miRNA-155與胰腺疾病

王冬燕 湯茂春 趙嚴(yán)

miRNA-155與胰腺疾病

王冬燕 湯茂春 趙嚴(yán)

microRNA(miRNA)是一類單鏈非編碼RNA，是與多種疾病發(fā)生發(fā)展有關(guān)的新的調(diào)節(jié)分子家族之一。miRNA不編碼蛋白，具有高度的保守性、時序性和組織特異性，通過與靶mRNA的3′端非編碼區(qū)3′-UTR結(jié)合，降解或者抑制mRNA的翻譯，導(dǎo)致靶基因的轉(zhuǎn)錄后沉默，從而參與靶基因功能的調(diào)節(jié)[1-3]。miR-155位于人類21號染色體的非編碼轉(zhuǎn)錄體BIC第3個外顯子內(nèi)，是一個多功能 miRNA，它在多種炎癥、自身免疫性疾病、腫瘤(結(jié)直腸癌、肝癌、胰腺癌、胃癌)等人體多種病理生理過程中發(fā)揮重要作用。miR-155在活化的各種免疫細(xì)胞中表達普遍升高，是免疫系統(tǒng)最主要的miRNA之一，參與天然免疫應(yīng)答和特異性免疫應(yīng)答。本文就miR-155在胰腺相關(guān)疾病中的作用做一綜述。

一、miR-155與免疫系統(tǒng)及炎癥的關(guān)系

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個miRNAs參與免疫系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展及病理生理性免疫應(yīng)答反應(yīng)。miR-155是免疫系統(tǒng)最重要的miRNA之一，miR-155敲除的小鼠表現(xiàn)為免疫缺陷，機體抵抗微生物入侵的能力降低。近年來，miR-155在免疫應(yīng)答反應(yīng)中的作用得到廣泛的研究，其在活化的免疫細(xì)胞中表達明顯升高[4]，不僅參與天然免疫，而且在特異性免疫中也起重要的作用。miR-155是目前發(fā)現(xiàn)的靶基因最多的miRNAs之一，可以直接作用于多種基因，如轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞因子、蛋白受體及酶類等，發(fā)揮其調(diào)節(jié)和輔助等功能。目前在巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞中，miR-155的靶基因有IKKε、FADD、SOCS1、TNF和BACH1等，它們通過調(diào)節(jié)JNK及IFN信號通路、NF-κB、AP-1等調(diào)節(jié)天然免疫應(yīng)答反應(yīng)。B細(xì)胞中的miR-155靶基因有c-MAF、PU．1、AID和SHIP等，它們分別在B細(xì)胞成熟、產(chǎn)生高親和力抗體、記憶性B細(xì)胞的形成和體細(xì)胞高頻突變中起重要的作用。T細(xì)胞中的miR-155通過直接作用于c-MAF、IFN-gRα、SOCS1及Smad2等維持輔助性T細(xì)胞分化的平衡及內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。

miR-155在多種炎癥性疾病中異常表達，并與這些疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。O′Connell等[5]發(fā)現(xiàn)，miR-155的表達與自身免疫性腦脊髓炎(EAE)的發(fā)生密切相關(guān)，miR-155-/-小鼠不能發(fā)展為EAE。他們還發(fā)現(xiàn)，miR-155除了促進巨噬細(xì)胞釋放炎癥性細(xì)胞因子，更重要的是可以促進促炎性輔助性T細(xì)胞(Th1和Th17)的分化。然而，這正是導(dǎo)致EAE發(fā)生的直接因素。Bluml等[6]發(fā)現(xiàn)，miR155-/-小鼠在Th17細(xì)胞中發(fā)生極化現(xiàn)象，Th17細(xì)胞因子IL-17、IL-22生成減少。這些研究表明Th17細(xì)胞與miR-155密切相關(guān)，miR-155通過影響T細(xì)胞分化而參與疾病炎癥進程的，在炎癥發(fā)生過程中起著重要的促炎癥效應(yīng)。

二、miR-155與AP的關(guān)系

在AP發(fā)病過程中，早期全身炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)引起的MODS和晚期感染壞死是AP患者死亡最重要的兩個“事件”，炎癥是這兩個事件的核心問題。實驗證明胰腺水腫、壞死、滲出后，激活淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞釋放促炎因子IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α、IL-17、IL-23等，而抗炎因子IL-4、IL-10降低，導(dǎo)致促炎-抗炎因子平衡紊亂，從而產(chǎn)生SIRS和MODS直至死亡[7]?；谏鲜鲇^點可以把重癥急性胰腺炎(SAP)看成一種全身系統(tǒng)疾病，從AP 發(fā)生SIRS再到并發(fā)MODS，機體出現(xiàn)免疫過激和免疫抑制先后并呈的病理生理改變，免疫過激與AP早期的多器官衰竭有關(guān)，而免疫抑制則是胰腺中后期感染的潛在誘因[8]。

研究發(fā)現(xiàn)[9]CD4+T細(xì)胞在實驗小鼠AP組織損傷發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。小鼠CD4+T細(xì)胞經(jīng)體外刺激后產(chǎn)生大量Th1效應(yīng)相關(guān)的促炎癥細(xì)胞因子(IFN-γ、TNF-α)以及Th17相關(guān)的促炎癥細(xì)胞因子IL-17A[10-11]。近年來眾多研究及實驗證實，AP大鼠及患者血清中促炎癥細(xì)胞因子(如TNF-α、IL-17、IL-23)明顯增多，SAP大鼠及患者血清中含量更高，且促炎因子的血清水平與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)[12-13]。AP過程中，具有免疫調(diào)節(jié)功能的CD4+T細(xì)胞Treg下調(diào)，不能維持免疫正常狀態(tài)，從而進一步放大胰腺局部免疫應(yīng)答，促使SAP的發(fā)生[14]。因此CD4+T細(xì)胞參與了AP的炎癥過程，而Th1、Th17細(xì)胞功能的變化參與AP發(fā)生及AP從輕型向重型的發(fā)展。由此可以認(rèn)為miR-155可能通過多種途徑影響免疫體統(tǒng)，調(diào)節(jié)相關(guān)基因表達，從而參與了AP的發(fā)展歷程。

臨床上評估和判斷AP嚴(yán)重程度的指標(biāo)包括血清鈣、CRP、PCT及BASAP、Ranson、APACHEⅡ、Balthazar CT評分等。但血液學(xué)檢查中所有指標(biāo)均缺乏高度特異性,除了胰腺炎可引起CRP和血漿PCT指標(biāo)的變化外，還有其他感染性疾病也能引起其升高。Ranson評分需要發(fā)病48 h內(nèi)的生理指標(biāo)，有時無法在發(fā)病初期明確疾病嚴(yán)重程度，缺乏早期優(yōu)勢；APACHEⅡ評分則受到年齡、既往其他系統(tǒng)疾病影響，計分多而復(fù)雜，對局部病變情況反應(yīng)不夠充分；CT評分主要針對胰腺壞死情況，在早期評估AP嚴(yán)重程度上有一定局限性[15]。研究發(fā)現(xiàn)AP患者miR-155的表達與AP的嚴(yán)重程度有著密切的關(guān)系。林姝等[16]通過對28例中、重度AP和32例輕度AP患者的血清標(biāo)本研究發(fā)現(xiàn)，miR-155表達量顯著下調(diào)，并且miR-155與MCTSI、BISAP、Ranson、APACHEⅡ評分均相關(guān)(P<0.05)；ROC曲線下面積0.882，預(yù)測AP的最佳cut-off值為3.55，敏感性92.5%，特異性85.7%。可見miR-155對AP嚴(yán)重程度有一定的預(yù)測作用。

三、miR-155與慢性胰腺炎的關(guān)系

臨床上診斷慢性胰腺炎(CP)的方法首選胰腺CT，還可以經(jīng)內(nèi)鏡逆行膜膽管造影(endoscopic retrograde cholangiopan creatography，ERCP)以及胰腺功能檢測(pancreas function test，PFT)來明確診斷。但經(jīng)影像學(xué)以及內(nèi)鏡檢查后，仍然有5%～10%的患者無法確切診斷。miR-155在CP中有所增加，但胰腺癌血漿miR-155表達量顯著高于CP及正常對照組(P<0.05)，胰腺癌對CP的AUC為0.762(95%CI0.678～0.846)，敏感性和特異性分別為64.5%和73.8%，胰腺癌對正常對照組+CP組的AUC為0.829(95%CI0.767～0.892)，敏感性和特異性分別為62.9%和84.5%[17]，這一結(jié)果有助于CP與胰腺癌的鑒別診斷，從而提高正確率，降低誤診的發(fā)生。

四、miR-155與胰腺癌的關(guān)系

最新研究發(fā)現(xiàn)，miRNA表達與多種癌癥相關(guān)，大約50%被人類認(rèn)識的miRNAs在基因組上定位于與腫瘤相關(guān)的脆性位點。miR-155在Burkitt淋巴瘤中表達量上升了100倍，Hodgkin淋巴瘤等腫瘤中miR-155水平也有提高。因此，miR-155可能是作為一個癌基因和MYC協(xié)同作用。Caponi等[18]的多中心研究評估了miR-21、miR-155和miR-101作為胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤(intraductal papillary mucinous neoplasms，IPMNs)潛在生物標(biāo)志物的意義時發(fā)現(xiàn)，侵入性IPMNs與非侵入性IPMNs相比以及非侵入性IPMNs與正常組織相比，miR-21和miR-155呈現(xiàn)差異性高表達。相反，miR-101水平在非侵入性IPMNs和正常組織中明顯高于侵入性IPMNs水平。而Yu等[19]分析34例胰腺上皮內(nèi)瘤(PanIN)和15例正常胰管樣品的735種miRNAs，發(fā)現(xiàn)相對于微小非腫瘤性導(dǎo)管上皮細(xì)胞，miR-155在PanIN-2(2.6倍，P=2.6)和PanIN-3(7.4倍，P=7.4)中過表達[20]。表明miR-155在胰腺導(dǎo)管癌的癌前病變中高表達，提示miR-155表達升高是胰腺癌發(fā)生發(fā)展的早期事件。

miR-155在胰腺癌中可以抑制多種抑癌基因表達，起到了癌基因的作用。胰腺癌早期TP53INP1缺失，誘導(dǎo)TP53INP1過表達后可見細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期停滯。有研究發(fā)現(xiàn)，胰腺導(dǎo)管癌和癌旁組織中TP53INP1 mRNA表達水平相似，而癌組織中未見TP53INP1蛋白的表達，提示miR-155有效抑制TP53INP1轉(zhuǎn)錄后的翻譯[21]。Liu等[22]應(yīng)用RT-PCR技術(shù)檢測42例胰腺癌組織及癌旁組織的miR-155表達及人sel-1樣(human sel-1-like，SEL1L)基因 mRNA的表達，發(fā)現(xiàn)兩者表達水平呈負(fù)相關(guān)。進一步通過熒光素酶檢測和瞬時高表達miRNA的方法證實胰腺癌細(xì)胞系中SEL1L是miR-155的靶基因。抑癌基因SEL1L在胰腺導(dǎo)管腺癌中表達顯著減少[23]。Liu等[24]分別將miR-155模擬物及抑制物轉(zhuǎn)染到胰腺癌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)miR-155的表達與MutL同源基因1(MutL homologs，MLH1)蛋白的表達呈負(fù)相關(guān)。MLH1蛋白表達與胰腺癌分化及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，熒光素酶活性檢測提示MLH1是miR-155的靶基因。SOCS1對JAK/STAT3信號通路有負(fù)調(diào)控作用[25]，并且在乳腺癌中被證明為miR-155的靶基因[26]。Huang等[27]將miR-155的模擬物及抑制物轉(zhuǎn)染到胰腺癌細(xì)胞PANC1和CaPan-2，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染miR-155模擬物的癌細(xì)胞miR-155的表達上調(diào)，侵襲力和遷移能力增強，同時信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT-3)蛋白的表達上調(diào)，而SOCS1蛋白的表達顯著下調(diào)，提示miR-155調(diào)控胰腺癌細(xì)胞的侵襲和遷移是通過下調(diào)SOCS1基因的表達，從而調(diào)控STAT-3信號通路而實現(xiàn)的。

miR-155對胰腺癌診斷、療效監(jiān)測和預(yù)后判斷也有一定價值。Kong等[28]用RT-PCR的方法檢測35例胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)患者、15例CP患者及15例健康人的血漿中7個miRNA的表達水平，發(fā)現(xiàn)miR-155及miR-196a可以區(qū)分病變胰腺(PDAC/CP)及正常胰腺，提示miR-155可以作為一線篩查PDCA的血漿標(biāo)志物。LaConti等[29]采用RT-PCR檢測p48-Cre/LSL-KrasG12D轉(zhuǎn)基因胰腺癌模型小鼠的miRNA表達情況，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織及血漿miR-155均表達上調(diào)。用吉西他濱處理該小鼠后，小鼠血漿中的miR-10及miR-155表達水平分別降低了30倍和60倍，提示這兩個miRNA可能是觀察胰腺癌療效的標(biāo)志物。Papaconstantinou等[30]采用RT-PCR檢測了88例胰腺癌及98例癌旁組織或器官捐獻的正常胰腺組織中的9個miRNA的表達，發(fā)現(xiàn)胰腺癌組織miR-155、miR-21高表達與臨床分期(T3、T4)呈正相關(guān)，并且兩者都是預(yù)后不良的獨立預(yù)測因素。

胰腺癌的miR-155表達增高，提示其可能作為胰腺癌早期診斷的特異性腫瘤標(biāo)志物。對于胰腺癌高?；颊呖陕?lián)合檢測miRNA表達及CA19-9、CA242、CEA等血清標(biāo)記物以提高對胰腺癌的診斷。在AP中，miR-155表達增高也具有一定的診斷意義。但一個miRNA可調(diào)控多個靶基因，而一個靶基因也可以由多個miRNA調(diào)控。因此，如何聯(lián)合檢測miR-155的表達水平，從而提高胰腺癌的早期診斷效率、提高對AP疾病嚴(yán)重程度的判斷是今后研究中所需要深度探討的內(nèi)容。

[1] Hammond SM, Bernstein E, Beach D, et al. An RNA-directed nuclease mediates post-transcriptional gene silencing in Drosophila cells[J]. Nature,2000,404(6775):293-296. DOI: 10.1038/35005107.

[2] Pillai RS. MicroRNA function: multiple mechanisms for a tiny RNA?[J]. Rna,2005,11(12):1753-1761. DOI: 10.1261/rna.2248605.

[3] Calin GA,Croce CM. MicroRNA signatures in human cancers[J]. Nat Rev Cancer, 2006,6(11):857-866. DOI: 10.1038/nrc1997.

[4] Taganov KD, Boldin MP, Chang KJ, et al.NF-kappaB-dependent induction of microRNA miR-146, an inhibitor targeted to signaling proteins of innate immune responses[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2006,103(33):12481-12486. DOI: 10.1073/pnas.0605298103.

[5] O′Connell RM, Kahn D, Gibson WS, et al.MicroRNA-155 promotes autoimmune inflammation by enhancing inflammatory T cell development[J]. Immunity, 2010,33(4):607-619. DOI: 10.1016/j.immuni.2010.09.009.

[6] Bluml S, Bonelli M, Niederreiter B, et al.Essential role of microRNA-155 in the pathogenesis of autoimmune arthritis in mice[J]. Arthritis Rheum,2011,63(5):1281-1288. DOI: 10.1002/art.30281.

[7] Akinosoglou K, Gogos C. Immune-modulating therapy in acute pancreatitis: fact or fiction[J]. World J Gastroenterol, 2014,20(41):15200-15215. DOI: 10.3748/wjg.v20.i41.15200.

[8] 許麗艷, 張盈華, 尹國武, 等. 子宮內(nèi)膜癌患者T細(xì)胞亞群、紅細(xì)胞免疫與Ag-NOR_s定量分析的臨床意義[J]. 第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報, 2001,22(4):353-355.DOI: 10.3321/j.issn:1000-2790.2001.04.019.

[9] Demols A, Le Moine O, Desalle F, et al.CD4(+ )T cells play an important role in acute experimental pancreatitis in mice[J]. Gastroenterology,2000,118(3):582-590.

[10] Baumgart DC,Sandborn WJ. Crohn′s disease[J]. Lancet, 2012,380(9853):1590-1605. DOI: 10.1016/s0140-6736(12)60026-9.

[11] Ordas I,Eckmann L,Talamini M, et al.Ulcerative colitis[J]. Lancet, 2012,380(9853):1606-1619. DOI: 10.1016/s0140-6736(12)60150-0.

[12] Jia R, Tang M,Qiu L, et al.Increased interleukin-23/17 axis and C-reactive protein are associated with severity of acute pancreatitis in patients[J]. Pancreas, 2015,44(2):321-325. DOI: 10.1097/mpa.0000000000000284.

[13] Ni J,Hu G,Xiong J, et al. Involvement of interleukin-17A in pancreatic damage in rat experimental acute necrotizing pancreatitis[J]. Inflammation, 2013,36(1):53-65. DOI: 10.1007/s10753-012-9519-5.

[14] Koyabu M, Uchida K, Sakaguchi Y, et al. Possible Involvement of Foxp3(+) Regulatory T Cells in the Development of Immune-Mediated Pancreatitis in MRL/Mp Mice Treated with Polyinosinic:Polycytidylic Acid[J]. Int J Rheumatol, 2013,2013:367325. DOI: 10.1155/2013/367325.

[15] Yadav J, Yadav SK, Kumar S, et al. Predicting morbidity and mortality in acute pancreatitis in an Indian population: a comparative study of the BISAP score, Ranson′s score and CT severity index[J]. Gastroenterol Rep (Oxf), 2016,4(3):216-220.DOI: 10.1093/gastro/gov009.

[16] 林姝, 陳香宇, 王喜瑩, 等. miR-155在急性胰腺炎患者外周血中的表達及其臨床意義[J]. 世界華人消化雜志, 2015,23(24):3935-3939.

[17] 劉建強. 胰腺癌患者血漿miR-155檢測及其診斷價值[J]. 中華胰腺病雜志, 2011,11(2).79-81. DOI:10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2011.02.001.

[18] Caponi S, Funel N,Frampton AE, et al. The good, the bad and the ugly: a tale of miR-101, miR-21 and miR-155 in pancreatic intraductal papillary mucinous neoplasms[J]. Ann Oncol, 2013,24(3):734-741. DOI: 10.1093/annonc/mds513.

[19] Yu J, Li A, Hong SM, et al. MicroRNA alterations of pancreatic intraepithelial neoplasias[J]. Clin Cancer Res, 2012,18(4):981-992. DOI: 10.1158/1078-0432.ccr-11-2347.

[20] Ryu JK,Hong SM, Karikari CA, et al. Aberrant MicroRNA-155 expression is an early event in the multistep progression of pancreatic adenocarcinoma[J]. Pancreatology, 2010,10(1):66-73. DOI: 10.1159/000231984.

[21] Gironella M, Seux M, Xie M J,et al. Tumor protein 53-induced nuclear protein 1 expression is repressed by miR-155, and its restoration inhibits pancreatic tumor development[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2007,104(41):16170-16175. DOI: 10.1073/pnas.0703942104.

[22] Liu Q, Chen J,Wang J, et al. Putative tumor suppressor gene SEL1L was downregulated by aberrantly upregulated hsa-mir-155 in human pancreatic ductal adenocarcinoma[J]. Mol Carcinog, 2014,53(9):711-721. DOI: 10.1002/mc.22023.

[23] Cattaneo M, Orlandini S, Beghelli S, et al. SEL1L expression in pancreatic adenocarcinoma parallels SMAD4 expression and delays tumor growth in vitro and in vivo[J]. Oncogene, 2003,22(41):6359-6368. DOI: 10.1038/sj.onc.1206665.

[24] Liu WJ, Zhao YP, Zhang TP, et al. MLH1 as a direct target of MiR-155 and a potential predictor of favorable prognosis in pancreatic cancer[J]. J Gastrointest Surg, 2013,17(8):1399-1405. DOI: 10.1007/s11605-013-2230-5.

[25] Davey GM, Heath WR, Starr R. SOCS1: a potent and multifaceted regulator of cytokines and cell-mediated inflammation[J]. Tissue Antigens, 2006,67(1):1-9. DOI: 10.1111/j.1399-0039.2005.00532.x.

[26] Jiang S, Zhang HW, Lu MH, et al. MicroRNA-155 functions as an OncomiR in breast cancer by targeting the suppressor of cytokine signaling 1 gene[J]. Cancer Res, 2010,70(8):3119-3127. DOI: 10.1158/0008-5472.can-09-4250.

[27] Huang C,Li H,Wu W, et al. Regulation of miR-155 affects pancreatic cancer cell invasiveness and migration by modulating the STAT3 signaling pathway through SOCS1[J]. Oncol Rep, 2013,30(3):1223-1230. DOI: 10.3892/or.2013.2576.

[28] Kong X, Du Y,Wang G, et al. Detection of differentially expressed microRNAs in serum of pancreatic ductal adenocarcinoma patients: miR-196a could be a potential marker for poor prognosis[J]. Dig Dis Sci, 2011,56(2):602-609. DOI: 10.1007/s10620-010-1285-3.

[29] LaConti JJ,Shivapurkar N,Preet A,et al. Tissue and serum microRNAs in the Kras(G12D) transgenic animal model and in patients with pancreatic cancer[J]. PLoS One, 2011,6(6):e20687. DOI: 10.1371/journal.pone.0020687.

[30] Papaconstantinou IG, Manta A, Gazouli M, et al. Expression of microRNAs in patients with pancreatic cancer and its prognostic significance[J]. Pancreas, 2013,42(1):67-71. DOI: 10.1097/MPA.0b013e3182592ba7.

(本文編輯：屠振興)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2017.05.018

國家科學(xué)自然基金面上項目(81570578)

200072 上海，同濟大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院消化科

趙嚴(yán)，Email: 320zhaoyan@163.com

2016-10-25)