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LncRNA调控肝脏疾病中信号转导通路的研究进展

  • 刘丽 1
  • 张倩文 1
  • 农程 1
  • 张曦 1
  • 徐小婷 1
  • Mohammed Ismail
  • 肖莉 2
  • 江振洲 1,3
  • 张陆勇 1,4
  • 孙丽新 1,3
1. 中国药科大学江苏省新药筛选重点实验室,南京 210009; 2. 湖州师范学院生命科学学院, 湖州 313000; 3. 中国药科大学江苏省药物动力学研究与评价中心,南京 210009; 4. 广东药科大学药学院新药筛选与药效学评价中心,广州 510006

中图分类号: R966

最近更新:2020-11-03

DOI:10.11665/j.issn.1000-5048.20200304

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摘要

肝脏疾病的发病率逐年上升,由于肝脏疾病发病诱因复杂和发病机制尚未阐明,治愈率不够理想,迫切需要明确其作用机制以找到更有效的治疗靶点与药物。长链非编码RNA( long non-coding RNA,lncRNA)作为一种长度超过200 nt的非编码RNA,是近年来肝脏疾病的研究热点。本文以肝脏疾病中主要的信号转导通路为主线,对近年来lncRNA调控肝脏疾病相关信号通路的最新研究进展进行归纳总结,详细阐述lncRNA通过调节肝脏疾病中关键的信号通路,参与细胞增殖、凋亡、侵袭、迁移等多种生理过程,从而促进肝脏疾病的发生发展,为肝脏疾病的机制研究提供新的思路,为寻找治疗肝脏疾病的新靶点及生物标志物提供新的研究方向。

肝脏是人体最大的实质性脏器,具有多种功能,被称为“物质代谢中枢”、人体内最大的“化工厂”和“清洁器”。肝脏是一个很容易受损的器官,各种损肝因素如病毒、酗酒、脂代谢异常、药物、自身免疫等,均会造成肝脏炎症损伤,这时肝内的物质代谢就会出现障碍,身体的多种功能也会受到影响,如果炎症持续发展就会发展为肝硬化、肝纤维化、肝癌

1。肝脏疾病的发病率逐年上升,由于肝脏疾病复杂的发病诱因和尚未阐明的发病机制,治愈率仍不够理想,因此,迫切需要明确其作用机制以找到更有效的治疗靶点与药物。近年来研究发现,lncRNA参与了众多肝脏疾病的发生发展,包括肝2、肝纤维3、肝硬4、非酒精性脂肪性肝5等,并作为生物标记物在肝脏疾病的诊断与预后中发挥重要作用。目前研究发现lncRNA作用肝脏疾病的作用方式多样,包括通过调控各种信号通路从而参与细胞的增殖、凋亡、侵袭、迁移等多种生理过6。本文对近几年lncRNA调控肝脏疾病相关信号通路的研究进展进行归纳总结,为研究肝脏疾病的发生发展提供新思路,为寻找治疗肝脏疾病的新靶点及生物标志物提供新的研究方向

1 LncRNA及其生物学功能

长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸,缺少特异完整的开放阅读框、无蛋白质编码功能的RNA分

7。同蛋白编码基因类似,lncRNA主要由Ⅱ型RNA聚合酶转录而来,具有独立的启动子、转录因子结合区、外显子及内含子。LncRNA具有较高的组织器官特异性和较低的序列保守性,可以通过多种机制在不同水平调节基因的表达。根据lncRNA在基因组中与蛋白质编码基因的相对位置,目前将其分为5类:(1)正义lncRNA(sense lncRNA):从蛋白质编码基因的正义链转录;(2)反义lncRNA(antisense lncRNA):从蛋白质编码基因的反义链转录;(3)双向lncRNA(bidirectional lncRNA):该类lncRNA可同时从与邻近mRNA转录方向相同与相反两个方向发生转录;(4)基因间lncRNA(intergenic lncRNA):从两个蛋白质编码基因之间的空间转录而来;(5)基因内lncRNA(intronic lncRNA):从编码基因的内含子区转录产生。

LncRNA分布于细胞质、细胞核以及细胞器中,功能较为复杂,具有多样性,能够在表观遗传、转录、转录后水平调控基因表达,广泛参与机体几乎所有的生理和病理过

8。研究表明:lncRNAs在X染色体沉默、基因组印迹、染色体修饰、转录激活、转录干扰以及核内运输等方面具有重要的功能,参与肝脏疾病的发生发展,其主要的调控机制如图1所示。LncRNA这种复杂精确的调控功能极大地诠释了基因的复杂性,同时也为人们从基因表达调控网络的维度来认识生命体的复杂性开启了新的天地。已证实lncRNA参与细胞增殖、凋亡、侵袭、迁移、细胞周期、细胞分化等一系列生物学过9-10

图1 长链非编码RNA(lncRNA)的调控机制

LncRNA作为生物标记物在肝脏疾病的诊断和预后中发挥了重要作用。例如Liu

11对1 300例HBV阳性肝癌患者、1 344例HBV持续携带者和1 344例HBV受试者进行病例对照研究,结果发现lncRNA HULC中rs7763881的变异基因型可能有助于降低HBV携带者对肝癌的易感性。临床肝癌患者的双盲实验结果也显示HULC在诊断肝癌的发生与转移方面具有良好的预测作用,可以作为预测肝癌的新型生物标志12。MALAT-1在肝癌细胞系和112例临床组织样本中表达上调;沉默MALAT-1可抑制肝癌细胞增殖、迁移和侵袭;因此,MALAT-1可能是预测肝移植后肝癌复发的新型生物标志物。HOTAIR(一种lncRNA)在多种肿瘤例如乳腺癌、大肠癌、肝癌中高度表达并与其不良预后相关。Gao13通过检测60组肝癌患者临床组织样本和正常肝组织样本中HOTAIR的表达水平,并分析HOTAIR表达水平与临床病理参数之间的关联,结果发现HOTAIR的表达水平与肿瘤的分化,转移以及早期复发显著相关,是诊断肝癌发生和肿瘤复发的重要标志物。最近研究报道,在人类原发性肝硬化胆管炎患者中,作为肝癌预后标记物的H19的表达水平与肝纤维化的严重程度显著相14;此外,H19还可以通过促进肝脏脂肪生成从而可能成为治疗非酒精性脂肪性肝病的潜在靶点。由此可见,靶向lncRNA治疗肝脏疾病具有广阔的应用前景。因此,明确lncRNA作用肝脏疾病的分子机制将为阐明肝脏疾病的发病机制以及治疗肝脏疾病带来新的希望和突破点。目前研究表明,lncRNA作用肝脏疾病的作用机制是多种多样的,不仅可以干扰下游基因的表达,也能影响特定蛋白质的活性以及在细胞中的定位。LncRNA可以通过调控各种信号转导通路介导肝脏疾病的发生发展,因此明确lncRNA与信号转导通路的关系对肝脏疾病发病机制的认识和理解十分必要。

2 LncRNA对肝脏疾病相关信号通路的调控作用

2.1 转化生长因子-β通路

转化生长因子-β(TGF-β)信号通路是细胞内重要的信号转导通路,参与调控众多细胞生长发育过程,包括细胞生长、分化、凋亡以及细胞动态平衡等其他细胞功

15。TGF-β超家族包括TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3,其中TGF-β1是最主要的促纤维化因子。Smad蛋白质作为TGF-β家族受体下游的信号转导分子,具有转录激活作用,是TGF-β基因信号传导的关键环节。

2.1.1 LncRNA调控肝癌中的TGF-β信号通路

TGF-β在肿瘤中发挥双相调节作用。在肿瘤的早期阶段,TGF-β通过诱导细胞周期停滞和细胞凋亡发挥肿瘤抑制作用;随着肿瘤的恶性进展,TGF-β通过诱导细胞发生上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)进而诱导细胞增殖,迁移和侵袭来发挥促肿瘤转移作用。EMT已被证明有助于肿瘤细胞的迁移与侵袭。肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)作为全球第六大常见肿瘤,具有高复发率和预后差的特

16,其中不良预后和高复发率很大程度与肝癌细胞的迁移和肿瘤转移相关。已有报道TGF-β通过与lncRNA相互作用促进肝癌的发生发展。几种与TGF-β1相互作用的lncRNA,包括MALAT1、PVT1、UCA1在肝癌组织中表达异常,并与临床病理因素和预后显著相17-18。Yuan19发现TGF-β诱导lncRNA-ATB在肝癌中表达上调,lncRNA-ATB随之竞争性结合miR-200家族成员来上调E盒结合锌指蛋白(zinc finger E-box binding homeobox,ZEB)家族中ZEB1和ZEB2的表达,最终促进肝癌细胞发生EMT而获得侵袭能力。Shi20发现在肝癌患者中lncRNA snaR和TGF-β1的表达均显著增加且snaR在血浆中的表达水平与TGF-β1呈正相关;进一步研究发现,lncRNA snaR可能作为TGF-β1的上游激活剂,上调TGF-β1信号转导从而促进肝癌细胞的侵袭与迁移,加重肝癌发展。Yang21发现,lncRNA NORAD充当竞争性内源性RNA(competing endogenous RNAs,ceRNA)竞争性结合miR-202-5p,激活TGF-β通路,从而促进肝癌细胞的增殖与侵袭。此外,最近有研究表明,TGF-β可以降低lncRNA H19的表达,H19的低表达抑制肿瘤起始肝细胞(TICs)的祖细胞特性和致瘤作用,从而介导肝癌的发生发22

2.1.2 LncRNA调控肝纤维化中的TGF-β信号通路 肝纤维化作为肝内结缔组织异常增生的过程,其主要特征是细胞外基质(extracellular matrix,ECM)蛋白的产生和沉积增加。肝星状细胞 (hepatic stellate cells,HSC)是影响纤维化产生的最主要细胞,在其活化的过程中会产生大量的Ⅰ型胶原α1(collagen type I collagenα1,COL1α1),ɑ平滑肌动蛋白(ɑ-smooth actin,ɑ-SMA)以及促纤维化因子。TGF-β信号通路是肝纤维化过程中重要的参与者,可以通过诱导细胞损伤,促进炎症因子和促纤维化因子表达增加,进而加重肝纤维化,其中TGF-β/Smad是调控肝纤维化的典型信号通路。TGF-β1作为最主要的促纤维化细胞因子,与其受体TGF-βR1和TGF-βRII结合导致异四聚体复合物的形成和Smad2的磷酸化;磷酸化Smads易位进入细胞核从而促进HSC活化和胶原合成。近年来,研究发现lncRNA通过介导TGF-β/Smad信号通路进而调控肝纤维化。例如lncRNA-ATB通过与miR-425-5p竞争性结合来上调TGF-βRII和Smad2的表达,从而促进HSC的活化和增殖,发挥促纤维化作

23;lnc-LFAR1在肝纤维化中上调Smad2/3的表达并促进其磷酸化,进而激活TGF-β信号通路,诱导COL1α1和α-SMA表达增加,ECM 蛋白产生增多,HSC活化,肝纤维化加24;MALAT1可以通过阻断SIRT1对TGF-β信号通路的抑制进而促进HSC活化;H19充当ceRNA竞争性结合miR-148a,上调泛素特异性蛋白酶 4(USP4)的表达,从而激活TGF-β信号通路,诱导HSC活化,加重肝纤维25

2.2 Notch信号通路

Notch信号通路是一个高度保守的信号通路,参与调控多种生物进程,包括细胞增殖、分化、上皮-间质转化和血管生成等。在哺乳动物中,Notch信号通路有4个受体(Notch1-4)和5个Notch配体(Delta-like 1,Dll1;Delta-like 3,Dll3;Delta-like 4,Dll4;Jagged-1 and Jagged-2)。当Notch受体与相邻细胞上的相应配体相互结合时,ADAM家族对Notch受体进行两步蛋白水解,释放Notch细胞内结构域(notch intracellular domain,NICD);NICD易位至细胞核并与DNA结合蛋白CSL作用以促进靶基因的转录,包括Hes和与Hes相关转录因

26。Notch通路已被报道参与多种疾病的发生发展,包括肿瘤、肝脏疾病、自身免疫性疾病等。

2.2.1 LncRNA调控肝癌中的Notch信号通路

肝癌细胞的高转移是肝癌预后差和术后复发率高的重要原因。大量研究表明,Notch通路在肿瘤中异常激活并与肿瘤的侵袭转移密切相关,例如已证实Notch1的激活有助于肝癌细胞的生长与增殖,但Notch通路如何介导肝癌细胞的侵袭机制仍不明确,目前研究报道lncRNA可能通过调控Notch通路进而介导这一过程。例如:在肝癌组织和细胞系中显著下调的lincRNA-p21被认为在肝癌中发挥抗肿瘤作用,其可以抑制肝癌细胞的增殖和迁移;对lincRNA-p21的作用机制进行探究,发现过表达的lincRNA-p21通过介导Notch信号通路诱导的EMT进程来抑制肝癌细胞的转移;激活Notch通路可以逆转pcDNA-lincRNA-p21的肝癌细胞抑制作用,提示Notch通路参与lincRNA-p21的抑癌作

27。Zhang28发现在肝癌中上调LINC00261的表达,可以抑制肝癌细胞的增殖、集落形成、侵袭和EMT,这一结果可能与LINC00261下调Hes-1和Notch1的表达进而抑制Notch信号通路有关。此外,最近有报道表明,Notch1可以调控lncRNA AK022798的表达,后者进一步诱导HepG2细胞凋亡,介导肝癌的发生发29

2.2.2 LncRNA调控肝纤维化中的Notch信号通路

Notch通路已被报道通过各种途径与方式参与肝纤维化的发生发展。例如:敲低Notch3可以抑制ɑ-SMA和COL1α1的表达,进而介导HSCs活

30;Notch诱导肝细胞发生EMT,进而加重肝纤维化;Notch与TGF-β/Smad信号通路协同调节HSCs的活化;Notch与Wnt信号通路协同调节HSCs31。越来越多的证据表明lncRNA可以通过调控Notch通路调节HSCs的活化进而介导肝纤维化。

Zhang

24发现沉默lnc-LFAR1可以抑制HSCs的激活,减少体外TGF-β诱导的肝细胞凋亡并减弱CCl4和胆管结扎诱导的小鼠肝纤维化。对lnc-LFAR1作用机制进行探讨,发现在lnc-LFAR1表达下调的HSC中,Notch2、Notch3、Hes1和Hey2的表达水平均降低;在 lnc-LFAR1表达上调的HSC中,表达结果相反;敲低lnc-LFAR1的表达导致Notch2、Notch 3、Hes1和Hey2的表达也降低,α-SMA表达水平下降;以上结果表明lnc-LFAR1通过激活Notch通路促进肝纤维化和HSC活化。Zhang32发现lnc-Hser发挥抗纤维化的作用机制与其通过Notch途径抑制肝细胞EMT过程有关。另有研究表明Meg8通过抑制Notch通路抑制了HSC活化和EMT,从而抑制激活的HSC中促纤维化和增殖基因的表达。

2.3 PI3K/AKT信号通路

PI3K/AKT信号通路是蛋白质合成的重要通路,可以调控细胞增殖、分化、凋亡等多种生物进程。磷脂酰肌醇-3羟基激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)可以被G蛋白偶联受体、蛋白酪氨酸激酶受体或Ras蛋白激活;激活的PI3K通过激活蛋白激酶 B(protein kinase B,PKB)即AKT,进而激活下游信号分子mTOR。mTOR作为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,负责对氨基酸、营养物质、葡萄糖等刺激产生应答,进而调控细胞周期,促进细胞增殖和存活等生物进程。

2.3.1 LncRNA调控肝癌中的PI3K/AKT信号通路

PI3K/AKT信号通路已被报道通过抑制细胞凋亡,促进肿瘤细胞的侵袭和迁移进而参与肿瘤的发生发展,是肿瘤机制研究的热

33。目前遏制肝癌细胞增殖、迁移或侵袭是治疗肝癌的有效途径。研究表明,lncRNA通过调控PI3K/AKT信号通路在肝癌中扮演着重要角色。Han34证实lncRNA CASC11在肝癌组织和细胞中表达上调,可以促进肝癌细胞的侵袭与迁移;进一步研究发现其致癌机制和PI3K/AKT信号通路的参与有关。在HepG2细胞中给予PI3K/AKT信号通路的激活因子IGF-1或敲除PI3K/AKT信号通路的主要负向调节因子PTEN后,细胞的迁移和侵袭能力得到提高;沉默CASC11可以抑制肝癌细胞的EMT、IGF-1和PTEN部分逆转这一结果;以上结果证实了CASC11通过调控PI3K/AKT信号通路参与肝癌发展,其可能是肝癌的潜在治疗靶点。最近研究发现,lncRNA FER1L4通过调节PI3K/AKT信号通路抑制肝癌细胞的增殖和迁35;lncRNA HAGLROS作为ceRNA竞争性结合miR-5095,靶向ATG12调节肝癌细胞的增殖、凋亡和自噬,机制可能与HAGLROS激活PI3K/AKT/mTOR信号通路相36。此外,有报道表明,lncRNA PTTG3P作为肝癌预后的重要标记物,可以促进肿瘤的生长和转移,具体机制也与其激活肝癌细胞中的PI3K/AKT信号通路有37

2.3.2 LncRNA调控肝纤维化中的PI3K/AKT信号通路

PI3K/AKT信号通路在肝纤维化中发挥着重要作用,可以通过调节ECM的合成与降解,促纤维化因子的表达以及HSC的活化参与肝纤维化的形成。激活的PI3K/AKT信号通路促进HSC的增殖,也可以通过调控c-FLIPL的表达,抑制HSC的凋亡。PTEN作为PI3K/AKT信号通路的主要负向调节因子,可以抑制PI3K和AKT磷酸化进而抑制HSC活化与增殖,是治疗肝纤维化的有效靶

38。研究发现,有多种lncRNA通过与PTEN相互作用调控PI3K/AKT信号通路进而参与肝纤维化的发生发展。Dong39研究表明,lncRNA GAS5在肝纤维化组织和HSC中表达均下调;过表达lncRNA GAS5可以抑制HSC的活化。研究表明,GAS5充当ceRNA竞争性结合miR-23a,增强PTEN的表达,抑制PI3K磷酸化,使AKT、mTOR以及Snail的表达水平降低,从而抑制PI3K/AKT/mTOR/Snail信号通路的激活,导致E-钙黏着蛋白表达水平升高,α-SMA和COL1α1表达降低,最终抑制肝纤维化,提示lncRNA GAS5/miR-23a可能成为治疗肝纤维化的有效分子靶标。Yu40发现HOTAIR竞争性结合miR-29b,使miR-29b的表达降低,促使PTEN甲基化增强,介导PI3K/AKT信号通路从而加重肝纤维化。另外最近有研究发现H19可以通过PI3K/AKT/mTOR信号通路促进IGFBPrP1诱导的HSC活化,具体机制仍需进一步探41

2.3.3 LncRNA调控非酒精性脂肪性肝病中的PI3K/AKT信号通路

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是慢性肝病的最常见病因,后期可能发展为肝硬化或肝癌,是世界性的健康问

42。NAFLD通常与不健康的饮食、肥胖、高脂血症和2型糖尿病等有关。目前对NAFLD的发病机制知之甚少。研究发现,PI3K/AKT信号通路是胰岛素作用的主要信号传导途径之一。胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)与NAFLD的病因及病情发展密切相关,当IR发生时,胰岛素对脂肪代谢的调节作用减弱,使血液中游离脂肪酸的摄取和三酰甘油合成增加,肝细胞内脂质沉积,肝细胞变性肿大从而导致脂肪肝形成。最近研究发现,IR发生时,AKT的蛋白表达水平失调;磷酸化AKT被激活后,可以激活下游信号分子mTOR,mTOR进一步激活下游效应蛋白S6K1,磷酸化S6核糖体蛋白,促进细胞蛋白合成以及诱发IR的发生。LncRNA之前已被报道在NAFLD中表达失调,近来研究发现PI3K/AKT信号通路可能与lncRNA作用NAFLD的机制相关。Wang43发现在NAFLD大鼠中,lncRNA NEAT1的表达水平显著升高。敲除NEAT1后可以抑制肝细胞中ACC和FAS的表达水平;抑制mTOR/S6K1信号通路后可以得到同样的抑制效应,提示NEAT1可能通过mTOR/S6K1信号通路介导大鼠NAFLD发病过程。此外,最近有报道MEG3通过LRP6与miR-21竞争性结合,抑制mTOR途径,进而促进细胞内脂质蓄积,加重NAFLD病44。由于目前关于lncRNA作用NAFLD的研究尚在起步阶段,对其调控信号通路更是知之甚少,未来需要找到更多lncRNA作用于NAFLD的信号通路。

2.4 Wnt/β-catenin信号通路

2.4.1 LncRNA调控肝癌中的Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin信号通路与肝癌的增殖、转移及侵袭密切相关。β-catenin 作为该通路的关键调节因子,其表达水平与肿瘤细胞的迁移侵袭能力呈正相关;β-catenin 可以促进肿瘤血管生成等方式参与肝癌的浸润和转移;Wnt/β-catenin信号通路还可通过介导细胞凋亡参与恶性肿瘤的发展。LncRNA已被报道参与调控肝癌细胞的生长、增殖、迁移、侵袭、凋亡等过程。越来越多的证据表明,lncRNA可能通过作用于Wnt/β-catenin信号通路来调节肝癌。例如:Liang

45发现lncRNA-NEF可以与β-catenin相互作用,增加GSK3β与β-catenin的结合,促进β-catenin抑制性磷酸化,从而抑制Wnt/β-catenin信号通路并激活FOXA2的表达,进而拮抗肝细胞EMT和肝癌细胞的迁移。Zhang46发现过表达lncRNA HOTAIRM1可以抑制肝癌细胞增殖,促进凋亡启动子Bax的表达,抑制凋亡抑制因子Bcl-2和Bid的表达从而诱导肝癌细胞凋亡。机制研究表明,Wnt通路相关蛋白,包括Akt1、pGSK-3β和β-catenin在lncRNA HOTAIRM1过表后表达显著下降;结合Wnt通路可以调控细胞凋亡的作用,提示lncRNA HOTAIRM1可能通过抑制Wnt信号通路促进肝癌细胞凋亡,进而调控肝癌进程。Zhu47发现敲除lncRNA CRNDE可以在体内抑制肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭;体外抑制肿瘤的生长和转移。进一步实验揭示CRNDE通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进肝癌细胞的EMT过程从而在肝癌中发挥作用。TICs具有自我更新和分化特性,有助于肿瘤的发生和转移。Fu48发现,lncRNA linc00210在肝脏TICs中高表达,进一步研究发现lncRNA linc00210通过与CTNNBIP1相互作用使CTNNBIP1与β-catenin 的结合受抑,从而激活Wnt/β-catenin信号转导通路,促进肝脏TICs的自我更新,加快肝肿瘤发展进程。以上结果提示Wnt/β-catenin信号通路是lncRNA调节肝癌的一个重要途径,靶向Wnt/β-catenin信号通路可能成为治疗肝癌的新方向。

2.4.2 LncRNA调控肝纤维化中的Wnt/β-catenin信号通路

Wnt信号通路在肝纤维化中发挥着重要作用,可以通过经典β-catenin依赖信号通路和非经典β-catenin独立通路调节HSCs的活化与增殖。当Wnt受体激活时,与相应受体结合,活化胞内Dishevelled 蛋白,促使Axin 结合LRP,抑制糖原合成激酶3β (glycogen synthase kinase 3β,GSK-3β)活性,胞浆内β-catenin积累;持续激增的β-catenin入核与转录因子家族TCF/LEF结合形成转录复合物,激活下游纤维化相关基因,促进HSC活化,进而调节肝纤维化。LncRNA在肝纤维化中异常表达,可以通过多种机制作用于肝纤维化。目前研究表明,lncRNA主要以充当ceRNA的方式调节Wnt信号通路介导肝纤维化。近来研究发现,沉默SNHG7可以抑制HSC活化和细胞增殖,减少胶原蛋白生成。机制研究表明,SNHG7通过竞争性结合miR-378a-3p,增加DVL2胞内含量,提高TCF活性,减少磷酸化β-catenin和GSK-3β表达,从而激活Wnt/β-catenin信号通路,诱导HSC活化,调节肝纤维

49。先前已报道lncRNA-ATB可以通过作用于TGF-β通路参与肝纤维化的发展,Fu50进一步发现,lncRNA-ATB还可以竞争性结合miR-200a,通过lncRNA-ATB/miR-200a/β-catenin轴调控HSC的激活,进而介导HCV相关性肝纤维化的发生发展。最近研究表明,lincRNA-p21通过MicroRNA-17-5p介导的Wnt/β-Catenin通路抑制了HSC的活51

2.5 MAPK信号通路

2.5.1 LncRNA调控肝癌中的MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路是细胞内重要的信号通路,参与调控细胞的增殖、分化、侵袭与迁移等多种生理过程,其主要的MAPK成员包括:细胞外信号调节激酶(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)和p38 丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK

52。已知ERK信号通路主要调控细胞的增殖与转移;JNK信号通路主要调控细胞的分化、增殖与凋亡。MAPK信号通路已被发现参与众多恶性肿瘤的发生发展,尤其与肝癌密切相关。已报道肝癌患者中高表达的炎症因子与趋化因子激活ERK信号通路,导致肝细胞异常增殖,加重肝癌的恶性发展;致癌物多环芳香烃抑制肝癌细胞中MAPK5 的表达,导致p38 MAPK信号通路受到抑制,肝癌细胞凋亡减少,细胞持续增殖。已报道lncRNA可以通过调控MAPK信号通路作用于肝癌。Bao53发现lncRNA Igf2as在HCC细胞和组织中表达上调,敲除Igf2as可以显著抑制细胞增殖并促进细胞凋亡。Igf2as的表达与ERK激活之间呈正相关;在被si-Igf2as转染的细胞中,细胞外ERK/MAPK信号通路受到抑制。以上结果表明lncRNA Igf2as可能主要通过调控ERK/MAPK信号通路来促进肝癌细胞的增殖和侵袭。此外,Peng54发现lncRNA CCHE1在肝癌组织和细胞中高表达,促进肿瘤生长与细胞增殖。进一步敲除CCHE1后,肝癌细胞中的ERK/MAPK途径被抑制,细胞的生长与凋亡抑制得到减弱,提示CCHE1可作为肝癌预后的生物标志物。

2.5.2 LncRNA调控非酒精性脂肪性肝病中的MAPK信号通路

MAPK信号通路除了在肝癌中发挥作用,在NAFLD的形成、发展中所起的作用也受到越来越多的关注。已报道游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)、炎症因子、细胞内的高氧化应激水平均可激活JNK信号通路,活化的JNK通路通过调节肥胖,IR以及细胞凋亡介导NAFLD的病程;JNK1能加重NAFLD中的肝损伤,且与IR水平呈正相关;过表达AMPKa1抑制p38 MAPK的激活,进而可能作为治疗NAFLD的新靶点。研究表明lncRNA调控MAPK信号通路参与NAFLD的发生发展。Shen

55研究发现,在NAFLD大鼠中lncRNA HULC的表达显著上调,抑制HULC的表达可以改善NAFLD大鼠组织中的肝脂质沉积,肝纤维化以及减少肝细胞凋亡,但调控HULC的机制表达仍然未知。进一步对机制进行探讨,发现抑制HULC可以抑制NAFLD大鼠肝脏组织中的MAPK信号通路;抑制p38和JNK可以改善肝脏脂质病理状态和肝纤维化,减少肝细胞凋亡,表明HULC通过调节MAPK信号通路参与NAFLD病程。

综上,肝脏疾病中涉及的信号通路众多,lncRNA通过多种方式调控相关信号通路进而参与调控细胞增殖、迁移、侵袭、凋亡等多种生物学进程,介导肝脏疾病的发生发展(表1)。明确lncRNA调控信号通路机制将有助于阐明肝脏疾病的发病机制。

表1 LncRNA调控信号通路介导肝脏疾病
信号通路lncRNA作用靶点生物学效应参考文献
TGF-β信号通路 PVT1 NOP2 促进肝癌细胞增殖,加重肝癌 [18]
lncRNA-ATB miR-200 促进肝癌细胞的侵袭与迁移,加重肝癌 [19]
lncRNA NORAD miR-202-5p 促进肝癌细胞的增殖与侵袭,加重肝癌 [21]
lnc-LFAR1 Smad2/3 促进HSC活化,加重肝纤维化 [24]
H19 miR-148a 促进HSC活化,加重肝纤维化 [25]
Notch信号通路 lincRNA-p21 Notch 抑制肝癌细胞的增殖和迁移 [27]
LINC00261 Hes-1和Notch1 抑制肝癌细胞的增殖和侵袭,加重肝癌 [28]
lncRNA AK022798 Notch1 诱导肝癌细胞凋亡 [29]
lnc-LFAR1 Notch2、Notch3、Hes1和Hey2 促进HSC活化,加重肝纤维化 [24]
lnc-Hser Notch1 抑制肝细胞EMT,抗肝纤维化 [32]
PI3K/AKT信号通路 lncRNA CASC11 IGF-1或PTEN 促进肝癌细胞侵袭与迁移,加重肝癌 [34]
lncRNA HAGLROS miR-5095 调节肝癌细胞的增殖、凋亡和自噬 [36]
lncRNA PTTG3P PTTG1 促进肝癌肿瘤的生长和转移 [37]
HOTAIR miR-29b 加重肝纤维化 [40]
H19 PI3K/Akt/mTOR 促进HSC活化 [41]
lncRNA NEAT1 mTOR/S6K1 加重NAFLD [43]
MEG3 MiR-21 促进细胞脂质蓄积,加重NAFLD [44]
Wnt/β-cateni信号通路 lncRNA-NEF β-catenin 抑制肝细胞EMT和肝癌细胞迁移 [45]
lncRNA HOTAIRM1 Bcl-2、Bid、Akt1和pGSK-3β 抑制肝癌细胞增殖,促进肝癌细胞凋亡,抗肝癌 [46]
lncRNA linc00210 CTNNBIP1 促进肝脏TICs的自我更新,加重肝癌 [48]
SNHG7 miR-378a-3p 诱导HSC活化,促肝纤维化 [49]
lncRNA-ATB miR-200a 调控HSC的激活 [50]
lincRNA-p21 MicroRNA-17-5p 抑制HSC活化,抗纤维化 [51]
MAPK信号通路 lncRNA Igf2as ERK 促进肝癌细胞的增殖和侵袭 [53]
lncRNA CCHE1 ERK/MAPK 促进肝癌细胞增殖,加重肝癌 [54]
HULC MAPK 促进肝脂质沉积,加重NAFLD [55]

3 结语与展望

肝脏疾病涉及的信号通路众多,通路之间的调控关系比较复杂,对肝脏疾病中的信号通路进行研究,有助于阐明肝脏疾病的发病机制,找到新的作用靶点。近年来lncRNA是肝脏疾病的研究热点,也取得了一定的进展。例如研究发现在H19调控序列的控制下,构建表达白喉毒素A链基因的单启动子载体可以治疗膀胱癌,并完成了Ⅰ/Ⅱa期临床试验,这可能同样适用于高表达H19的肝癌治疗;促进肝细胞增殖的lncRNA LALR1在肝损伤后的肝再生过程中发挥治疗优势;人肝纤维化中显著下调的MEG3在HSCs活化和肝纤维化发展中起重要作用,有望成为逆转肝纤维化的新潜在靶点。由此可见,靶向lncRNA治疗肝脏疾病为研究者提供了新方向,需要进一步明确lncRNA作用肝脏疾病的分子机制。目前研究证实lncRNA通过多种作用机制包括调控各种信号转导通路参与肝脏疾病的发生发展,但是目前对lncRNA调控信号通路的研究尚在起步阶段,尤其在肝癌和肝纤维化中,研究还较为深入,但在非酒精性脂肪性肝病,肝硬化等其他疾病中的研究较少。在未来分析技术和实验条件发展的基础上,需要进一步探究lncRNA调控各种信号通路的机制以及不同信号通路之间的复杂调控关系,以阐明lncRNA作用肝脏疾病的分子机制,为临床诊断治疗肝脏疾病提供新的理论基础。

参考文献

1

Shimizu Y. Liver in systemic disease[J]. World J Gastroenterol20081426): 4111-4119. [百度学术

2

Xu LCChen QNLiu XQet al. Erratum: Up-regulation of LINC00161 correlates with tumor migration and invasion and poor prognosis of patients with hepatocellular carcinoma[J]. Oncotarget20191014): 1474. [百度学术

3

Song YFLiu CNLiu Xet al. H19 promotes cholestatic liver fibrosis by preventing ZEB1-mediated inhibition of epithelial cell adhesion molecule[J]. Hepatology2017664): 1183-1196. [百度学术

4

Tang SHGao JHWen SLet al. Expression of cyclooxygenase-2 is correlated with lncRNA-COX-2 in cirrhotic mice induced by carbon tetrachloride[J]. Mol Med Rep2017154): 1507-1512. [百度学术

5

Chen XTan XRLi SJet al. LncRNA NEAT1 promotes hepatic lipid accumulation via regulating miR-146a-5p/ROCK1 in nonalcoholic fatty liver disease[J]. Life Sci2019235116829. [百度学术

6

Pan XFZheng GBGao CF. LncRNA PVT1: a novel therapeutic target for cancers[J]. Clin Lab2018645):655-662. [百度学术

7

Tang XWGao YYu LXet al. Correlations between lncRNA-SOX2OT polymorphism and susceptibility to breast cancer in a Chinese population[J]. Biomark Med2017113): 277-284. [百度学术

8

Yoon JHAbdelmohsen KGorospe M. Functional interactions among microRNAs and long noncoding RNAs[J]. Semin Cell Dev Biol2014349-14. [百度学术

9

Gong CGMaquat LE. LncRNAs transactivate STAU1-mediated mRNA decay by duplexing with 3' UTRs via Alu elements[J]. Nature20114707333): 284-288. [百度学术

10

Long FQSu QJZhou JXet al. LncRNA SNHG12 ameliorates brain microvascular endothelial cell injury by targeting miR-199a[J]. Neural Regen Res20181311): 1919-1926. [百度学术

11

Liu YPan SDLiu Let al. A genetic variant in long non-coding RNA HULC contributes to risk of HBV-related hepatocellular carcinoma in a Chinese population[J]. PLoS One201274): e35145. doi:10.1371/journal.pone.0035145. [百度学术

12

Li JWang XCTang JWet al. HULC and Linc00152 act as novel biomarkers in predicting diagnosis of hepatocellular carcinoma[J]. Cell Physiol Biochem2015372): 687-696. [百度学术

13

Gao JZLi JDu JLet al. Long non-coding RNA HOTAIR is a marker for hepatocellular carcinoma progression and tumor recurrence[J]. Oncol Lett2016113): 1791-1798. [百度学术

14

Liu RPLi XZhu WWet al. Cholangiocyte-derived exosomal long noncoding RNA H19 promotes hepatic stellate cell activation and cholestatic liver fibrosis[J]. Hepatology2019704): 1317-1335. [百度学术

15

Derynck RBudi EH. Specificity, versatility, and control of TGF-β family signaling[J]. Sci Signal201912570): eaav5183. [百度学术

16

Hartke JJohnson MGhabril M. The diagnosis and treatment of hepatocellular carcinoma[J]. Semin Diagn Pathol2017342): 153-159. [百度学术

17

Hu MLWang XYChen WM. TGF-β1 upregulates the expression of lncRNA UCA1 and its downstream HXK2 to promote the growth of hepatocellular carcinoma[J]. Eur Rev Med Pharmacol Sci20182215): 4846-4854. [百度学术

18

Wang FYuan JHWang SBet al. Oncofetal long noncoding RNA PVT1 promotes proliferation and stem cell-like property of hepatocellular carcinoma cells by stabilizing NOP2[J]. Hepatology2014604): 1278-1290. [百度学术

19

Yuan JHYang FWang Fet al. A long noncoding RNA activated by TGF-β promotes the invasion-metastasis cascade in hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Cell2014255): 666-681. [百度学术

20

Shi ZTWei DWu HMet al. Long non-coding RNA snaR is involved in the metastasis of liver cancer possibly through TGF-β1[J]. Oncol Lett2019176): 5565-5571. [百度学术

21

Yang XCai JBPeng Ret al. The long noncoding RNA NORAD enhances the TGF-β pathway to promote hepatocellular carcinoma progression by targeting miR-202-5p[J]. J Cell Physiol20192347): 12051-12060. [百度学术

22

Zhang JQHan CUngerleider Net al. A transforming growth factor-β and H19 signaling Axis in tumor-initiating hepatocytes that regulates hepatic carcinogenesis[J]. Hepatology2019694): 1549-1563. [百度学术

23

Fu NNiu XMWang Yet al. Role of lncRNA-activated by transforming growth factor beta in the progression of hepatitis C virus-related liver fibrosis[J]. Discov Med201622119): 29-42. [百度学术

24

Zhang KHan XHZhang Zet al. The liver-enriched lnc-LFAR1 promotes liver fibrosis by activating TGFβ and Notch pathways[J]. Nat Commun201781): 144. [百度学术

25

Zhu JLuo ZGPan YDet al. H19/miR-148a/USP4 Axis facilitates liver fibrosis by enhancing TGF-β signaling in both hepatic stellate cells and hepatocytes[J]. J Cell Physiol20192346): 9698-9710. [百度学术

26

Artavanis-Tsakonas SMatsuno KFortini ME. Notch signaling[J]. Science19952685208): 225-232. [百度学术

27

Jia MJiang LWang YDet al. LincRNA-p21 inhibits invasion and metastasis of hepatocellular carcinoma through Notch signaling-induced epithelial-mesenchymal transition[J]. Hepatol Res20164611): 1137-1144. [百度学术

28

Zhang HFLi WHan YD. LINC00261 suppresses cell proliferation, invasion and Notch signaling pathway in hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Biomark2018213): 575-582. [百度学术

29

Hao LXing YCChun MWet al.A Notch1-regulated lncRNA,AK022798,contributes to the baicalein-induced apoptosis in hepatocellular carcinoma[J].Int J Clin Exp Pathol2017104):4303-4311. [百度学术

30

Chen YXWeng ZHQi Det al. Effect of Notch signaling on the activation of hepatic stellate cells[J]. Chin J Hepatol(中华肝脏病杂志)2012209): 677-682. [百度学术

31

Li CYSong GRZhang SYet al. Wnt3a increases the metastatic potential of non-small cell lung cancer cells in vitro in part via its upregulation of Notch3[J]. Oncol Rep2015333): 1207-1214. [百度学术

32

Zhang KZhang MXYao QBet al. The hepatocyte-specifically expressed lnc-HSER alleviates hepatic fibrosis by inhibiting hepatocyte apoptosis and epithelial-mesenchymal transition[J]. Theranostics2019925): 7566-7582. [百度学术

33

Noorolyai SShajari NBaghbani Eet al. The relation between PI3K/AKT signalling pathway and cancer[J]. Gene2019698120-128. [百度学术

34

Han YDChen MZWang ALet al. STAT3-induced upregulation of lncRNA CASC11 promotes the cell migration, invasion and epithelial-mesenchymal transition in hepatocellular carcinoma by epigenetically silencing PTEN and activating PI3K/AKT signaling pathway[J]. Biochem Biophys Res Commun20195082): 472-479. [百度学术

35

Wang XDong KJin QZet al. Upregulation of lncRNA FER1L4 suppresses the proliferation and migration of the hepatocellular carcinoma via regulating PI3K/AKT signal pathway[J]. J Cell Biochem20191204): 6781-6788. [百度学术

36

Wei HMHu JPu Jet al. Long noncoding RNA HAGLROS promotes cell proliferation, inhibits apoptosis and enhances autophagy via regulating miR-5095/ATG12 Axis in hepatocellular carcinoma cells[J]. Int Immunopharmacol20197372-80. [百度学术

37

Huang JLCao SWOu QSet al. The long non-coding RNA PTTG3P promotes cell growth and metastasis via up-regulating PTTG1 and activating PI3K/AKT signaling in hepatocellular carcinoma[J]. Mol Cancer2018171): 93. [百度学术

38

Wu SMLi THYun Het al. MiR-140-3p knockdown suppresses cell proliferation and fibrogenesis in hepatic stellate cells via PTEN-mediated AKT/mTOR signaling[J]. Yonsei Med J2019606): 561-569. [百度学术

39

Dong ZHLi SWang XHet al. LncRNA GAS5 restrains CCl4-induced hepatic fibrosis by targeting miR-23a through the PTEN/PI3K/Akt signaling pathway[J]. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol20193164): G539-G550. [百度学术

40

Yu FJChen BCDong PHet al. HOTAIR epigenetically modulates PTEN expression via MicroRNA-29b: a novel mechanism in regulation of liver fibrosis[J]. Mol Ther2017251): 205-217. [百度学术

41

Huang TJRen JJZhang QQet al. IGFBPrP1 accelerates autophagy and activation of hepatic stellate cells via mutual regulation between H19 and PI3K/AKT/mTOR pathway[J]. Biomedecine Pharmacother2019116109034. [百度学术

42

Chalasani NYounossi ZLavine JEet al. The diagnosis and management of nonalcoholic fatty liver disease: practice guidance from the american association for the study of liver diseases[J]. Hepatology2018671): 328-357. [百度学术

43

Wang X. Down-regulation of lncRNA-NEAT1 alleviated the non-alcoholic fatty liver disease via mTOR/S6K1 signaling pathway[J]. J Cell Biochem20181192): 1567-1574. [百度学术

44

Huang PHuang FZLiu HZet al. LncRNA MEG3 functions as a Cerna in regulating hepatic lipogenesis by competitively binding to miR-21 with LRP6[J]. Metab Clin Exp2019941-8. [百度学术

45

Liang WCRen JLWong CWet al. LncRNA-NEF antagonized epithelial to mesenchymal transition and cancer metastasis via Cis-regulating FOXA2 and inactivating Wnt/β-catenin signaling[J]. Oncogene20183711): 1445-1456. [百度学术

46

Zhang YMi LXuan Yet al. LncRNA HOTAIRM1 inhibits the progression of hepatocellular carcinoma by inhibiting the Wnt signaling pathway[J]. Eur Rev Med Pharmacol Sci20182215): 4861-4868. [百度学术

47

Zhu LYYang NHDu GQet al. LncRNA CRNDE promotes the epithelial-mesenchymal transition of hepatocellular carcinoma cells via enhancing the Wnt/β-catenin signaling pathway[J]. J Cell Biochem2018. doi:10.1002/jcb.26762. [百度学术

48

Fu XMZhu XYQin FJet al. Linc00210 drives Wnt/β-catenin signaling activation and liver tumor progression through CTNNBIP1-dependent manner[J]. Mol Cancer2018171): 73. [百度学术

49

Yu FJDong PHMao YFet al. Loss of lncRNA-SNHG7 promotes the suppression of hepatic stellate cell activation via miR-378a-3p and DVL2[J]. Mol Ther Nucleic Acids201917235-244. [百度学术

50

Fu NZhao SXKong LBet al. LncRNA-ATB/microRNA-200a/β-catenin regulatory Axis involved in the progression of HCV-related hepatic fibrosis[J]. Gene20176181-7. [百度学术

51

Yu FJGuo YChen BCet al. LincRNA-p21 inhibits the wnt/β-catenin pathway in activated hepatic stellate cells via sponging MicroRNA-17-5p[J]. Cell Physiol Biochem2017415): 1970-1980. [百度学术

52

Roux PPBlenis J. ERK and p38 MAPK-activated protein kinases: a family of protein kinases with diverse biological functions[J]. Microbiol Mol Biol Rev2004682): 320-344. [百度学术

53

Bao HGuo CGQiu PCet al. Long non-coding RNA Igf2as controls hepatocellular carcinoma progression through the ERK/MAPK signaling pathway[J]. Oncol Lett2017143): 2831-2837. [百度学术

54

Peng WFan H. Long noncoding RNA CCHE1 indicates a poor prognosis of hepatocellular carcinoma and promotes carcinogenesis via activation of the ERK/MAPK pathway[J]. Biomedecine Pharmacother201683450-455. [百度学术

55

Shen XTGuo HYXu JJet al. Inhibition of lncRNA HULC improves hepatic fibrosis and hepatocyte apoptosis by inhibiting the MAPK signaling pathway in rats with nonalcoholic fatty liver disease[J]. J Cell Physiol201923410):18169-18179. [百度学术