長鏈非編碼RNA調控肝纖維化信號通路的研究進展

陶科攻 林 勇

海軍軍醫大學附屬長征醫院消化內科(200003)

長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類轉錄本長度為200～100 000 nt的不具備編碼蛋白功能的RNA，主要在轉錄調控、遺傳學、轉錄后調控等各個層面實現對基因表達的調控，具有諸多復雜且較為關鍵的生物學功能，在細胞分化、胚胎發育等病理生理過程以及腫瘤、纖維化等疾病的發生、發展中發揮重要作用[1]。近年大量研究顯示，lncRNA可通過多條信號轉導通路參與肝纖維化的發生、發展，有望在肝纖維化早期診斷、預后判斷和治療方面成為新的研究靶點[2]。隨著研究的持續深入，lncRNA對肝纖維化的調控作用已得到普遍認可。本文就lncRNA調控肝纖維化信號轉導通路的研究進展作一綜述。

一、LncRNA概述

LncRNA主要位于細胞核或細胞質內，先由RNA聚合酶Ⅱ轉錄，再經多腺苷酸化和RNA前體剪接等共轉錄修飾而成。作為一種非編碼RNA，lncRNA與編碼蛋白的信使RNA(mRNA)存在明顯差異，其不具備典型的啟動子保守區、啟動密碼子、開放閱讀框、終止密碼子，因此缺乏編碼蛋白質的功能。但近年研究發現，lncRNA不僅可與轉錄因子、染色質組蛋白以及其他轉錄調節蛋白相結合并在轉錄和轉錄后水平調控基因表達和染色體活性，而且參與DNA中CpG二核苷酸島高甲基化的表觀遺傳調控；還能對一些短肽鏈進行編碼[3]。LncRNA可涉及mRNA翻譯、剪切、蛋白質降解和磷酸化修飾、RNA結合蛋白亞細胞定位、細胞骨架構成等機體重要的遺傳、生理過程[4]，在多種疾病包括腫瘤的發生、發展中發揮非常重要的調控作用。

二、LncRNA對肝纖維化相關信號通路的調控作用

1.轉化生長因子-β1(transforming growth factor-β1, TGF-β1)/Smad信號通路：TGF-β1/Smad是調控肝纖維化的重要信號轉導通路[5-6]。TGF-β1屬TGF-β家族，可通過與肝星狀細胞(HSC)表面受體結合，活化下游Smad，使Smad發生磷酸化并進入HSC細胞核，結合并激活目的基因，從而產生大量膠原。目前已發現，肺腺癌轉移相關轉錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1, MALAT1)、被TGF-β活化的lncRNA(lncRNA activated by TGF-β，lncRNA-ATB)、H19、肝纖維化相關lncRNA1(liver fibrosis-associated lncRNA1, lnc-LFAR1)等多種lncRNA可通過TGF-β1/Smad信號通路調控肝纖維化。

MALAT1又稱為核富集常染色體轉錄產物2(nuclear-enriched abundant transcript 2, NEAT2)，是位于人11號染色體q13.1的lncRNA，長度8 700 nt。Wu等[7]的研究發現，下調MALAT1表達可上調脫乙酰酶SIRT1表達，導致活化的LX-2細胞恢復靜息狀態或凋亡。而有研究表明SIRT1可誘導Smad3脫乙酰并抑制HSC激活[8]，故MALAT1可能通過抑制SIRT1-Smad3途徑促進肝纖維化。

Fu等[9]的研究發現，lncRNA-ATB表達與肝硬化程度呈正相關。與健康人群相比，丙型肝炎肝硬化患者肝組織和血漿lncRNA-ATB表達均上調，經TGF-β1刺激活化的LX-2細胞中，lncRNA-ATB表達同樣上調；在LX-2細胞中過表達lncRNA-ATB可顯著提高α-SMA和Col1A1表達，并促進LX-2細胞增殖；反之，敲除lncRNA-ATB可明顯降低α-SMA和Col1A1基因的表達，并抑制LX-2細胞增殖。提示lncRNA-ATB可能作為促纖維化因子參與肝纖維化的發生、發展。進一步研究發現lncRNA-ATB調控肝纖維化的機制是競爭結合miR-425-5p，上調TGF-β Ⅱ型受體(TβRⅡ)和Smad2蛋白表達，從而激活HSC，增加Ⅰ型膠原生成，促進肝纖維化。

H19位于人類染色體11p15.5，長度為2.3 kb，在細胞增殖和活化過程中發揮重要作用，參與多種組織器官的炎癥、腫瘤和纖維化疾病的發生、發展。研究[10]顯示，H19水平與肝纖維化相關，可通過競爭性結合miR-148a，上調miR-148a下游靶基因泛素特異性蛋白酶4(USP4)的表達，增加細胞膜表面TβRⅠ泛素化水平，促進TβRⅠ與TGF-β1信號結合，從而激活LX-2細胞，并促進肝細胞發生上皮-間質轉化，最終促進肝纖維化的發生。

Lnc-LFAR1的長度為734 nt，位于染色體4q25，在肝纖維化組織中高表達。Zhang等[11]發現，下調lnc-LFAR1不但可在體外抑制TGF-β誘發的肝細胞凋亡，還能在體內阻斷CCl4和BDL造模小鼠的肝纖維化進展。進一步研究發現，lnc-LFAR1可直接結合Smad2和Smad3，促進其磷酸化，對TGF-β1/Smad信號通路發揮激活作用。

2.PI3K/Akt信號通路：PI3K是一種具有磷脂酰肌醇激酶和Ser/Thr蛋白激酶雙重活性的異二聚體。PI3K被激活后，可催化細胞膜表面磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)磷酸化為磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸(PIP3)，繼而激活PIP3下游靶蛋白蛋白激酶B(protein kinase B, PKB)，即Akt[12]?；罨腁kt可在HSC內引發級聯反應，激活HSC并促進細胞外基質(ECM)合成，導致肝纖維化的發生[13]。

PTEN基因是一種編碼磷酸酯酶的基因，其編碼蛋白具有使PIP3去磷酸化的功能，是PI3K/Akt信號通路的主要負向調節因子。有多種lncRNA通過與PTEN相互作用調控PI3K/Akt信號通路，參與肝纖維化的發生、發展。長鏈基因間非編碼RNA-p21(long intergenic non-coding RNA-p21, lincRNA-p21)長度約3 kb，位于p21基因上游約15 kb處。Zheng等[14]的體內和體外實驗發現，lincRNA-p21在人和小鼠的活化HSC中表達均下調；過表達lincRNA-p21能減輕小鼠肝纖維化程度，抑制HSC體外活化。其機制可能為競爭性結合miR-181b，增加PTEN的表達，使PIP3去磷酸化，從而抑制PI3K/Akt信號通路的激活，抑制HSC活化[15]。

與lincRNA-p21相似，HOX轉錄反義RNA(HOTAIR)也通過競爭性結合miRNA方式間接調控PI3K/Akt信號通路。HOTAIR長約2 200 nt，從HOX基因簇中反義編碼而來。其表達在HSC活化過程中上調。Yu等[16]發現，HOTAIR可競爭性結合miR-29b，下調HOTAIR可間接導致miR-29b下游靶基因PTEN表達升高，促進PIP3去磷酸化，對PI3K/Akt信號通路的活性起負向調節的作用。

H19不僅通過TGF-β1/Smad信號通路參與肝纖維化的發生、發展，還可通過PI3K/Akt信號通路參與HSC激活。胰島素樣生長因子結合蛋白相關蛋白(IGFBPrP1)是HSC活化的驅動蛋白之一，可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路激活HSC自噬，促進其活化[17]。Huang等[18]通過體外實驗發現，在轉染IGFBPrP1的JS-1細胞中，細胞自噬活躍程度與H19表達呈正相關；H19可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路促進IGFBPrP1誘發的HSC自噬，但具體機制尚未明確。

3.Wnt/β-catenin信號通路：Wnt是一種配體蛋白，可與膜蛋白受體結合激發多個下游信號靶基因，包括β-catenin。Wnt被激活時，Wnt蛋白與受體結合，激活細胞內蓬亂蛋白(Dsh)及其同源物(DVL)，抑制糖原合成激酶3β(GSK-3β)活性，阻止GSK-3β對β-catenin的磷酸化和降解，使β-catenin在胞質中累積。當β-catenin積累過多時即可進入細胞核，與核內轉錄因子T細胞因子(Tcf)/淋巴增強因子(Lef)結合，激活纖維化相關基因，從而激活HSC，促進肝纖維化[19]。LncRNA主要通過競爭性結合miRNA的方式作用于Wnt/β-catenin信號通路來調節肝纖維化。

LncRNA-SNHG7位于9號染色體，長度為2 157 nt，在人類肝纖維化組織和活化的小鼠原代HSC中均表達上調。Yu等[20]的研究發現，在靜息HSC中，miR-378a-3p可通過與DVL2結合，抑制Wnt/β-catenin通路活性。LncRNA-SNHG7與miR-378a-3p互為內源競爭RNA(ceRNA)，可通過競爭性結合miR-378a-3p使細胞內游離DVL2含量增加，β-catenin在細胞內大量積累，促進HSC激活，誘發肝纖維化。

LincRNA-p21亦可通過Wnt/β-catenin信號通路調節HSC活性。LincRNA-p21通過ceRNA方式競爭性結合miR-17-5p，上調HSC內GSK-3β表達，促進細胞內β-catenin降解，抑制Wnt/β-catenin信號通路活性，從而抑制HSC的激活，但其上調GSK-3β表達的具體機制尚未明確[21]。

除通過TGF-β1/Smad信號通路外，lncRNA-ATB還可通過Wnt/β-catenin信號轉導通路對丙型肝炎相關性肝纖維化進行調節。LncRNA-ATB能與β-catenin競爭性結合miR-200a，上調其下游靶基因β-catenin表達，激活HSC，導致肝纖維化的發生[22]。

三、結語

盡管lncRNA是近年肝病研究領域中的熱點，但多數lncRNA在肝纖維化中的作用機制尚未完全闡明，其上游調節基因和下游靶基因的作用機制及其所調節的信號轉導通路仍有待于進一步研究。相信隨著研究技術的不斷發展，將會發現lncRNA在肝纖維化中的更多調控機制和功能，為肝纖維化治療提供新的理論基礎。