劉 麗,張倩文,農(nóng) 程,張 曦,徐小婷,Mohammed Ismail,肖 莉,江振洲,3,張陸勇,4,孫麗新,3*
(1中國(guó)藥科大學(xué)江蘇省新藥篩選重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京210009;2湖州師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,湖州313000;3中國(guó)藥科大學(xué)江蘇省藥物動(dòng)力學(xué)研究與評(píng)價(jià)中心,南京210009;4廣東藥科大學(xué)藥學(xué)院新藥篩選與藥效學(xué)評(píng)價(jià)中心,廣州510006)
肝臟是人體最大的實(shí)質(zhì)性臟器,具有多種功能,被稱為“物質(zhì)代謝中樞”、人體內(nèi)最大的“化工廠”和“清潔器”。肝臟是一個(gè)很容易受損的器官,各種損肝因素如病毒、酗酒、脂代謝異常、藥物、自身免疫等,均會(huì)造成肝臟炎癥損傷,這時(shí)肝內(nèi)的物質(zhì)代謝就會(huì)出現(xiàn)障礙,身體的多種功能也會(huì)受到影響,如果炎癥持續(xù)發(fā)展就會(huì)發(fā)展為肝硬化、肝纖維化、肝癌等[1]。肝臟疾病的發(fā)病率逐年上升,由于肝臟疾病復(fù)雜的發(fā)病誘因和尚未闡明的發(fā)病機(jī)制,治愈率仍不夠理想,因此,迫切需要明確其作用機(jī)制以找到更有效的治療靶點(diǎn)與藥物。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),lncRNA 參與了眾多肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展,包括肝癌[2]、肝纖維化[3]、肝硬化[4]、非酒精性脂肪性肝?。?]等,并作為生物標(biāo)記物在肝臟疾病的診斷與預(yù)后中發(fā)揮重要作用。目前研究發(fā)現(xiàn)lncRNA作用肝臟疾病的作用方式多樣,包括通過(guò)調(diào)控各種信號(hào)通路從而參與細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲、遷移等多種生理過(guò)程[6]。本文對(duì)近幾年lncRNA 調(diào)控肝臟疾病相關(guān)信號(hào)通路的研究進(jìn)展進(jìn)行歸納總結(jié),為研究肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展提供新思路,為尋找治療肝臟疾病的新靶點(diǎn)及生物標(biāo)志物提供新的研究方向。
長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一類長(zhǎng)度大于200 個(gè)核苷酸,缺少特異完整的開(kāi)放閱讀框、無(wú)蛋白質(zhì)編碼功能的RNA 分子[7]。同蛋白編碼基因類似,lncRNA 主要由Ⅱ型RNA 聚合酶轉(zhuǎn)錄而來(lái),具有獨(dú)立的啟動(dòng)子、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合區(qū)、外顯子及內(nèi)含子。LncRNA 具有較高的組織器官特異性和較低的序列保守性,可以通過(guò)多種機(jī)制在不同水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。根據(jù)lncRNA 在基因組中與蛋白質(zhì)編碼基因的相對(duì)位置,目前將其分為5 類:(1)正義lncRNA(sense lncRNA):從蛋白質(zhì)編碼基因的正義鏈轉(zhuǎn)錄;(2)反義lncRNA(antisense lncRNA):從蛋白質(zhì)編碼基因的 反 義 鏈 轉(zhuǎn) 錄;(3)雙 向lncRNA(bidirectional lncRNA):該類lncRNA 可同時(shí)從與鄰近mRNA 轉(zhuǎn)錄方向相同與相反兩個(gè)方向發(fā)生轉(zhuǎn)錄;(4)基因間lncRNA(intergenic lncRNA):從兩個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因之間的空間轉(zhuǎn)錄而來(lái);(5)基因內(nèi)lncRNA(intronic lncRNA):從編碼基因的內(nèi)含子區(qū)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生。
LncRNA 分布于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核以及細(xì)胞器中,功能較為復(fù)雜,具有多樣性,能夠在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá),廣泛參與機(jī)體幾乎所有的生理和病理過(guò)程[8]。研究表明:lncRNAs在X 染色體沉默、基因組印跡、染色體修飾、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾以及核內(nèi)運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾墓δ埽瑓⑴c肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展,其主要的調(diào)控機(jī)制如圖1所示。LncRNA這種復(fù)雜精確的調(diào)控功能極大地詮釋了基因的復(fù)雜性,同時(shí)也為人們從基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的維度來(lái)認(rèn)識(shí)生命體的復(fù)雜性開(kāi)啟了新的天地。已證實(shí)lncRNA 參與細(xì)胞增殖、凋亡、侵襲、遷移、細(xì)胞周期、細(xì)胞分化等一系列生物學(xué)過(guò)程[9-10]。
LncRNA 作為生物標(biāo)記物在肝臟疾病的診斷和預(yù)后中發(fā)揮了重要作用。例如Liu 等[11]對(duì)1 300例HBV陽(yáng)性肝癌患者、1 344例HBV持續(xù)攜帶者和1 344 例HBV 受試者進(jìn)行病例對(duì)照研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)lncRNA HULC 中rs7763881 的變異基因型可能有助于降低HBV 攜帶者對(duì)肝癌的易感性。臨床肝癌患者的雙盲實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示HULC 在診斷肝癌的發(fā)生與轉(zhuǎn)移方面具有良好的預(yù)測(cè)作用,可以作為預(yù)測(cè)肝癌的新型生物標(biāo)志物[12]。MALAT-1在肝癌細(xì)胞系和112 例臨床組織樣本中表達(dá)上調(diào);沉默MALAT-1 可抑制肝癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲;因此,MALAT-1 可能是預(yù)測(cè)肝移植后肝癌復(fù)發(fā)的新型生物標(biāo)志物。HOTAIR(一種lncRNA)在多種腫瘤例如乳腺癌、大腸癌、肝癌中高度表達(dá)并與其不良預(yù)后相關(guān)。Gao 等[13]通過(guò)檢測(cè)60 組肝癌患者臨床組織樣本和正常肝組織樣本中HOTAIR 的表達(dá)水平,并分析HOTAIR表達(dá)水平與臨床病理參數(shù)之間的關(guān)聯(lián),結(jié)果發(fā)現(xiàn)HOTAIR的表達(dá)水平與腫瘤的分化,轉(zhuǎn)移以及早期復(fù)發(fā)顯著相關(guān),是診斷肝癌發(fā)生和腫瘤復(fù)發(fā)的重要標(biāo)志物。最近研究報(bào)道,在人類原發(fā)性肝硬化膽管炎患者中,作為肝癌預(yù)后標(biāo)記物的H19 的表達(dá)水平與肝纖維化的嚴(yán)重程度顯著相關(guān)[14];此外,H19 還可以通過(guò)促進(jìn)肝臟脂肪生成從而可能成為治療非酒精性脂肪性肝病的潛在靶點(diǎn)。由此可見(jiàn),靶向lncRNA 治療肝臟疾病具有廣闊的應(yīng)用前景。因此,明確lncRNA 作用肝臟疾病的分子機(jī)制將為闡明肝臟疾病的發(fā)病機(jī)制以及治療肝臟疾病帶來(lái)新的希望和突破點(diǎn)。目前研究表明,lncRNA 作用肝臟疾病的作用機(jī)制是多種多樣的,不僅可以干擾下游基因的表達(dá),也能影響特定蛋白質(zhì)的活性以及在細(xì)胞中的定位。LncRNA 可以通過(guò)調(diào)控各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路介導(dǎo)肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展,因此明確lncRNA 與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的關(guān)系對(duì)肝臟疾病發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)和理解十分必要。
圖1 長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)的調(diào)控機(jī)制
轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,參與調(diào)控眾多細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程,包括細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡以及細(xì)胞動(dòng)態(tài)平衡等其他細(xì)胞功能[15]。TGF-β 超家族包括TGFβ1、TGF-β2和TGF-β3,其中TGF-β1是最主要的促纖維化因子。Smad蛋白質(zhì)作為TGF-β家族受體下游的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,具有轉(zhuǎn)錄激活作用,是TGF-β基因信號(hào)傳導(dǎo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
2.1.1 LncRNA 調(diào)控肝癌中的TGF-β 信號(hào)通路TGF-β 在腫瘤中發(fā)揮雙相調(diào)節(jié)作用。在腫瘤的早期階段,TGF-β通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡發(fā)揮腫瘤抑制作用;隨著腫瘤的惡性進(jìn)展,TGF-β通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞增殖,遷移和侵襲來(lái)發(fā)揮促腫瘤轉(zhuǎn)移作用。EMT 已被證明有助于腫瘤細(xì)胞的遷移與侵襲。肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)作為全球第六大常見(jiàn)腫瘤,具有高復(fù)發(fā)率和預(yù)后差的特點(diǎn)[16],其中不良預(yù)后和高復(fù)發(fā)率很大程度與肝癌細(xì)胞的遷移和腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)。已有報(bào)道TGF-β 通過(guò)與lncRNA 相互作用促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展。幾種與TGF-β1 相互作用的lncRNA,包括MALAT1、PVT1、UCA1 在肝癌組織中表達(dá)異常,并與臨床病理因素和預(yù)后顯著相關(guān)[17-18]。Yuan 等[19]發(fā)現(xiàn)TGF-β 誘導(dǎo)lncRNAATB 在肝癌中表達(dá)上調(diào),lncRNA-ATB 隨之競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-200 家族成員來(lái)上調(diào)E 盒結(jié)合鋅指蛋白(zinc finger E-box binding homeobox,ZEB)家族中ZEB1 和ZEB2 的表達(dá),最終促進(jìn)肝癌細(xì)胞發(fā)生EMT 而獲得侵襲能力。Shi 等[20]發(fā)現(xiàn)在肝癌患者中l(wèi)ncRNA snaR 和TGF-β1 的表達(dá)均顯著增加且snaR 在血漿中的表達(dá)水平與TGF-β1 呈正相關(guān);進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),lncRNA snaR 可能作為TGF-β1 的上游激活劑,上調(diào)TGF-β1 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的侵襲與遷移,加重肝癌發(fā)展。Yang 等[21]發(fā)現(xiàn),lncRNA NORAD 充當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源性RNA(competing endogenous RNAs,ceRNA)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-202-5p,激活TGF-β 通路,從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖與侵襲。此外,最近有研究表明,TGF-β 可以降低lncRNA H19 的表達(dá),H19 的低表達(dá)抑制腫瘤起始肝細(xì)胞(TICs)的祖細(xì)胞特性和致瘤作用,從而介導(dǎo)肝癌的發(fā)生發(fā)展[22]。
2.1.2 LncRNA 調(diào)控肝纖維化中的TGF-β 信號(hào)通路 肝纖維化作為肝內(nèi)結(jié)締組織異常增生的過(guò)程,其主要特征是細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)蛋白的產(chǎn)生和沉積增加。肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cells,HSC)是影響纖維化產(chǎn)生的最主要細(xì)胞,在其活化的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的Ⅰ型膠原α1(collagen type I collagenα1,COL1α1),ɑ 平滑肌動(dòng)蛋白(ɑ-smooth actin,ɑ-SMA)以及促纖維化因子。TGF-β 信號(hào)通路是肝纖維化過(guò)程中重要的參與者,可以通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞損傷,促進(jìn)炎癥因子和促纖維化因子表達(dá)增加,進(jìn)而加重肝纖維化,其中TGF-β/Smad 是調(diào)控肝纖維化的典型信號(hào)通路。TGF-β1 作為最主要的促纖維化細(xì)胞因子,與其受體TGF-βR1 和TGF-βRII 結(jié)合導(dǎo)致異四聚體復(fù)合物的形成和Smad2的磷酸化;磷酸化Smads易位進(jìn)入細(xì)胞核從而促進(jìn)HSC 活化和膠原合成。近年來(lái),研究發(fā)現(xiàn)lncRNA通過(guò)介導(dǎo)TGF-β/Smad信號(hào)通路進(jìn)而調(diào)控肝纖維化。例如lncRNA-ATB 通過(guò)與miR-425-5p 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合來(lái)上調(diào)TGF-βRII 和Smad2的表達(dá),從而促進(jìn)HSC 的活化和增殖,發(fā)揮促纖維化作用[23];lnc-LFAR1 在肝纖維化中上調(diào)Smad2/3的表達(dá)并促進(jìn)其磷酸化,進(jìn)而激活TGF-β 信號(hào)通路,誘導(dǎo)COL1α1 和α-SMA 表達(dá)增加,ECM 蛋白產(chǎn)生增多,HSC活化,肝纖維化加重[24];MALAT1可以通過(guò)阻斷SIRT1 對(duì)TGF-β 信號(hào)通路的抑制進(jìn)而促進(jìn)HSC 活 化;H19 充 當(dāng)ceRNA 競(jìng) 爭(zhēng) 性 結(jié) 合miR-148a,上調(diào)泛素特異性蛋白酶4(USP4)的表達(dá),從而激活TGF-β 信號(hào)通路,誘導(dǎo)HSC 活化,加重肝纖維化[25]。
Notch 信號(hào)通路是一個(gè)高度保守的信號(hào)通路,參與調(diào)控多種生物進(jìn)程,包括細(xì)胞增殖、分化、上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化和血管生成等。在哺乳動(dòng)物中,Notch信號(hào)通路有4 個(gè)受體(Notch1-4)和5 個(gè)Notch 配體(Delta-like 1,Dll1;Delta-like 3,Dll3;Delta-like 4,Dll4;Jagged-1 and Jagged-2)。當(dāng)Notch 受體與相鄰細(xì)胞上的相應(yīng)配體相互結(jié)合時(shí),ADAM 家族對(duì)Notch 受體進(jìn)行兩步蛋白水解,釋放Notch 細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(notch intracellular domain,NICD);NICD 易位至細(xì)胞核并與DNA 結(jié)合蛋白CSL 作用以促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄,包括Hes 和與Hes 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子[26]。Notch 通路已被報(bào)道參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展,包括腫瘤、肝臟疾病、自身免疫性疾病等。
2.2.1 LncRNA 調(diào)控肝癌中的Notch 信號(hào)通路肝癌細(xì)胞的高轉(zhuǎn)移是肝癌預(yù)后差和術(shù)后復(fù)發(fā)率高的重要原因。大量研究表明,Notch 通路在腫瘤中異常激活并與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān),例如已證實(shí)Notch1 的激活有助于肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)與增殖,但Notch 通路如何介導(dǎo)肝癌細(xì)胞的侵襲機(jī)制仍不明確,目前研究報(bào)道lncRNA 可能通過(guò)調(diào)控Notch 通路進(jìn)而介導(dǎo)這一過(guò)程。例如:在肝癌組織和細(xì)胞系中顯著下調(diào)的lincRNA-p21 被認(rèn)為在肝癌中發(fā)揮抗腫瘤作用,其可以抑制肝癌細(xì)胞的增殖和遷移;對(duì)lincRNA-p21 的作用機(jī)制進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)的lincRNA-p21 通過(guò)介導(dǎo)Notch 信號(hào)通路誘導(dǎo)的EMT 進(jìn)程來(lái)抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移;激活Notch通路可以逆轉(zhuǎn)pcDNA-lincRNA-p21的肝癌細(xì)胞抑制作用,提示Notch 通路參與lincRNA-p21 的抑 癌 作 用[27]。Zhang 等[28]發(fā) 現(xiàn) 在 肝 癌 中 上 調(diào)LINC00261 的表達(dá),可以抑制肝癌細(xì)胞的增殖、集落形成、侵襲和EMT,這一結(jié)果可能與LINC00261下調(diào)Hes-1和Notch1的表達(dá)進(jìn)而抑制Notch信號(hào)通路有關(guān)。此外,最近有報(bào)道表明,Notch1 可以調(diào)控lncRNA AK022798的表達(dá),后者進(jìn)一步誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡,介導(dǎo)肝癌的發(fā)生發(fā)展[29]。
2.2.2 LncRNA 調(diào)控肝纖維化中的Notch 信號(hào)通路 Notch 通路已被報(bào)道通過(guò)各種途徑與方式參與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。例如:敲低Notch3 可以抑制ɑ-SMA 和COL1α1 的表達(dá),進(jìn)而介導(dǎo)HSCs 活化[30];Notch 誘導(dǎo)肝細(xì)胞發(fā)生EMT,進(jìn)而加重肝纖維 化;Notch 與TGF-β/Smad 信 號(hào) 通 路 協(xié) 同 調(diào) 節(jié)HSCs 的 活 化;Notch 與Wnt 信 號(hào) 通 路 協(xié) 同 調(diào) 節(jié)HSCs[31]。越來(lái)越多的證據(jù)表明lncRNA 可以通過(guò)調(diào)控Notch 通路調(diào)節(jié)HSCs 的活化進(jìn)而介導(dǎo)肝纖維化。
Zhang 等[24]發(fā) 現(xiàn) 沉 默lnc-LFAR1 可 以 抑 制HSCs 的激活,減少體外TGF-β 誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡并減弱CCl4和膽管結(jié)扎誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化。對(duì)lnc-LFAR1 作用機(jī)制進(jìn)行探討,發(fā)現(xiàn)在lnc-LFAR1表達(dá)下調(diào)的HSC 中,Notch2、Notch3、Hes1 和Hey2的表達(dá)水平均降低;在lnc-LFAR1表達(dá)上調(diào)的HSC中,表達(dá)結(jié)果相反;敲低lnc-LFAR1 的表達(dá)導(dǎo)致Notch2、Notch 3、Hes1 和Hey2 的表達(dá)也降低,α-SMA表達(dá)水平下降;以上結(jié)果表明lnc-LFAR1通過(guò)激活Notch 通路促進(jìn)肝纖維化和HSC 活化。Zhang等[32]發(fā)現(xiàn)lnc-Hser 發(fā)揮抗纖維化的作用機(jī)制與其通過(guò)Notch 途徑抑制肝細(xì)胞EMT 過(guò)程有關(guān)。另有研究表明Meg8 通過(guò)抑制Notch 通路抑制了HSC 活化和EMT,從而抑制激活的HSC 中促纖維化和增殖基因的表達(dá)。
PI3K/AKT 信號(hào)通路是蛋白質(zhì)合成的重要通路,可以調(diào)控細(xì)胞增殖、分化、凋亡等多種生物進(jìn)程。磷脂酰肌醇-3 羥基激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)可以被G 蛋白偶聯(lián)受體、蛋白酪氨酸激酶受體或Ras 蛋白激活;激活的PI3K 通過(guò)激活蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)即AKT,進(jìn)而激活下游信號(hào)分子mTOR。mTOR 作為絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,負(fù)責(zé)對(duì)氨基酸、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、葡萄糖等刺激產(chǎn)生應(yīng)答,進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞周期,促進(jìn)細(xì)胞增殖和存活等生物進(jìn)程。
2.3.1 LncRNA 調(diào)控肝癌中的PI3K/AKT 信號(hào)通路 PI3K/AKT信號(hào)通路已被報(bào)道通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移進(jìn)而參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展,是腫瘤機(jī)制研究的熱點(diǎn)[33]。目前遏制肝癌細(xì)胞增殖、遷移或侵襲是治療肝癌的有效途徑。研究表明,lncRNA通過(guò)調(diào)控PI3K/AKT信號(hào)通路在肝癌中扮演著重要角色。Han 等[34]證實(shí)lncRNA CASC11 在肝癌組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),可以促進(jìn)肝癌細(xì)胞的侵襲與遷移;進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其致癌機(jī)制和PI3K/AKT 信號(hào)通路的參與有關(guān)。在HepG2 細(xì)胞中給予PI3K/AKT 信號(hào)通路的激活因子IGF-1 或敲除PI3K/AKT 信號(hào)通路的主要負(fù)向調(diào)節(jié)因子PTEN 后,細(xì)胞的遷移和侵襲能力得到提高;沉默CASC11 可以抑制肝癌細(xì)胞的EMT、IGF-1和PTEN 部分逆轉(zhuǎn)這一結(jié)果;以上結(jié)果證實(shí)了CASC11 通過(guò)調(diào)控PI3K/AKT 信號(hào)通路參與肝癌發(fā)展,其可能是肝癌的潛在治療靶點(diǎn)。最近研究發(fā)現(xiàn),lncRNA FER1L4 通過(guò)調(diào)節(jié)PI3K/AKT 信號(hào)通路抑 制 肝 癌 細(xì) 胞 的 增 殖 和 遷 移[35];lncRNA HAGLROS作為ceRNA 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-5095,靶向ATG12 調(diào)節(jié)肝癌細(xì)胞的增殖、凋亡和自噬,機(jī)制可能與HAGLROS 激活PI3K/AKT/mTOR 信號(hào)通路相關(guān)[36]。此外,有報(bào)道表明,lncRNA PTTG3P 作為肝癌預(yù)后的重要標(biāo)記物,可以促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,具體機(jī)制也與其激活肝癌細(xì)胞中的PI3K/AKT信號(hào)通路有關(guān)[37]。
2.3.2 LncRNA 調(diào)控肝纖維化中的PI3K/AKT 信號(hào)通路 PI3K/AKT信號(hào)通路在肝纖維化中發(fā)揮著重要作用,可以通過(guò)調(diào)節(jié)ECM 的合成與降解,促纖維化因子的表達(dá)以及HSC 的活化參與肝纖維化的形成。激活的PI3K/AKT 信號(hào)通路促進(jìn)HSC 的增殖,也可以通過(guò)調(diào)控c-FLIPL 的表達(dá),抑制HSC 的凋亡。PTEN 作為PI3K/AKT 信號(hào)通路的主要負(fù)向調(diào)節(jié)因子,可以抑制PI3K 和AKT 磷酸化進(jìn)而抑制HSC 活化與增殖,是治療肝纖維化的有效靶點(diǎn)[38]。研究發(fā)現(xiàn),有多種lncRNA 通過(guò)與PTEN 相互作用調(diào)控PI3K/AKT 信號(hào)通路進(jìn)而參與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。Dong 等[39]研究表明,lncRNA GAS5 在肝纖維化組織和HSC 中表達(dá)均下調(diào);過(guò)表達(dá)lncRNA GAS5 可以抑制HSC 的活化。研究表明,GAS5 充當(dāng)ceRNA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-23a,增強(qiáng)PTEN的表達(dá),抑制PI3K磷酸化,使AKT、mTOR以及Snail的表達(dá)水平降低,從而抑制PI3K/AKT/mTOR/Snail 信號(hào)通路的激活,導(dǎo)致E-鈣黏著蛋白表達(dá)水平升高,α-SMA 和COL1α1 表達(dá)降低,最終抑制肝纖維化,提示lncRNA GAS5/miR-23a 可能成為治療肝纖維化的有效分子靶標(biāo)。Yu等[40]發(fā)現(xiàn)HOTAIR 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-29b,使miR-29b 的表達(dá)降低,促使PTEN 甲基化增強(qiáng),介導(dǎo)PI3K/AKT 信號(hào)通路從而加重肝纖維化。另外最近有研究發(fā)現(xiàn)H19 可以通過(guò)PI3K/AKT/mTOR 信號(hào)通路促進(jìn)IGFBPrP1誘導(dǎo)的HSC活化,具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探究[41]。
2.3.3 LncRNA 調(diào)控非酒精性脂肪性肝病中的PI3K/AKT信號(hào)通路 非酒精性脂肪性肝?。╪onalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是慢性肝病的最常見(jiàn)病因,后期可能發(fā)展為肝硬化或肝癌,是世界性的健康問(wèn)題[42]。NAFLD 通常與不健康的飲食、肥胖、高脂血癥和2 型糖尿病等有關(guān)。目前對(duì)NAFLD 的發(fā)病機(jī)制知之甚少。研究發(fā)現(xiàn),PI3K/AKT 信號(hào)通路是胰島素作用的主要信號(hào)傳導(dǎo)途徑之 一。胰 島 素 抵 抗(insulin resistance,IR)與NAFLD 的病因及病情發(fā)展密切相關(guān),當(dāng)IR 發(fā)生時(shí),胰島素對(duì)脂肪代謝的調(diào)節(jié)作用減弱,使血液中游離脂肪酸的攝取和三酰甘油合成增加,肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積,肝細(xì)胞變性腫大從而導(dǎo)致脂肪肝形成。最近研究發(fā)現(xiàn),IR 發(fā)生時(shí),AKT 的蛋白表達(dá)水平失調(diào);磷酸化AKT 被激活后,可以激活下游信號(hào)分子mTOR,mTOR 進(jìn)一步激活下游效應(yīng)蛋白S6K1,磷酸化S6 核糖體蛋白,促進(jìn)細(xì)胞蛋白合成以及誘發(fā)IR 的發(fā)生。LncRNA 之前已被報(bào)道在NAFLD 中表達(dá)失調(diào),近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)PI3K/AKT 信號(hào)通路可能與lncRNA 作用NAFLD 的機(jī)制相關(guān)。Wang 等[43]發(fā)現(xiàn)在NAFLD 大鼠中,lncRNA NEAT1的表達(dá)水平顯著升高。敲除NEAT1后可以抑制肝細(xì)胞中ACC 和FAS 的表達(dá)水平;抑制mTOR/S6K1信號(hào)通路后可以得到同樣的抑制效應(yīng),提示NEAT1 可能通過(guò)mTOR/S6K1 信號(hào)通路介導(dǎo)大鼠NAFLD 發(fā)病過(guò)程。此外,最近有報(bào)道MEG3 通過(guò)LRP6 與miR-21 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合,抑制mTOR 途徑,進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)蓄積,加重NAFLD 病情[44]。由于目前關(guān)于lncRNA 作用NAFLD 的研究尚在起步階段,對(duì)其調(diào)控信號(hào)通路更是知之甚少,未來(lái)需要找到更多l(xiāng)ncRNA作用于NAFLD的信號(hào)通路。
2.4.1 LncRNA 調(diào)控肝癌中的Wnt/β-catenin 信號(hào)通路 Wnt/β-catenin信號(hào)通路與肝癌的增殖、轉(zhuǎn)移及侵襲密切相關(guān)。β-catenin 作為該通路的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,其表達(dá)水平與腫瘤細(xì)胞的遷移侵襲能力呈正相關(guān);β-catenin 可以促進(jìn)腫瘤血管生成等方式參與肝癌的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移;Wnt/β-catenin信號(hào)通路還可通過(guò)介導(dǎo)細(xì)胞凋亡參與惡性腫瘤的發(fā)展。LncRNA 已被報(bào)道參與調(diào)控肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、遷移、侵襲、凋亡等過(guò)程。越來(lái)越多的證據(jù)表明,lncRNA 可能通過(guò)作用于Wnt/β-catenin 信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)肝癌。例如:Liang 等[45]發(fā)現(xiàn)lncRNANEF 可以與β-catenin 相互作用,增加GSK3β 與βcatenin 的結(jié)合,促進(jìn)β-catenin 抑制性磷酸化,從而抑制Wnt/β-catenin 信號(hào)通路并激活FOXA2 的表達(dá),進(jìn)而拮抗肝細(xì)胞EMT 和肝癌細(xì)胞的遷移。Zhang 等[46]發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)lncRNA HOTAIRM1 可以抑制肝癌細(xì)胞增殖,促進(jìn)凋亡啟動(dòng)子Bax 的表達(dá),抑制凋亡抑制因子Bcl-2 和Bid 的表達(dá)從而誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡。機(jī)制研究表明,Wnt 通路相關(guān)蛋白,包括 Akt1、pGSK-3β 和 β -catenin 在 lncRNA HOTAIRM1 過(guò)表后表達(dá)顯著下降;結(jié)合Wnt 通路可以調(diào)控細(xì)胞凋亡的作用,提示lncRNA HOTAIRM1 可能通過(guò)抑制Wnt 信號(hào)通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡,進(jìn)而調(diào)控肝癌進(jìn)程。Zhu等[47]發(fā)現(xiàn)敲除lncRNA CRNDE 可以在體內(nèi)抑制肝癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲;體外抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)揭示CRNDE 通過(guò)激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞的EMT 過(guò)程從而在肝癌中發(fā)揮作用。TICs 具有自我更新和分化特性,有助于腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。Fu 等[48]發(fā)現(xiàn),lncRNA linc00210在肝臟TICs 中高表達(dá),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)lncRNA linc00210 通 過(guò) 與 CTNNBIP1 相 互 作 用 使CTNNBIP1與β-catenin 的結(jié)合受抑,從而激活Wnt/β-catenin 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,促進(jìn)肝臟TICs 的自我更新,加快肝腫瘤發(fā)展進(jìn)程。以上結(jié)果提示W(wǎng)nt/βcatenin 信號(hào)通路是lncRNA 調(diào)節(jié)肝癌的一個(gè)重要途徑,靶向Wnt/β-catenin 信號(hào)通路可能成為治療肝癌的新方向。
2.4.2 LncRNA 調(diào)控肝纖維化中的Wnt/β-catenin信號(hào)通路 Wnt 信號(hào)通路在肝纖維化中發(fā)揮著重要作用,可以通過(guò)經(jīng)典β-catenin 依賴信號(hào)通路和非經(jīng)典β-catenin 獨(dú)立通路調(diào)節(jié)HSCs 的活化與增殖。當(dāng)Wnt 受體激活時(shí),與相應(yīng)受體結(jié)合,活化胞內(nèi)Dishevelled 蛋白,促使Axin 結(jié)合LRP,抑制糖原合成激酶3β(glycogen synthase kinase 3β,GSK-3β)活性,胞漿內(nèi)β-catenin 積累;持續(xù)激增的βcatenin 入核與轉(zhuǎn)錄因子家族TCF/LEF 結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物,激活下游纖維化相關(guān)基因,促進(jìn)HSC 活化,進(jìn)而調(diào)節(jié)肝纖維化。LncRNA 在肝纖維化中異常表達(dá),可以通過(guò)多種機(jī)制作用于肝纖維化。目前研究表明,lncRNA 主要以充當(dāng)ceRNA 的方式調(diào)節(jié)Wnt 信號(hào)通路介導(dǎo)肝纖維化。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn),沉默SNHG7 可以抑制HSC 活化和細(xì)胞增殖,減少膠原蛋白生成。機(jī)制研究表明,SNHG7 通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-378a-3p,增加DVL2 胞內(nèi)含量,提高TCF 活性,減少磷酸化β-catenin 和GSK-3β 表達(dá),從而激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路,誘導(dǎo)HSC 活化,調(diào)節(jié)肝纖維化[49]。先前已報(bào)道lncRNA-ATB 可以通過(guò)作用于TGF-β 通路參與肝纖維化的發(fā)展,F(xiàn)u等[50]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),lncRNA-ATB 還可以競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-200a,通 過(guò)lncRNA-ATB/miR-200a/β-catenin軸調(diào)控HSC 的激活,進(jìn)而介導(dǎo)HCV 相關(guān)性肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。最近研究表明,lincRNA-p21 通過(guò)MicroRNA-17-5p 介導(dǎo)的Wnt/β-Catenin 通路抑制了HSC的活化[51]。
2.5.1 LncRNA 調(diào)控肝癌中的MAPK 信號(hào)通路絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)通路,參與調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化、侵襲與遷移等多種生理過(guò)程,其主要的MAPK 成員包括:細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)、c-Jun 氨基末端激酶(JNK)和p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)[52]。已知ERK 信號(hào)通路主要調(diào)控細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移;JNK信號(hào)通路主要調(diào)控細(xì)胞的分化、增殖與凋亡。MAPK 信號(hào)通路已被發(fā)現(xiàn)參與眾多惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展,尤其與肝癌密切相關(guān)。已報(bào)道肝癌患者中高表達(dá)的炎癥因子與趨化因子激活ERK 信號(hào)通路,導(dǎo)致肝細(xì)胞異常增殖,加重肝癌的惡性發(fā)展;致癌物多環(huán)芳香烴抑制肝癌細(xì)胞中MAPK5 的表達(dá),導(dǎo)致p38 MAPK 信號(hào)通路受到抑制,肝癌細(xì)胞凋亡減少,細(xì)胞持續(xù)增殖。已報(bào)道lncRNA 可以通過(guò)調(diào)控MAPK 信號(hào)通路作用于肝癌。Bao 等[53]發(fā)現(xiàn)lncRNA Igf2as 在HCC 細(xì)胞和組織中表達(dá)上調(diào),敲除Igf2as 可以顯著抑制細(xì)胞增殖并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Igf2as的表達(dá)與ERK 激活之間呈正相關(guān);在被si-Igf2as 轉(zhuǎn)染的細(xì)胞中,細(xì)胞外ERK/MAPK 信號(hào)通路受到抑制。以上結(jié)果表明lncRNA Igf2as 可能主要通過(guò)調(diào)控ERK/MAPK 信號(hào)通路來(lái)促進(jìn)肝癌細(xì)胞的 增 殖 和 侵 襲。此 外,Peng 等[54]發(fā) 現(xiàn)lncRNA CCHE1 在肝癌組織和細(xì)胞中高表達(dá),促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)與細(xì)胞增殖。進(jìn)一步敲除CCHE1 后,肝癌細(xì)胞中的ERK/MAPK 途徑被抑制,細(xì)胞的生長(zhǎng)與凋亡抑制得到減弱,提示CCHE1 可作為肝癌預(yù)后的生物標(biāo)志物。
2.5.2 LncRNA 調(diào)控非酒精性脂肪性肝病中的MAPK 信號(hào)通路 MAPK 信號(hào)通路除了在肝癌中發(fā)揮作用,在NAFLD的形成、發(fā)展中所起的作用也受到越來(lái)越多的關(guān)注。已報(bào)道游離脂肪酸(free fatty acid,F(xiàn)FA)、炎癥因子、細(xì)胞內(nèi)的高氧化應(yīng)激水平均可激活JNK 信號(hào)通路,活化的JNK 通路通過(guò)調(diào)節(jié)肥胖,IR 以及細(xì)胞凋亡介導(dǎo)NAFLD 的病程;JNK1 能加重NAFLD 中的肝損傷,且與IR 水平呈正相關(guān);過(guò)表達(dá)AMPKa1 抑制p38 MAPK 的激活,進(jìn)而可能作為治療NAFLD 的新靶點(diǎn)。研究表明lncRNA 調(diào)控MAPK 信號(hào)通路參與NAFLD 的發(fā)生發(fā)展。Shen 等[55]研究發(fā)現(xiàn),在NAFLD 大鼠中l(wèi)ncRNA HULC 的表達(dá)顯著上調(diào),抑制HULC 的表達(dá)可以改善NAFLD 大鼠組織中的肝脂質(zhì)沉積,肝纖維化以及減少肝細(xì)胞凋亡,但調(diào)控HULC的機(jī)制表達(dá)仍然未知。進(jìn)一步對(duì)機(jī)制進(jìn)行探討,發(fā)現(xiàn)抑制HULC 可以抑制NAFLD 大鼠肝臟組織中的MAPK 信號(hào)通路;抑制p38 和JNK 可以改善肝臟脂質(zhì)病理狀態(tài)和肝纖維化,減少肝細(xì)胞凋亡,表明HULC通過(guò)調(diào)節(jié)MAPK信號(hào)通路參與NAFLD病程。
綜上,肝臟疾病中涉及的信號(hào)通路眾多,lncRNA通過(guò)多種方式調(diào)控相關(guān)信號(hào)通路進(jìn)而參與調(diào)控細(xì)胞增殖、遷移、侵襲、凋亡等多種生物學(xué)進(jìn)程,介導(dǎo)肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展(表1)。明確lncRNA調(diào)控信號(hào)通路機(jī)制將有助于闡明肝臟疾病的發(fā)病機(jī)制。
肝臟疾病涉及的信號(hào)通路眾多,通路之間的調(diào)控關(guān)系比較復(fù)雜,對(duì)肝臟疾病中的信號(hào)通路進(jìn)行研究,有助于闡明肝臟疾病的發(fā)病機(jī)制,找到新的作用靶點(diǎn)。近年來(lái)lncRNA 是肝臟疾病的研究熱點(diǎn),也取得了一定的進(jìn)展。例如研究發(fā)現(xiàn)在H19調(diào)控序列的控制下,構(gòu)建表達(dá)白喉毒素A 鏈基因的單啟動(dòng)子載體可以治療膀胱癌,并完成了Ⅰ/Ⅱa期臨床試驗(yàn),這可能同樣適用于高表達(dá)H19 的肝癌治療;促進(jìn)肝細(xì)胞增殖的lncRNA LALR1 在肝損傷后的肝再生過(guò)程中發(fā)揮治療優(yōu)勢(shì);人肝纖維化中顯著下調(diào)的MEG3在HSCs活化和肝纖維化發(fā)展中起重要作用,有望成為逆轉(zhuǎn)肝纖維化的新潛在靶點(diǎn)。由此可見(jiàn),靶向lncRNA 治療肝臟疾病為研究者提供了新方向,需要進(jìn)一步明確lncRNA 作用肝臟疾病的分子機(jī)制。目前研究證實(shí)lncRNA 通過(guò)多種作用機(jī)制包括調(diào)控各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路參與肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展,但是目前對(duì)lncRNA 調(diào)控信號(hào)通路的研究尚在起步階段,尤其在肝癌和肝纖維化中,研究還較為深入,但在非酒精性脂肪性肝病,肝硬化等其他疾病中的研究較少。在未來(lái)分析技術(shù)和實(shí)驗(yàn)條件發(fā)展的基礎(chǔ)上,需要進(jìn)一步探究lncRNA 調(diào)控各種信號(hào)通路的機(jī)制以及不同信號(hào)通路之間的復(fù)雜調(diào)控關(guān)系,以闡明lncRNA 作用肝臟疾病的分子機(jī)制,為臨床診斷治療肝臟疾病提供新的理論基礎(chǔ)。
表1 LncRNA調(diào)控信號(hào)通路介導(dǎo)肝臟疾病