lncRNA-LFAR1在肝纤维化发病过程中的作用及机制研究

lncRNA-LFAR1 (liver fibrosis associated lncRNA1) has been identified in liver fibrosis mouse model by microarray. It is over-expressed in fibrotic liver tissue and has homology between human and mouse. We have identified LFAR1 which is a non-coding RNA and localized in the nucleus. Knock-down of LFAR1, in vivo, through lentivirus-delivered shRNA in the fibrotic liver of the mouse model showed inhibition of fibrosis. Therefore, we hypothesize that LFAR1 promotes liver fibrosis via regulating the activity of hepatic stellate cells and the hepatocytes. Further investigations will focused on the mechanism of LFAR1 over-expression; the signalings that over-expressed LFAR1 promotes HSCs activation and proliferation, and inhibits HC proliferation or promotes HC-mediated fibrosis and inflammation. Moreover, hLFAR1 will also be identified and detected in human fibrotic livers to illustrate the correlation of hLFAR1 and the pathogenesis, progress of liver fibrosis, thus confirming hLFAR1 as a biomarker of diagnosis and a therapeutic target.

我们前期应用基因芯片技术从肝纤维化小鼠模型中筛选出显著过表达及人鼠同源性最高的lncRNA-LFAR1，证实LFAR1不具有编码功能，测定了全长并定位在细胞核；并在肝纤维化小鼠模型鼠尾静脉注射慢病毒为载体的LFAR1-shRNA，敲低肝组织内过表达的LFAR1后抑制肝纤维化。因此，提出LFAR1通过调节肝星形细胞(HSCs)和/或肝细胞(HCs)的功能改变而导致肝纤维化的假说。拟进一步揭示LFAR1过表达的分子机制；LFAR1过表达促进HSCs的激活和增殖，抑制HCs增殖或促进其介导的纤维化和炎症反应，揭示导致上述变化的信号通路及分子机制。此外，确定人同源性的LFAR1(hLFAR1)，并完成功能验证；检测肝纤维化患者血清及肝组织内人源性hLFAR1的表达，明确其与肝纤维化发生、进展及预后的关系，确定hLFAR1成为肝纤维化早期诊断的标志物及未来治疗的靶标。

肝纤维化是慢性肝病共同的病理过程，是由肝脏受到损伤后造成的反复刺激和愈合反应引起的，严重的则可发展为肝硬化、肝癌。越来越多的研究表明长链非编码RNA（lncRNA）及转录因子参与细胞的多种生理病理过程。本课题组通过基因芯片筛选出在纤维化肝组织中显著差异的一些lncRNAs和mRNA。（1）我们确定了一个在肝脏内特异性表达的lncRNA，并命名为lnc-LFAR1。细胞水平研究表明lnc-LFAR1一方面促进肝星状细胞激活；另一方面介导TGFβ诱导的肝细胞的凋亡。体内试验证实下调lnc-LFAR1抑制小鼠肝纤维化。机制研究揭示了细胞浆内的lnc-LFAR1通过促进TGFβⅠ型受体与转录因子Smad2/3结合，导致Smad2/3的磷酸化；而细胞核内的lnc-LFAR1直接与 Smad2/3作用并促进Smad2/3结合到靶基因的启动子反应元件上，激活TGFβ和Notch信号通路，从而导致肝纤维化的发生。同时，我们还发现lnc-LFAR1通过激活NF-κB通路促进肝脏巨噬细胞M1型活化及焦亡，进而促进肝纤维化。（2）实验确定了一个具有人鼠同源性的显著差异表达的lnc-Scarna10加重CCl4诱导的肝纤维化，而敲低lnc-Scarna10可以显著减轻肝纤维化。进一步研究表明SCARNA10的转录本在肝纤维化及肝硬化患者的血清中含量升高，预示SCARNA10具有作为肝纤维化血清标志物的潜能。（3）筛选并确定了一个肝细胞特异性表达的lnc-HSER。研究发现lnc-HSER通过下调C5及其受体C5AR1的表达抑制下游Hippo通路激活，从而抑制肝细胞的凋亡；同时，lnc-HSER通过抑制Notch通路激活从而抑制肝细胞EMT。进一步在肝纤维化患者肝组织中发现lnc-HSER的表达显著减少，提示lnc-HSER可能成为肝纤维化治疗的潜在靶点。（4）实验证实转录因子ATF3下调抑制HSCs激活从而减轻肝纤维化程度。机制上，肝纤维化过程中ATF3入核增多并与SMAD3共定位于靶基因的启动子区，促进了纤维化相关基因和lnc-SCARNA10的转录，进一步研究也表明lnc-SCARNA10促进了TGF-β/ smad3通路介导的ATF3的表达，揭示TGF-β/ATF3/lnc-SCARNA10导致肝纤维化的分子机制。以上研究为肝纤维化治疗提供了多个具有特异性的潜在靶点以及生物标志物。