MicroRNA在肝脏缺血性损伤中的作用

MicroRNA在肝脏缺血性损伤中的作用

杜晶

杜晶（中国人民解放军上海预备役高射炮兵师三团200000）

【中图分类号】R575【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2011）31-0057-02

【摘要】MicroRNA(miRNA)是一种21-23个核苷酸长度的非编码的RNA分子，在基因表达中通过调控靶mRNA的稳定性和转录效能来发挥负性调节作用。近年研究发现miRNA在不同组织的缺血性反应中发挥着重要的调节作用。本文就miRNA在肝脏缺血性疾病中作用机制的最新研究进展作一综述。

【关键词】MicroRNA缺血性疾病肝脏进展

1简介

MicroRNA是一组高度保守的非编码性小分子RNA，在转录后发挥负性调节作用。1993年，Lee[1]首先在线虫的胚胎发育期发现一种长度约为22个核糖核苷酸的小分子非编码RNA，将其命名为1in-4，从而开启了人们对miRNA研究的先河。随后数年，通过细胞克隆和生物信息技术发现了数百种miRNA。多数研究者发现miRNA起抑制作用，但也有与此相反的文献报道。最近的一些研究发现：miRNA在细胞发育、分化、增殖及凋亡中起调节作用。截至目前，已克隆出700种以上的人类miRNA。

MicroRNA是一组内源性非编码的RNA，最近的研究发现miRNA在多种肝脏疾病中起调节作用，其中包括肝细胞癌、丙型肝炎和毒素所致的肝脏损伤[2]。miRNA与肝脏疾病中的一些特异性病理生理过程相关联。

2miRNA生物学特点

miRNA基因可以作为独立的转录物质，在多顺反子转录中编码多种miRNAs或包埋于蛋白编码基因的内含子内。miRNA通常由RNA聚合酶Ⅱ转录后初产物为pri-miRNA(具有帽子结构和多聚核苷酸尾巴)。pri-miRNA在细胞核中经核酸酶Ⅲ及其辅助因子作用下被处理成约70个核苷酸组成的一种不完全茎环结构被称为pre-miRNA前体产物，然后由Ran-GTP依赖的转运蛋白Exportin-5转移至胞质内。Dicer酶将其茎环结构剪切成约22个核苷酸的双链RNA片段，随后被整合至RNA诱导沉默复合体(RNA-inducedsilencingcomplex,RISC)中，其中一条链降解，另一条生成成熟的miRNA保留在复合体中。然后RISC复合体依据miRNA与其靶基因序列的互补性高低，通过抑制蛋白质翻译延伸或导致mRNA降解，对靶基因表达起负性调控作用[3]。

3miRNA的作用机制

miRNA通常作用于mRNA3’端非翻译区(3’UTR)，下凋基因的表达，其机制主要有3种。miRNA与mRNA的3’UTR不完全互补结合，进而阻遏翻译而不影响mRNA的稳定性；或与mRNA3’UTR完全互补结合，从而切割靶mRNA。前一种机制主要存在动物中，后者在植物中多见。最近还发现了第3种方式，即miRNA会指导其靶向基因的mRNA快速脱腺苷化，进而导致mRNA的快速衰减或表达降低[4]。

RNA诱导沉默复合体(RISC)在mRNA帽识别阶段通过竞争性抑制细胞质内帽结合蛋白eIF4E阻止翻译启动。RISC-miRNA复合物可以迁移mRNAs结合到P体上，释放促mRNA分解酶，从而达到抑制翻译的作用[5]。

4miRNA和肝脏缺血/再灌注损伤

肝脏缺血/再灌注损伤是一种临床上常见的疾病，多发生于肝大部切除和肝脏移植的患者中，并可以引起实质性肝损害或肝功能障碍。在肝移植患者中，缺血/再灌注损伤与多达10%的早期肝功能衰竭有关，并有可能增加早期和晚期器官排异反应的发生率。由于肝脏供体短缺，边缘供体如脂肪肝也被用于肝脏移植。边缘供体的应用显著增加了肝脏缺血/再灌注损伤的严重程度，因此增加了移植物原发性无功能和早期移植物功能不良的发生率[6]。因此，完全理解肝脏缺血/再灌注损伤的机制，并提出有效的方法来降低这一损伤具有重要的临床意义。

最近的研究[7]发现：miR-223与肝损害的严重程度相关，定量RT-PCR分析表明：在缺血75分钟后再灌注120分钟的肝脏内miR-223表达水平与对照组相比显著性升高；相关性分析也发现：肝脏miR-223表达水平与血清内肝脏损伤标记物之间存在显著性相关性。肝脏缺血/再灌注损伤是一项复杂的病理生理过程，可能是多种基因和蛋白相互作用的结果。这项研究的结果也支持了肝脏缺血/再灌注损伤是miRNAs参与调控的一种肝脏疾病的观点。

5miRNA和预适应

心脏预先处于应激情况，如亚致死性心肌缺血或轻度热休克，然后再行长时间缺血或缺血/再灌注损伤，发现心肌的生存时间明显延长。已经证实：在细胞保护性心肌热休克的小鼠中miR-1、miR-21和miR-24水平升高。这些miRNA的变化与原凋亡基因的抑制和抗凋亡基因的增加相一致，这暗示着miRNAs在心肌缺血预适应中发挥了保护作用[8]。

在大鼠中同样发现缺血预处理后miR-1、miR-21和miR-24水平升高，通过升高热休克蛋白70（HSP70）和内皮细胞诱生型NO合酶来发挥心肌保护的作用[9]。此外，注射miR-1、miR-21和miR-24可以保护心肌缺血/再灌注损伤，表现为心肌梗死范围缩小[9]。肝脏手术中需阻断肝门，这是一种典型的肝脏缺血/再灌注损伤的例子，这一损伤有可能加重肝脏实质的损害，甚至引起肝脏功能衰竭，我们可以设想通过术前或术中注射某些起保护作用的miRNA来达到肝脏缺血预适应的效果，从而达到减轻肝脏缺血/再灌注损伤的目的，这必将具有重要的临床意义。

6miRNA和细胞缺氧反应

低氧不仅发生于急性或慢性缺血性疾病中，还发生于其它一些病理生理情况，如：组织快速生长、肿瘤的形成和海拔过高。在低氧的情况下，为了维持有效的血氧浓度，包括细胞和器官水平在内的一系列复杂过程被激活。目前已经发现了多种与低氧有关的miRNA，由于细胞类型、氧浓度和评估的时间点、应用的技术和阈值各不相同，因此在这些相似的实验之间结果却存在较大的差异，但仅有miR-210在各项研究中均显著性升高[10]。诱导miR-210的特异性因素是低氧，因为去除生长因子、渗透性应激和氧化应激的情况下并不能诱导miR-210的增加。HIF-1α在低氧诱导miR-210中发挥关键作用。应用染色质免疫沉淀法发现在miR-210的候补启动子附近发现内源性HIF-1α募集。HIF-1α和HIF-2α的稳定表达诱导miR-210，在无HIF-1α的成纤维细胞中，没有发生这一诱导反应，这就表明HIF-1α实际上是miR-210的基本调节器。在低氧和含氧量正常情况下，miR-210阻断剂均可抑制细胞生长和诱导细胞凋亡，这也说明了miR-210有促细胞存活的作用[11]。

与miR-210在低氧适应性反应中所起的作用相一致，miR-210在先兆子痫患者的胎盘中升高，因为先兆子痫是一种以血管生成不足致组织缺氧的病理情况[10]。miR-210在肿瘤中也起着重要的作用，截至目前，在大多数实质肿瘤中均显著性升高。有趣的是，在氧含量正常的情况下所培养的肿瘤细胞株内miR-210的表达非常少，这表明肿瘤内的低氧微环境是miR-210过分表达的关键因素。临床上发现miR-210过分表达与乳腺癌和胰腺癌预后不良和转移潜能之间存在显著相关性[12]。因此我们推测致癌miRNA谱有可能作为癌症分类的依据以及准确预测患者预后转归的新型肿瘤标识物。

MicroRNA是一类长约19-22个核苷酸的内源性非编码的小分子RNA，通过对靶基因转录后水平的负性调控作用，从而降低靶基因的表达水平。这篇文献描述了miRNA在肝脏缺血性反应中所起的调节作用。miRNA是一种优势明显的非侵入性的疾病生物标记物。此外，以降低致病性miRNA表达和提高起保护作用的miRNA为目的的新型治疗策略，将有可能应用于缺血性疾病的治疗当中。作为缺血反应重要调节因子的特异性miRNA将开创新的临床研究热点。

参考文献

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