小鼠肝纤维化进程中microRNA差异表达谱的分析及miR-148a抑制肝纤维化进展的作用和机制

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肝纤维化(hepatic fibrosis)是多数肝脏慢性疾病发展过程中常见的病理性状。持续或反复的慢性炎症会造成肝脏实质细胞坏死,肝星形细胞激活,导致细胞外基质过度沉积,表现为肝脏组织结构破坏,功能失常。肝纤维化早期没有明显的临床症状,但是随着病程的进展,在重度肝纤维化以及不可逆的肝硬化阶段会出现门静脉高压、脾肿大、腹腔积液等现象,不仅给病人带来极大的痛苦,也是肝细胞恶变导致肝癌发病的主要诱因之一。因此对可逆的肝纤维化阶段病程发展机制的研究以及诊断指标和治疗手段的探索刻不容缓。  微小RNA(microRNA)参与调节细胞的各个生命过程,在转录后水平发挥重要的调节作用。不同疾病以及同一疾病各个阶段的microRNA表达谱迥异。为了研究microRNA在肝脏纤维化发生发展过程中的作用,利用共刺激分子CD137的激动型抗体诱导HBV转基因小鼠发生慢性肝炎、肝纤维化和肝癌,与临床肝脏疾病病程高度相关。利用实时定量PCR的手段在病程不同阶段的肝脏组织匀浆的样本中检测已报道与慢性炎症或者肿瘤相关的166种microRNA分子,发现其中有19种microRNA分子在肝纤维化到肝癌发展阶段的表达变化具有显著性差异。随着肝脏纤维化病程的进展,其中10种分子包括miR-214、miR-34a等上调表达,9种分子包括miR-148a、miR-130b下调,其中miR-148a的表达变化差异最大。随后运用生物信息学手段进一步筛选候选microRNA分子,首先利用TCGA数据库进行差异表达的microRNA分子与纤维化标记基因的相关性分析,同时进行这19种差异表达microRNA的预测靶基因在纤维化相关信号通路中的富集分析,结果发现在差异表达显著的microRNA中,miR-148a与纤维化标记基因TIMP1、COL3A1、COL1A1、MMP2负相关程度最高,且miR-148a的预测靶基因富集于多条纤维化相关的信号通路。  miR-148a为肝属microRNA,在肝癌组织中表达下调,研究表明miR-148a是抑癌基因,但对其在肝纤维化领域的功能和机制缺乏深入研究。随后在四氯化碳(CC14)诱导的肝纤维化模型中验证了miR-148a与肝脏纤维化进程负相关。为明确miR-148a在肝脏内作用的细胞类型,分离了四氯化碳诱导的小鼠纤维化肝脏与正常肝脏中的肝内各类细胞组分并检测miR-148a的表达,发现miR-148a高表达于肝脏实质细胞,并在肝纤维化期下调。随后,利用化学合成的类似物或采取尾静脉高压注射表达质粒的方法,在小鼠体内高表达miR-148a后发现可阻碍CCl4诱导的肝纤维化的病理进程。为明确miR-148a使肝脏纤维化消退的作用机制,进行了生物信息学分析和双荧光素酶报告实验,发现miR-148a靶向多种促纤维化的关键基因,包括促纤维化信号hedgehog通路的转录因子Gli2、Sox9,胞内氧传感器NADPH氧化酶Nox4,内质网钙网蛋白Calr,Fos家族的转录因子Fosl2以及受体酪氨酸激酶配体Gas6。IL-6信号通路在肝纤维化肝癌的发生发展过程中发挥着重要作用,且文献报道Gas6、Fosl2、Nox4等分子均促进IL-6信号转导,本研究证实了IL-6刺激肝脏实质细胞可显著下调miR-148a的表达,上调miR-148a靶基因的表达。而过表达miR-148a则可以阻断IL-6信号通路下游基因的表达。通过对TCGA数据库记录的人纤维化样本的数据分析发现随着肝纤维化发展miR-148a在肝内的表达水平逐步下调,miR-148a靶基因NOX4、GLI2、SOX9、FOSL2和CALR在mRNA水平均有不同程度的上调。  小结,本研究通过对肝纤维化过程中microRNA表达谱的分析,发现miR-148a可通过靶向多个促纤维化的关键基因发挥抑制肝纤维化进程,且在肝纤维化过程中受到炎症因子IL-6的调控而下调,与IL-6信号通路形成负反馈调节,miR-148a可作为肝纤维化发展程度的评价指标和潜在药物用于新型抗肝纤维化治疗手段的开发,为临床治疗提供新的思路。
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