miRNAs對胞質(zhì)附著蛋白1表達調(diào)節(jié)的研究進展

岑勝壬，黃巧冰

(1南方醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院,廣州510515；2南方醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院)

微小RNAs(miRNAs)在調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)生發(fā)展、上皮細胞的間質(zhì)轉(zhuǎn)化及細胞凋亡等方面起重要作用。胞質(zhì)附著蛋白1(ZO-1)是緊密連接相關(guān)蛋白，近年來研究發(fā)現(xiàn)，ZO-1與維持細胞形態(tài)和腸黏膜屏障功能等有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs可調(diào)控ZO-1等表達而調(diào)節(jié)腫瘤的遷移、血腦屏障和腸屏障等的功能[1]?，F(xiàn)就miRNAs對ZO-1表達的調(diào)節(jié)作用研究進展綜述如下。

1 微小RNAs與胞質(zhì)附著蛋白(ZOs)的關(guān)系

微小RNAs(miRNAs)是一類長度19～25個核苷酸高度保守的內(nèi)源性非編碼小分子RNA。miRNAs能特異性識別作用于靶基因的3′末端非翻譯區(qū)(3′UTR)，調(diào)控靶基因mRNA降解或翻譯，多在基因的轉(zhuǎn)錄后水平起作用。根據(jù)miRNA-mRNA 結(jié)合的互補性，miRNAs的調(diào)控機制分為完全互補和部分互補，使得1個miRNA可調(diào)控多個靶基因，單一靶基因可同時被多個miRNAs調(diào)控，由此構(gòu)成了miRNAs對生理過程的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。近年研究表明，miRNAs在哺乳動物細胞分化、增殖和凋亡等生理過程中的表達發(fā)生明顯改變，在糖尿病控制、腫瘤治療、心血管疾病等人類重大疾病治療的相關(guān)基因表達中起重要調(diào)節(jié)作用[1]。

ZOs是第一個被證實的緊密連接附著蛋白，相對分子質(zhì)量約225 kD，屬于膜結(jié)合鳥苷酸環(huán)化酶激活蛋白(MAGUK)家族，主要包括ZO-1、ZO-2、ZO-3三個亞型。ZO-1主要由下列結(jié)構(gòu)域組成：PDZ結(jié)構(gòu)域、SH3(Src同源3)結(jié)構(gòu)域、鳥苷酸激酶(GUK)結(jié)構(gòu)域[2]。ZO-1是構(gòu)成緊密連接的主要胞漿蛋白，在維持血腦屏障和腸上皮屏障穩(wěn)定中起重要作用。

ZO-1等細胞間連接蛋白的正常表達有利于維持細胞的正常形態(tài)，ZO-1等的表達改變參與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，改變細胞的形態(tài)，影響細胞間的黏附力，而腫瘤細胞由于間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和細胞形態(tài)改變，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)移和侵襲能力提高，因此研究ZO-1表達調(diào)節(jié)的通路，有利于明確腫瘤的發(fā)生發(fā)展機制。miRNAs主要在基因的轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)，1個基因可有多個miRNA調(diào)節(jié)，1個miRNA亦可調(diào)節(jié)多個靶基因。miRNAs參與多種細胞生理活動，在不同微環(huán)境下，miRNAs可對ZO-1等緊密連接蛋白的表達進行正向和負向調(diào)節(jié)，從而參與不同的病理生理過程。近年研究表明，miRNAs通過調(diào)節(jié)ZO-1等緊密連接蛋白的表達，影響內(nèi)皮細胞屏障、腸屏障和血腦屏障等的結(jié)構(gòu)和功能[3]。

2 miRNAs調(diào)控ZO-1表達與腸屏障的關(guān)系

腸屏障是一道間隔腸內(nèi)容物與機體的屏障，主要由腸上皮細胞及細胞間連接構(gòu)成，在維護機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定中起重要作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs調(diào)節(jié)ZO-1對維持腸上皮屏障的穩(wěn)定發(fā)揮重要作用。Tang等[4]發(fā)現(xiàn)，喂食過量乙醇的小鼠，iNOs表達上調(diào)導(dǎo)致腸黏膜細胞miR-212高表達，后者進而下調(diào)腸上皮ZO-1表達，闡明了乙醇導(dǎo)致腸滲漏的新機制。Zou等[5]發(fā)現(xiàn)，在Caco-2細胞中長鏈非編碼RNA H19過表達而上調(diào)miR-675，使ZO-1和E-cadherin的mRNA降解和蛋白合成受抑，導(dǎo)致腸黏膜屏障功能失調(diào)，而RNA結(jié)合蛋白HuR過表達可抑制H19導(dǎo)致的腸上皮屏障功能失調(diào)。在誘導(dǎo)腸屏障損傷中，過表達miR-34c可抑制長鏈非編碼RNA PlncRNA1表達，并抑制靶基因MAZ表達從而抑制ZO-1和Occludin的mRNA和蛋白表達，導(dǎo)致腸屏障損壞，而過表達PlncRNA1則可抑制miR-34c表達，保護腸屏障，該研究為治療炎性腸病奠定了基礎(chǔ)[6]。炎性腸病中，TNF-α能誘導(dǎo)腸上皮細胞損傷，使miR-191a上調(diào)導(dǎo)致其靶基因ZO-1的mRNA和蛋白表達下調(diào)，黃芩苷可抑制TNF-α誘導(dǎo)的miR-191a表達，提高ZO-1表達，從而防止TNF-α誘導(dǎo)的腸細胞損傷[7]。

3 miRNAs調(diào)控ZO-1表達與血腫瘤屏障(BTB)的關(guān)系

腦的微血管內(nèi)皮細胞和其間的緊密連接蛋白如閉鎖蛋白(Claudins)及緊密連接相關(guān)蛋白等構(gòu)成了血腦屏障(BBB)，細胞間的緊密連接是BBB的結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ)，在控制血液與腦的營養(yǎng)物質(zhì)交換中起重要作用[8]，而ZO-1是BBB內(nèi)皮細胞連接結(jié)構(gòu)的重要組成成分。BTB，尤其是腦膠質(zhì)瘤的BTB，與BBB相似，BTB的存在使腫瘤治療藥物不能進入或進入的藥物濃度達不到治療劑量，導(dǎo)致腦腫瘤不能得到有效治療，所以增加BTB通透性有利于藥物進入，增加療效。ZO-1作為緊密連接蛋白組成成分，下調(diào)ZO-1的表達會影響緊密連接結(jié)構(gòu)，從而提高BTB通透性，增強腫瘤治療效果。已有大量研究證明miRNAs功能變化是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要機制之一，而多種腫瘤中發(fā)生表達變化的miRNAs亦可通過多種機制間接調(diào)控ZO-1表達，從而調(diào)節(jié)BTB的通透性，影響腫瘤的進程及治療效果。

有研究發(fā)現(xiàn)，在膠質(zhì)瘤微血管內(nèi)皮細胞(GECs)中miR-181a表達較正常內(nèi)皮細胞上調(diào)，外源性給予pre-miR-181a過表達miR-181a后，通過抑制其靶基因KLF-6表達，進而阻止KLF-6與ZO-1、Claudin-5和Occludin的啟動子結(jié)合，導(dǎo)致mRNA和蛋白質(zhì)表達進一步下降并使緊密連接結(jié)構(gòu)不連續(xù)，進而提高BTB的通透性[9]；該研究還發(fā)現(xiàn)，miR-34c在GECs中的表達較正常腦血管內(nèi)皮細胞明顯升高，通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染過表達miR-34c，抑制靶基因MAZ，降低緊密連接相關(guān)蛋白ZO-1、Claudin-5和Occludin表達，從細胞旁途徑調(diào)節(jié)提高BTB的通透性[10]；他們還發(fā)現(xiàn)GECs中miR-34a較正常ECs顯著上升，轉(zhuǎn)染質(zhì)粒過表達miR-34a使p-PKC-ε、PKC-ε蛋白水平下降，而不是mRNA水平下降，導(dǎo)致ZO-1、Claudin-5和Occludin表達減少和分布改變，從而進一步提高BTB通透性[11]；這些研究為膠質(zhì)瘤的治療提供了新靶點，但未就miR-181a、miR-34c和miR-34a表達較正常ECs上升的具體機制進行探討，作者只是推測可能與腫瘤微環(huán)境釋放各種因子有關(guān)。Cai等[12]研究發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNA TUG1 在膠質(zhì)瘤血管內(nèi)皮細胞中高表達，抑制TUG1表達可提高miR-144表達，miR-144可直接抑制熱休克轉(zhuǎn)錄因子2表達，導(dǎo)致ZO-1、Occludin和Claudin-5表達下調(diào)及TJs分布不連續(xù)，從而提高BTB通透性。在GECs中miR-18a低表達，而過表達miR-18a則抑制其靶基因RUNX1表達，使RUNX1不能與ZO-1、Occludin和Claudin-5的啟動子結(jié)合，導(dǎo)致ZO-1等表達下調(diào)和分布改變，從而增加BTB的通透性，miR-18a和RUNXl可作為抗腫瘤藥物通過BTB的潛在靶點，為膠質(zhì)瘤的治療提供新策略[13]。敲除GECs中長鏈非編碼RNA MALAT1上調(diào)miR-140表達，上調(diào)的miR-140抑制核因子YA(NFYA)表達，導(dǎo)致ZO-1、Occludin和Claudin-5的啟動子活性下降，從而使ZO-1等mRNA和蛋白表達下降，破壞TJs從而提高BTB通透性[14]。Liu等[15]發(fā)現(xiàn)，在GEC中miR-330過表達，低劑量內(nèi)皮單核細胞活化多肽Ⅱ(EMAPⅡ)通過抑制miR-330-3p表達，上調(diào)靶基因PKC-α和p-PKC-α的活性，導(dǎo)致TJs相關(guān)蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-5表達減少，從而使BTB通透性增加。

4 miRNAs調(diào)控ZO-1表達與腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的關(guān)系

miRNAs在腫瘤的增殖凋亡和轉(zhuǎn)移中起重要調(diào)節(jié)作用。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是一個復(fù)雜過程，上皮細胞骨架重構(gòu)失去上皮特征結(jié)構(gòu)而表達間充質(zhì)細胞的標志物，即上皮細胞間連接蛋白ZO-1等減少而波形蛋白等表達增多，使細胞移動和侵襲能力增強，在腫瘤發(fā)生和腫瘤轉(zhuǎn)移中起重要作用[16]。有研究提示，miRNAs通過調(diào)節(jié)ZO-1表達而控制腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲。另有研究發(fā)現(xiàn)，部分miRNAs如miR-9、miR-105和miR-19可下調(diào)ZO-1等表達，促進EMT發(fā)生，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生和侵襲；而部分miRNAs如miR-34a、miR-122和miR-203則可上調(diào)ZO-1的表達，從而發(fā)揮抑制腫瘤發(fā)生和侵襲的作用。Miao等[17]用miR-203模擬物處理胰腺癌細胞24 h使ZO-1、Snail和β-Catenin表達上升，并通過Caveolin-1抑制Zeb-1、波形蛋白，纖連蛋白表達而抑制EMT，抑制胰腺癌細胞遷移和侵襲。在肝細胞癌的有關(guān)研究中，轉(zhuǎn)錄因子HNF4α的激活可誘導(dǎo)靶基因miR-122表達，miR-122直接抑制RhoA表達，RhoA/Rock通路受抑制，導(dǎo)致ZO-1等緊密連接蛋白和黏附鏈接蛋白表達上升，而纖維連接蛋白和波形蛋白等表達下降，逆轉(zhuǎn)EMT，減少肝癌細胞的運動性和侵襲能力，為肝癌治療提供了新方法[18]。在非小細胞肺癌中，miR-129-1-3p過表達可直接抑制促癌因子微球粒蛋白1(MCRS1)表達，使ZO-1、Occludin和DSG2等表達上調(diào)，阻止EMT，抑制癌細胞轉(zhuǎn)移和侵襲[19]。研究[20]發(fā)現(xiàn)，miR-638在結(jié)直腸癌中低表達，過表達miR-638通過直接抑制SOX2來提高ZO-1、E-Cadherin等上皮樣特征蛋白的表達，而抑制EMT，從而抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲。乳腺癌細胞分泌富含miR-105的外泌體，抑制靶基因ZO-1等緊密連接黏附蛋白表達，破壞血管內(nèi)皮屏障，提高血管內(nèi)皮細胞的通透性，促進腫瘤的遠處轉(zhuǎn)移(肺和腦)；通過抑制miR-105，可提高ZO-1等表達，抑制腫瘤肺腦轉(zhuǎn)移，但不改變腫瘤大小[21]。肺癌細胞缺氧條件下，通過分泌外泌體miR-23a抑制靶基因PHD1/2表達，進而促進HIF-1α表達。miR-23a過表達還可降低ZO-1表達，導(dǎo)致血管新生和內(nèi)皮細胞通透性增高[22]。

5 miRNAs調(diào)控ZO-1表達與其他疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

miRNAs對ZO-1的調(diào)節(jié)除了在BTB和腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用外，在其他疾病的病理生理過程亦發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，用角質(zhì)細胞模擬皮膚創(chuàng)面生物膜感染時誘導(dǎo)產(chǎn)生miR-106b和miR-146a，miR-146s能直接抑制ZO-1和ZO-2表達，miR-106b可通過作用于外顯子或5′端抑制ZO-2和ZO-1表達而損害皮膚屏障功能?？赏ㄟ^抑制miR-106b和miR-146a表達，為處理慢性傷口提供新方法[23]。在燒傷老鼠中miR-98過表達抑制FIH-1表達，使HIF-1過表達，導(dǎo)致ZO-1蛋白表達減少，進而導(dǎo)致器官微血管屏障損壞，通透性增高，故在燒傷后，miR-98調(diào)節(jié)FIH表達的通路可作為保護血管屏障功能的靶點[24]。小鼠腦缺血模擬中風后，抑制miR-155表達后，可使Rheb表達上調(diào)，抑制Akt活性，而減少ZO-1降解穩(wěn)定TJs，保護BBB的完整性，可通過抑制miR-155表達為治療腦缺血引起的中風提供方向[25]。用Niaspan治療大鼠糖尿病視網(wǎng)膜病變時，提高miR-126表達，使靶基因Ang-1表達上升，并抑制靶基因VEGF/VEGFR和VCAM-1的表達，從而提高視網(wǎng)膜血管細胞的ZO-1、Claudin-5和Occludin表達，維持血視網(wǎng)膜屏障穩(wěn)定減緩DR進程[26]。視網(wǎng)膜細胞在高糖條件下，過表達miR-15a/16可顯著下調(diào)TGF-β3和SMAD2/3水平，并通過降低VEGF水平，提高ZO-1和Occludin表達，降低視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞的通透性，保護視網(wǎng)膜內(nèi)皮屏障[27]。

綜上所述，ZO-1是構(gòu)成緊密連接蛋白的成分，參與維持血腦屏障、腸上皮屏障和血視網(wǎng)膜屏障等的穩(wěn)定。miRNAs通過調(diào)節(jié)ZO-1等緊密連接蛋白表達，在腫瘤侵襲和遷移、血腫瘤屏障通透性及腸上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，闡明miRNAs調(diào)節(jié)ZO-1表達的機制，可為治療疾病提供多個靶點，改善疾病預(yù)后。