又一調(diào)控軸被發(fā)現(xiàn)啦？！CircFBXW4/miR-18b-3p/FBXW4抑制肝纖維化
CircRNA在多種疾病中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，但circRNA在肝纖維化（HF）中的表達(dá)譜和功能仍未解決，本文在一定程度上回答了此問題，并在2020年3月26發(fā)表于《Theransotics》雜志上。
本文主要結(jié)果如下：
1、HSCs小鼠的circRNA的表達(dá)譜
為了研究參與HF的circRNA的表達(dá)譜，使用RNA- Seq分析了原代肝星狀細(xì)胞（HSC）三個(gè)階段的（媒介期，HF進(jìn)展期和HF消退期）表達(dá)譜。圖1A是動(dòng)物處理的示意圖，圖1B表明小鼠三個(gè)時(shí)期的病理特征符合預(yù)期，肝纖維化和損傷期小鼠HF加重，而HF恢復(fù)后減輕。圖1C-D顯示纖維發(fā)生因子的表達(dá)量在HF小鼠的HSC中持續(xù)高表達(dá)而在HF恢復(fù)的小鼠中則下降。此外，共鑒定4343個(gè)差異表達(dá)的circRNA。
圖1 HSCs小鼠的circRNA的表達(dá)譜
2、CircFBXW4的表達(dá)在HF的小鼠中下降，在HF恢復(fù)的小鼠體內(nèi)表達(dá)恢復(fù)
盡管根據(jù)表達(dá)豐度和外顯子的類型篩選到27個(gè)差異表達(dá)的circRNA，其中在肝纖維組上調(diào)的11個(gè)和下調(diào)的16個(gè)。PCR驗(yàn)證后只有8個(gè)的表達(dá)與RNA測(cè)序一致（圖2A），其中與媒介期相比，circFBXW4在HF中顯著下調(diào)表達(dá)。因此，作者選定它為下一步研究對(duì)象。此外，小鼠的肝臟急性損傷模型的研究中發(fā)現(xiàn)circFBXW4的表達(dá)顯著下調(diào)（圖2B-D）。circFBXW4的表達(dá)在肝纖維時(shí)下降在HF恢復(fù)處理后表達(dá)上調(diào)（圖2E），且circFBXW4的宿主基因FBXW4的表達(dá)呈現(xiàn)出一致的趨勢(shì)（圖2G）。此外，人體中的研究結(jié)果與小鼠體內(nèi)類似，與健康對(duì)照組相比，人纖維化肝組織中circFBXW4的水平下調(diào)（圖2I-J）?？傊?，這些結(jié)果揭示了HF進(jìn)展中circFBXW4的下調(diào)，而HF恢復(fù)中circFBXW4的表達(dá)恢復(fù)（圖2H）。 表明circFBXW4的表達(dá)與HF病理相關(guān)，并且circFBXW4可作為HF的診斷和預(yù)后標(biāo)志物。
圖2 CircFBXW4的表達(dá)在HF的小鼠中下降，在HF恢復(fù)的小鼠體內(nèi)表達(dá)恢復(fù)
3、CircFBXW4的表征
circFBXW4來源于宿主基因FBXW4，定位于19號(hào)染色體，包含4個(gè)外顯子，實(shí)驗(yàn)證實(shí)其頭尾連接位點(diǎn)，且不可被Rnase R消化，核定位顯示主要分布于細(xì)胞質(zhì)中（圖3）。
圖3 CircFBXW4的表征
4、circFBXW4在體外抑制LX-2細(xì)胞的活化和增殖
過表達(dá)circFBXW4降低了FBXW4，TGF-β1，TIMP-1，α-SMA和collagens I的mRNA水平以及α-SMA和collagens I的蛋白水平（圖4A-B），并抑制了LX-2細(xì)胞的活化，細(xì)胞增殖，DNA合成和凋亡（圖4C-G）。
圖4 LK-2細(xì)胞中過表達(dá)circFBXW4對(duì)其活性，增殖和凋亡的影響
5、circFBXW4對(duì)HF小鼠的抗纖維化作用
施用熒光素酶標(biāo)記的pHBAAV-circFBXW4后，HF小鼠的肝實(shí)質(zhì)和血管結(jié)構(gòu)畸變，膠原蛋白沉積和α-SMA+成纖維細(xì)胞免疫信號(hào)持續(xù)降低（圖5C），這與HSC中α-SMA和膠原蛋白I的表達(dá)降低有關(guān)（圖5D）；此外，肝組織中的羥脯氨酸（HYP）水平和血清中的丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（ALT）均降低（圖5E-F）。此外，circFBXW4過表達(dá)后，纖維化因子（TGF-β1，α-SMA，膠原蛋白I和TIMP-1）下調(diào)（圖5G）。
綜上這些結(jié)果表明，通過遞送肝特異性pHBAAV-circFBXW4，在具有FBFBXW4過表達(dá)的HF小鼠中，肝纖維化損傷和肝纖維化標(biāo)志物的表達(dá)被顯著抑制。
圖5 HF小鼠體內(nèi)circFBXW4的抗纖維化效果
6、circFBXW4在體內(nèi)可預(yù)防HF小鼠的炎癥反應(yīng)
炎癥反應(yīng)對(duì)HSCs激活和HF的啟動(dòng)具有重要作用，因此，評(píng)估了circFBXW4在肝纖維化中對(duì)炎癥反應(yīng)的功能。與媒介物相比，HF小鼠的肝巨噬細(xì)胞中circFBXW4的水平變化可忽略不計(jì)，并且在施用pHBAAV-circFBXW4后，肝巨噬細(xì)胞中circFBXW4的水平顯著升高（圖6A-B）。在circFBXW4過表達(dá)后，促炎性細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β的循環(huán)水平降低了（圖6C）。此外，C-C基序趨化因子配體2（CCL2）和CCL9的mRNA水平在用pHBAAV-circFBXW4處理的肝巨噬細(xì)胞中得到抑制（圖6D）。
作者使用炎癥抗體進(jìn)一步測(cè)試了40種炎癥因子在小鼠肝組織裂解物中的表達(dá)數(shù)組。結(jié)果顯示，與媒介組相比HF小鼠的五種炎性因子的水平有所增加，而circFBXW4過表達(dá)后水平又下降了（圖6E）。另外，在遞送pHBAAV-circFBXW4后，肝臟組織中F4 / 80的免疫染色持續(xù)降低，HF小鼠中F4 / 80 + CD11b +肝巨噬細(xì)胞（肝巨噬細(xì)胞和浸潤性單核細(xì)胞）也持續(xù)下降（圖6F-G）。
圖6 HF小鼠體內(nèi)circFBXW4的抗炎性
7、微陣列分析和鑒定circFBXW4-miR-18b-3p的相關(guān)性
鑒于circRNA吸附miRNA的特性，使用微陣列分析了HSCs細(xì)胞中的miRNA表達(dá)譜，共檢測(cè)到1881個(gè)差異表達(dá)的miRNA，其中132個(gè)miRNA在HF組和媒介組間差異表達(dá)，160個(gè)在HF組和HF恢復(fù)組間差異表達(dá)。其中有41個(gè)被預(yù)測(cè)為circFBXW4潛在靶標(biāo)。
螢光素酶結(jié)果顯示與對(duì)照相比，circFBXW4-wt熒光素酶活性在6種miRNA組中顯著抑制（圖7D）。隨后，RNA下拉檢測(cè)表明miR-18b-3p，miR-324-3p和miR-18b-5p可能直接與circFBXW4結(jié)合（圖7E），并在circFBXW4中鑒定到miR-18b-3p的結(jié)合位點(diǎn)序列（圖7F），circFBXW4和miR-18b-3p主要共定位在細(xì)胞質(zhì)中（圖7G）。此外，與載體相比，HF小鼠中miR-18b-3p的水平顯著增加（圖7H）。 有趣的是，施用pHBAAV-circFBXW4后，肝纖維化中更高水平的miR-18b-3p被抑制。因此，circFBXW4可能直接充當(dāng)miR-18b-3p的海綿，調(diào)節(jié)HF中miR-18b-3p的水平（圖7H）。因此，重點(diǎn)放在circFBXW4與miR-18b-3p之間的相互作用上，進(jìn)行進(jìn)一步研究。
圖7 HSC和circFBXW4結(jié)合miR-18b-3p的微陣列分析
8、circFBXW4通過海綿吸附miR-18b-3p上調(diào)FBXW4的表達(dá)
為了挖掘與HF相關(guān)的circFBXW4/miR-18b-3p的靶基因，進(jìn)行了全轉(zhuǎn)錄測(cè)序，獲得差異表達(dá)的mRNA（DEM），對(duì)DEM進(jìn)行GO和KEGG富集分析（圖8A-D）。分析發(fā)現(xiàn)FBXW7是miR-18b-3p的一個(gè)潛在靶基因，其結(jié)合序列如圖8E所示。此外，作者發(fā)現(xiàn)，HF小鼠中無論是CCl4誘導(dǎo)還是BDL處理FBXW7的表達(dá)始終下調(diào)。
進(jìn)一步揭示，circFBXW4通過海綿吸附miR-18b-3p調(diào)節(jié)FBXW7發(fā)揮抗纖維化作用，但是，miR-18b-3p水平上調(diào)后，pHBAAVcircFBXW4處理對(duì)FBXW7的作用被逆轉(zhuǎn)（圖8G-I）。相反，FBXW7的下游Yap1與指定的治療相反（圖8G-I）。這些結(jié)果表明circFBXW4充當(dāng)了miR-18b-3p的海綿通過circFBXW4 / miR-18b-3p / FBXW7軸消除對(duì)HF的影響。
圖8 circFBXW4/miR-18b-3p/FBXW7軸的鑒定
總之，這篇研究揭示了HF中的circFBXW4 / miR-18b-3p / FBXW7形成的新型調(diào)控軸。研究了circFBXW4在HF中的表達(dá)模式，功能和機(jī)制，證實(shí)了在HF消退階段挽救了circFBXW4的表達(dá)，但該機(jī)制尚未明確闡明，需要進(jìn)一步驗(yàn)證。此外，circFBXW4提供了一個(gè)平臺(tái)，可容納各種與肝臟或纖維化相關(guān)的miRNA候選基因，但circFBXW4在ceRNA機(jī)制中的參與機(jī)制仍需解決。
參考文獻(xiàn)：
Chen Xin., Li Hai-Di., Bu Fang-Tian., Li Xiao-Feng., Chen Yu., Zhu Sai., Wang Jia-Nan., Chen Si-Yu., Sun Ying-Yin., Pan Xue-Yin., Yin Na-Na., Xu Jie-Jie., Huang Cheng., Li Jun.(2020). Circular RNA circFBXW4 suppresses hepatic fibrosis via targeting the miR-18b-3p/FBXW7 axis. Theranostics, 10(11), 4851-4870. doi:10.7150/thno.42423