卢能源, 王佳慧, 钟芳菲, 汪 磊, 彭 岳, 赵铁建, 郑 洋
1 广西中医药大学赛恩斯新医药学院, 南宁 530021; 2 广西中医药大学 基础医学院生理教研室, 南宁 530021
微小RNA(miRNA)是在多种病毒、真核细胞中鉴别出来的一类短小的非编码单链RNA,由内源基因编码,长18~25个核苷酸单位[1]。多数miRNA由RNA聚合酶Ⅱ转录[2]。成熟的miRNA可通过碱基配对被引导至其目标mRNA的3′非翻译区( 3′untranslated region,3′UTR),从而诱导mRNA失稳降解并制止其翻译,负性调控基因表达[3]。此外,miRNA还参与多种细胞过程的微调,如细胞存活、增殖、分化以及凋亡等[4]。miR-125b是miR-125家族的重要亚族[5],由染色体11q23(转录成miR-125b-1)和21q21(转录成miR-125b-2)两个基因座转录而来[6]。新兴证据表明,miR-125b参与调控多种慢性肝病,包括代谢功能障碍相关性脂肪性肝病(metabolic dysfunction-associated fatty liver disease, MAFLD)、慢性乙型肝炎(CHB)、慢性丙型肝炎(CHC)、慢性药物性肝损伤、肝硬化以及肝细胞癌(HCC)的发生发展。本文主要对miR-125b通过直接靶向其不同的下游靶基因间接调控多种慢性肝病发生发展的研究进展进行综述。
MAFLD由非酒精性脂肪性肝病重命名而来,是一类诊断标准为以肝细胞脂肪变性的肝活检、血液生物标志物及影像学方面证据为基础,同时合并2型糖尿病或超重和肥胖或代谢功能障碍的肝脏疾病[7-8]。规定的代谢功能障碍主要指自身存在两种及以上代谢异常风险因素[9]。在肝细胞脂肪累积过程中,miR-125b可通过靶向其下游不同的靶基因,间接调控肝细胞内脂肪的生成与代谢。
Zhang等[10]研究发现,上调miR-125b的表达水平,可有效制止雌性小鼠的肝脂肪积聚。机制可能为过表达的miR-125b跟其下游靶基因脂肪酸合酶(fatty acid synthase,Fas)结合,下调了Fas的mRNA及蛋白水平,减少了小鼠体内脂肪的合成量。有趣的是,Li等[11]研究指出,沉默信息调节因子2相关酶7(Sirtuins7,SIRT7)是miR-125b的下游靶基因之一。而在肝细胞中下调SIRT7的表达,可促进肝细胞的内质网应激,如造成内质网应激反应基因的过表达、真核翻译起始因子2α磷酸化以及单核糖体与多核糖体比率的增加,进而增加肝脏内脂肪的合成量[12]。总的来说,miR-125b可分别通过靶向miR-125b/Fas、miR-125b/SIRT7途径抑制、促进脂肪肝。
HBV、HCV以及HEV感染机体后,均可引起机体肝脏持续损伤6个月以上的慢性病毒性肝炎[13]。值得一提的是,大多数慢性病毒性肝炎患者的死亡是由于CHB和CHC造成的[13]。新兴证据表明,miR-125b可通过靶向其下游不同的靶基因来影响HBV、HCV的复制,间接调控CHB、CHC的发展进程。
2.1 miR-125b与CHB CHB是一种由HBV感染引起的肝脏坏死性慢性炎症,具有传染性[14]。Tao等[15]研究发现,血清中miR-125b-5p的表达水平随CHB程度的加剧而上调,高血清miR-125b-5p可作为CHB预后的检测指标。
Deng等[16]研究表明,上调miR-125b-5p的表达水平可促进HBV的复制,但该过程并没有改变HBV的转录,猜测miR-125b-5p是在转录后调节HBV复制的。有研究[16]指出,miR-125b-5p可在转录后靶向lin-28同系物B(lin-28 homolog B, LIN28B) / let-7途径刺激HBV复制。此外,Zhang等[17]研究发现,miR-125b可通过异位表达下调其下游靶基因钠通道上皮1α亚基(sodium channel epithelial 1α subunit,SCNN1A)的mRNA和蛋白质水平,阻碍HBeAg、HBsAg和HBV DNA中间体的合成分泌,进而体外抑制HBV的复制[17]。综上,靶向miR-125b-5p/LIN28B / let-7途径,miR-125b-5p可促进HBV复制;靶向miR-125b/ SCNN1A途径,miR-125b可抑制HBV复制。
2.2 miR-125b与CHC CHC是由HCV感染引起的肝脏慢性炎症,主要经血液途径传播[18]。Moustafa等[19]研究发现,miR-125b在HCV组血清中表达下调,其可作为生物标志物区分HCV相关的晚期纤维化和HCC。
Shwetha等[20]研究发现,miR-125b-5p可通过调控其靶基因人类抗原R的翻译来间接调节HCV复制。HuR是一种RNA结合蛋白,其可以跟HCV RNA的3′非翻译区(UTR)结合,促进HCV复制[21]。而在Huh7.5人肝癌细胞中,上调miR-125b-5p的表达水平可促进miR-125b-5p跟HuR 3′UTR的相互作用,抑制HuR翻译,进而下调HuR的蛋白水平,抑制HCV复制[20]。此外,Dai等[22]研究发现,在体外HCV复制子细胞中,检测到miR-125b的表达水平和启动子活性均增加;而miR-125b抑制剂则下调了HCV的表达水平,表明miR-125b可通过靶向某些靶基因和调控某些途径来促进HCV的复制[22]。但遗憾的是,该报道并未对miR-125b促进HCV复制的相关机制展开阐述。总之,miR-125b-5p可通过miR-125b-5p/HuR途径抑制HCV复制,而miR-125b促进HCV复制的相关机制有待研究阐明。
用药过程中,因药物母体或药物代谢产物或由于机体对药物某些化合成分的耐受性降低所导致的持续6个月以上的肝损伤称为慢性药物性肝损伤[23]。慢性药物性肝损伤是最常见的不良反应之一,如长期服用氨甲喋呤、胺碘酮等药物便可引起[24-25]。近年研究指出,miR-125b可通过靶向不同的靶基因促进或抑制慢性药物性肝损伤的发生发展。
Wang等[26]研究指出,在三氯生诱导的斑马鱼肝损伤模型中,上调miR-125b的表达可抑制其下游一系列的脂肪代谢基因,如脂肪酸酰胺水解酶(fatty acid amide hydrolase, FAAH)基因、TP53基因的表达,增加斑马鱼模型的脂质滴积累,加剧肝损伤。此外,Li等[27]研究指出,在异烟肼引起的肝损伤过程中,因受转录起始位点上游2000 bp左右的CpG岛区域频繁甲基化影响,miR-125b的表达水平显著下降。miR-125b的异常低表达可上调其下游靶基因信号转导和转录激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3, STAT3)的表达,进而诱导IL-17产生巨噬细胞炎性蛋白2、CXC基序配体1等趋化因子,加剧肝损伤[27]。综上,miR-125b可通过靶向miR-125b/ STAT3途径制止肝损伤,miR-125b可通过靶向其下游的一系列脂肪代谢基因加剧肝损伤。
肝纤维化是机体对于酒精、药物毒物、胆汁淤积等因素引起慢性肝损伤而产生的伤口修复反应,其特征是肝细胞内以胶原蛋白为主的细胞外基质的过量累积[28]。肝硬化是肝纤维化的末尾阶段[29]。肝脏中静态肝星状细胞的持续活化,是推动肝纤维化快速向肝硬化甚至癌变方向恶化的重要因素[30]。近年研究表明,miR-125b可通过靶向不同的下游靶基因来促进或抑制肝纤维化、肝硬化的发生发展。
Cai等[31]研究表明,在肝纤维化肝组织中,miR-125b-5p启动子区域的CpG往往会发生高度甲基化,进而导致miR-125b-5p出现表观遗传沉默现象。miR-125b-5p的表观遗传沉默会使其下游靶基因整合素α8(integrin alpha 8, ITGA8)高表达,进而使ITGA8促进RhoA信号通路活化的速度加快,加剧肝纤维化[31]。此外,You等[32]研究表明, miR-125b在活化的肝星状细胞中表达上调;miR-125b可通过直接靶向含有13的StAR相关脂质转运结构域(StAR-related lipid transfer domain containing 13, Stard13)来促进RhoA的活化,而下调miR-125b的表达则抑制RhoA的激活[32]。总之,靶向miR-125b-5p/ITGA8/RhoA信号途径,miR-125b-5p可抑制肝纤维化;靶向miR-125b/Stard13/RhoA信号途径,miR-125b可促进肝纤维化。
HCC是世界上最常见的原发性癌症之一,约占原发性肝癌类型的90%[33]。HCC的致病因素众多,但最主要的还是HBV以及HCV的慢性感染[34]。miR-125b是典型的癌症调控因子,其可通过靶向不同的下游靶基因,既充当抑癌因子,又充当致癌因子[35]。在HCC的发展过程当中,miR-125b更多的是充当抑癌因子;其可通过靶向不同的下游靶基因,在一定程度上降低HCC细胞对某些抗癌药物的耐药性以及抑制HCC细胞的增殖、侵袭。
奥沙利铂和索拉非尼皆是使用较广泛的抗肿瘤药[36-38]。Ren等[39]研究发现,miR-125b可通过下调其靶基因EVA-1同源物A的表达间接调控EVA-1同源物A介导的自噬过程,进而降低HCC细胞对奥沙利铂的耐药性[38]。Hu等[40]研究发现,miR-125b容易受zeste 2多梳抑制复合物2亚基过表达的影响而表达下调;在HepG2细胞中低表达miR-125b,可有效解除miR-125b对其下游靶基因胰岛素样生长因子1型受体的表达抑制,增强HCC细胞对索拉非尼的耐药性。提示miR-125b在HCC细胞对奥沙利铂、索拉非尼的耐药性调控中发挥重要作用。
Li等[41]研究发现,miR-125b可通过直接靶向3′UTR下调其下游靶基因具有PDZ结合基序的转录共激活因子(transcriptional co activator with PDZ-binding motif, TAZ)的表达。TAZ低表达可减少选择性靶向多泛素化蛋白SQSTM1/p62的含量,并增加微管相关蛋白轻链3 B和丝氨酸激酶ULK1复合物在细胞中的蓄积,导致自噬被激活,HCC细胞活力降低[42]。另外,细胞中SQSTM1/p62蛋白含量的减少,很大概率会造成转录因子TWIST1的失稳,进而阻碍细胞的上皮细胞-间充质转化,降低细胞的侵袭能力[43]。提示通过靶向TAZ,miR-125b可作为肿瘤抑制因子,抑制HCC细胞的侵袭和迁移。
Hua等[44]研究发现,miR-125b-5p可通过靶向硫氧还蛋白还原酶1(thioredoxin reductase 1, TXNRD1)并下调TXNRD1的表达来制止HCC细胞的增殖、侵袭。该过程的分子机制可能为miR-125b-5p下调了TXNRD1的表达,导致TXNRD1对活性氧的抵消作用减弱,进而造成HCC细胞因活性氧的大量堆积而凋亡[45]。此外,miR-125b还可通过靶向其下游靶基因沉默信息调节因子2相关酶6(SIRT6)[46]、沉默信息调节因子2相关酶7(SIRT7)[47]以及线粒体蛋白18 kD[48]来抑制细胞周期相关蛋白和促进细胞凋亡相关蛋白的合成分泌,进而抑制HCC细胞的增殖并促进其凋亡。总之,通过靶向TXNRD1、SIRT6、SIRT7以及线粒体蛋白18 kD,miR-125b皆可作为肿瘤抑制因子,抑制HCC细胞的增殖并促进其凋亡。
近年来,随着对miR-125b下游靶基因及相关生物学功能的深入研究,使人们对miR-125b的表达调控和信号转导有了更广阔、深入的理解。目前对miR-125b调控消化系统疾病的研究有较多的集中在慢性肝病领域,特别是HCC部分。大量研究表明,miR-125b可以直接跟其下游靶基因结合并下调其表达,进而通过相关的信号传递途径间接地调节脂质代谢、肝炎病毒的复制、胶原蛋白及炎症趋化因子的合成分泌和肝癌细胞的细胞耐药、增殖凋亡以及侵袭转移。值得注意的是,miR-125b可通过靶向不同的靶基因,在同一疾病中发挥着相同或相悖的调控作用,这是一张巨大且互相交错的调控关系网。但是,目前并无太多关于miR-125b靶基因间关系的相关报道。明确miR-125b靶基因间的关系以及miR-125b在慢性肝病中的多种调控机制,将为慢性肝病的早期非创伤性鉴别、诊断,临床治疗以及预后判断等提供更新更坚实的理论基础。
利益冲突声明:所有作者均声明不存在利益冲突。
作者贡献声明:卢能源负责文献检索,文章思路设计,论文撰写与修订;王佳慧、钟芳菲、汪磊、彭岳负责文献检索与资料分析;,赵铁建、郑洋负责指导撰写文章及最后定稿。