miR-122在非酒精性肝脏疾病中的作用

杨冬晗 李可欣 贾逸林 侯瑞丽 戈娜 李楠 郝允彤

microRNA122(miR-122)是肝脏中一种复杂的特异性microRNA，调节肝脏的多种生理病理过程。miRNAs是长度约为22个核苷酸大小的短的功能性非编码RNA分子，是肝细胞基因网络和通路的调节器，在肝脏疾病的进展中发挥着中心作用[1]。这种肝脏富集转录因子调控的miRNA能够促进肝细胞的分化并调节脂质代谢，并且在作为抑制肝细胞增殖和恶性转化的抑制因子方面具有显著的活性。大多数miRNAs通过促进或抑制靶基因的翻译来发挥负向调节的作用，少数有促进转录后翻译的作用。miRNA经常发生转录后修饰，这对miR-122 3'端在调节miRNA稳定性方面非常重要。因此，本文将对非酒精性肝脏疾病中miR-122作用的相关研究进展作一综述。

一、miR-122在肝脏中的功能

miR-122最初通过克隆和测序在小鼠组织中发现的，经靶基因转录后表达减少，是一种肝脏特异性miRNA。通常情况下这种靶向涉及到miRNA和同源miRNA靶点之间的不完美碱基配对，会导致蛋白产生改变。miRNA在人体内密切参与肝损伤的发生和进展，并改变与疾病相关靶点的表达[2]。尽管最近一项研究表明在其他组织中，如人类和小鼠的呼吸系统中检测到了miR-122，但表达量却微不足道。miR-122的表达几乎全部在肝细胞内，成人肝脏中约占miRNA总数的十分之七[3]。在胚胎发育过程中，miR-122的表达在小鼠和人类肝脏中都急剧上调，这提示miR-122可能在肝细胞分化和肝脏发育调控中发挥重要作用[4]。

miR-122的另一个独特特点是调节昼夜规律，pri-miR-122在小鼠体内呈昼夜节律性调节。在昼夜周期中，pri-miR-122的转录抑制是由孤儿核受体驱动的，尽管pri-miR-122的转录具有明显的昼夜节律效应，但成熟的miR-122水平并没有明显变化，这可能是因为它具有很高的稳定性。miR-122在肝脏稳态中最显著的作用是调节胆固醇和甘油三酯代谢以及血液碱性磷酸酶水平，miR-122在小鼠和灵长类动物肝脏中能够降低血浆胆固醇水平，却不引起可检测的肝脏毒性[5]。虽然miR-122调控胆固醇代谢的直接途径尚未完全阐明，但间接调控胆固醇生物合成的基因可能很重要。此外，miR-122还可抑制靶mRNAs来调节系统铁的稳态，调节血色素沉着和血凝素这些miRNAs编码铁利用的激素的激活剂，因此，当miR-122水平降低时会出现缺铁的现象。

二、miR-122与病毒性肝炎

(一)丙型肝炎 miR-122是肝细胞中最为丰富的miRNA，在丙型肝炎(hepatitis C virus, HCV)中有着非常明确的作用。目前，还没有针对丙型肝炎的疫苗，尤其慢性丙型肝炎，它与肝硬化和肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)的发展都显著相关。miR-122是丙型肝炎病毒复制的宿主因子，通过抑制细胞周期G1在感染的细胞内起作用。另外，饮酒能够增强丙型肝炎病毒的复制，用酒精处置丙型肝炎病毒感染的肝癌细胞后，细胞内miR-122的表达量会增加，负向调节细胞G1期的，通过上调miR-122的表达，miR-122的靶点能够下调来促进HCV的复制。miR-122在丙型肝炎病毒感染中的作用首次被证实为内源性miR-122的隔离，与大多数通过结合mRNAs 3′UTR端来抑制目标miRNAs不同，HCV复制首先由基因组RNA转译病毒多蛋白，通过miR-122结合位点下游的一个内部核糖体进入位点介导反应，然后病毒蛋白通过膜结合复制复合体中的负链，介导病毒RNA的复制。miR-122与病毒内RNA 5′UTR中相邻的两个位点直接配对，增强了病毒的复制能力，潜在保护了它从5'到3'的外切酶活性或病毒RNA的细胞质传感器。

(二)乙型肝炎 乙型肝炎病毒(HBV)是另一种主要的嗜肝DNA病毒，全球感染人数约为3.5亿。HBV感染的发生会导致肝硬化、肝功能衰竭和肝癌的风险增加[6]。HBV感染的患者与健康对照组相比肝脏中miR-122的表达明显降低，且miR-122水平与慢性乙型肝炎肝内病毒载量呈负相关，通过下调miR-122促进其复制和发病[7]。miR-122直接针对HBV前基因组RNA的一个保守的编码乙肝病毒的区域。然而，miR-122与HBV RNA结合导致HBV蛋白表达、转录和复制抑制的确切机制尚待确定。此外，miR-122还间接干扰了乙肝病毒的复制，降低了HBV的表达。与HCV相比，HBV的感染降低了miR-122的表达，病毒载量与HBV感染者miR-122的表达呈负相关[8]。作用机制可能是所有的HBV mRNAs都含有miR-122结合位点，并可作为海绵来隔离miR-122。病毒诱导的抑制miR-122可能改变肝功能，并促进包括肝癌在内的肝病的发展。总之，这些由HBV引起的调控网络的改变可能有助于肝癌的发展。

研究者从多个候选靶基因中鉴定出细胞周期蛋白G1为miR-122的靶基因，参与了HBV的复制[9]。过表达和敲低研究表明，细胞周期G1抑制了HBV转染细胞中的病毒复制。研究发现，miR-122通过下调细胞周期G1，阻断了细胞周期G1和p53之间的相互作用，通过允许p53特异性结合HBV增强因子，加强了p53介导的HBV的转录抑制。揭示了miR-122通过下调细胞周期G1或通过直接或间接结合细胞周期G1而下调p53或促进p53活性[10]。

三、miR-122与药物性肝损伤

药物诱导肝损伤(drug-induced liver injury, DILI)是指肝脏由于药物的毒性作用或药物过敏反应所引起的疾病，也称药物性肝病。常见可诱发肝损伤的药物有乙酰氨基酚(acetaminophen, APAP)(解热镇痛药)、异烟肼(抗结核药物)等。

(一)乙酰氨基酚 miR-122在APAP所致的药物性肝损伤中，其特异性和敏感性均高于传统生物标志物ALT。在对APAP造成的DILI中，给予APAP处理后肝脏组织中miR-122水平先出现过表达，通过超越正常水平的抑制其下游靶基因的功能进而导致肝脏损伤，随即miR-122从肝脏组织中释放入血，此时肝脏组织中的miR-122水平开始下降，血浆中开始升高。miR-122作为APAP诱导肝细胞损伤的始动因素，上调可加重肝细胞损伤，下调可减轻肝细胞损伤。在APAP诱导小鼠肝损伤模型中发现，外周血中存在miRNA，小鼠在给药后miR-122、-192、-193表达水平异常升高，而miR-710、-711、-483表达水平下调。miR-122出现异常的时间早于ALT、AST有可能作为肝损伤的早期诊断指标。

(二)异烟肼 miR-122的表达水平在异烟肼致大鼠肝损伤的实验中与正常组实验动物相比整体呈下降趋势，并且随着给药时间的延长，表达量显著下降[11]。在肝组织内仅有少量炎细胞浸润时，miR-122就明显下调，随着给药时间延长，肝组织损伤加重，miR-122的下调就越明显。但在降低至最低水平时有回升，可能与肝组织受损后，肝脏的自我恢复和再生功能有关。在异烟肼诱导小鼠急性肝损伤的实验中，miR-122相较于ALT、AST能够更早更准确的反应肝脏的组织病理学变化。miR-122在疾病发展过程中表现出来下降趋势可能与异烟肼的药物代谢动力学有关，但具体机制尚不明确[12]。

四、miR-122与肝癌

肝癌是一种多因素引发的异质性疾病。目前，已经证实miR-122是一种真正的肿瘤抑制因子。研究显示，鼠源和人源的初级HCC中miR-122水平降低，说明它在肿瘤抑制因子中的潜在作用。当小鼠体内或是肝细胞中的miR-122被敲除后1年，这些小鼠就会逐步从脂肪性肝炎发展到肝纤维化，甚至肝癌[13]。同时，研究也发现，在肝脏易感的小鼠中，miR-122的缺失导致了强效肝致癌物质二乙基亚硝胺的生成，在肿瘤发生前诱导了胆道囊肿的形成，使HCC的发展提前[14]。

此外，miR-122在乙型肝炎病毒引起的肝癌中表达减少，却在丙型肝炎相关肝癌中正常或升高。也许是miR-122在这两种病毒的生命周期中的作用不同引起的。采用基因组表达谱分析发现，与肝癌非肿瘤组织相比，肝癌组织中miR-122表达减少，miR-122预测靶基因增加，可能导致线粒体代谢障碍。miR-122在HCC中表达的缺失与预后不良和转移有关，miR-122的缺失促进了细胞的致瘤特性，如细胞迁移和侵袭，而miR-122的恢复则逆转了这种表型[15]。肝肿瘤基因的异常表达影响细胞的生长和死亡，恢复其表达，可以逆转肝癌细胞成瘤并预防和阻止肝癌的发展。许多miRNAs与多种癌基因或抑癌基因密切相关，肝细胞癌中的miR-122水平低于正常肝细胞中，这与预后不良有关。miR-122的过表达降低了肝癌细胞的致瘤特性，说明miR-122具有抑癌作用。影响肝癌miR-122表达降低的因素尚未完全阐明，但miR-122在肿瘤中的表达水平与几种肝特异性转录因子的水平相关，提示这些蛋白具有调节作用。

现有的研究已经确认miR-122的几个靶基因参与了肝癌的发生，如ADAM10、血清反应因子、cyclin G1和Wnt1。miR-122在肝癌组织或细胞中的表达下调导致以上靶基因的表达增加。miR-122能够抑制cyclin G1的表达，表达量的减少使细胞增殖加速进而发生癌变，miR-122的激活能有效抑制细胞的凋亡。另有研究表明，DNA甲基化也参与了肝特异性miR-122的表达调控，并且与肝癌细胞的凋亡密切相关，有望成为肝癌治疗的新靶点[16]。

五、miR-122的应用及不足

miRNAs在几乎所有肝病中的表达都发生了变化，对应用miRNA治疗疾病起了强有力的推动作用。它们相对较小但涉及多种细胞通路的大量细胞靶点的能力使miRNAs成为有吸引力的治疗靶点，但将其传递到特定的细胞类型或组织仍然是一个挑战。静脉注射AAV8血清型是肝脏基因治疗较有希望的一种手段，插入突变的风险最小，一次给药可以产生持续有效的表达，但转基因的表达随时间而下降；另外一种替代方法是LNP-DP1一种基于阳离子脂质的纳米颗粒，用于将miR-122模拟物传递给使用化学致癌物二乙基亚硝胺的小鼠，可以稳定血液循环，促进吸收LNP-DP1[17]。此外，miR-122的恢复也可使肝癌细胞对诸如阿霉素等化疗药物敏感，所以miR-122与化疗药物结合可能对肝癌有加和或协同作用。这些也印证了miR-122在治疗HCC方面的潜能。

在药物性肝损伤中，miRNA可以作为一种诊断和预后的生物标志物，如miR-122可作为扑热息痛导致肝损伤的生物标志物，在药物性肝损伤中使用扑热息痛可使miR-122水平特异性升高。然而，独立使用miR-122这种生物标志物进行诊断可能并不理想，因为它不能区分良性的临床ALT升高和严重肝损伤，而且不能针对性的确定APAP的毒性。

miR-122在血清和血浆中具有较大的稳定性，参与了肝脏功能的各个方面，调节其活性可能为治疗乙肝和丙肝以及肝癌提供一种新的治疗方法[18]。由于miR-122在肝脏中的功能以及在CHB和HCC中扮演的角色，所以在使用miR-122抑制剂治疗HCC时，考虑miR-122的独特性很重要，有望成为肝脏损伤的一个潜在标志。在CHB和HCC中观察到肝内miR-122水平的显著下降，抑制miR-122的表达可能有助于病毒感染和肝癌的持续发生。此外，考虑到miR-122的异常表达已与乙肝和肝癌合并，可以研究提高miR-122的水平来限制HBV感染或防止HCC的发展。

miR-122自从被发现就作为一种高表达的肝脏特异性非编码RNA被广泛研究，刺激HCV的复制，抑制HBV的复制，抑制肝癌的发生。在药物性肝损伤中，miR-122是一个非常敏感和早期的指标，可能利用它在早期的药物试验中识别有可能引起肝损伤的药物。未来的挑战将是确定miR-122能否为肝病病因的现实临床情况提供临床预后评估，miR-122可以能够早于其他指标来预示肝脏疾病，可以考虑作为诊断肝损伤的标准。

在疾病状态下尤其是癌症状态下，使用microRNAs是一种很有前途的治疗方法，可与经典化疗结合使用，以控制细胞内miRNA的水平。在HBV感染患者中，HCV阴性HCC患者中，甚至在预防肝硬化以及易感个体的癌前状态的发展中靶向miR-122都是有益的，直接量化肝损伤特异性生物标志物miR-122将成为许多肝病诊断和预后的重大突破。