微RNA對結直腸癌耐藥性的調控機制

成翠娥 王 斌

目前我國結直腸癌的發(fā)病率、病死率在惡性腫瘤中均位居第5位，且均呈上升趨勢，嚴重威脅著國人的生命健康[1]。根治性切除術仍是結直腸癌治療的首選方法，但術后的復發(fā)、轉移使患者的遠期生存率大大降低。隨著抗腫瘤化學治療(以下簡稱化療)藥物的不斷應用，化療的效果越來越得到認可。化療不僅用于結直腸癌術前或術后的輔助治療，還用于結直腸癌轉移或因禁忌證而無法手術的患者，以達到延長患者生存期、改善其生活質量的目的。然而近年來結直腸癌細胞對化療藥物耐藥性的出現，很大程度上影響了化療的有效性?；熌退幮钥煞譃樘烊荒退幮院瞳@得性耐藥性，而根據耐藥譜又可分為原藥耐藥性和多藥耐藥性(multidrug resistance, MDR)?；熌退幮援a生的原因十分復雜，目前認為其生化機制有多個方面，包括腫瘤細胞內藥物積聚減少(外排增加、攝取減少)，藥物細胞毒性降低(滅活增加或活化降低)，細胞凋亡的抑制，細胞周期及其檢查點調控的變化，DNA損傷修復功能缺陷，腫瘤干細胞(cancer stem cells, CSC)的作用，細胞代謝異常，以及表觀遺傳學修飾等。深入探討結直腸癌耐藥性的形成機制，提高臨床化療療效具有深遠意義，以下就微RNA(miRNA)對結直腸癌耐藥性的調控機制作一綜述。

1 miRNA與結直腸癌耐藥的相關性

miRNA屬于非編碼RNA，是一種大小為21～25個堿基的非編碼單鏈小分子RNA[2]，由具有發(fā)夾結構的70～90個堿基大小的單鏈RNA前體(pre-miRNA)經過Dicer酶加工后生成。miRNA在生物學中起著重要的作用，包括細胞增殖、分化、凋亡、新陳代謝和應激耐受等[3]。研究表明，miRNA具有類似癌基因或抑癌基因的作用，與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展進程密切相關。隨著研究的不斷深入，發(fā)現miRNA不僅與結直腸癌的發(fā)生、發(fā)展有關，而且與結直腸癌的耐藥性密切相關。miRNA主要通過抑制其靶基因的表達來產生效應，其部分靶基因可調控結直腸癌化療耐藥性。若miRNA的下游靶基因的耐藥性增高，則其可提高結直腸癌對化療藥物的敏感性；反之，若miRNA的下游靶基因的耐藥性降低，則其可降低結直腸癌對化療藥物的敏感性。近年來，miRNA對結直腸癌耐藥性的調控機制得到了廣泛的研究。

2 miRNA對結直腸癌耐藥性的調控機制

2.1 MDR MDR是指腫瘤細胞對一種化療藥物具有耐藥性的同時，對其他結構不同、作用靶點不同的化療藥物也具有耐藥性的現象。MDR是結直腸癌表現最突出、最常見的耐藥性，嚴重影響了患者的化療療效。ABC轉運蛋白(ATP-binding cassette transporters)介導的藥物外排泵機制是目前研究最多的MDR機制之一，包括多藥耐藥相關蛋白(multidrug resistance associated protein, MRP)、P-糖蛋白(P-glycoprotein, P-gp, 又名ABCB1、MDR1)和乳腺癌耐藥蛋白(breast cancer resistance protein, BCRP, 又名ABCG2)等。ABC轉運蛋白在跨膜區(qū)形成通道，其細胞質內面存在結合區(qū)，在Mg2+的介導下水解ATP，使得跨膜通道的構象發(fā)生改變，從而將疏水性的底物泵出細胞外。在結直腸癌化療時，ABC轉運蛋白的主動轉運可將進入細胞的化療藥物泵出，減少細胞內的藥物蓄積，從而減弱腫瘤的化療療效。miRNA通過干擾ABC轉運蛋白家族能夠改變腫瘤細胞的耐藥性，其通過下調miRNA-302、miRNA-369、miRNA200c，減少對MRP-8(ABCC11)的抑制作用，來降低結直腸癌細胞對5-氟尿嘧啶的敏感性[4]，而MRP-8則被認為介導了細胞內5-氟尿嘧啶的外排[5]。在鉑類化療藥物耐藥細胞中，miRNA-297可在體內外下調MRP-2的表達，進而增加腫瘤細胞對多種化療藥物的敏感性[6]。miRNA-451可通過負調控ABC轉運蛋白ABCB1的表達來增強伊立替康的療效，其可能是耐藥結腸癌治療的新靶點，并可能成為預測結直腸癌患者對伊立替康敏感性的一個重要標志物[7]。同樣，miRNA-519c靶向抑制ABC轉運蛋白ABCG2和mRNA結合蛋白HuR，可降低對5-氟尿嘧啶和伊立替康的耐藥性[8]。

2.2 細胞凋亡 化療藥物能夠干擾腫瘤細胞的異常增殖，重新誘導細胞凋亡，從而達到消滅腫瘤細胞的目的。而凋亡蛋白的異常表達會導致化療藥物療效降低，形成耐藥性，其中Bcl-2蛋白家族的作用尤為突出。Bcl-2蛋白家族包括具有抗凋亡作用的Bcl-2、Bcl-w、Bcl-XL和具有促凋亡作用的Bax、Bak等。細胞凋亡的經典途徑為細胞色素C從線粒體內膜分離，釋放到細胞質激活caspase蛋白，進而引起相應底物的特異性切割，而Bcl-2蛋白家族通過調控細胞色素C而調節(jié)細胞凋亡過程。有研究[9]結果顯示：miRNA-143在結直腸癌中低表達；過表達miRNA-143可增加5-氟尿嘧啶誘導的細胞凋亡；miRNA-143不僅增加caspase-3、caspase-8、caspase-9的活性，而且抑制Bcl-2介導的抗凋亡信號通路，從而增強結直腸癌對5-氟尿嘧啶的敏感性。另有研究[10]結果顯示：miRNA-425-5p可抑制其直接靶點凋亡相關蛋白10的表達，從而介導對5-氟尿嘧啶和奧沙利鉑的耐藥性。

2.3 DNA損傷修復 盡管目前關于DNA損傷修復功能缺陷介導耐藥性形成的研究相對較少，但部分miRNA已被證實參與了這一過程。作為機體DNA修復機制的一種形式，錯配修復(mismatch repair, MMR)主要糾正堿基錯配，防止基因突變和維持基因組穩(wěn)定性。目前認為hMSH2和hMSH6蛋白可形成重要的MMR識別蛋白復合體來參與DNA修復。研究[11]結果顯示，miRNA-21可通過抑制hMSH2和hMSH6蛋白的表達，導致結直腸癌細胞對5-氟尿嘧啶產生耐藥；同時，miRNA-21的高表達可顯著抑制5-氟尿嘧啶誘導的G2/M細胞周期阻滯和細胞凋亡，這也反映了MMR功能的缺陷。毛細血管擴張共濟失調突變基因(ataxia-telangiectasia mutated gene, ATM基因)為磷脂酰肌醇3-激酶相關激酶家族的一員，在DNA雙鏈斷裂損傷修復過程中發(fā)揮著至關重要的作用。有研究[12]結果顯示，miRNA-203可通過下調ATM蛋白激酶的表達導致奧沙利鉑耐藥產生。

2.4 細胞周期及其檢查點 正常細胞在分裂過程中出現異常事件，如DNA損傷或DNA復制受阻時，細胞會啟動自我調控機制使細胞周期阻滯，從而利于細胞進行自我修復，以保證復制的準確性。腫瘤細胞也存在類似的機制，導致部分腫瘤細胞在接觸化療藥物后可通過自我調控使細胞周期阻滯，并進行自我修復，從而導致化療耐藥性形成。miRNA可通過調控細胞周期及其檢查點而影響結直腸癌的耐藥性。Song等[13]發(fā)現，miRNA-140可通過誘導G1期和G2期阻滯而引起結腸癌細胞對5-氟尿嘧啶耐藥。而Zhang等[14]在研究miRNA-520g引起結腸癌化療耐藥的機制時發(fā)現，異常表達的miRNA-520g可下調P21蛋白的表達，使結腸癌細胞對5-氟尿嘧啶和奧沙利鉑耐藥，而P21蛋白則是細胞周期中重要的調節(jié)因子。

2.5 CSC 已有研究證實，腫瘤細胞中存在少量具有干細胞特性和特殊表面標志的細胞群體，被稱為CSC。CSC可通過不對稱性分裂維持自我更新和多向分化潛能，進而促進腫瘤形成和生長。CSC基于其特性一般處于G0期，極少進行增殖分裂，因而對大部分作用于腫瘤增殖期的化療藥物不敏感，CSC還有較強的DNA修復功能，并能通過表達ABC轉運蛋白獲得MDR。目前認為CSC在結直腸癌化療耐藥性形成過程中具有重要作用[15]。Xu等[16]發(fā)現，miRNA-328可減少結直腸癌干細胞樣表型，并減少CSC的數量，過表達miRNA-328可抑制CSC的侵襲性并逆轉其耐藥性；進一步研究發(fā)現，miRNA-328可直接靶向基質金屬蛋白酶16(matrix metallopeptidase 16, MMP16)和ABCG2，后者為介導MDR的ABC轉運蛋白。

2.6 細胞代謝 細胞代謝異常已成為腫瘤研究領域的一個新熱點，目前的數據表明代謝異常賦予了腫瘤細胞在應激狀態(tài)下超常的生存能力，并可能也參與了對腫瘤耐藥性的調控[17]。He等[18]發(fā)現，miRNA-122可通過下調丙酮酸激酶M2亞型(PKM2)的表達使結直腸癌耐藥細胞恢復對5-氟尿嘧啶的敏感性，而PKM2的下調可抑制體內外糖代謝的進行。在另一項研究中，Li等[19]發(fā)現miRNA-34a可直接靶向乳酸脫氫酶A(LDHA)而抑制腫瘤細胞有氧糖酵解，進而恢復結直腸癌細胞對5-氟尿嘧啶的敏感性。將來可能會有更多的研究證實miRNA可通過調節(jié)細胞代謝而影響腫瘤耐藥性。

2.7 表觀遺傳學機制 研究[20]發(fā)現，表觀遺傳學機制亦參與腫瘤耐藥性的調節(jié)，其中包括DNA甲基化和組蛋白修飾。目前尚未發(fā)現通過表觀遺傳學修飾影響結直腸癌耐藥性的miRNA，但在今后的篩選與分析研究中，此類miRNA可能會被逐步發(fā)現。

3 展 望

化療是當今臨床治療結直腸癌的主要方法之一，有效延長了結直腸癌患者的生存期，但無論是細胞毒類藥物還是靶向藥物，均無法克服結直腸癌化療耐藥性的問題。miRNA通過對MDR、細胞凋亡、DNA損傷修復、細胞周期及其檢查點、CSC、細胞代謝、表觀遺傳學等多種機制進行調控而影響結直腸癌的耐藥性，可作為結直腸癌預后判斷的分子靶標，并可能成為克服結直腸癌化療耐藥性的重要分子靶點。目前miRNA對結直腸癌耐藥性調控機制的研究尚處于起步階段，很多作用機制仍需進一步證實，但相信隨著研究的不斷深入，必將為結直腸癌的臨床治療提供新的策略。