肝再生過程中的LncRNAs調控肝細胞增殖的機制研究.pdf

1、肝臟是人體各種物質代謝、能量轉換的樞紐器官，是機體內多種重要信息調控分子的“集散地”。肝臟具有強大的再生能力，創(chuàng)傷和各種肝臟病后，殘存的肝組織很快會進入復雜的肝再生過程。肝再生過程基本可分為三個階段:早期階段（啟動期），中期階段（增殖期）和晚期階段（終止期）。肝再生一直是肝臟研究中的一個重要焦點，原發(fā)性肝癌、肝內膽結石等肝臟病進行肝部分切除術后常因肝功能儲備不足，術后并發(fā)肝功能衰竭而死亡率較高。因此研究肝再生分子機理對于解釋肝臟病人肝葉

2、切除術后殘余肝臟的再生機制，實施有效的促肝細胞再生，減輕肝葉切除術后的肝損害及評估預后具有重要的臨床意義。
　　 因為肝細胞再生的機制非常復雜影響因素很多，對肝臟再生的啟動和增殖信號（包括激素、生長因子和細胞因子等）的分子機制認識有了初步了解。主要研究發(fā)現(xiàn)有細胞因子(IL-6、TNF-a)和轉錄因子(c-jun、STAT3)等組成啟動肝再生的信號轉導通路，進而提高促有絲分裂因子對肝細胞的增殖能力的影響從而完成肝再生啟動。在多種促

3、有絲分裂因子如肝細胞生長因子(HGF)、表皮生長因子(EGF)、轉化生長因子(TGF-a)等，以及輔有絲分裂因子去甲腎上腺素和胰島素等的共同作用下促使肝細胞進入增殖階段，進行細胞DNA合成和細胞有絲分裂。相關基因如c-myc、β-Catenin等，一些microRNA如miR-378、miR-221、miR-21等參與了這個復雜過程，但是對肝再生的分子機理，尤其是肝再生啟動、終止和重塑階段的機制仍不清楚。全面闡釋肝再生過程中的調控機制，

4、揭示肝再生過程中調控的關鍵分子，是研究肝細胞再生機制的關鍵科學問題。
　　 隨著短鏈非編碼RNA（如microRNA）研究的深入，和一些新的克隆、測序和芯片(tiling array)技術的應用，大量長片段的非編碼RNA被發(fā)現(xiàn)，他們在生命活動中的重要意義逐漸被揭示。目前，將這一類轉錄本長度超過200nt的ncRNA稱為長鏈非編碼RNA(Long noncoding RNA，LncRNA)，哺乳動物基因組序列中4％-9％的序列產生

5、的轉錄本是lncRNA（相應的蛋白編碼RNA的比例是1％）。已有的研究顯示，lncRNA參與了X染色體沉默、基因組印記、染色質修飾、轉錄激活、轉錄干擾及核內運輸?shù)榷喾N重要的調控過程，在生理及病理過程中發(fā)揮著重要作用。如lincRNA-p21可被p53轉錄活化，并且可影響眾多p53靶基因的表達，在p53信號通路中起著重要的作用。Zhu等鑒定的膀胱癌中的一個長鏈非編碼RNA-ncRAN在膀胱癌中高表達，并且和膀胱癌的侵襲、分期相關。在前期研

6、究中本課題組利用肝癌與癌旁組織lncRNA芯片，鑒定出lncRNA-HEIH在肝癌組織中高表達，并且和病人預后成負相關，過表達lncRNA-HEIH可促進肝癌的生長。但哪些lncRNA參與了肝再生過程還未見報道。
　　 第一部分H19通過形成myc相關的自反饋環(huán)路促進肝細胞增殖
　　 上皮-間質轉化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）是上皮細胞來源的惡性腫瘤細胞獲得轉移和侵襲能力

7、的重要生物學過程，也是參與肝臟損傷修復的重要環(huán)節(jié)，肝再生過程中內皮細胞分泌的肝生長因子HGF可以誘導肝細胞發(fā)生上皮-間質轉化(EMT)，新近的研究發(fā)現(xiàn)肝再生過程中存在上皮-間質轉化(EMT)和間質-上皮轉化(MET)的平衡，特定類型的上皮細胞發(fā)生EMT從而獲得間質表型，一些上皮來源的間質細胞通過產生大量的細胞外基質導致肝的纖維化;但是另一些能夠經過其反過程MET，重新轉變成上皮細胞，最終形成肝細胞或膽管細胞，導致?lián)p傷肝臟的正常修復，因此

8、研究肝再生過程中調控肝細胞上皮-間質轉化的新分子及其作用機制，對理解肝再生損傷修復的過程的分子機制有理論意義。但目前哪些lncRNA通過調控上皮-間質轉化而參與了肝再生過程還未見報道。
　　 H19是一個已知的長2.3kb的非編碼RNA分子，其母系等位基因表達，父系印跡，在哺乳動物中呈現(xiàn)進化上的保守性，是最早被鑒定的印跡基因之一。近年發(fā)現(xiàn)H19可以通過調控上皮-間質轉化在胚胎發(fā)育、腫瘤發(fā)生等過程中發(fā)揮重要作用，但目前H19調控肝

9、再生的機制還尚不明確。
　　 因此本課題建立小鼠肝大部分切除的肝再生模型，發(fā)現(xiàn)了在肝再生過程中發(fā)揮重要作用的已知長鏈非編碼RNA H19。揭示了H19在肝再生過程中的調控機制:H19的5'端可與hnRNP U蛋白相互作用，并且增強了下游c-myc mRNA的穩(wěn)定性使之上調表達，從而促進了肝細胞的增殖能力。同時，c-myc可以與H19的啟動子區(qū)結合從而促進了H19的上調表達，形成H19的自反饋環(huán)路。H19/hnRNP U/c-my

10、c調控網絡通過調控EMT過程增強了H19在肝再生過程中促進肝細胞增殖能力的作用。
　　 第二部分lncRNA-LALR1通過激活Wnt/β-Catenin信號通路促進肝細胞增殖
　　 Wnt/β-Catenin信號通路在眾多組織中是調控細胞增殖、分化和遷移的重要通路，在許多組織的損傷修復中都發(fā)現(xiàn)存在Wnt/β-Catenin信號通路的活化，并且這種活化與組織損傷修復能力和成瘤傾向有關。在肝臟中，越來越多的證據表明Wnt/

11、β-Catenin信號通路在肝臟的各種生物學功能中發(fā)揮著重要作用。近年來的研究表明，Wnt/β-Catenin信號通路對于肝切除術后的肝臟再生至關重要。但是哪些lncRNAs通過調控Wnt/β-Catenin信號通路促進了肝細胞的增殖及肝臟的再生依然尚未明確。
　　 因此本課題建立小鼠肝大部分切除的肝再生模型，通過lncRNA芯片篩選得到在肝再生過程中發(fā)揮重要作用的lncRNA-LALR1。揭示了lncRNA-LALR1在肝再生

12、過程中的調控機制:在肝再生過程中，肝生長因子HGF上調，增加了lncRNA-LALR1表達。lncRNA-LALR1通過招募轉錄因子CTCF到AXIN1的啟動子區(qū)抑制了Axin1的表達，激活了Wnt/β-Catenin信號通路，上調了cyclin D1的表達，加速了肝細胞G1期進程，縮短了細胞周期，促進了肝細胞增殖和肝臟再生。并在肝臟移植、各種肝病及肝腫瘤病人的組織中檢測lncRNA-LALR1表達量，期望lncRNA-LALR1可能成