-like kinase 1,ULK1)信号通路,诱导细胞自噬从 而 促进HBV 复制[21]。miR-100基因的rs1834306(T/C)SNPs 位于其pri-miRNA 区域,与多种肠道疾病易感性相关[22]。TAREK 等[23]对埃及100例HBV 感染者和100名健康对照者进行rs1834306 SNPs 与HBV 感染关联性的研究结果显示:与对照组比较,尽管HBV 患者的miR-100表达水平升高,但miR-100基因rs1834306(T/C)SNPs 的基因型和等位基因频数分布比较差异无统计学意义(P>0.05),表明虽然有些miRNA 在HBV 感染中发挥重要作用,但其SNPs 却不影响HBV的易感性。

1.2 miRNA 的SNPs 与HBV持续感染的关系

miR-323b 基因位于人类染色体的14q32.31,可以激活NF-κB途径[24],也可以抑制H1N1甲型流感病毒和HBV 的复制[25]。YU 等[26]选择韩国1035例慢性HBV携带者(chronic carrier,CC)和404例HBV 自然康复患者(spontaneously recovered,SR),研究miRNA-323b 基 因premiRNA 区域的rs56103835(C>T)SNP 在HBV感染中的作用,结果显示:与SR组比较,CHB组研究对象rs56103835 SNP 与HBV 的持续感染明显相关,miRNA-323b 基因SNPs 质粒转染明显增加了细胞中HBV DNA 水平,表明rs56103835 SNPs通过增强HBV 复制,促进HBV 的持续感染。

miR-604 基因位于人类染色体10p11.23,rs2368392(C>T)SNPs 位 于miR-604 的primiRNA区域。目前关于miR-604 基因与rs2368392 SNPs 的研究较少,其作用机制有待探讨。JAE 等[27]收集了韩国首尔404例HBV SR、313例CHB 患者、305例HBV 阳性肝硬化患者和417例HBV 阳性的HCC患者资料,进行病例对比研究发现:miR-604 基因的SNPs 也与HBV 的持续感染相关。miR-604基因rs2368392 的SNPs中具有等位基因T 的个体HBV 感染持续性较高,这表明等位基因T 可能是HBV 慢性感染的危险基因。与HBV 阳性HCC 患者比较,未发展为HCC的CHB患者中T等位基因频数分布更高,表明T等位基因可能是CHB发展为HCC的保护性基因,rs2368392 的SNPs 与CHB 发展为肝硬化或HBeAg 清除之间无明显关联。

2 miRNA 的SNPs 与HBV清除的关系

miRNA 的SNPs除与HBV感染相关,也与HBV清除相关。SAYYAD 等[18]对伊朗266例 慢性HBV感染者、172例SVC 患者和266名健康对照者进行了miR-146a基因rs2910164的SNPs研究结果表明:在慢性HBV感染患者中,CC基因型和C等位基因与伊朗人群SVC 相关。AL-QAHTANI等[19]对沙特阿拉伯人群中miRNA 的SNPs 与HBV 清除的相关性研究结果表明:miR-149基因rs2289030、miR-146a基因rs2910164、miR-196a2基因rs11614913 和miR-30a 基 因rs1358379 SNPs 与HBV 清除相关。另外,虽然miR-423 rs6505162的C等位基因与HBV清除相关,但次要等位基因A与HBV易感性不相关。

miR-219 基因位于人类染色体6p21,在HBV感染中的作用尚不明确,有待于进一步探讨。CHEONG 等[28]选择了韩国首尔市404例HBV SR、313例CHB 患者、305例HBV 阳性肝硬化患者和417例HBV阳性的HCC患者,开 展 对miR-219 基因SNPs 的研究,结果显示: miR-219 基因SNPs 与HBV清除相关,其中rs421446(C/T)、rs107822(A/G)和rs213210(C/T)SNPs 是miR-219-1 基因中pri-miRNA 区域研究较多的3个SNPs 位点,rs421446 SNPs T 等位基因与HBV清除率密切相关,rs107822 SNPs G等位基因与HBV清除率相关,但rs213210SNPs与HBV 清除率无明显相关。另外rs421446、rs107822 和rs213210 的SNPs与韩国人群患HCC风险之间未发现关联。

3 miRNA 的SNPs 与HCC 的关系

miRNA 的SNPs 与HCC 的关联性研究主要集中 在miR-196a2、miR-149、miR-499 和miR-146a基因的SNPs 上。miR-196a2 基因位于人类染色体12q13.13,在肿瘤组织中其表达水平升高,并通过抑制其IκBα、p27、netrin 和FOXO1 等靶基因的转录,促进肿瘤的发生。研究[29]显示: miR-196a2 mRNA 在肝癌组织中的表达水平高于癌旁组织,并促进肝癌细胞的增殖。miR-196a2 pre-miRNA 中rs11614913 T 等位基因与降低miR-196a 的表达水平 相 关。QI 等[30]在来自上海的560例慢性HBV 感染患者(其中361例为HCC)和391名健康对照者中对miR-196a2 基因rs11614913(T>C)SNPs 的研究结果表明: 在所有患者中,rs11614913 与HBV-HCC 无明显相关性。但是在男性患者中,与携带CC基因型和C 等位基因的个体比较,携带TT 基因型和T 等位基因的个体患HCC 风险明显升高。可见,与女性患者比较,男性患者的HCC 易感因素与遗传因素相关。

miR-149基因位于人类染色体2q37.3,可以抑制脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导的肝脏炎症和DEN 诱导的肝细胞癌,并通过拮抗信号传导及转录激活蛋白3(signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)和核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路发挥抗炎症和抗癌作用[31-32]。LIU 等[33]对江苏省327名HCC和327名健康对照者miR-149 基因C>T SNPs 进行研究,Logistic 回归分析结果显示:miR-149基因CC基因型和C 等位基因与HCC 风险相关,并且携带miR-149 基因TC+CC 基因型的HBV 感染者患HCC 的风险增 加。WANG 等[34]收集了上海市993例HCC 患者和992名健康对照者进行miRNA的SNPs 研究却得到相反的结论:与CC 基因型比较,miR149 基因的TC+TT 基因型增加了患HCC的风险,并且还增加了患HBV-HCC 的风险;miR608 基因rs4919510 与HCC 发病风险之间不相关。PRATEDRAT 等[35]对泰国104例HCC患者、90例CHB 患者和95名健康对照者的研究结果表明: miR-149基因rs2292832 和miR-101-1基因rs7536540 不影响泰国人群患HCC 的风险。miR-149 的SNPs 与HBV-HCC 易感性的研究结论尚不一致,仍有待进一步探讨。

miR-499 基因位于人类染色体20q11.22,miR-499 基因及其SNPs 在HBV 感染及相关肝病发生发展进程中的研究较少。目前miR-499 基因rs3746444 SNPs 存 在A>G 和C>T2种情况。ZOU 等[36]对比来自中国河南省的185例HCC 患者和203名健康对照者miR-499 基因rs3746444(A>G)基因分型显示: rs3746444 的GG基因型与HCC发病风险降低相关。XIANG等[37]对来自中国重庆市100例HCC患者(HBV 阴 性27例 和HBV阳性73例)、100例CHB 和100名健康成年人进行病例-对照研究结果显示:在HCC组和HBV阳性的HCC患者中,miR-499 C 等位基因的频数分布明显高于对照组,与携带miR-499 基因TT 基因型患者比较,携带miR-499 基因CC 基因型患者与HCC 风险和HBV-HCC 风险升高相关。

目前许多研究同时进行miR-196a2、miR-149、miR-499 和miR-146a 基因多态性与HCC关联性的研究,但得到的结果并不一致。LI 等[38]对中国重庆市266例HCC 患者和266名健康对照者的4种miRNA 的SNPs 的研究结果显示: 与携带miR-196a2 基因rs11614913 的CC 基因型的个体比较,携带TT 基因型个体和携带TT+CT 基因型个体患HCC的风险分别增加了2.29倍和1.36倍,携带miR-196a2基因rs11614913 的CT+TT基因型的HBV感染者发生HCC的风险增加,另 外3种miRNA 的SNPs 与HCC发病无明显关联;KIM 等[39]对韩国首尔159例HCC 患者和201名健康对照者的病例-对照研究结果表明:miR-499 基因AG+GG 基因型与HCC 和HBV-HCC 发生风险降低相关,miR-149基因的CT+CC基因型也与患HCC 和HBV-HCC风险降低相关。但 其 余2种miRNA 的SNPs 与HCC 患病风险不相关;FAROKHIZADEH 等[40]对比伊朗100例HCC 患者和120名健康对照者的研究结果显示: miR-499 A>G、miR-149 C>T 和miR-196a 2T>C 与女性HCC 发病和HBV-HCC发展有关;WANG 等[41]收集20 项研究中HCC 病例11 821例和健康对照者(15 359名)进行Meta分析的结果表明:miR-146a基因rs2910164 和miR-34b/c 基因rs4938723 SNPs与HCC发生风险相关,miR-196a2 基因rs11614913和miR-149 基 因rs2292832 SNPs 与 患HBV-HCC 风险相关。

miR-143 位于人类染色体5q32,在多种肿瘤组织呈低水平表达,以增强HBV感染引起的HCC 转移,也可通过靶向KRAS 和c-Myc 等基因促进细胞凋 亡。YIN 等[42]对4种主要的miRNA 的SNPs 以及miR-143 启动子区域SNPs影响HBV 相关的HCC 发生机制进行研究显示:HBV 感染激活NF- κB 和rs4705342等位基因C增强 了miR-143与NF-κB结合的亲和力,并 以NF-κB剂量依赖的方式增强启动子的转录。miR-143 基因表达水平的升高导致下游靶基因ORP8 表达水平降低,使肝癌细胞凋亡的敏感性降低,最终导致HBV 相关的患HCC 的风险增加。

4 miRNA 的SNPs 与肝硬化的关系

目前关于miRNA 的SNPs 与肝硬化的关系研究较少,目前仅在沙特阿拉伯地区有研究开展。AL-QAHTANI 等[19]收 集了585例无症状HBV感染者、222例活动性HBV 感染者和145例诊断为肝硬化或肝硬化+HCC 的HBV 感染患者,进行miRNA 的SNPs 与HBV 感染相关肝病易感性的关联研究显示: miR-26a1 基因rs7372209、miR-608 rs4919510、miR-149 基 因rs2292832 和miR-30a 基因rs1358379 的SNPs 均与HBV 发展为肝硬化或肝硬化及HCC 相关。

本研究介绍了不同miRNA 的SNPs 在HBV 相关疾病发生发展过程的复杂调控作用,研究结果与病例样本的基因序列、样本数量、年龄结构、性别差异、地域分布和种族群体等多种因素有关,上述因素的不同会导致研究结果的不一致。此外,吸烟和饮酒等生活习惯、HCV 等病毒感染和抗病毒药物治疗等环境因素均会对病患体内肝脏等多个器官造成损害,也会造成研究结果的差异[43-44]。miRNA的SNPs 与HBV感染、肝硬化和HCC 易感性密切相关,但是目前其与肝硬化的相关性研究较少,有待进一步研究。目前关于miRNA的SNPs影响HBV感染相关疾病易感性机制的的报道较少。研究[21,24]显示:miRNA 的SNPs 通过影响炎性因子或炎症信号通路来调节疾病易感性,这为探讨miRNA的SNPs作用机制提供了理论基础。但miRNA 的SNPs 能否作为临床遗传学检验标志,miRNA 的SNPs 参与调控的HBV 感染、肝硬化和肝癌的特异性及敏感性等问题,有待于未来通过多病例大数据的样本,以及多地域和多位点的综合研究来证实。

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