lncRNA在肝脏炎症性疾病中作用及其机制的研究进展

王雅芝 申元英 郭 乐

肝脏是新陈代谢、免疫、消化和解毒的重要器官，各种损伤肝脏的因素如微生物代谢物、脂代谢异常、药物、酗酒、病毒、自身免疫等，均会造成肝脏炎症损伤，甚至进一步发展为肝硬化、肝纤维化、肝癌等。近年来，肝病引起的发生率和病死率急剧上升，对于肝脏炎症性疾病发病机制的研究越来越重要。

lncRNA是无蛋白编码能力的非编码RNA(ncRNAs)的一个亚类，仅以RNA的形式在多层面调控基因的表达，是影响多种分子行为的关键性分子，例如基因表达、细胞分化、细胞凋亡以及各类疾病(如炎症、肿瘤)。对于lncRNA对炎症反应调控作用的研究，为临床诊断及治疗肝脏炎症性疾病提供了新思路。本文就lncRNA与肝脏炎症性疾病发病机制的关系、lncRNA参与肝脏炎症性疾病发展的调节机制及靶向机制等方面的研究进展做一综述。

一、lncRNA的概述

lncRNA是一类长度大于200个核苷酸、缺少完整开放阅读框、不具备编码蛋白能力的非编码RNA，结构与mRNA类似，具有组织特异性和时空表达特异性，启动子可结合转录因子，主要定位于真核细胞的细胞核和细胞质[1,2]。目前，lncRNA的起源并不明确，可能来源有：由编码蛋白质的基因突变产生[2]；由多个彼此分开、未经转录的基因序列重组产生；由lncRNA序列中相邻的结构单元重复，使转录本增长所产生；由反转录过程中非编码基因复制产生；含转录起始位点的转座元件插入到基因组而产生。

近年来，随着高通量测序技术的应用和发展，生物体中lncRNA仍在不断被发现，对于lncRNA的生物学分类标准也在不断更新，主要包括其在基因组的位置、对DNA序列的影响等[3]。研究表明，lncRNA广泛参与多种重要的病理生理调控过程，主要包括：细胞增殖、分化、染色质修饰、转录激活、翻译调控、转录干扰、核内运输等[4]。其参与机体生物学过程中基因表达调控的作用模式有：信号、诱饵、引导、支架、变构修饰、共激活或共抑制因子等，这些功能机制在肝脏炎症性疾病中也得到了验证。lncRNA MEG3被证明可作为引导RNA的“支架”分子调控胆汁淤积性肝损伤的疾病发展，MEG3作为支架将RNA结合蛋白多聚嘧啶区结合蛋白1 (polypyrimidine tract binding protein 1，PTBP1)招募到小异质二聚体伴侣(small heterodimer partner，SHP) mRNA中，从而破坏SHP的稳定性，导致胆汁淤积加重，而SHP反过来以反馈调节的方式抑制cAMP反应元件结合蛋白(cyclic-AMP response element binding protein，CREB)对MEG3启动子的反式激活来抑制MEG3基因的转录[5]。

另有研究提出一种新的关于“竞争内源性RNA”的调控网络，将lncRNA与微小RNA(miRNA)和mRNA联系起来。机制上，lncRNAs 由于含与靶mRNA类似的miRNA应答元件(miRNA response elements，MREs)，通过与miRNA竞争性结合抑制其活性，从而抑制miRNA与靶mRNA转录本上互补序列的结合，最终降低了靶mRNA的稳定性或限制了其翻译表达。内源性lncRNA海绵的概念最近被认为与肝癌的进展有关。据报道，lncRNA HULC是肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC) 中上调率最高的基因之一。Wang等[6]研究发现CREB参与了HULC的上调。他们还证明HULC 通过ceRNA功能抑制miR-372活性，这导致其下游靶基因的去抑制，进而诱导CREB的磷酸化和激活。此外，越来越多的研究验证了多种lncRNA通过这一调控机制在肝脏炎症性疾病的发生、发展中发挥了重要作用。

二、lncRNA与肝脏炎症性疾病的关系

对于lncRNA在肝脏方面的研究随着基因芯片、高通量测序等技术的不断发展逐渐深入。在肝脏中最先被鉴定和研究的lncRNA为H19 和 XIST，随后又发现了其他两种新型lncRNA：MEG3 和 MALAT-1，MEG3 已经被证明是HCC中的肿瘤抑制基因，而 MALAT-1 在HCC发展中具有致癌作用。除此之外，还有大量的lncRNA被证明与肝脏疾病有关，下文根据不同的疾病分类，综合分析 lncRNA 与肝脏炎症性疾病的关系。随着越来越多的研究表明，lncRNA可能通过调节多个基因的表达和信号通路的激活进而影响疾病的发生、发展，可能成为治疗或诊断肝脏炎症性疾病很有前景的生物学标志物。

1.lncRNA与脓毒症诱导肝损伤的关系:脓毒症是一种由感染、创伤或毒素引起的宿主免疫反应失调肝脏易受脓毒症侵袭，急性肝损伤发生于脓毒症的任何阶段[7]。其特征是宿主对感染(或病原体产物)的全身炎症反应失控，导致器官功能障碍，甚至导致休克，病死率高达20%～50%。脓毒症中的炎症反应依赖单核-吞噬细胞(肝脏中的库普弗细胞)中Toll样受体(toll-like recepters，TLRs)的激活，这对脓毒症和脓毒症相关肝损伤的发病机制至关重要。有研究在脓毒症肝损伤患者中发现lncRNA NEAT1表达水平上调，NEAT1竞争性地与Let-7a结合，并从Let-7a释放Toll样受体4(toll-like recepter 4，TLR4)，然后释放的TLR4被激活并刺激下游信号，导致严重的炎症反应和随后的肝脏损伤[8]。Li等[9]通过建立脓毒症大鼠模型检测到肝组织和肝细胞中lncRNA CRNDE的表达水平呈显著降低，并证明了CRNDE可作为miR-126-5p的“分子海绵”与miR-126-5p结合并降低其表达，进而抑制脓毒症大鼠肝组织中促炎性细胞因子的表达、促进抑凋亡蛋白B淋巴细胞瘤-2(b-cell lymphoma-2，Bcl-2)的表达，从而改善大鼠脓毒症肝损伤。干预lncRNA的表达可能通过调控炎症通路相关受体的激活，调节炎性因子或凋亡相关蛋白的表达从而缓解脓毒症引起肝损伤的炎症反应。这一干预过程还存在miRNAs参与，提示lncRNA靶向miRNA/mRNAs调节基因表达的“竞争内源性RNA”网络是脓毒症诱导的肝损伤发生和发展的关键调控网络。

2.lncRNA与药物毒性肝损伤的关系:肝脏是外源性药物进入人体后的解毒通道，药物性肝损伤是肝脏疾病的主要原因，其发病机制包括肝细胞损伤、纤维化、凋亡、坏死等多个病理过程。目前已有的研究主要关于对乙酰氨基酚(acetamidophenol，APAP)，对乙酰氨基酚是一种非处方药，常用于退热镇痛，但使用过量可导致严重肝损伤甚至急性肝衰竭[10]。在Pei等[11]研究中，检测到APAP引起的肝损伤(AILI)小鼠模型中，血清lncRNA KCNQ1OT1下调，并结合HepaRG细胞模型揭示调控机制可能是KCNQ1OT1作为miR-122-5p和miR-122-5p“分子海绵”直接靶向肝羧酸酯酶2(carboxylesterases 2，CES2)从而减轻了APAP诱导的谷丙转氨酶/谷草转氨酶活性升高、细胞凋亡和细胞增殖抑制作用。lncRNA NEAT1可能通过调节miRNA参与APAP诱导的肝损伤过程[12]。同样地，在药物毒性肝损伤的研究中lncRNA也可作为“ceRNA”参与疾病进展的调控。

3.lncRNA与胆汁淤积性肝损伤的关系:胆汁酸(bile acids，BAs)在肝脏中合成，可生理性促进肠道的消化和吸收功能，在维持胆固醇稳态中发挥重要的生理作用，当BAs代谢紊乱时则作为信号分子和炎症因子引起胆汁淤积性肝损伤，目前对其发病机制的研究有限，临床仍缺乏有效的治疗策略[13]。肝巨噬细胞的活化是促进胆汁淤积性肝损伤的重要驱动力。外泌体是由几乎所有类型的细胞释放的重要的细胞外小泡，有助于细胞间的通讯。在对胆汁淤积小鼠模型以及患者肝脏的研究中，胆管细胞来源的外泌体lncRNA H19迅速被肝脏巨噬细胞——库普弗(kuffer)细胞吸收，显著诱导库普弗细胞中C-C基序趋化因子配体2[chemokine (C-C motif) ligand 2，CCL-2]和白细胞介素6(interleukin 6，IL-6)的表达和分泌，增强了枯否细胞M1型的激活极化，促进了骨髓源性巨噬细胞的募集和分化，H19的表达水平与巨噬细胞激活、炎症细胞迁移和肝纤维化密切相关，提示不同于前文中提到的lncRNA MEG3作为“支架”参与胆汁淤积肝损伤的加重，lncRNA还可通过外泌体介导在胆汁淤积引起的肝损伤中发挥重要作用[14]。

4.lncRNA与肝缺血再灌注损伤的关系：肝缺血再灌注(ischemia/reperfusion，I/R)损伤是指肝脏血供重建时引起的肝细胞功能障碍和损伤的现象，缺血损伤不仅可引起直接的细胞损伤，还可引起急性炎症反应，进一步加重肝细胞损伤、器官功能障碍和衰竭。多项研究揭示了lncRNA在肝脏缺血性损伤发病机制中发挥着重要作用。Zhang等[15]研究证实，缺氧/复氧(hypoxia/reoxygenation，H/R)条件下人肝细胞中lncRNA MALAT1表达的升高。MALAT1的抑制使H/R抑制细胞活力，并抑制乳酸脱氢酶和丙二醛的释放，拮抗H/R诱发的细胞凋亡和caspase-3活性。并揭示了MALAT1可能通过调节HMGB1-TLR4通路触发的细胞凋亡和炎症，加重肝脏I/R损伤。研究表明敲除Gm4419可减轻I/R诱导的肝脏损伤，Gm4419的靶向机制是通过miR-455/SOX6轴加速肝脏I/R损伤[16]。lncRNA在肝细胞中可能通过影响炎性信号通路发挥调节细胞增殖、凋亡的关键作用，也提示进一步研究可能的方向，为临床能否通过调控lncRNA治疗缺血性肝损伤或控制疾病进展提供了思路。

5.lncRNA与病毒性肝炎的关系：病毒性肝炎是由肝炎病毒感染引起的传染性疾病，临床主要表现为肝脏炎症和坏死，目前，lncRNA与HBV和HCV的相关性研究较多，HBV和HCV持续感染人类肝脏可导致慢性肝炎和肝硬化，甚至发展为肝细胞癌，因此，对于从被感染的肝脏中消除相关肝炎病毒的抗病毒治疗及缓解炎症发展的研究具有重要意义。有研究发现，lncRNA-HEIH和lncRNA-HULC在乙肝相关肝硬化及肝癌中具有重要意义[17]。Chen等[18]研究发现，慢性乙型肝炎患者血清lncRNA MEG3水平较健康对照组低，与肝纤维化程度呈负相关，但与肝炎病毒复制和肝功能无关。相反，Zhao等[19]研究发现lncRNA HOTTIP能显著抑制乙肝病毒表面抗原(hepatitis B virus surface antigen，HBsAg)、乙肝病毒e抗原(hepatitis B virus e antigen，HBeAg)的产生和HBV的复制。HOTTIP通过激活下游因子同源盒基因A13(homeobox A13，HOXA13)，抑制HBV前基因组RNA和总RNA的产生以及HBV的复制，而HBV DNA聚合酶通过结合并稳定CREB1 mRNA，促进蛋白质的翻译，进而结合HOTTIP的调控元件，促进其表达，从而减弱HBV复制，导致持续感染，提示lncRNA抑制乙型肝炎炎症发生中涉及两种截然不同的机制：(1)调节炎症反应及纤维化相关过程。(2)抑制肝炎病毒及相关抗原的复制。对于这一方面的研究尚浅，是否存在一种lncRNA可同时参与两条途径来抑制炎症的发生、发展是一个可能的研究方向。此外，Liu等[20]研究表明， lncRNA IFI6可调节机体HCV感染中抗病毒先天免疫，通过其空间域启动子激活和组蛋白修饰发挥其调控功能调节HCV感染。

6.lncRNA与代谢相关脂肪性肝病及酒精性肝病的关系：代谢相关脂肪性肝病(metabolic-dysfunction-associatedfatty liver disease, MAFLD)是由肝脏甘油三酯等脂质异常积累及炎症介质的刺激引起的一类常见的肝脏炎症性疾病，酒精性肝病(alcoholic liver diseases，ALDs)是由大量乙醇引起的肝损伤引起的一系列常见并发症。近年来有许多研究发现“ceRNA”机制在lncRNA调控MAFLD及ALDs的进展中发挥着重要作用，研究表明lncRNA NEAT1表达上调，可能通过海绵miR-146a-5p促进肝脏脂质积聚、通过miR-506/GLI3轴调控纤维化、炎症反应和脂质代谢[21]。此外，有研究组揭示了H19海绵miR-130a激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)信号，促进肝细胞脂肪变性、甘油三酯分泌，促进PPARγ等脂肪性肝病相关基因的表达[22]。Zhou等[23]研究发现，lncRNA Gm5091可通过海绵介导miR-27b/23b/24缓解小鼠酒精性肝纤维化。Ye等[24]研究发现，NEAT1可负调miR-129-5p靶向SOCS2促进酒精性肝炎中脂代谢和炎症反应。

三、展 望

lncRNA与多种肝脏炎症性疾病密切相关，同一种肝脏炎症性疾病也存在多种lncRNA参与，肝脏炎症性疾病发病机制复杂且影响因素较多，而许多lncRNA的功能尚不明确，lncRNA与肝脏炎症性疾病关系的研究空间仍然很大。众多研究表明干预lncRNA的表达可能通过多种分子机制影响炎症的发生、发展，包括通过与miRNA密切相关的“竞争内源性RNA”调控机制、通过RNA结合蛋白直接作用于mRNA调控翻译水平的基因表达、通过组蛋白甲基化修饰调控靶基因的表达等潜在机制，lncRNA调控肝脏炎症性疾病发生、发展的潜在机制研究仍十分有限，提示对于不同分子机制的研究亟待完善。建立lncRNA 基础治疗的主要干预机制包括过表达下调的lncRNA和敲低上调的lncRNA，但如何保证干预lncRNA后其作用的下游靶标与目标疾病相关仍未知。未来的研究应致力于寻找将 lncRNA 准确导入体内的方法并深入研究其干预疾病的潜在机制；准确鉴定 lncRNA 的靶标，使导入体内的lncRNA 作用于特定的与肝脏炎症性疾病发生、发展相关的靶标。