第47卷第6期2021年11月吉林大学学报(医学版)
Journal of Jilin University(Medicine Edition)
Vol.47No.6
Nov.2021
DOI:10.13481/j.1671‑587X.20210633
miRNA单核苷酸多态性与HBV感染相关疾病关系的 Reasearch progress in relationships between miRNA single nucleotide polymorphisms and HBV infection-related diseases
倪盟,曾雷
(吉林大学第一医院表观遗传药物研究所,吉林长春130021)
[摘要]乙型肝炎病毒(HBV)感染和相关性肝硬化或肝细胞癌(HCC)严重威胁人类的生命健康,是全球性的公共卫生问题。由于微小RNA(miRNA)参与HBV感染相关疾病的多项生理过程,并起到重要的调节作用,因此miRNA的异常表达与HBV感染相关疾病的发生发展和预后密切相关。miRNA单核苷酸多态性(SNPs)是影响miRNA的表达和功能的主要因素之一。现对近几年miRNA 的SNPs与HBV感染、HBV清除、HBV相关肝硬化和肝癌的相关性进行综述。
[关键词]微小RNA;单核苷酸多态性;乙型肝炎病毒;肝硬化;肝肿瘤
[中图分类号]R512.62[文献标志码]A
乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)感染是世界最常见的慢性病毒感染之一。HBV感染可能导致急性和慢性乙型肝炎,是诱导肝硬化和肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的主要风险因素[1]。目前全球约有2.57亿HBV携带者,每年约有100万人死于HBV感染相关的肝脏疾病[2]。在中国,尽管乙肝疫苗接种的推广和整体医疗水平的提高使总体乙肝感染率逐年降低,但中国仍有约9000万HBV携带者,是世界上HBV感染最严重的国家之一,因此HBV所造成的社会危害不容忽视[3]。
微小RNA(microRNA,miRNA)是一类内源性的非编码RNA,长度为19~25个核苷酸,广泛存在于真核生物和病毒的基因组中。miRNA通过碱基互补配对的方式与靶基因结合,起到转录后调控靶基因 表达和蛋白质翻译稳态的作用。自1993年在秀丽隐杆线虫体内首次发现miRNA以来,迄今为止,在人类基因组上已发现超过2000种miRNA,调控约60%的人类基因,在病毒复制、免疫应答和肿瘤发生中起重要的调节作用。已有研究[4-5]表明:miRNA在HBV与宿主的相互关系中发挥重要作用,miRNA影响HBV在细胞中的复制和基因表达,而HBV则可通过调节宿主miRNA的表达为自身复制提供有利的条件。在HBV感染相关疾病中,miRNA异常表达和宿主的遗传因素与疾病的发生发展密切相关[6]。
单个核苷酸变异所引起的基因组水平的DNA 序列多态性,即miRNA单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)是最常见的可遗传变异,是导致miRNA失调的重要因素之一,也是影响个体疾病遗传易感性的重要因素[7]。miRNA的SNPs主要从两方面影响miRNA功能[8]:①影响pri-miRNA或pre-miRNA的加工和成熟,从而导致成熟miRNA表达量的异常;②影响miRNA 识别其mRNA靶序列的能力或通过影响miRNA-靶标双链体的形成,使miRNA靶向错误的mRNA。
[文章编号]1671‑587X(2021)06‑1588‑06
[收稿日期]2021‑03‑04
[基金项目]国家自然科学基金面上项目(31770780)
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[作者简介]倪盟(1996-),女,吉林省白城市人,理学硕士,主要从事基因多态性与疾病相关性方面的研究。[通信作者]曾雷,教授,博士研究生导师(E-mail:***************)
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倪盟,等.miRNA单核苷酸多态性与HBV感染相关疾病关系的研究进展
miRNA的SNPs与HBV感染等疾病密切相关,是HBV感染相关肝病的潜在诊断分子标志物。目前已有较多综述总结了miRNA在HBV相关肝病中的作用,但目前尚无关于miRNA的SNPs与HBV相关肝病关系的综述。本研究对miRNA的SNPs与HBV相关疾病易感性的关系及其潜在发病机制进行综述,为发现HBV相关疾病新的生物标志物和替代方案提供依据。
1miRNA的SNPs与HBV感染的关系
HBV利用宿主和病毒因素完成复制并建立感染过程,因此HBV感染可能引起急性和慢性乙型肝炎。miRNA参与调节HBV诱导的慢性炎症反应,由于不同种类的miRNA在HBV感染中的作用不同,因此不同种类miRNA的SNPs与HBV感染的相关性也存在差异。
1.1miRNA的SNPs与HBV易感性的关系
miR-146a位于人类染体5q33.3,是Toll样受体(Toll-like receptors,TLR)等免疫调控途径中的负调控因子,是诱导自身免疫病发病的重要因素。研究[9]显示:肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、脂多糖或白细胞介素1β(IL-1β)等炎性因子均可诱导miR-146a的表达,HBV感染也可以促进体外miR-146a转录,而miR-146a通过靶向降低STAT1和ZEB2等基因的表达,促进HBV复制[10-13]。rs2910164(C>G)是位于miR-146a的pre-miRNA区域的SNPs,与乳腺癌[14]、胃癌[15]和HCC[16]等癌症的发病风险相关。JIANG等[17]收集了中国湖北省251例HBV慢性感染的急性肝衰竭(acute-on-chronic hepatitis B liver failure,ACLF-HBV)患者和466例慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B,CHB)患者的临床资料,对miR-146a基因rs2910164SNPs进行研究的结果显示:rs2910164位点GG基因型与ACLF-HBV易感性降低相关,并且与携带CC和CG基因型个体比较,携带GG基因型的个体外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)中成熟miR-146a的表达水平升高,血清TNF-α水平降低,患者存活率升高。然而,SAYYAD等[18]对伊朗266例CHB和172例急性HBV感染后自发清除病毒(spontaneous viral clearance,SVC)患者及266名健康对照者rs2910164的SNPs研究表明:在慢性HBV感染患者中,GG基因型是主要基因型,G是主要等位基因,并与伊朗人的HBV易感性 相关。沙特阿拉伯的一项研究[19]得到了与伊朗研究一致的结果,并且还发现miR-30a rs1358379的等位基因C、miR-149基因rs2292832的等位基因T和miR-196a基因rs11614913的等位基因G也与HB
V感染相关。上述研究结果显示了miR-146a基因rs2910164SNPs在不同地域和种族之间对HBV 病毒易感性的差异。
miR-21基因位于人类染体17q23.1,在HCC患者中表达水平升高,并与HBV介导的HCC 复发之间有明显关联。WU等[20]在中国山东省进行肝切除手术后63例HBV相关的HCC、17例HCC和13名健康对照者的miR-21基因rs1292037(A>G)SNP研究中发现:在HCC患者中,与携带AG+GG基因型的个体比较,携带AA基因型的患者白细胞中miR-21基因表达水平明显降低,对HBV的易感性降低。
miR-100基因位于人类染体的11q24.1,其外周血基因表达水平与HBV DNA水平呈正相关关系,可以增加肝癌细胞中HBsAg和HBeAg的分泌量和HBV DNA的复制量。miR-100可以通过靶向胰岛素样生长因子1受体(IGF-1R)/磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)/Unc-51样激酶1(Unc-51-like kinase1,ULK1)信号通路,诱导细胞自噬从而促进HBV复制[21]。miR-100基因的rs1834306(T/C)SNPs位于其pri-miRNA区域,与多种肠道疾病易感性相关[22]。TAREK等[23]对埃及100例HBV感染者和100名健康对照者进行rs1834306SNPs与HBV感染关联性的研究结果显示:与对照组比较,尽管HBV患者的miR-100表达水平升高,但miR-100基因rs1834306(T/C)SNPs的基因型和等位基因频数分布比较差异无统计学意义(P>0.05),表明虽然有些miRNA在HBV感染中发挥重要作用,但其SNPs却不影响HBV的易感性。
1.2miRNA的SNPs与HBV持续感染的关系
miR-323b基因位于人类染体的14q32.31,可以激活NF-κB途径[24],也可以抑制H1N1甲型流感病毒和HBV的复制[25]。YU等[26]选择韩国1035例慢性HBV携带者(chronic carrier,CC)和404例HBV自然康复患者(spontaneously recovered,SR),研究miRNA-323b基因pre-miRNA区域的rs56103835(C>T)SNP在HBV
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感染中的作用,结果显示:与SR组比较,CHB组研究对象rs56103835SNP与HBV的持续感染明显相关,miRNA-323b基因SNPs质粒转染明显增加了细胞中HBV DNA水平,表明rs56103835SNPs 通过增强HBV复制,促进HBV的持续感染。
miR-604基因位于人类染体10p11.23,rs2368392(C>T)SNPs位于miR-604的pri-miRNA区域。目前关于miR-604基因与rs2368392 SNPs的研究较少,其作用机制有待探讨。JAE等[27]收集了韩国首尔404例HBV SR、313例CHB患者、305例HBV阳性肝硬化患者和417例HBV阳性的HCC患者资料,进行病例对比研究发现:miR-604基因的SNPs也与HBV的持续感染相关。miR-604基因rs2368392的SNPs中具有等位基因T的个体HBV感染持续性较高,这表明等位基因T可能是HBV慢性感染的危险基因。与HBV阳性HCC患者比较,未发展为HCC的CHB患者中T等位基因频数分布更高,
表明T等位基因可能是CHB发展为HCC的保护性基因,rs2368392的SNPs与CHB发展为肝硬化或HBeAg清除之间无明显关联。
2miRNA的SNPs与HBV清除的关系
miRNA的SNPs除与HBV感染相关,也与HBV清除相关。SAYYAD等[18]对伊朗266例慢性HBV感染者、172例SVC患者和266名健康对照者进行了miR-146a基因rs2910164的SNPs研究结果表明:在慢性HBV感染患者中,CC基因型和C等位基因与伊朗人SVC相关。AL-QAHTANI等[19]对沙特阿拉伯人中miRNA的SNPs与HBV清除的相关性研究结果表明:miR-149基因rs2289030、miR-146a基因rs2910164、miR-196a2基因rs11614913和miR-30a基因rs1358379SNPs与HBV清除相关。另外,虽然miR-423rs6505162的C等位基因与HBV清除相关,但次要等位基因A与HBV易感性不相关。
miR-219基因位于人类染体6p21,在HBV 感染中的作用尚不明确,有待于进一步探讨。CHEONG等[28]选择了韩国首尔市404例HBV SR、313例CHB患者、305例HBV阳性肝硬化患者和417例HBV阳性的HCC患者,开展对miR-219基因SNPs的研究,结果显示:miR-219基因SNPs与HBV清除相关,其中rs421446(C/T)、rs107822(A/G)和rs213210(C/T)SNPs是miR-219-1基因中pri-miRNA区域研究较多的3个SNPs位点,rs421446SNPs T等位基因与HBV清除率密切相关,rs107822SNPs G等位基因与HBV 清除率相关,但rs213210SNPs与HBV清除率无明显相关。另外rs421446、rs107822和rs213210的SNPs与韩国人患HCC风险之间未发现关联。
3miRNA的SNPs与HCC的关系
miRNA的SNPs与HCC的关联性研究主要集中在miR-196a2、miR-149、miR-499和miR-146a 基因的SNPs上。miR-196a2基因位于人类染体12q13.13,在肿瘤组织中其表达水平升高,并通过抑制其IκBα、p27、netrin和FOXO1等靶基因的转录,促进肿瘤的发生。研究[29]显示:miR-196a2 mRNA在肝癌组织中的表达水平高于癌旁组织,并促进肝癌细胞的增殖。miR-196a2pre-miRNA中rs11614913T等位基因与降低miR-196a的表达水平相关。QI等[30]在来自上海的560例慢性HBV感染患者(其中361例为HCC)和391名健康对照者中对miR-196a2基因rs11614913(T>C)SNPs的研究结果表明:在所有患者中,rs11614913与HBV-HCC无明显相关性。但是在男性患者中,与携带CC基因型和C等位基因的个体比较,携带TT基因型和T等位基因的个体患HCC风险明显升高。可见,与女性患者比较,男性患者的HCC易感因素与遗传因素相关。
miR-149基因位于人类染体2q37.3,可以抑制脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)诱导的肝脏炎症和DEN诱导的肝细胞癌,并通过拮抗信号传导及转录激活蛋白3(signal transducer and activator of transcription3,STAT3)和核因子-κB (nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路发挥抗炎症和抗癌作用[31-32]。LIU等[33]对江苏省327名HCC 和327名健康对照者miR-149基因C>T SNPs进行研究,Logistic回归分析结果显示:miR-149基因CC基因型和C等位基因与HCC风险相关,并且携带miR-149基因TC+CC基因型的HBV感染者患HCC的风险增加。WANG等[34]收集了上海市993例HCC患者
和992名健康对照者进行miRNA 的SNPs研究却得到相反的结论:与CC基因型比较,miR149基因的TC+TT基因型增加了患HCC 的风险,并且还增加了患HBV-HCC的风险;miR608基因rs4919510与HCC发病风险之间不相关。PRATEDRAT等[35]对泰国104例HCC患者、
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陶瓷添加剂倪盟,等.miRNA单核苷酸多态性与HBV感染相关疾病关系的研究进展
90例CHB患者和95名健康对照者的研究结果表明:miR-149基因rs2292832和miR-101-1基因rs7536540不影响泰国人患HCC的风险。miR-149的SNPs与HBV-HCC易感性的研究结论尚不一致,仍有待进一步探讨。
miR-499基因位于人类染体20q11.22,miR-499基因及其SNPs在HBV感染及相关肝病发生发展进程中的研究较少。目前miR-499基因rs3746444SNPs存在A>G和C>T2种情况。ZOU等[36]对比来自中国河南省的185例HCC患者和203名健康对照者miR-499基因rs3746444(A> G)基因分型显示:rs3746444的GG基因型与HCC发病风险降低相关。XIANG等[37]对来自中国重庆市100例HCC患者(HBV阴性27例和HBV阳性73例)、100例CHB和100名健康成年人进行病例-对照研究结果显示:在HCC组和HBV 阳性的HCC患者中,miR-499C等位基因的频数分布明显高于对照组,与携带miR-499基因TT基因型患者比较,携带miR-499基因CC基因型患者与HCC风险和HBV-HCC风险升高相关。
目前许多研究同时进行miR-196a2、miR-149、miR-499和miR-146a基因多态性与HCC关联性的研究,但得到的结果并不一致。LI等[38]对中国重庆市266例HCC患者和266名健康对照者的4种miRNA的SNPs的研究结果显示:与携带miR-196a2基因rs11614913的CC基因型的个体比较,携带TT基因型个体和携带TT+CT基因型个体患HCC的风险分别增加了2.29倍和1.36倍,携带miR-196a2基因rs11614913的CT+TT基因型的HBV感染者发生HCC的风险增加,另外3种miRNA的SNPs与HCC发病无明显关联;KIM等[39]对韩国首尔159例HCC患者和201名健康对照者的病例-对照研究结果表明:miR-499基因AG+GG基因型与HCC和HBV-HCC发生风险降低相关,miR-149基因的CT+CC基因型也与患HCC和HBV-HCC风险降低相关。但其余2种miRNA的SNPs与HCC患病风险不相关;FAROKHIZADEH等[40]对比伊朗100例HCC患者和120名健康对照者的研究结果显示:miR-499 A>G、miR-149C>T和miR-196a2T>C与女性HCC发病和HBV-HCC发展有关;WANG等[41]收集20项研究中HCC病例11821例和健康对照者(15359名)进行Meta分析的结果表明:miR-146a 基因rs2910164和miR-34b/c基因rs4938723SNPs 与HCC发生风险相关,miR-196a2基因rs11614913和miR-149基因rs2292832SNPs与患HBV-HCC风险相关。
miR-143位于人类染体5q32,在多种肿瘤组织呈低水平表达,以增强HBV感染引起的HCC转移,也可通过靶向KRAS和c-Myc等基因促进细胞凋亡。YIN等[42]对4种主要的miRNA的SNPs以及miR-143启动子区域SNPs影响HBV相关的HCC发生机制进行研究显示:HBV感染激活NF-κB和rs4705342
等位基因C增强了miR-143与NF-κB结合的亲和力,并以NF-κB剂量依赖的方式增强启动子的转录。miR-143基因表达水平的升高导致下游靶基因ORP8表达水平降低,使肝癌细胞凋亡的敏感性降低,最终导致HBV相关的患HCC的风险增加。
4miRNA的SNPs与肝硬化的关系
目前关于miRNA的SNPs与肝硬化的关系研究较少,目前仅在沙特阿拉伯地区有研究开展。AL-QAHTANI等[19]收集了585例无症状HBV感染者、222例活动性HBV感染者和145例诊断为肝硬化或肝硬化+HCC的HBV感染患者,进行miRNA的SNPs与HBV感染相关肝病易感性的关联研究显示:miR-26a1基因rs7372209、miR-608 rs4919510、miR-149基因rs2292832和miR-30a基因rs1358379的SNPs均与HBV发展为肝硬化或肝硬化及HCC相关。
本研究介绍了不同miRNA的SNPs在HBV相关疾病发生发展过程的复杂调控作用,研究结果与病例样本的基因序列、样本数量、年龄结构、性别差异、地域分布和种族体等多种因素有关,上述因素的不同会导致研究结果的不一致。此外,吸烟和饮酒等生活习惯、HCV等病毒感染和抗病毒药物等环境因素均会对病患体内肝脏等多个器官造成损害,也会造成研究结果的差异[43-44]。miRNA的SNPs与HBV感染、肝硬化和HCC易感性密切相关,但是目前其与肝硬化的相关性研究较少,有待进一步研究。目前关于miRNA的SNPs 影响HBV感染相关疾病易感性机制的的报道较少。研究[21,24
]显示:miRNA的SNPs通过影响炎性因子或炎症信号通路来调节疾病易感性,这为探讨miRNA的SNPs作用机制提供了理论基础。但miRNA的SNPs能否作为临床遗传学检验标志,
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miRNA的SNPs参与调控的HBV感染、肝硬化和肝癌的特异性及敏感性等问题,有待于未来通过多病例大数据的样本,以及多地域和多位点的综合研究来证实。
[参考文献]
[1]YUEN M F,CHEN D S,DUSHEIKO G M,et al.
套筒冠
Hepatitis B virus infection[J].Nat Rev Dis Primers,2018,4:18035.
[2]SUNG H,FERLAY J,SIEGEL R L,et al.Global cancer statistics2020:GLOBOCAN estimates of
incidence and mortality worldwide for36cancers in
185countries[J].CA A Cancer J Clin,2021,71(3):209-249.
[3]TANG L S Y,COVERT E,WILSON E,et al.Chronic hepatitis B infection:a review[J].JAMA,2018,319(17):1802-1813.
[4]SARTORIUS,MAKAROVA,SARTORIUS,et al.
The regulatory role of MicroRNA in hepatitis-B virus-
associated hepatocellular carcinoma(HBV-HCC)
pathogenesis[J].Cells,2019,8(12):1504.
[5]SUGIYAMA M,INUI A,SHIN-I T,et al.Easy-to-use phylogenetic analysis system for hepatitis B virus
infection[J].Hepatol Res,2011,41(10):936-945.[6]XU Y M,LI L W,XIANG X G,et al.Three common functional polymorphisms in microRNA encoding genes
in the susceptibility to hepatocellular carcinoma:a防屏蔽
systematic review and meta-analysis[J].Gene,2013,527(2):584-593.
[7]KETTING R F.Dicer functions in RNA interference and in synthesis of small RNA involved in developmental
timing in C.elegans[J].Genes Dev,2001,15(20):2654-2659.
[8]KRÓLICZEWSKIJ,SOBOLEWSKA A,LEJNOWSKID,et al.microRNA single polynucleotide polymorphism
influences on microRNA biogenesis and mRNA target
specificity[J].Gene,2018,640:66-72.
[9]LI X,GIBSON G,KIM J S,et al.MicroRNA-146a is linked to pain-related pathophysiology of osteoarthritis[J].网络游戏防沉迷系统
Gene,2011,480(1/2):34-41.
[10]HOU Z H,HAN Q J,ZHANG C,et al.miR146a impairs the IFN-induced anti-HBV immune response by
downregulating STAT1in hepatocytes[J].Liver Int,2014,34(1):58-68.
[11]WANG Y,LI Y.miR-146promotes HBV replication and expression by targeting ZEB2[J].Biomed
Pharmacother,2018,99:576-582.[12]FU L,FU X,MO J,et al.miR-146a-5p enhances hepatitis B virus replication through autophagy to
promote aggravation of chronic hepatitis B[J].IUBMB
Life,2019,71(9):1336-1346.
[13]HOU Z,ZHANG J,HAN Q,et al.Hepatitis B virus inhibits intrinsic RIG-I and RIG-G immune signaling via
inducing miR146a[J].Sci Rep,2016,6:26150.
[14]DAI Z J,SHAO Y P,WANG X J,et al.Five common functional polymorphisms in microRNAs(rs2910164,rs2292832,rs11614913,rs3746444,rs895819)and the
susceptibility to breast cancer:evidence from8361
cancer cases and8504controls[J].Curr Pharm Des,2015,21(11):1455-1463.
[15]XIE W Q,WANG X F.MiR-146a rs2910164 polymorphism increases the risk of digestive system
cancer:a meta-analysis[J].Clin Res Hepatol
Gastroenterol,2017,41(1):93-102.
[16]ZHANG L H,ZHANG C Y,DAI X Z,et al.
Association between miR-146a single nucleotide
polymorphism and genetic susceptibility to hepatocellular
carcinoma:a meta-analysis[J].Zhonghua Gan Zang
Bing Za Zhi,2017,25(10):749-754.
[17]JIANG H J,HE X X,LI J,et al.Association of a single-nucleotide polymorphism within the miR-146a
gene with susceptibility for acute-on-chronic hepatitis B
liver failure[J].Immunogenetics,2013,65(4):257-263.[18]KHANIZADEH S,HASANVAND B,NIKOO H R,et al.Association between miRNA-146a rs2910164(G/
C)polymorphism with the susceptibility to chronic HBV
infection and spontaneous viral clearance in an Iranian
population[J].J Med Virol,2019,91(6):1063-1068.[19]AL-QAHTANI A A,AL-ANAZI M R,NAZIR N,et al.
Association of single nucleotide polymorphisms in
microRNAs with susceptibility to hepatitis B virus
infection and HBV-related liver complications:a study in
a Saudi Arabian population[J].J Viral Hepat,2017,
24(12):1132-1142.
[20]WU C Y,TANG G,WANG X Y,et al.Micro-RNA-21 rs1292037A>G polymorphism can predict
齿轮齿条转向器hepatocellular carcinoma prognosis(HCC),and plays a
key role in cell proliferation and ischemia-reperfusion
injury(IRI)in HCC cell model of IRI[J].Saudi Med J,2020,41(4):383-392.
[21]LIN Y,DENG W Y,PANG J K,et al.The microRNA-99family modulates hepatitis B virus replication by
promoting IGF-1R/PI3K/Akt/mTOR/ULK1signaling-
induced autophagy[J].Cell Microbiol,2017,19(5):e12709.
1592