miR-132在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

秦 雯，朱小東

微小RNA(microRNA, miRNA)是一類內(nèi)源性、單鏈、短而高度保守的非編碼RNA，其長(zhǎng)度僅為18～24個(gè)核苷酸，可調(diào)節(jié)其靶向信使RNA(messenger RNA, mRNA)的穩(wěn)定性或翻譯效率。研究表明，miRNA參與細(xì)胞的增殖、分化、轉(zhuǎn)移和凋亡等各種生物過(guò)程，并常作為癌基因或抑癌基因，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。因此，miRNA被認(rèn)為是各種惡性腫瘤治療的潛在新靶點(diǎn)。本文圍繞miRNA中與消化系統(tǒng)惡性腫瘤關(guān)系較密切的miR-132，從其結(jié)構(gòu)、功能、檢測(cè)方法及與消化系統(tǒng)惡性腫瘤之間的關(guān)系等方面作一綜述。

1 miR-132的概述

1.1 miR-132的位置及結(jié)構(gòu)miR-132定位于人第17號(hào)染色體，是發(fā)現(xiàn)較早的miRNA之一。成熟的miR-132長(zhǎng)度為22 bp，由前體序列(長(zhǎng)度為66 bp)加工而成。人體內(nèi)含有兩種同源miR-132，即hsa-miR-132-5p和hsa-miR-132-3p[1]。

1.2 miR-132的基本功能大量研究表明，miR-132通過(guò)基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和惡性腫瘤等病理過(guò)程中起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用。在心血管疾病中，miR-132參與靜態(tài)內(nèi)皮細(xì)胞活化、增殖、遷移及毛細(xì)血管形成；在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，miR-132通過(guò)作用于乙酰膽堿酯酶發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[1]；在許多惡性腫瘤中，miR-132通過(guò)發(fā)揮致癌基因或抑癌基因作用，參與腫瘤的發(fā)生，并在腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移和集落形成中發(fā)揮重要作用。文獻(xiàn)報(bào)道，肺癌[1]、前列腺癌[2]、乳腺癌[3]、子宮頸癌[4]、口腔鱗狀細(xì)胞癌[4]、甲狀腺癌[5]、套細(xì)胞淋巴瘤[6]以及消化系統(tǒng)惡性腫瘤[7-8]等均與miR-132關(guān)系密切，其中消化系統(tǒng)惡性腫瘤與miR-132的關(guān)系特別密切。

1.3 miR-132的檢測(cè)方法目前，已有包括RNA測(cè)序、芯片和實(shí)時(shí)定量逆轉(zhuǎn)錄PCR(quantitative reverse transcription PCR, RT-qPCR)等多種方法用于檢測(cè)種類繁多的miRNA[9-10]。測(cè)序法和芯片法的優(yōu)勢(shì)在于發(fā)現(xiàn)新的miRNA及尋找與疾病相關(guān)的差異表達(dá)miRNA，適合高通量的miRNA分析，但不適合常規(guī)使用。RT-qPCR是檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)，它先將成熟的miRNA轉(zhuǎn)化成cDNA序列，然后利用qPCR進(jìn)行擴(kuò)增。qPCR技術(shù)的靈敏度、特異性和重復(fù)性均較好，但整個(gè)過(guò)程中最易出錯(cuò)的步驟是逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。近年又涌現(xiàn)一些檢測(cè)miRNA的新方法：(1)SplintR-qPCR法，保留了qPCR檢測(cè)過(guò)程，但改變了cDNA合成過(guò)程。該方法利用SplintR連接酶將與miRNA互補(bǔ)的探針A和探針B相連接，以取代逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程。(2)免疫分析的miRNA定量法——miREIA，該方案是利用DNA探針與miRNA靶點(diǎn)進(jìn)行雜交，然后再利用獨(dú)特的單克隆抗體對(duì)DNA/RNA雜交體進(jìn)行定量。其檢測(cè)原理與ELISA相似，可使用常規(guī)ELISA設(shè)備，便于臨床實(shí)驗(yàn)室開展檢測(cè)[11]。

2 miR-132與消化系統(tǒng)惡性腫瘤的關(guān)系及意義

miR-132作為抑癌基因或癌基因，通過(guò)調(diào)控眾多靶基因的翻譯和轉(zhuǎn)錄，參與消化系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。因此，深入分析miR-132與消化系統(tǒng)惡性腫瘤的關(guān)系，了解miR-132基因表達(dá)和在不同消化系統(tǒng)惡性腫瘤調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的地位、作用，將為診斷、治療和預(yù)后提供新思路和強(qiáng)有力的干預(yù)策略，具有重要的運(yùn)用價(jià)值。

2.1 miR-132與肝癌的關(guān)系miR-132主要通過(guò)Hippo、Hedgehog和AKT/mTOR等信號(hào)通路在肝癌中發(fā)揮作用：(1)Hippo信號(hào)通路由一組保守的激酶構(gòu)成，該通路可抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖。當(dāng)胞外環(huán)境的生長(zhǎng)抑制信號(hào)被Hippo信號(hào)通路上游的膜蛋白受體俘獲后，就會(huì)誘發(fā)一系列激酶的磷酸化反應(yīng)，最終作用于Yes相關(guān)蛋白(Yes-associated protein, YAP)[12]和轉(zhuǎn)錄共激活子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif, TAZ)等下游效應(yīng)因子。YAP在促進(jìn)細(xì)胞的增殖和惡性轉(zhuǎn)化、抑制凋亡和導(dǎo)致細(xì)胞喪失接觸抑制等過(guò)程中發(fā)揮重要作用。Lei等[13]研究發(fā)現(xiàn)，YAP在肝細(xì)胞癌中為致癌基因。miR-132可通過(guò)Hippo信號(hào)通路靶向YAP，使其下調(diào)并抑制肝癌細(xì)胞的增殖。(2)Hedgehog信號(hào)通路是一條高度保守的信號(hào)通路，其異常激活在胚胎期會(huì)導(dǎo)致多種嚴(yán)重的生長(zhǎng)缺陷，而在成年期則可導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。在肝細(xì)胞癌中，miR-132通過(guò)與牛磺酸上調(diào)基因1(taurine upregulated gene 1, TUG1)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合音猬因子(sonic hedgehog protein, SHH)，從而抑制Hedgehog信號(hào)通路的激活，并使肝癌細(xì)胞的增殖受抑制[14]。(3)mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，在蛋白組成和分子靶點(diǎn)不同的各種信號(hào)復(fù)合物中mTOR是核心成分。mTOR在進(jìn)化上高度保守，可以感知和整合細(xì)胞內(nèi)外多種信號(hào)，與凋亡、自噬、存活、轉(zhuǎn)錄、分化、能量代謝等許多細(xì)胞進(jìn)程相關(guān)，在多種腫瘤中常過(guò)度激活[15]。同時(shí)mTOR也受與其交叉的正、負(fù)調(diào)節(jié)因子所在信號(hào)通路的影響，如磷酸肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3K)和AKT[16]組成的PI3K/AKT信號(hào)通路。AKT/mTOR信號(hào)通路的作用之一是調(diào)控自噬。在生長(zhǎng)過(guò)快、能量缺乏的腫瘤組織中，可以通過(guò)激活A(yù)KT/mTOR信號(hào)通路而調(diào)控自噬，減少毒性產(chǎn)物的積累，從而維持腫瘤細(xì)胞的存活。miR-132可靶向磷酸肌醇-3-激酶調(diào)節(jié)亞基3(phosphoinositide-3-kinase regulatory subunit 3, PIK3R3)，從而調(diào)控AKT/mTOR信號(hào)通路。通過(guò)對(duì)肝癌組織及肝癌細(xì)胞株的研究發(fā)現(xiàn)，miR-132下調(diào)并激活A(yù)KT/mTOR信號(hào)通路，使自噬水平上調(diào)，同時(shí)靶向上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)相關(guān)受體，從而與腫瘤分化、轉(zhuǎn)移、TNM分期呈負(fù)相關(guān)。miR-132可能通過(guò)Hippo信號(hào)通路和Hedgehog信號(hào)通路抑制肝癌細(xì)胞的增殖，也可能通過(guò)AKT/mTOR信號(hào)通路抑制肝癌的轉(zhuǎn)移和EMT，在肝癌中充當(dāng)抑癌基因的角色。

2.2 miR-132與胰腺癌的關(guān)系目前，miR-132與胰腺癌的關(guān)系尚存爭(zhēng)議。大多數(shù)研究認(rèn)為，miR-132在胰腺癌中為癌基因[8,17]；少數(shù)研究則認(rèn)為，miR-132在胰腺癌中為抑癌基因[18]。

2.2.1miR-132與胰腺癌細(xì)胞增殖的關(guān)系 miR-132對(duì)胰腺癌細(xì)胞增殖的影響主要涉及Hedgehog信號(hào)通路、腫瘤抑制基因Rb1和AKT信號(hào)通路。(1)Hedgehog信號(hào)通路：Hedgehog蛋白屬于前體蛋白，它能自動(dòng)催化、裂解并黏附于細(xì)胞表面。Hedgehog信號(hào)通路由Hedgehog配體(即Shh、Dhh、Ihh)、膜蛋白、轉(zhuǎn)錄因子(即Gli1、Gli2、Gli3)和靶基因構(gòu)成。其中Shh的激活可導(dǎo)致Myc、Ptch和Cyclin D的上調(diào)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的分化。因此，Hedgehog信號(hào)通路的激活以及靶基因的持續(xù)激活與許多惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。Zhao等[8]研究發(fā)現(xiàn)miR-132包含1個(gè)與Shh的3′UTR互補(bǔ)序列，可與之結(jié)合導(dǎo)致Shh的mRNA降解或翻譯抑制。miR-132上調(diào)可顯著抑制Shh的表達(dá)，最終通過(guò)Hedgehog信號(hào)通路促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的增殖和抑制胰腺癌細(xì)胞的凋亡。(2)Rb1信號(hào)通路：Park等在胰腺癌組織和癌旁組織的分析中發(fā)現(xiàn)，pRb蛋白(腫瘤抑制基因Rb1的產(chǎn)物)在胰腺癌組織中表達(dá)下調(diào)。進(jìn)一步研究表明，miR-132表達(dá)增加使pRb蛋白下調(diào)，促進(jìn)胰腺癌的發(fā)生。pRb蛋白與E2F家族的隔絕轉(zhuǎn)錄因子關(guān)系密切。miR-132過(guò)表達(dá)引起的pRb蛋白下調(diào)導(dǎo)致E2F家族的去隔離，從而引起細(xì)胞周期相關(guān)基因(如細(xì)胞周期蛋白A1、A2、B1和E2)等轉(zhuǎn)錄目標(biāo)的表達(dá)增加。此外，小干擾RNA(small interfering RNA, siRNA)引起的Rb1基因敲除也可增加細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)。因此，pRb蛋白可以影響細(xì)胞周期G1/S和G2/M的轉(zhuǎn)變，并且其主要作用是引起G1期的停滯，最終導(dǎo)致胰腺癌細(xì)胞的不斷增殖。(3)AKT信號(hào)通路：Zhang等[18]發(fā)現(xiàn)miR-132過(guò)表達(dá)可導(dǎo)致AKT磷酸化減少和Cyclin D1表達(dá)減少，表明miR-132可能通過(guò)AKT信號(hào)通路的失活發(fā)揮其腫瘤抑制功能。因此，miR-132與胰腺癌細(xì)胞增殖的關(guān)系尚存在爭(zhēng)議。miR-132可能通過(guò)Hedgehog信號(hào)通路或下調(diào)腫瘤抑制基因Rb1促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的增殖，也可能通過(guò)AKT信號(hào)通路抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖。

2.2.2miR-132與胰腺癌轉(zhuǎn)移和EMT的關(guān)系 磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homolog, PTEN)屬于腫瘤抑制蛋白[20]。Zhang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌中miR-132上調(diào)、PTEN下調(diào)，兩者與胰腺癌腫瘤大小、TNM分期密切相關(guān)。miR-132在胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展中起癌基因作用：當(dāng)miR-132過(guò)表達(dá)時(shí)，與其直接靶基因PTEN基因3′UTR的一段保守序列結(jié)合，抑制并下調(diào)PTEN，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移；同時(shí)，PTEN也是EMT的重要調(diào)控因子。上述研究表明，miR-132可能通過(guò)靶向PTEN基因促進(jìn)胰腺癌的轉(zhuǎn)移和EMT。

2.3 miR-132與胃癌的關(guān)系目前，miR-132與胃癌的關(guān)系也存在爭(zhēng)議。在一些研究中，miR-132促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖和化療耐藥；而在另一些研究中，miR-132抑制胃癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

2.3.1miR-132與胃癌細(xì)胞增殖的關(guān)系 “叉頭”(forkhead box protein, Fox)的命名來(lái)源于果蠅的“叉頭”基因，哺乳動(dòng)物的叉頭蛋白O1(forkhead box protein O1, FoxO1)是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子。FoxO1的功能受磷酸化、乙?；头核鼗确g后修飾的調(diào)節(jié)，同時(shí)也受與其結(jié)合的蛋白質(zhì)調(diào)控。作為一種細(xì)胞周期抑制因子，其主要參與的生物學(xué)過(guò)程：細(xì)胞凋亡、DNA損傷修復(fù)、腫瘤發(fā)生和糖代謝等。Li等[22]通過(guò)熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)miR-132與FoxO1 mRNA的3′UTR結(jié)合以阻礙其轉(zhuǎn)錄，從而降低FoxO1的表達(dá)水平。體外、體內(nèi)實(shí)驗(yàn)都進(jìn)一步證實(shí)，F(xiàn)oxO1表達(dá)降低促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖，提示miR-132/FoxO1軸對(duì)胃癌細(xì)胞增殖的調(diào)控不依賴于微環(huán)境。

2.3.2miR-132與胃癌轉(zhuǎn)移及EMT的關(guān)系 Liu等[23]研究發(fā)現(xiàn)：(1)與正常組織相比，miR-132在胃癌組織中的表達(dá)明顯降低；(2)與原位癌相比，已發(fā)生肝轉(zhuǎn)移的胃癌組織中miR-132的表達(dá)水平更低；(3)miR-132表達(dá)水平與患者年齡、腫瘤大小、組織學(xué)類型、浸潤(rùn)深度、血管侵犯、血道轉(zhuǎn)移、病理分級(jí)、5年生存率等密切相關(guān)；(4)miR-132對(duì)胃癌的影響主要通過(guò)PAK1/ATF2/miR-132軸實(shí)現(xiàn)。PAK家族是一組能轉(zhuǎn)化細(xì)胞表面信號(hào)，并調(diào)節(jié)胞質(zhì)和胞核重要功能的激酶。它們參與細(xì)胞的增殖、運(yùn)動(dòng)、凋亡和EMT等多種生物學(xué)過(guò)程，與腫瘤的進(jìn)展密切相關(guān)。其成員均具有N端調(diào)節(jié)區(qū)域及C端高度保守的激酶結(jié)構(gòu)。根據(jù)N端調(diào)節(jié)區(qū)域中的GTP酶結(jié)合域有無(wú)自抑制區(qū)域，可將PAK家族成員分為Ⅰ和Ⅱ兩組，而PAK1屬于第一組，為絲氨酸/蘇氨酸激酶，是潛在的癌基因[24]。ATF2是與細(xì)胞生長(zhǎng)、存活相關(guān)的重要轉(zhuǎn)錄因子，其通過(guò)在細(xì)胞中的不同定位，在調(diào)控腫瘤細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中發(fā)揮不同作用：當(dāng)ATF2定位于細(xì)胞核時(shí)，與致癌作用有關(guān)；當(dāng)ATF2定位于細(xì)胞質(zhì)時(shí)，與抑癌作用有關(guān)[25]。PAK1通過(guò)使ATF2的Ser62殘基磷酸化并阻止其進(jìn)入細(xì)胞核，從而調(diào)控ATF2的轉(zhuǎn)錄活性。隨后，ATF2通過(guò)與miR-132啟動(dòng)子的-30至-39區(qū)域結(jié)合，進(jìn)一步調(diào)控miR-132的轉(zhuǎn)錄。最終，通過(guò)PAK1/ATF2/miR-132軸進(jìn)行的級(jí)聯(lián)反應(yīng)增加miR-132的表達(dá)，抑制胃癌的血行轉(zhuǎn)移及EMT。

2.3.3miR-132與胃癌耐藥的關(guān)系 研究表明，腫瘤的化療耐藥部分源于一種具有耐藥性的腫瘤細(xì)胞亞群，該腫瘤細(xì)胞亞群也叫做腫瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞(cancer stem cell-like cells, CSC)。CSC常導(dǎo)致腫瘤治療后復(fù)發(fā)，具有高度的致瘤性和耐藥性。Zhang等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在Lgr5+胃癌CSC中miR-132表達(dá)上調(diào)，在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中均證實(shí)miR-132上調(diào)可增加Lgr5+胃癌干細(xì)胞樣細(xì)胞(gastric cancer stem cell-like cells，GCSC)對(duì)順鉑的耐藥性。

2.4 miR-132與結(jié)腸癌的關(guān)系

2.4.1miR-132與結(jié)腸癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和EMT的關(guān)系 在結(jié)腸癌組織中，miR-132的表達(dá)水平降低，且其表達(dá)與腫瘤大小、TNM分期、遠(yuǎn)隔轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān)。當(dāng)miR-132高表達(dá)時(shí)，可抑制EMT和浸潤(rùn)；當(dāng)miR-132表達(dá)低時(shí)，可增加結(jié)腸癌細(xì)胞的活性和促進(jìn)EMT。因此，miR-132在結(jié)腸癌中為抑癌基因。當(dāng)心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(myocardial infarction associated transcript, MIAT)對(duì)miR-132形成競(jìng)爭(zhēng)性抑制時(shí)，可以通過(guò)miR-132/Derlin-1軸促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移[27]。

2.4.2miR-132與結(jié)腸癌耐藥的關(guān)系 細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1(extracellular signal-regulated kinase 1, ERK1)是ERK/MAPK信號(hào)通路中的重要蛋白。ERK/MAPK信號(hào)通路可調(diào)節(jié)多種生物過(guò)程，如細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖、凋亡、遷移和浸潤(rùn)。ERK1接收到上游的級(jí)聯(lián)信號(hào)后，可以磷酸化胞質(zhì)蛋白并將其轉(zhuǎn)運(yùn)到胞核，進(jìn)一步調(diào)節(jié)各種核轉(zhuǎn)錄因子(如c-fos和c-Jun)，從而逆轉(zhuǎn)結(jié)腸癌細(xì)胞的阿霉素耐藥[28]。

3 miR-132臨床診斷、治療價(jià)值及展望

總之，大量研究證明miR-132在肝癌、胰腺癌、胃癌、結(jié)腸癌等多種消化系統(tǒng)惡性腫瘤中異常表達(dá)，其基因功能仍存在一定的爭(zhēng)議。在肝癌、結(jié)腸癌中miR-132被認(rèn)為是抑癌基因，而在胰腺癌、胃癌中miR-132是作為癌基因還是抑癌基因尚存爭(zhēng)議。miR-132在消化系統(tǒng)惡性腫瘤中通過(guò)不同的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑發(fā)揮作用，因此可能成為檢測(cè)腫瘤進(jìn)展的有效指標(biāo)，也有望成為抗腫瘤藥物研發(fā)的新靶點(diǎn)。