MicroRNA-21在非酒精性脂肪肝病中的分子機(jī)制

王秀梅，李昌平

西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，四川 瀘州 646000

非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）是一種肝臟代謝失調(diào)疾病，指在沒(méi)有過(guò)多的酒精攝入（典型的閾值為男性＜30 g/d，女性＜20 g/d）的情況下，出現(xiàn)脂肪肝、脂肪浸潤(rùn)加炎癥，和肝細(xì)胞性氣球變性[非酒精性脂肪性肝炎（NASH）][1]。大部分NAFLD患者可長(zhǎng)時(shí)間停留在NAFL階段，甚至經(jīng)過(guò)飲食調(diào)整及適當(dāng)運(yùn)動(dòng)或其他藥物治療可逆轉(zhuǎn)至正常水平。約15%NASH易進(jìn)一步發(fā)展出現(xiàn)肝纖維化，甚至肝硬化，而在NASH伴隨有肝纖維者中，約有2.8%患者有發(fā)生肝癌的風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。NAFLD正在迅速成為嚴(yán)重的全球健康問(wèn)題，其流行率與肥胖和2型糖尿病的患病率迅速上升一致，且也逐漸成為肝移植的指標(biāo)[3]。既往對(duì)于NAFLD的發(fā)生機(jī)制比較認(rèn)同的是“二次打擊學(xué)說(shuō)”。隨著對(duì)NAFLD的研究，發(fā)現(xiàn)NAFLD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，有證據(jù)表明脂肪組織的功能失調(diào)、腸道微生物的失調(diào)、肌肉、胰島素抵抗等都參與NAFLD的病理生理[4-7]，使NAFLD被視為一種系統(tǒng)代謝性疾病的肝臟表現(xiàn)[8]。NAFLD的分子機(jī)制網(wǎng)絡(luò)目前仍不完整，仍需要進(jìn)一步的研究明確。

研究表明在正常人及NAFLD中miRNAs的表達(dá)不同，其中某些miRNAs可能參與NAFLD的病理生理過(guò)程，比如：脂質(zhì)代謝[9]、細(xì)胞增殖、炎癥、凋亡、細(xì)胞周期失調(diào)及促進(jìn)纖維化等[10]，因此miRNAs可能會(huì)是NAFLD進(jìn)展中重要的調(diào)解者，并被認(rèn)為可以作為NAFLD進(jìn)展及嚴(yán)重程度的非侵入性診斷指標(biāo)[11]。MircoRNA-21（MIR-21）定位于17q23[12]，是MicroRNAs中的一員，也是目前了解最多的MiRNA之一，MIR-21的表達(dá)參與NAFLD的發(fā)病及其進(jìn)展，進(jìn)一步明確MIR-21在NAFLD的發(fā)病過(guò)程中的作用及其分子機(jī)制對(duì)進(jìn)一步理解NAFLD的病理生理及治療非常重要。本文通過(guò)文獻(xiàn)資料闡述MIR-21在非酒精性脂肪肝病不同發(fā)展階段中作用及其分子機(jī)制網(wǎng)絡(luò)，并為進(jìn)一步的靶向MIR-21的藥物提供依據(jù)。

1 MIR-21與非酒精性肝脂肪變性的關(guān)系

脂肪肝是NAFLD的早期階段，脂肪肝的形成與多方面因素有關(guān)，如不良的飲食習(xí)慣、糖尿病、缺乏運(yùn)動(dòng)等。在脂肪肝的形成過(guò)程中，MIR-21可參與脂質(zhì)平衡。但MIR-21對(duì)肝臟脂肪變性的作用在不同研究中具有差異。既往早期研究表明不飽和脂肪酸可以通過(guò)mTOR/NF-κB依賴性機(jī)制上調(diào)MIR-21的合成，而MIR-21可以靶向抑制肝細(xì)胞中磷酸酶和張力蛋白同系物（PTEN）的表達(dá)，從而引發(fā)肝脂肪變性[13]。而隨后的研究卻發(fā)現(xiàn)，高脂飲食誘導(dǎo)的肝脂肪變性和游離脂肪酸處理的肝細(xì)胞中miR-21的表達(dá)降低，MIR-21可以靶向抑制肝細(xì)胞中的脂肪酸結(jié)合蛋白7，因此高脂飲食及游離脂肪酸導(dǎo)致的MIR-21的減少使得脂肪酸結(jié)合蛋白7的表達(dá)增加，從而導(dǎo)致脂肪酸攝取增加，MIR-21的模擬物則能起到抑制肝脂質(zhì)積累的作用[14]。在用棕櫚酸和油酸處理的HepG2誘導(dǎo)NAFLD的體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶（HMGCR）是MIR-21的直接靶標(biāo)，與MIR-21的表達(dá)負(fù)相關(guān)。MIR-21可以直接靶向HMGCR的3’UTR，抑制HMGCR的表達(dá)降低游離膽固醇、總膽固醇及甘油三酯的水平，預(yù)防NAFLD的發(fā)展[15]。我國(guó)研究也表明，在高脂飲食喂養(yǎng)的糖尿病伴發(fā)非酒精性脂肪肝小鼠模型中MIR-21的表達(dá)降低，且隨著脂肪肝的加重而進(jìn)一步下調(diào)，MIR-21的表達(dá)與PPAR-α和PPAR-γ基因表達(dá)上調(diào)呈負(fù)相關(guān)，參與NAFLD的發(fā)病過(guò)程[16]。結(jié)合近期的研究表明MIR-21的表達(dá)對(duì)脂肪肝的形成具有保護(hù)作用。但本課題組2017年研究通過(guò)將miR-21mimic轉(zhuǎn)染進(jìn)HepG2中上調(diào)MIR-21的水平，發(fā)現(xiàn)其可以通過(guò)靶向抑制低密度脂蛋白相關(guān)蛋白6（LRP6）的轉(zhuǎn)錄及翻譯，促進(jìn)細(xì)胞中脂肪形成及甘油三酯、磷脂、膽固醇的分泌增加，同時(shí)誘導(dǎo)脂肪酶基因的表達(dá)，如：ACC1，SCD1，SREBP1，和LXRα，除了脂肪酸合成酶，MIR-21可以通過(guò)抑制LRP6的表達(dá)介導(dǎo)脂肪形成[17]?？傊P(guān)于MIR-21與脂肪肝的作用存在矛盾，關(guān)于MIR-21的表達(dá)及作用差異猜測(cè)可能有受到不同模型處理以及炎癥的影響，需進(jìn)一步針對(duì)MIR-21在單純脂肪肝，無(wú)炎癥及氣球樣變中進(jìn)一步研究。SREBP2同時(shí)也是HMGCR的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)者，HMGCR是膽固醇合成的關(guān)鍵酶之一，LRP6及HMGCR均是MIR-21的靶標(biāo)，而HMGCR在突變的LRP6攜帶者中表達(dá)增加[18-19]。MicroRNAs家族在調(diào)節(jié)下游靶標(biāo)時(shí)主要起著微調(diào)的作用，且能同時(shí)被多個(gè)因子調(diào)節(jié)，也能調(diào)節(jié)多個(gè)下游靶標(biāo)，通過(guò)目前的研究考慮MIR-21在非酒精性脂肪肝中并不是一個(gè)關(guān)鍵的調(diào)節(jié)因子。

2 MIR-21與NASH的關(guān)系

研究表明PPAR-α的表達(dá)在NASH的患者中是顯著減少的，且與NASH的嚴(yán)重程度、脂肪變性的程度、胰島素抵抗及纖維化呈負(fù)相關(guān)，與脂聯(lián)素呈正相關(guān)，且PPAR-α及其靶基因（如：肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1肝同種型，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子21和丙酮酸脫氫酶激酶同工酶4的增加與NASH的改善有關(guān)[20]，另外最近有報(bào)道PPAR-α可能會(huì)通過(guò)抑制SREBP1-C/PNPLA-3途徑減輕NASH的脂質(zhì)形成、炎癥及細(xì)胞凋亡過(guò)程[21]。說(shuō)明PPAR-α在NASH中具有重要作用。

而Loyer[22]在試驗(yàn)中證明PPAR-α是MIR-21的直接靶標(biāo)，MIR-21可以通過(guò)抑制PPAR-α的表達(dá)，促使PPAR-α對(duì)促炎信號(hào)途徑及促纖維化基因的轉(zhuǎn)錄抑制作用減弱，誘導(dǎo)肝細(xì)胞損傷、炎癥及其纖維化，而不影響肝脂質(zhì)累積。同時(shí)作者在試驗(yàn)中第1次驗(yàn)證MIR-21的過(guò)表達(dá)主要是在NASH患者及小鼠肝臟炎癥細(xì)胞及其膽管細(xì)胞中，而沉默MIR-21后可以改善NASH，但對(duì)脂肪變性及脂肪酸β氧化無(wú)明顯作用，可能與MIR-21在肝細(xì)胞中表達(dá)較少有關(guān)，結(jié)合MIR-21在非酒精性脂肪肝的作用研究，也可能與MIR-21的減少促進(jìn)肝臟脂肪變性有關(guān)。Rodrigues[23]的研究也支持上訴結(jié)果，研究說(shuō)明由奧貝膽酸激活的法呢酯X受體可以和MIR-21的減少一起具有協(xié)同作用，誘導(dǎo)PPARα改善NASH。但PPARα并不完全由單獨(dú)MIR-21調(diào)節(jié)，其還可以由miR-10b和miR-34a調(diào)節(jié)參與脂質(zhì)變性，因?yàn)橥瑯佑蒑CD飲食誘導(dǎo)的NAFLD，MIR-21在MCD喂養(yǎng)的2～8周內(nèi)并沒(méi)有增加，而PPARα卻逐漸降低[23]。

3 MIR-21與肝纖維化及其肝癌的關(guān)系

NASH患者部分伴有肝纖維化，后續(xù)有進(jìn)展為肝硬化，甚至肝癌的趨勢(shì)，而肝纖維也是發(fā)生肝癌的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素。MIR-21也與肝纖維化及肝癌發(fā)生有關(guān)，主要通過(guò)以下途徑發(fā)揮作用。

3.1 肝纖維

有研究表明在NASH患者及動(dòng)物模型肝組織中，瘦素可以通過(guò)誘導(dǎo)NADPH氧化酶的亞單位P47phox與膜對(duì)應(yīng)物gp91phox結(jié)合激活NADPH氧化酶產(chǎn)生過(guò)氧化亞硝酸鹽，導(dǎo)致活性氧（ROS）的產(chǎn)生，ROS促使NF/KB核易位激活，預(yù)測(cè)是通過(guò)與MIR-21的啟動(dòng)子相結(jié)合誘導(dǎo)上調(diào)MIR-21，MIR-21通過(guò)抑制SMAD7促進(jìn)SMAD2/3磷酸化，與SMAD4結(jié)合易位至核中促進(jìn)靶基因的表達(dá)，促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）信號(hào)途徑，激活肝星狀細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì)，造成NASH中的纖維化[24]。同時(shí)，TGF-β1可以通過(guò)激活SMAD2/3磷酸化進(jìn)一步促進(jìn)MIR-21的表達(dá)形成正反饋?zhàn)饔肹25]。此外激活的肝星狀細(xì)胞還可產(chǎn)生IL-6，其可以通過(guò)IL-6/STAT3途徑激活MIR-21，因此在肝星狀細(xì)胞與MIR-21之間也存在正反饋調(diào)節(jié)加劇肝纖維化[26]。

除通過(guò)TGF-β/SMAD7信號(hào)相互作用外，MIR-21還可以通過(guò)抑制下游靶基因-SPROUTY2激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1信號(hào)途徑激活肝星狀細(xì)胞及抑制肝細(xì)胞核因子4α促進(jìn)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換，從而促進(jìn)肝纖維化，而抑制MIR-21的表達(dá)可以緩解四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化表現(xiàn)，且其作用不是通過(guò)減少肝細(xì)胞凋亡所致，可能是由于肝星狀細(xì)胞及肝細(xì)胞生物學(xué)特征的恢復(fù)[27]。同時(shí)MIR-21可以分別通過(guò)SPRY1/ERK/NF-κB途徑及SMAD2/3/NOX4途徑促進(jìn)NLRP3炎性體/IL-1β軸的激活進(jìn)而促進(jìn)肝星狀細(xì)胞的激活促進(jìn)肝纖維化。因此在肝纖維化過(guò)程中，MIR-21可以通過(guò)多種途徑促進(jìn)肝纖維化，同時(shí)也可以通過(guò)MIR-21/SPRY1/ERK正反饋通路及MIR-21/SMAD7/SMAD3/NOX/ROS正反饋通路保持MIR-21的高表達(dá)水平[28]。而上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換除了促進(jìn)纖維化外，也是促發(fā)癌癥侵襲及轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵事件，它參與腫瘤細(xì)胞極性的丟失、細(xì)胞間黏附的改變、細(xì)胞骨架重組及細(xì)胞信號(hào)途徑。盡管MIR-21在肝星狀細(xì)胞中高表達(dá)（8～24倍的誘導(dǎo)），但不管是抑制MIR-21的表達(dá)還是基因敲除MIR-21都不能抑制肝星狀細(xì)胞的活化，進(jìn)而阻止肝纖維化的進(jìn)展，因此針對(duì)靶向MIR-21的藥物可能并不能治療肝纖維化[29]。

3.2 肝癌

MIR-21被認(rèn)為是一個(gè)“oncmir”，其在肝癌中過(guò)表達(dá)，在對(duì)肝癌的研究中我們發(fā)現(xiàn)，由于microRNA的多靶向特性，MIR-21可以通過(guò)多種靶標(biāo)參與肝癌的發(fā)生過(guò)程，如：磷酸酶和張力蛋白同源物（PTEN）、程序性細(xì)胞死亡4蛋白、逆轉(zhuǎn)誘導(dǎo)富含半胱氨酸的伴有Kazai基序的蛋白質(zhì)、Navigator-3、B細(xì)胞易位基因2、肝細(xì)胞癌下調(diào)1、HMG盒轉(zhuǎn)錄因子等通過(guò)不同路徑參與肝癌的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移、抑制凋亡等。同時(shí)MIR-21也可增強(qiáng)肝臟腫瘤干細(xì)胞的特性，如：球體形成、侵襲及轉(zhuǎn)移，其可能與肝癌的復(fù)發(fā)有關(guān)。抑制MIR-21可以抑制肝癌的侵襲、轉(zhuǎn)移、促進(jìn)肝癌細(xì)胞的凋亡、減少肝癌復(fù)發(fā)。除以上靶標(biāo)之外，通過(guò)抗miR-21處理后的全局基因表達(dá)分析揭示了近30個(gè)不同的miR-21靶基因被上調(diào)，表明在miR-21抑制后在HCC細(xì)胞中觀察到的作用是多種基因表達(dá)的累積變化的結(jié)果，而不是miR-21的單個(gè)直接靶標(biāo)[30-35]。而除了促進(jìn)癌癥的發(fā)生外，最近發(fā)現(xiàn)MIR-21對(duì)于抗癌作用也是需要的，MIR-21可能會(huì)通過(guò)PTEN/Akt途徑調(diào)節(jié)CD4+、CD8+T細(xì)胞的活性發(fā)揮免疫作用抵抗腫瘤的發(fā)生，其具有雙向作用[36]，但就其整體作用，MIR-21的促癌作用可能大于其抑癌作用。而同樣的減少M(fèi)IR-21的表達(dá)不會(huì)阻止肝癌的發(fā)展。

4 總結(jié)

隨著對(duì)MIR-21在NAFLD的作用及其相關(guān)機(jī)制的不斷研究，作為一種miRNAs，MIR-21在NAFLD的發(fā)病過(guò)程中起著比較重要的作用，通過(guò)復(fù)雜的分子機(jī)制網(wǎng)絡(luò)參與脂質(zhì)形成，促進(jìn)炎癥、纖維化及肝癌的發(fā)生發(fā)展，但是MIR-21在脂肪肝中可能并不是主要的調(diào)節(jié)因子，同時(shí)靶向MIR-21藥物單獨(dú)的治療NAFLD結(jié)果并不令人滿意，其不能阻止肝纖維化及肝癌的發(fā)展，在肝纖維化的過(guò)程中，部分學(xué)者認(rèn)為，MIR-21在肝星狀細(xì)胞激活及維持活化狀態(tài)只是為了促進(jìn)生物過(guò)程的穩(wěn)健性，而不是作為主要調(diào)節(jié)者來(lái)控制生物過(guò)程[37]。但抑制MIR-21的表達(dá)可以減少炎癥，治療NASH，同時(shí)還可以聯(lián)合其他藥物加強(qiáng)療效。未來(lái)期望可以聯(lián)合其他藥物通過(guò)多種機(jī)制治療NAFLD。