循环miRNA作为肝纤维化当前与未来诊断生物标志物:病因与分期异质性、分析前控制及与APRI或FIB-4联合的多miRNA特征

《Clinica Chimica Acta》:miRNAs: Current and future diagnostic biomarkers in liver fibrosis

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月17日 来源:Clinica Chimica Acta 4.1

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  循环miRNA(microRNA)谱因肝病病因(etiology)、分期(stage)和生物隔室(biological compartment)而异。分析前控制(pre-analytical control)、标准化(normalization)和分析验证(a

  
循环miRNA(microRNA)谱因肝病病因(etiology)、分期(stage)和生物隔室(biological compartment)而异。分析前控制(pre-analytical control)、标准化(normalization)和分析验证(analytical validation)是临床转化(clinical translation)的前提。多miRNA(multi-miRNA)特征联合APRI或FIB-4可能改善非侵入性纤维化分类(non-invasive fibrosis classification)。
肝纤维化(liver fibrosis)是多种因素导致肝损伤后的异常反应,特征是肝星状细胞(hepatic stellate cells, HSCs)激活以及细胞外基质(extracellular matrix, ECM)过度沉积和异常分布。若未及时发现和治疗,可进展为肝硬化、肝癌或肝衰竭。全球肝硬化、肝癌及其他肝病造成每年约200万人死亡,占全球死亡4%。肝纤维化是肝病进展关键阶段,及时诊断和治疗具有结构和功能恢复潜力。临床诊断依赖肝组织活检、影像和血清学检测:肝活检是金标准但有创、可能并发症和采样误差;超声弹性成像和磁共振弹性成像设备成本高;透明质酸、层粘连蛋白等血清学标志物受个体差异和炎症影响,通常仅作辅助。miRNA(microRNA)在外周血中显著变化,特异性和稳定性高,通过外泌体进入血流并抗核糖核酸酶降解,与靶基因结合调节细胞功能;已在乳腺癌、套细胞淋巴瘤等中作为标志物,肝纤维化中也异常表达。研究人员开展叙述性综述,选择临床和机制研究,将人类血清或血浆发现与HSC调控和纤维化实验研究并列;修订时通过Europe PMC和DOI链接出版物核对PubMed索引记录,但不是系统文献检索,无方案注册或定量meta分析。其意义在于评估循环miRNA作为肝纤维化当前和未来诊断生物标志物的潜力及转化条件。

关键技术方法:研究人员采用叙述性综述设计,纳入选定的临床和机制研究,结合人类血清或血浆发现与HSC激活、纤维生成实验研究;书目记录和选定研究结果通过Europe PMC和DOI链接出版物对照PubMed索引记录核验。该核验支持来源核实,不构成系统文献检索;无方案注册、无定量meta分析。样本队列来源在相关结果中注明,如慢性丙型肝炎(chronic hepatitis C, CHC)患者、乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)感染患者、血吸虫肝纤维化患者及健康对照等。

研究结果:
1. 引言:肝纤维化若及时诊断治疗可恢复,现有诊断方法各有局限,miRNA因稳定、特异和非侵入潜力成为候选标志物。
2. miRNA简介:成熟miRNA为18至25个核苷酸的小非编码RNA,典型约22个,转录后调控基因表达。其生物发生包括RNA聚合酶II转录初级miRNA(primary miRNA, pri-miRNA),经RNase III型内切酶加工,与Argonaute(AGO)蛋白形成RNA诱导沉默复合物(RNA-induced silencing complex, RISC),与靶mRNA的3′或5′非翻译区(untranslated region, UTR)碱基配对。人类约700个miRNA,可控制约30%必需人类基因,参与增殖、分化、凋亡和器官功能;肝内调控脂代谢及HSC激活或静息。
3. 不同肝病病因中的循环miRNA:病毒性肝炎、代谢功能障碍相关脂肪性肝病、酒精相关肝病、胆汁淤积病和血吸虫病炎症驱动及组织损伤不同,故按病因组织证据;讨论的miRNA因反复出现于机制研究且含人类血清或血浆数据而被选择,非穷尽目录。
4. miR-122:miR-122是肝特异性高丰度miRNA,正常肝中占总miRNA 52%。酒精降低miR-122,促进HIF-1α和过氧化物酶体增殖物激活受体γ,导致脂肪变和炎症;恢复miR-122可改善酒精性肝病。敲除小鼠加速谷氨酰胺分解,促进HSC激活。CCl4诱导小鼠HSC中miR-122降低,靶向P4HA1并减少HSC激活;过表达抑制LX2增殖、减缓纤维化。40例CHC和20例健康者中血清miR-122较高,但小样本单中心病例对照可高估区分度,且不能可靠区分纤维化严重度,应作为候选标志物进行前瞻性病因分层验证,而非单独分期检测。
5. miR-29:肝纤维化关键调节因子:miR-29家族包括miR-29a、miR-29b、miR-29c。TGF-β1是促纤维化细胞因子,促进胶原合成和沉积。高脂饮食小鼠中miR-29a抑制CD36,减轻脂肪性肝炎和纤维化;HSC中高miR-29抑制IGF-1和PDGF-C;胆管结扎模型中外源miR-29靶向抑制PI3Kp85α,防止纤维化。纤维化发展中肝内miR-29降低而血清增加:原代小鼠HSC显示TGF-β或PDGF-BB刺激后自噬将miR-29包装入细胞外囊泡排出;CCl4小鼠外周血miR-29上调超过5倍,44例CHC和12例健康者中血清miR-29显著增加(P=0.004)。提示其非侵入性诊断潜力。
6. miR-34:肝纤维化多面调节因子:miR-34家族包括miR-34a、miR-34b、miR-34c,受p53调控。肝中miR-34a促进肝细胞衰老和死亡,影响miR-34a/Sirt1/p53并抑制TGF-β1/Smads,减少纤维化。胆管结扎模型中去除miR-34a减少胆管细胞衰老和纤维化。酒精相关肝病小鼠miR-34增加,敲除后纤维化和炎症降低,M2型巨噬细胞增加、M1型减少。miR-34a结合ACSL1,促进Col1和α-SMA沉积及HSC激活,总体呈促纤维化。41例CHC和18例健康者中血清miR-34与纤维化指数相关,并与TBA、ALT、AST及AST/ALT正相关。
7. 肝纤维化患者血清中下调的miRNA:
7.1 let-7:肝纤维化中表达降低的关键调节因子:let-7抑制FAS减少肝细胞凋亡,抑制TGF-β1抗纤维化;肝损伤小鼠let-7家族显著降低,let-7抑制Col1α1和FN1,减少HSC激活。日本血吸虫细胞外囊泡来源sja-let-7靶向抑制小鼠Col1α2,下调TGF-β/Smad,减少HSC激活。130例CHC长期随访中let-7与CHC肝纤维化最强相关,CHC患者血浆let-7家族低于健康者且与纤维化进展负相关;163例血吸虫肝纤维化超声分期中,血清let-7a-5p和let-7d-5p与分期负相关,轻度(0和1期)高于中重度(2和3期)。
8. miR-21:肝纤维化中异质性表达的生物标志物:砷诱导小鼠中miR-21和HIF-1显著增加,激活HIF-1α/VEGF促进HSC激活;miR-21敲除减少M2巨噬细胞极化,减轻砷诱导纤维化。miR-21靶向Smad7,影响TGF-β1/Smad和HSC激活;LX2中多酚抑制miR-21增加Smad7,阻断TGF-β1/Smad。123例HBV感染中,血清miR-21从S0-S2到S3-S4降低(p<0.05);自身免疫性肝炎高于健康对照和CHC。其方向依赖病因和分期,因炎症、癌症和其他器官损伤也改变miR-21,肝纤维化特异性有限,可能仅作为疾病特异性panel一部分。
9. miR-23/27/24:肝纤维化中表达改变的miRNA簇:该簇包括染色体19的miR-23a簇(miR-23a-27a-24-2)和染色体9的miR-23b簇(miR-23b-27b-24-1)。miR-23b靶向下调Acot4,减少游离脂肪酸,改善NASH诱导纤维化;miR-23a结合PTEN,增加α-SMA和Col1,促进纤维化。日本血吸虫模型中miR-27b通过KSRP调节TGF-β1 mRNA稳定性,敲低miR-27b或过表达KSRP减轻纤维化。胆汁淤积模型中miR-24结合MEN1抑制其表达,减少纤维化;miR-23b/27b/24–1过表达可抑制TGF-β2、Gremlin1、LOX、ITGα2和ITGα5,阻止HSC激活。CHC患者血清miR-23b与AST负相关,miR-27a显著下调约0.198倍(p<0.001),miR-24尚无统计学研究。
10. 循环miRNA的检测、标准化和分析验证:需控制序列特异性、低拷贝数和分析前变异。RT-qPCR用于靶向验证,微阵列和小RNA测序用于发现。标准化无通用内参:候选内源对照应在同一基质验证,全局均值标准化适用于足够大panel,合成spike-in寡核苷酸监测提取和逆转录回收,基于体积标准化报告拷贝数,绝对定量用校准标准或数字PCR。溶血、抗凝剂、血小板污染、储存时间和冻融需记录控制,报告遵循MIQE原则。
10.1 实时定量聚合酶链反应(qPCR):RT-qPCR广泛用于靶向定量,先将miRNA逆转录为cDNA,再实时荧光PCR定量;稳定、可操作、试剂商业可得,但miRNA短导致引物设计难,逆转录和PCR有非特异风险,可用RT-qPCR和适当RC-qPCR提高特异性和灵敏度。
10.2 微阵列:微阵列可同时定量多个miRNA,分析表达谱差异;固相支持固定已知序列探针,通过杂交信号分析。优势是全面表达信息,识别疾病相关模式和候选标志物;局限包括假阳性、芯片制造成本、探针类型、特异性和结果分析需改进,临床需进一步验证。
10.3 下一代测序(NGS):NGS可全面分析基因表达,检测miRNA表达谱及DNA/RNA,定性和定量识别特定长度和细微序列变异,高分辨高灵敏,并能发现新未知miRNA。分析验证应报告空白限、检测限、定量限、线性、精密度、扩增效率及交叉反应;批效应和运行间变异需穿插对照和重复样本评估,实验室间可比性需共同校准品、统一提取方案和透明报告。微滴数字PCR(ddPCR)可无标准曲线定量低丰度miRNA;CRISPR相关核酸酶和等温扩增是新兴快速、少仪器或即时检测选择,但需正交确认和临床验证。
11. miRNA作为诊断生物标志物的前景与挑战:理想标志物应易采样、对病理变化特异、高灵敏、反映严重度或治疗进展。miRNA具非侵入、组织疾病特异和高稳定特点;miR-122对肝病高度特异,结合肝组织病理时诊断敏感性高于ALT。临床有用策略可能是多miRNA特征联合APRI或FIB-4,而非替代;预设模型将小病因分层miRNA panel加入APRI或FIB-4可能改善中间阶段区分,但需外部队列、决策曲线和校准研究验证。挑战包括炎症和癌症影响表达、重复性受检测和分析影响、缺乏统一标准和参考范围,以及种族、年龄、性别、样本类型和处理方法导致不一致。
12. 总结与讨论:miRNA发现是现代科学重大突破。本综述检查肝纤维化中血清或血浆反复miRNA变化,强调方向和幅度因病因、分期、标本和检测而异。miR-122、miR-29和miR-34在部分队列报告升高,let-7和miR-23/27/24簇成员在其他队列降低,miR-21异质性特别强。机制上,这些miRNA影响HSC激活、炎症信号和ECM周转。临床使用需标准化分析前、验证标准化、分析性能研究和前瞻性外部验证。三种检测方法各有局限,目前无分析血清miRNA最佳策略,需统一实验方案和标准操作程序。研究结论翻译:miRNA作为诊断标志物在非侵入性疾病检测中有望取得重大突破,但该领域仍处初期;研究人员需鉴定高特异miRNA、理解其功能、改进检测技术、建立标准化程序并加强临床验证,以确认其作为随疾病进展的统计显著诊断标志物;需明确实验局限并提醒遵循推荐方案;若持续研究,将进入利用血清miRNA生物标志物进行快速准确疾病检测的时代。
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