lncRNA在非酒精性脂肪肝病中調(diào)控作用的研究進展

黃俊玲

(1. 右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣西 百色 533000；2. 右江民族醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院，廣西 百色 533000；3. 廣西百色市人民醫(yī)院，右江民族醫(yī)學(xué)院附屬西南醫(yī)院，廣西 百色 533000)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是一種代謝應(yīng)激性肝損傷，與胰島素抵抗和遺傳易感性密切相關(guān)，病變可以從較輕的單純的非酒精性脂肪肝轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷凭灾拘愿窝?non-alcoholic steatohepatitis，NASH)，進一步發(fā)展為肝硬化，最后進展成肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)[1]。不僅如此，NAFLD還是一種多系統(tǒng)的疾病，大大增加了2型糖尿病、心血管病和慢性腎臟病的風(fēng)險[2]。NAFLD全球患病率為25.24%(95%CI：22.10～28.65)，是全球最常見的慢性肝病[3]。NA-FLD的發(fā)病機制目前尚未完全明了，可能是在胰島素抵抗的基礎(chǔ)上肝細(xì)胞中脂質(zhì)堆積，再加上氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、內(nèi)毒素、炎癥等刺激，逐漸發(fā)展而來[4]。

隨著對非編碼RNA研究的不斷深入，研究人員發(fā)現(xiàn)除了微小RNA外，長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)與NAFLD的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[5]。本文將主要對lncRNA的功能及其在NAFLD中的調(diào)控作用做一綜述，以期為學(xué)者們研究NAFLD的發(fā)病機制及臨床診治提供新的思路。

1 lncRNA的生物學(xué)功能

lncRNA是一種長度>200個核苷酸的非編碼RNA。lncRNA的概念于2002年首次被提出[6]，但直到2007年Rinn JL等[7]報道的一條功能性lncRNA(HOTAIR)參與了HOX基因的轉(zhuǎn)錄，人們才意識到它并非僅是編碼RNA的“噪音”。與microRNA一樣，可根據(jù)細(xì)胞定位的不同發(fā)揮特定的功能。核定位的lncRNA可以作為轉(zhuǎn)錄因子或染色質(zhì)修飾復(fù)合物，而細(xì)胞質(zhì)中的lncRNA則可直接調(diào)控mRNA的穩(wěn)定或充當(dāng)內(nèi)源性競爭性RNA，起到調(diào)節(jié)功能性蛋白的作用[8]。其生物學(xué)作用廣泛，可概括為信號、誘餌、指導(dǎo)和支架4種生物學(xué)效應(yīng)，涉及DNA的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的翻譯以及表觀遺傳學(xué)方面的調(diào)控等[9]。但在NAFLD的研究中，目前研究最廣泛的是它作為內(nèi)源性競爭性RNA對microRNA發(fā)揮的海綿效應(yīng)。

2 lncRNA在NAFLD中的調(diào)控作用

2.1lncRNA在單純性NAFLD中的作用 NAFLD 的第一個無癥狀階段是肝臟脂肪蓄積或脂肪變性。肝脂肪變性的產(chǎn)生是由于脂質(zhì)獲取(脂肪酸攝取和新生脂肪生成)和脂質(zhì)處置(脂肪酸氧化和輸出)之間的失衡導(dǎo)致的。在肝臟中，胰島素抵抗的反常效應(yīng)通過脂質(zhì)代謝和糖代謝紊亂導(dǎo)致新生脂肪形成增加，脂肪蓄積誘發(fā)肝細(xì)胞變性和死亡等，促使炎癥反應(yīng)發(fā)生，促進NAFLD的進展。

2.1.1lncRNA在肝臟脂質(zhì)代謝中的作用 脂質(zhì)代謝紊亂是NAFLD最重要最典型的改變，而許多l(xiāng)ncRNA對脂肪代謝的調(diào)節(jié)是在轉(zhuǎn)錄水平發(fā)生的。使用微陣列表達譜分析技術(shù)對比了NAFLD合并膽囊結(jié)石患者與單純膽囊結(jié)石的肝臟組織，共發(fā)現(xiàn)1735個lncRNA和1485個mRNA差異表達，其中l(wèi)ncRNA上調(diào)535個、下調(diào)1200個[10]。lncRNA的差異表達數(shù)量大于mRNA似乎也暗示著lncRNA具有更廣泛和多樣的變化。在NAFLD中高表達的lncRNA多數(shù)充當(dāng)microRNA的“海綿”，發(fā)揮競爭或者抑制作用，間接激活促進脂質(zhì)生成的基因。比如，lncRNA Gm15622就充當(dāng)了microRNA miR-742-3p的“海綿”，從而增加轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子SREBP-1c的表達，并促進了高脂飲食小鼠和AML-12細(xì)胞肝臟中的脂質(zhì)積累[11]；還有l(wèi)ncRNA CCAT1，通過競爭性抑制miR-613來增加LXRα的轉(zhuǎn)錄并促進了LXRα的表達從而促進脂滴形成和NAFLD的發(fā)展[12]。而下調(diào)的lncRNA，同樣也可以抑制microRNA的作用，促進脂質(zhì)形成。高脂血癥大鼠體內(nèi)lnc-HC的低表達，就是通過對miR-130b-3p在轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平的負(fù)調(diào)節(jié)來誘導(dǎo)過氧化物酶體增殖物激活受體γ的表達，從而增加肝臟中的甘油三酯的濃度[13]；lncRNA Gm12664-001缺乏通過正調(diào)控miR-295-5p和減弱AML-12細(xì)胞中CAV1的表達來導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)積累[14]。

除了通過microRNA的間接調(diào)控，lncRNA還可以通過調(diào)控脂質(zhì)代謝的基因發(fā)揮直接調(diào)控作用。固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(sterol regulatory element binding protein 1c，SREBP-1c)是一種調(diào)控脂肪合成和葡萄糖代謝相關(guān)酶基因表達的重要核轉(zhuǎn)錄因子。研究表明，lncRNABlnc1是與LXR(脂質(zhì)代謝密切相關(guān)基因肝X受體)/SREBP-1c通路的核心成分，是胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)下脂肪生成誘導(dǎo)所必需的；具有肝臟特異性Blnc1失活的小鼠對高脂飲食誘導(dǎo)的肝脂肪變性具有抗性，并且具有較低的血漿TAG水平、肝臟脂肪生成減少的代謝變化特征[5]。

2.1.2lncRNA在肝臟糖代謝中的作用 糖脂代謝關(guān)系向來密不可分。胰島素抵抗不僅是NAFLD的始動因素，還貫穿了整個NAFLD的進程和發(fā)展。lncRNA Gm10804在糖尿病合并NAFLD小鼠的肝臟中上調(diào)，這使得肝臟脂肪生成蛋白(SREBP-1c和脂肪酸合酶)和糖異生酶(磷酸烯醇丙酮酸羧激酶和葡萄糖-6-磷酸酶)均增加，甘油三酯聚積[15]。lncRNA MALAT1不僅與肝細(xì)胞增殖有關(guān)，研究還表明，MALAT1還可以通過增加SREBP-1c核蛋白的穩(wěn)定性來促進肝臟脂肪變性和胰島素抵抗[16]。肝臟胰島素抵抗是2型糖尿病的主要特征。LncRNA MEG3已被證明與肝糖產(chǎn)生相關(guān)；MEG3過表達顯著增加了原代肝細(xì)胞中FoxO1、G6pc、PepckmRNA的表達和肝糖異生，抑制了胰島素刺激的糖原合成[17]。

2.1.3lncRNA在肝臟炎癥反應(yīng)中的作用 持續(xù)性脂肪變性促進有毒脂質(zhì)代謝物的形成，從而刺激炎癥和纖維化反應(yīng)，導(dǎo)致疾病發(fā)展為 NASH。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單純的脂肪變性不斷加重，肝細(xì)胞死亡增多，lncRNA FLRL2的水平也隨之降低[18]。FLRL2是一種廣泛分布的核lncRNA。序列分析表明FLRL2位于Arntl基因的內(nèi)含子區(qū)域，熒光素酶測定顯示FLRL2過表達后Arntl基因的轉(zhuǎn)錄激活，從而緩解NAFLD中的脂肪變性、脂肪生成和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，最終減緩了肝臟的炎癥反應(yīng)，而FLRL2的下調(diào)導(dǎo)致了相反的效果[18]。無疑，如果炎癥反應(yīng)無法得到有效控制，單純的脂肪變性將進一步向NASH發(fā)展。

2.2lncRNA在NASH中的作用 慢性炎癥反應(yīng)可以促進肝臟單純的脂肪變性向NASH進展，而NASH是導(dǎo)致病程進展為肝硬化甚至肝癌的關(guān)鍵階段。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA GM9795在NASH動物模型和NASH細(xì)胞模型的肝組織中顯著高表達，而后通過尼羅紅染色發(fā)現(xiàn)GM9795不影響NASH的脂肪堆積，而是促進NASH中重要炎癥介質(zhì)TNF、IL-6、IL-1的表達，同時上調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的關(guān)鍵分子和激活NF-κB/JNK通路[19]。另有研究發(fā)現(xiàn)，在慢性乙型肝炎并發(fā)NAFLD患者中表達上調(diào)的lncRNA MALAT1則通過hsa-miR-20b-5p/硫氧還蛋白相互作用蛋白軸，激活NLRP3炎癥體及下游炎癥反應(yīng)[20]。此外，一些lncRNA在NAFLD不同階段呈現(xiàn)不同的表達水平。Park JG等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在單純脂肪肝的NAFLD患者中肝臟脂肪變性的程度與肝臟 lncRNA LeXis水平呈負(fù)相關(guān)，但與血漿 lncRNA LeXis水平無關(guān)；而在NASH 患者的血漿中 lncRNA LeXis水平顯著升高。LncRNA在調(diào)節(jié)NAFLD患者炎癥反應(yīng)的同時，或許可以成為潛在無創(chuàng)的生物標(biāo)志物，為臨床診療提供更多便利。

2.3lncRNA在肝臟纖維化中的作用 肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cell，HSC)正常情況下處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)肝臟受到炎癥或機械刺激等損傷時，被激活后轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞是各種致纖維化因素的關(guān)鍵。過量攝入膳食脂肪和糖與患NAFLD風(fēng)險升高有關(guān)。飲食中棕櫚酸酯、果糖的含量使得與肝纖維化和肝星狀細(xì)胞活化相關(guān)的mRNA和lncRNA的表達上調(diào)[22]。lncRNA在NAFLD的不同階段具有不同的表達水平。研究表明循環(huán)lncRNA GAS5隨著肝纖維化的加重而升高，但其水平在肝硬化患者血漿中降低[23]。lncRNA HULC在NAFLD大鼠的肝組織中表達增加，抑制HULC可改善肝臟脂質(zhì)沉積的病理狀態(tài)和肝功能相關(guān)指標(biāo)，改善肝纖維化程度，減少肝細(xì)胞凋亡，抑制NAFLD大鼠肝組織中的MAPK信號通路[24]。雙熒光素酶報告基因檢測證明miR-506可以與lncRNA NEAT1和GLI3結(jié)合，而NEAT1可以吸附miR-506以調(diào)節(jié)GLI3表達。在NAFLD的進展中，NEAT1被上調(diào)后作為ceRNA通過miR-506/GLI3軸調(diào)節(jié)纖維化、炎癥反應(yīng)和脂質(zhì)代謝[25]。lncRNA在NASH向纖維化發(fā)展的過程中存在一些變化。對24例單純脂肪變的NAFLD患者、53例伴小葉炎癥的NAFLD患者和65例患有晚期纖維化的NAFLD患者進行肝活檢，組織RNA測序得出差異表達的lncRNA約4000多個，主要參與TGF-β1和TNF信號傳導(dǎo)、胰島素抵抗和細(xì)胞外基質(zhì)維持；不同的組織學(xué)類別中也表現(xiàn)出差異表達：在HepG2細(xì)胞中敲低lncRNAMALAT1的表達使CXCL5轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)水平分別降低了50%和30%，但與處于靜止?fàn)顟B(tài)的細(xì)胞相比，MALAT1和CXCL5在活化的HSC中的表達上調(diào)，并且在HepG2細(xì)胞中MALAT1的表達受高血糖和胰島素的調(diào)節(jié)，lncRNA表達異常與NASH的炎癥和纖維化有關(guān)[26]。

2.4lncRNA在NAFLD進展為HCC各階段的作用 HCC是一種預(yù)后不良的惡性腫瘤，是全球癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一，而NAFLD是HCC的重要危險因素。lncRNA在HCC中的研究相對于NAFLD的其他階段更為廣泛。lncRNA在單純NAFLD向HCC發(fā)展的過程像硬幣一樣具有雙面性。在NAFLD轉(zhuǎn)化成HCC的患者肝組織中l(wèi)ncRNA FTX的表達和M1/M2 Kupffer細(xì)胞的比值低于單純NAFLD患者肝組織中的比值，進一步通過在小鼠體內(nèi)體外驗證結(jié)果表明，上調(diào)FTX可以促進Kupffer細(xì)胞向M1型極化從而抑制NAFLD向HCC轉(zhuǎn)化[27]。同樣有研究表明，lncRNA ARSR在NAFLD小鼠模型和HepG2細(xì)胞中表達，并通過降低YAP1磷酸化激活I(lǐng)RS2/AKT通路，并進一步增加脂質(zhì)積累、細(xì)胞增殖、侵襲和細(xì)胞周期；沉默ARSR抑制了IRS2/AKT通路，從而通過下調(diào)YAP1來減少HCC細(xì)胞增殖和侵襲并抑制NAFLD小鼠的脂質(zhì)積累[28]。從以上研究結(jié)果可見，在單純NAFLD中l(wèi)ncRNA特定趨勢的變化可以促使其向HCC進展。

但是，lncRNA對HCC的影響不僅僅是對單純NAFLD向HCC發(fā)展進程的調(diào)控，當(dāng)HCC發(fā)生后，其仍發(fā)揮重要的調(diào)控作用。lncRNA對HCC的影響涉及癌細(xì)胞的增殖、自噬、轉(zhuǎn)移、侵襲等。研究發(fā)現(xiàn)肝癌組織和細(xì)胞系中l(wèi)ncRNA DANC高表達，并且lncRNA DANCR與HCC患者的HCC的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化呈正相關(guān)[29]。此外，lncRNA DANCR的敲低可見肝癌細(xì)胞增殖減弱、集落形成減少、自噬相關(guān)蛋白表達降低，可見lncRNA DANCR增強了肝癌細(xì)胞的增殖和自噬[30]。也有一些lncRNA在HCC中發(fā)揮腫瘤抑制作用。在晚期HCC患者中，lncRNA NBR2表達較低的HCC病例的總體生存率明顯低于NBR2表達較高的HCC病例，NBR2的表達與HCC的惡性程度呈負(fù)相關(guān)[31]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，NBR2至少部分通過ERK和JNK途徑抑制自噬誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖、侵襲和遷移[31]。lncRNA在HCC中不僅調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬，還對腫瘤耐藥有一定影響。Zhang W等[32]通過體外培養(yǎng)的肝癌細(xì)胞和裸鼠致瘤性等實驗證實，在HCC組織和細(xì)胞中，lncRNA LINC00160的上調(diào)負(fù)調(diào)控miR-132從而靶向調(diào)控PIK3R3使其過表達，促進裸鼠的HCC細(xì)胞活力、自噬、耐藥性和致瘤性。此外，lncRNA還影響HCC患者肝癌干細(xì)胞的自我更新能力。研究發(fā)現(xiàn)LncRNA DUXAP9正調(diào)控HCC細(xì)胞干性，以球形成能力、乙醛脫氫酶活性和干性標(biāo)志物表達的變化為特征，而進一步的熒光素酶報告基因、mRNA穩(wěn)定性和RNA-RNA體外相互作用分析表明，DUXAP9直接與sox9的嚴(yán)重度3′-非翻譯區(qū)結(jié)合，增強了sox9的mRNA穩(wěn)定性，從而增加了sox9的表達，最終促進了肝癌細(xì)胞的干性[33]。

3 小結(jié)

總之，lncRNA在肝臟糖脂代謝紊亂、炎癥反應(yīng)、纖維化形成，以及NAFLD轉(zhuǎn)化為HCC等過程發(fā)揮重要作用，也許可以作為治療的新靶點。此外，在NAFLD不同階段差異表達的特定循環(huán)lncRNA可作為診斷NAFLD的生物標(biāo)志物。但是，由于lncRNA、mRNA與基因之間的調(diào)控并非一對一的關(guān)系，故基于lncRNA療法的研究仍未達到臨床應(yīng)用。即便如此，人們也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些藥物可以通過改變lncRNA來改變NAFLD的進展。一項研究發(fā)現(xiàn)，小檗堿治療逆轉(zhuǎn)了在NAFLD小鼠模型中有881個mRNA和538個lncRNA以及抗氧化因子Nrf2表達的降低[34]。因此，深入了解lncRNA在NAFLD中的調(diào)節(jié)作用及其機制，有助于利用lncRNA進行臨床診治。