MicroRNA-21在肝細(xì)胞癌中的作用機(jī)制研究*

楊培偉 劉光偉 趙文霞

河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院脾胃肝膽病科 (河南 鄭州, 450000)

肝細(xì)胞癌(HCC)是最常見的惡性腫瘤之一,也是全球癌癥相關(guān)死亡的第二大原因[1]。HCC是世界上發(fā)病率高、死亡率高的原發(fā)性肝癌組織學(xué)類型之一,占到90%以上[2]。早期診斷的HCC患者手術(shù)治療后預(yù)后良好,5年整體生存率可達(dá)50%～74%,然而大多數(shù)患者在發(fā)現(xiàn)時(shí)已為中晚期患者,整體生存率不到10%[3,4]。因此,早期積極診斷和治療對(duì)提高HCC患者生存率具有重要的意義。

微小RNA(microRNA)是一類高度保守的單鏈非編碼小RNA分子,含有約18～25個(gè)核苷酸[5,6]。據(jù)報(bào)道,miRNA-21的異常表達(dá)在各種癌癥的發(fā)展中起著重要作用[7]。在血清和血漿中可以穩(wěn)定地檢測(cè)到miRNA的表達(dá),microRNA-21(miRNA-21或miR-21)是許多癌癥中廣泛研究的致癌miRNA之一,它涉及細(xì)胞增殖、凋亡、遷移和侵襲等多種生物過(guò)程[8-10]。目前,關(guān)于miR-21的研究眾多,本文就miR-21與HCC中的作用作一綜述。

1 miR-21的生物學(xué)特征

miR-21 位于染色體17q23.2的FRA17B脆性區(qū)域,具有自主調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的功能。miR-21在人類多種腫瘤中是表達(dá)上調(diào)的,并與高細(xì)胞增殖、低細(xì)胞凋亡、高侵襲性和高轉(zhuǎn)移潛能相關(guān),在腫瘤發(fā)生過(guò)程中發(fā)揮重要作用[11-13]。

2 miR-21與HCC的機(jī)制研究

2.1 miR-21與HCC的發(fā)生發(fā)展 有研究表明[14-16],外周血單個(gè)核細(xì)胞Toll樣受體TLRs(TLR2、TLR4和TLR9)的異常表達(dá)可能與肝癌細(xì)胞的增殖、凋亡和免疫逃逸等機(jī)制密切相關(guān)。劉馳等[17]研究發(fā)現(xiàn),大鼠肝癌組織中miR-21表達(dá)水平與外周血單個(gè)核細(xì)胞Toll樣受體(TLR2和TLR4)及核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB(NF-κB)水平呈正相關(guān),提示miR-21可能參與了肝癌的發(fā)生發(fā)展。李慶軍等[18]研究顯示,與正常肝組織比較,miR-21在肝癌組織和癌旁組織中的表達(dá)明顯上調(diào),并且miR-21表達(dá)與腫瘤直徑、轉(zhuǎn)移、血管侵犯及美國(guó)癌癥聯(lián)合委員會(huì)(AJCC)分期明顯相關(guān),其高表達(dá)的患者5年生存率明顯低于低表達(dá)患者,提示miR-21可能參與了肝癌的發(fā)展過(guò)程。

尚冰等[19]研究發(fā)現(xiàn),低分化程度、臨床分期高、腫瘤直徑≥5 cm和有肝硬化的HCC患者血清中miR-21表達(dá)顯著升高,手術(shù)后HCC患者血清中miR-21表達(dá)水平顯著低于手術(shù)前,提示miR-21表達(dá)上調(diào)可能與HCC的發(fā)生發(fā)展有關(guān),聯(lián)合檢測(cè)血清中miR-21表達(dá)對(duì)HCC的診斷和病情評(píng)估具有重要意義。葉韋瑋等[20]檢測(cè)miR-21在慢性乙型肝炎肝硬化到肝癌病程中的動(dòng)態(tài)表達(dá),結(jié)果發(fā)現(xiàn)肝硬化組和肝癌組患者血漿中miR-21表達(dá)水平明顯高于對(duì)照組,提示miR-21可能參與慢性乙型肝炎肝硬化到肝癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程,外周血miR-21含量的檢測(cè)可作為乙型肝炎病毒相關(guān)性HCC早期診斷的生化指標(biāo)。曹良啟等[9]研究發(fā)現(xiàn),外泌體miR-21可以通過(guò)調(diào)節(jié)TET家族基因的表達(dá),提高PTENp1啟動(dòng)子的甲基化水平,抑制PTENp1的表達(dá)并進(jìn)一步下調(diào)抑癌基因PTEN的表達(dá),進(jìn)而影響HCC細(xì)胞的生長(zhǎng)。

2.2 miR-21與HCC的侵襲轉(zhuǎn)移 Wang等[21]研究顯示,miR-21的低表達(dá)抑制了HepG2.2.15和Huh7-1.3 細(xì)胞的增殖和侵襲,而熒光素酶報(bào)告基因和RNA免疫共沉淀結(jié)果顯示,SMAD7是miR-21的靶基因,提示miR-21的過(guò)表達(dá)可能通過(guò)抑制Smad7促進(jìn)HCC細(xì)胞的增殖和遷移。Li等[22]研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞外HMGB1通過(guò)激活 Rage/JNK 信號(hào),調(diào)節(jié)miR-21的表達(dá),進(jìn)而激活 OCT4/TGF-β1 信號(hào),增加HCC中的CD44表達(dá),促進(jìn)了HCC的侵襲轉(zhuǎn)移、球體形成和EMT過(guò)程,提示細(xì)胞外HMGB1通過(guò)上調(diào)miR-21/CD44在HCC進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。Tian等[23]研究表明,在HCC的早期階段,酸性微環(huán)境誘導(dǎo)的外泌體miR-21和miR-10b的上調(diào),可促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移,并可作為HCC的預(yù)后分子標(biāo)記和治療靶點(diǎn)。

Hong等[24]研究顯示,miR-21-3p(肝臟富集的miRNA)通過(guò)TGF-β信號(hào)通路,直接抑制Smad7,上調(diào)YAP1表達(dá),促進(jìn)HCC細(xì)胞的遷移和侵襲。Wang等[25]研究證明,miR-21的直接靶基因KLF5是一種抑癌基因,miR-21的過(guò)表達(dá)可以增加HCC細(xì)胞的遷移和侵襲能力,抑制miR-21的表達(dá)可能通過(guò)增加HCC細(xì)胞中KLF5的表達(dá),進(jìn)而抑制HCC的遷移和侵襲。Wang等[26]研究證明,miR-21通過(guò)靶向KLF5表達(dá),促進(jìn)HCC細(xì)胞的遷移和侵襲,提示miR-21/KLF5軸為HCC的治療提供了潛在的生物標(biāo)志物。

2.3 miR-21與HCC的免疫平衡 miRNAs在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用,miR-21在最常見的實(shí)體瘤中表達(dá)上調(diào),腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)是腫瘤微環(huán)境(TMEs)中宿主免疫細(xì)胞的主要類型,通過(guò)調(diào)節(jié)腫瘤侵入性、局部腫瘤免疫力和血管生成來(lái)調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生進(jìn)展[27]。Sahraei等[28]研究報(bào)道,抑制腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)中的miR-21的活性能夠誘導(dǎo)血管抑制和促進(jìn)抗腫瘤免疫應(yīng)答,誘導(dǎo)細(xì)胞因子和趨化因子(包括IL-12和C-X-C趨化因子10),改善巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性T細(xì)胞反應(yīng),進(jìn)而減少腫瘤新生血管和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡,導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)下降,為HCC的免疫治療提供潛在價(jià)值。

Zheng等[29]研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)腺病毒短發(fā)卡PD1(Ad-sh-PD1)沉默PD-1促進(jìn)了miR-21的過(guò)表達(dá),并增加了Th17細(xì)胞的百分比,但降低了Treg細(xì)胞的百分比,說(shuō)明miR-21的表達(dá)水平與腫瘤微環(huán)境中Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞比例的失衡具有正相關(guān)性,提示miR-21可能通過(guò)參與免疫平衡影響腫瘤的進(jìn)展。He等[30]研究顯示,miR-21可以通過(guò)PTEN/Akt信號(hào)通路途徑激活CD4+和CD8+T細(xì)胞的活性,調(diào)節(jié)抗腫瘤免疫應(yīng)答的功能,從而揭示了這種傳統(tǒng)上稱為“與瘤共存”的雙向作用。

3 miR-21與HCC的診斷

文峰等[31]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),肝癌大鼠中miR-21含量明顯高于對(duì)照組,病理結(jié)果顯示肝癌大鼠肝組織呈水腫狀態(tài),肝小葉結(jié)構(gòu)紊亂,肝小葉內(nèi)肝細(xì)胞萎縮、壞死、液化,提示miR-21在肝癌大鼠癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),為臨床診斷HCC提供了確切的依據(jù)。周軼冰[32]的研究顯示,無(wú)論HBV陽(yáng)性實(shí)驗(yàn)組還是陰性實(shí)驗(yàn)組患者術(shù)前血清樣本中miR-21的表達(dá)水平均較健康對(duì)照組人員明顯上調(diào),而術(shù)后實(shí)驗(yàn)組患者中miR-21的表達(dá)水平較術(shù)前有明顯下調(diào),由此推測(cè),miR-21有可能成為早期肝癌無(wú)創(chuàng)診斷依據(jù)。郝清亞等[33]的研究發(fā)現(xiàn),miR-21的表達(dá)水平在HCC患者血清中顯著升高,并且與腫瘤大小、癌栓以及HBV感染相關(guān),與腫瘤分化程度、數(shù)目和血清AFP水平無(wú)相關(guān)性,提示miR-21可能作為HCC早期診斷的潛在標(biāo)志。Sorop等[34]的研究發(fā)現(xiàn),miRNA-21-5p在HCC患者的血漿中表達(dá)上調(diào),提示血漿miR-21-5p可作為肝纖維化患者篩選和檢測(cè)HCC診斷的潛在腫瘤生化標(biāo)記物。

4 miR-21與HCC的治療

王澤鑫等[35]研究發(fā)現(xiàn),抑制肝癌HepG2細(xì)胞中miR-21表達(dá),可以抑制Wnt信號(hào)通路的過(guò)度激活,有助于促進(jìn)HCC細(xì)胞的凋亡,抑制細(xì)胞增殖和遷移,提示miR-21可能成為HCC治療的潛在靶基因之一。何玉嬌等[36]研究發(fā)現(xiàn),PTEN和PDCD4是一種新的抑癌基因,在肝癌中,miR-21與其靶蛋白PTEN和PDCD4的表達(dá)呈負(fù)相關(guān),姜黃素能通過(guò)抑制miR-21表達(dá)介導(dǎo)PTEN和PDCD4的表達(dá)來(lái)影響肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲。王艷靜等[37]研究顯示,miR-21可通過(guò)抑制PTEN/PI3K/AKT信號(hào)通路,減輕缺氧復(fù)氧導(dǎo)致的肝癌HepG2細(xì)胞凋亡,提高肝細(xì)胞存活率,抑制乳酸脫氫酶(LDH)的釋放,從而減輕肝細(xì)胞損傷,這為后期肝細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷的實(shí)驗(yàn)研究提供理論依據(jù)。在臨床中索拉菲尼的耐藥性極大地限制了HCC的治療效果,Li等[38]研究顯示,索拉菲尼可以誘導(dǎo)miR-21轉(zhuǎn)移入核,促進(jìn)lncRNA SNHG1(小核RNA宿主基因1)的表達(dá),而過(guò)表達(dá)的SNHG1通過(guò)調(diào)節(jié)SLC3A2激活A(yù)kt通路,抑制HCC細(xì)胞中索拉菲尼的耐藥性。

5 miR-21與HCC的預(yù)后評(píng)價(jià)

鄭少華等[39]研究發(fā)現(xiàn),HCC患者肝組織和外周血血漿中miR-21表達(dá)水平明顯升高,Ⅲ～Ⅳ期HCC患者癌組織和外周血中miR-21表達(dá)顯著高于Ⅰ～Ⅱ期患者,并且miR-21低表達(dá)組患者的總生存率(OS)和復(fù)發(fā)自由生存率(RFS)均優(yōu)于其高表達(dá)組,提示miR-21有可能作為HCC預(yù)后評(píng)價(jià)指標(biāo)。程秀蓮等[40]研究顯示,TACE聯(lián)合索拉菲尼可調(diào)節(jié)晚期HCC患者體內(nèi)miR-21-5p、survivin蛋白和IL-21表達(dá)水平,而3種因子可能是晚期HCC患者術(shù)后病情控制效果的評(píng)估標(biāo)志物,對(duì)患者術(shù)后病情評(píng)估具有重要臨床意義。Pelizzaro等[41]的研究證明miR-21低表達(dá)的HCC患者無(wú)病生存期更長(zhǎng)、復(fù)發(fā)率較低,提示miR-21可作為經(jīng)DEB-TACE治療的HCC患者預(yù)后評(píng)估的生物標(biāo)志物。并且miR-21與血清HIF-1相關(guān)聯(lián),可能在調(diào)節(jié)HCC的血管生成方面發(fā)揮作用。Wu等[42]研究表明,miR-21 rs1292037A>G多態(tài)性可以通過(guò)調(diào)節(jié)miR-21/IL-12A軸來(lái)預(yù)測(cè)HCC的預(yù)后,并在HCC細(xì)胞模型的缺血再灌注損傷(IRI)和腫瘤進(jìn)展中起重要作用。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,miR-21在HCC的機(jī)制研究、疾病的早期診斷、治療及預(yù)后評(píng)估等方面具有重要作用,為HCC的基礎(chǔ)研究和臨床個(gè)性化治療提供參考價(jià)值。但是目前研究發(fā)現(xiàn)miR-21在HCC的研究中還存在不足,如診斷的特異性不強(qiáng),并非在HCC中特異性表達(dá),其在結(jié)直腸癌、肺癌等腫瘤中也可高表達(dá);并且檢測(cè)方法、參考值、處理樣本的反應(yīng)體系無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn);miR-2與其靶基因之間的相互作用還需進(jìn)一步體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。因此,仍需要進(jìn)一步的大規(guī)模前瞻性研究,了解miR-21在HCC發(fā)生發(fā)展的具體作用機(jī)制,以驗(yàn)證miR-21在HCC中的臨床應(yīng)用,為HCC的早期篩查、診斷、治療及預(yù)后評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。