低氧環(huán)境下miRNA表達(dá)對(duì)人類(lèi)腫瘤的影響

摘要：miRNA是一類(lèi)具有調(diào)控功能的非編碼內(nèi)源性小分子，定位于基因組上與疾病相關(guān)的脆性位點(diǎn)，通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)方式調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。miRNA本身也受缺氧調(diào)控機(jī)制的影響，在低氧環(huán)境下參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的過(guò)程。本文主要闡述了miRNA的結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制，以及低氧微環(huán)境下對(duì)腫瘤的增殖、凋亡、侵襲等影響，促進(jìn)對(duì)人類(lèi)腫瘤發(fā)病機(jī)制的理解，為臨床治療提供新的思路。

關(guān)鍵詞：miRNA；低氧；腫瘤；侵襲轉(zhuǎn)移

1 miRNA概述

miRNA通常約22個(gè)核苷酸大小，分子5'端為磷酸基團(tuán)，3'端為羥基。它由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄而成，首先形成約幾百個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的前體miRNA分子，依次通過(guò)RNase Ⅲ Drosha和RNase Ⅲ Dicer 處理成為成熟的RNA分子，發(fā)揮生物效應(yīng)。一個(gè)miRNA分子可結(jié)合多達(dá)200余個(gè)目標(biāo)基因，同時(shí)每個(gè)目標(biāo)基因的3'端具有多個(gè)miRNA結(jié)合位點(diǎn)，這表明miRNA與目標(biāo)基因的組合模式復(fù)雜多變，任何錯(cuò)配、缺失都可能導(dǎo)致疾病，包括腫瘤的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類(lèi)miRNA大部分于轉(zhuǎn)錄庫(kù)的內(nèi)含子或外顯子區(qū)域中聚集成簇。HE[1]等研究淋巴瘤時(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)度表達(dá)的6個(gè)miRNA中，5個(gè)屬于mir-17-92基因簇，基因簇的過(guò)度表達(dá)可能與原癌基因發(fā)生協(xié)同作用，使細(xì)胞的增殖不受凋亡因子的調(diào)控。

miRNAs通過(guò)兩種方式反向調(diào)節(jié)靶基因：與靶基因mRNA近乎完全互補(bǔ)，其沉默復(fù)合體被相關(guān)酶切斷致使靶基因降解；與靶基因mRNA堿基部分互補(bǔ)，降低蛋白質(zhì)翻譯水平。發(fā)揮抑癌基因功能的miRNA被抑制，或發(fā)揮原癌基因功能的miRNA過(guò)度表達(dá)，都可以導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。在靶向治療中，可給予與靶基因互補(bǔ)的具有抗miRNA性能的物質(zhì)，使其失活；或利用脂質(zhì)體引入多量的miRNA，促進(jìn)其內(nèi)源性加工，發(fā)揮抑癌作用。

2 miRNA與低氧微環(huán)境

實(shí)體腫瘤中普遍存在低氧微環(huán)境，低氧誘導(dǎo)一系列基因的轉(zhuǎn)錄激活，包括促紅細(xì)胞生成素、酪氨酸羥化酶、糖酵解酶等，這些物質(zhì)使細(xì)胞適應(yīng)缺氧環(huán)境，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲行為。目前，miRNA分析表達(dá)譜已確定了幾種缺氧調(diào)控的miRNA， Beth[2]等在一個(gè)關(guān)于女性子癇前期胎盤(pán)狀態(tài)研究中發(fā)現(xiàn)，缺氧使胎盤(pán)血供減少，導(dǎo)致mir-210表達(dá)顯著增加。該基因位于11號(hào)染色體短臂頂端，這個(gè)區(qū)域經(jīng)常發(fā)生腫瘤細(xì)胞等位基因的缺失，被證實(shí)與肺癌、卵巢癌、乳腺癌、腎母細(xì)胞瘤、橫紋肌肉瘤等腫瘤有關(guān)。此外， mir-210可以調(diào)控DNA修復(fù)基因，抑制核蛋白質(zhì)纖維形成和同源依賴(lài)修復(fù)。

暴露于低氧環(huán)境后，細(xì)胞代謝由線(xiàn)粒體氧化磷酸化變?yōu)樘墙徒?，以肺?dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞為例，mir-210被HIF-1缺氧誘導(dǎo)后表達(dá)上調(diào)，直接破壞鐵硫簇支架蛋白（ISCU）完整性和相關(guān)依賴(lài)性代謝蛋白的活性；而ISCU可促進(jìn)順烏頭酸酶的生成，催化檸檬酸的產(chǎn)生，促進(jìn)線(xiàn)粒體復(fù)合物生成[3]。因此，抑制ISCU即抑制了線(xiàn)粒體呼吸，減少了活性氧的生成，抑制了電子傳遞以及相關(guān)下游功能。此外，低氧刺激細(xì)胞周期蛋白、細(xì)胞周期因子依賴(lài)性激酶等一系列因子，加速細(xì)胞分裂進(jìn)程，引起腫瘤細(xì)胞增殖[4]。

3 miRNA與人類(lèi)腫瘤

2002年，Calin[5]等研究慢性淋巴細(xì)胞白血病時(shí)首次證明miRNA表達(dá)失調(diào)可能與癌癥相關(guān)。隨后，人們發(fā)現(xiàn)大約50%的人類(lèi)miRNA位于癌癥相關(guān)的基因組注釋區(qū)域。不同的miRNA標(biāo)記也與多種癌癥及其預(yù)后相關(guān)聯(lián)： miR-17-92通過(guò)激活原癌基因來(lái)誘導(dǎo)血管生成和促進(jìn)腫瘤增殖[6]。miR-10b在轉(zhuǎn)移性乳腺癌和肝癌晚期中超表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞入侵周?chē)|(zhì)并遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[7，8]。而抑制mir-210表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

Toyama[9]等證實(shí)了miR-210在三陰性乳腺癌患者中的表達(dá)水平顯著高于ER受體陽(yáng)性患者，表明miR-210與患者的無(wú)病生存期和總體生存期呈負(fù)相關(guān)。Camps C[10]等將癌細(xì)胞進(jìn)行低氧培養(yǎng)16h后發(fā)現(xiàn)，包括mir-210在內(nèi)的3個(gè)RNA表達(dá)高于常氧組的2倍，且mir-210受缺氧時(shí)間及氧濃度的影響明顯高于其他miRNA。

Antonis[11]等曾經(jīng)報(bào)道過(guò)人類(lèi)卵巢癌基因復(fù)制和變異普遍發(fā)生在mir-210位點(diǎn)上，且基因復(fù)制數(shù)目與蛋白表達(dá)量呈正相關(guān)。他們將卵巢癌細(xì)胞缺氧培養(yǎng)16h后發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)了約3倍VEGF表達(dá)上調(diào)；將卵巢癌細(xì)胞和宮頸癌細(xì)胞缺氧培養(yǎng)后，確定miRNA均有2倍以上表達(dá)差異，且只有mir-210在各細(xì)胞系均表達(dá)上調(diào)。

Redova[12]等將兩種腎癌細(xì)胞轉(zhuǎn)染mir-210抑制劑進(jìn)行體外功能試驗(yàn)，包括細(xì)胞生存、凋亡、周期測(cè)定、劃痕試驗(yàn)、侵襲及遷移能力等。結(jié)果證實(shí)mir-210在腎癌細(xì)胞中表達(dá)增加；其表達(dá)沉默后，兩種細(xì)胞株生存能力均較前下降，其中CAKI-2細(xì)胞的發(fā)育在細(xì)胞周期的G2階段停止，并且侵襲和遷移能力也明顯下降。

4結(jié)論

miRNA已成為一個(gè)連接微環(huán)境、新陳代謝、臨床疾病的中心點(diǎn)，可以為腫瘤生物學(xué)臨床分析提供有價(jià)值的信息?；趍iRNA的治療策略在腫瘤疾病治療中具有巨大的潛力，為腫瘤患者提供安全有效的抗癌治療。

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編輯/申磊