microRNA-711的研究進(jìn)展與展望

譚芳芳 廖愛軍

微小RNA(miRNA)是內(nèi)源性小(20～22個(gè)核苷酸長)的非編碼RNA，其作用的機(jī)制涉及誘導(dǎo)mRNA降解或直接抑制蛋白質(zhì)翻譯，從而在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)基因表達(dá)。miRNA調(diào)控的特點(diǎn)是積極參與并嚴(yán)格控制負(fù)反饋回路，從而對生物通路產(chǎn)生重大影響。迄今為止，實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，miRNA參與生物過程的每個(gè)階段且其表達(dá)或功能的變化與疾病的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。Has-miR-711定位于染色體第3p21.31上，且位于宿主基因Ⅶ型膠原α1 鏈(collagen type Ⅶ alpha 1 chain，COL7A1) 的內(nèi)含子內(nèi)，miR-711 是一種高度保守的microRNA(表1)。

表1 Hsa-miR-711的前體及成熟Hsa-miR-711的結(jié)構(gòu)

一、miR-711作用機(jī)制

miRNA是一種具有調(diào)控功能的非編碼RNA，其本身不能翻譯成蛋白質(zhì)，主要通過堿基互補(bǔ)配對原則與靶基因mRNA的3′端非翻譯區(qū)結(jié)合, 在轉(zhuǎn)錄后水平負(fù)向調(diào)控其靶基因的表達(dá)活性，參與生命活動中一系列重要生理病理過程。在小鼠模型和人組織標(biāo)本中已證實(shí)miR-711通過調(diào)控靶基因表達(dá)，影響信號通路的激活，使miR-711起著抑制或保護(hù)細(xì)胞的功能，表明其具有廣泛的潛在生物學(xué)功能。

二、miR-711參與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展

miRNA作為一種特殊的遺傳物質(zhì)，成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。對miRNA的研究正在不斷增加，在線蟲、果蠅、小鼠和人等物種中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的數(shù)百個(gè)miRNA，其中多數(shù)具有和其他參與調(diào)控基因表達(dá)的分子一樣的特征，在不同組織、不同發(fā)育階段中miRNA的水平有顯著差異，這種miRNAs表達(dá)模式具有分化的位相性和時(shí)序性，提示miRNA有可能作為參與調(diào)控基因表達(dá)的分子，因而具有重要意義(表2)。

表2 miR-711 靶向調(diào)控下游基因參與疾病的發(fā)生、發(fā)展

1.miRNA參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展：基因組不穩(wěn)定性是惡性腫瘤的基本特征，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中常伴隨染色體的擴(kuò)增或缺失，從而導(dǎo)致癌基因的過度激活或抑癌基因的失活，許多miRNA 分子定位于與腫瘤密切相關(guān)的染色體變異區(qū)內(nèi)，在miRNA 水平及其調(diào)節(jié)靶點(diǎn)上細(xì)微的變化可能導(dǎo)致細(xì)胞的重大改變[1]。2011年通過基因芯片篩選發(fā)現(xiàn)在皮膚T細(xì)胞淋巴瘤(CTCL)中miR-711異常表達(dá)，且過表達(dá)miR-711具有致瘤性[2]。這是miR-711第一次被發(fā)現(xiàn)并研究，而后有報(bào)道m(xù)iR-711在乳腺癌組織中過度表達(dá)，且過表達(dá)miR-711促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖，集落形成，遷移和侵襲，并且抑制miR-711的表達(dá)顯著增加乳腺癌細(xì)胞的凋亡。這表明miR-711通過抑制細(xì)胞凋亡起著促瘤的作用，由于在腫瘤中miRNA 異常表達(dá)具有組織特異性，不同腫瘤組織miRNA 表達(dá)譜不同[3]。Waseem等[4]研究通過基因芯片篩選發(fā)現(xiàn)在前列腺癌(PCa)中miR-711的表達(dá)卻顯著下調(diào)，進(jìn)一步PCR驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在前列腺增生和癌旁組織中表達(dá)顯著增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。miR-711的表達(dá)量與晚期PCa的轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)(P<0.5)，暗示這種新miRNA在前列腺癌進(jìn)展中起抑制作用。Liao等[5]研究在胃癌中miR-711的表達(dá)也是明顯降低的，miR-711抑制胃癌SGC-7901細(xì)胞的增殖，其機(jī)制可能與下調(diào)CyclinD1、CDK4的表達(dá)，使細(xì)胞周期阻滯在G1期。miR-711通過影響細(xì)胞增殖、凋亡、細(xì)胞周期在不同的腫瘤中其扮演者不同的作用，這可能涉及與它不同的生長條件下發(fā)揮不同的作用有關(guān)，且miR-711是否在其他實(shí)體瘤中有表達(dá)差異、其調(diào)控腫瘤的機(jī)制、是否調(diào)節(jié)細(xì)胞耐藥、自噬、凋亡中的作用仍有待進(jìn)一步研究。

2.miR-711與心血管相關(guān)疾病：心臟間質(zhì)纖維化是心肌梗死后心臟重塑的重要病理過程之一，參與了心肌收縮力受損及泵功能衰竭過程。近年來，大量miRNA被發(fā)現(xiàn)在心臟纖維化中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，成為一種新的心臟病理變化調(diào)節(jié)模式[6]。Zhao 等[7～9]研究發(fā)現(xiàn)，miR-711 可能參與吡格列酮抗心梗后心臟纖維化的過程。Sp1是miR-711 的靶基因，吡格列酮通過促進(jìn)miR-711 表達(dá)，靶向抑制Sp1進(jìn)而抑制血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)誘導(dǎo)的膠原I的合成、減少細(xì)胞外基質(zhì)沉積，從而發(fā)揮抗纖維化的作用。本課題組進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)吡格列酮抗心肌纖維化的另一種機(jī)制是通過鈣聯(lián)接蛋白誘導(dǎo)ER應(yīng)激介導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。

HSP70.3 是熱休克蛋白家族的一員，在應(yīng)激狀態(tài)下被高度誘導(dǎo)，發(fā)揮機(jī)體和細(xì)胞保護(hù)功能。Tranter等[10]證實(shí)缺血預(yù)適應(yīng)減輕心臟缺血再灌注損傷是通過上調(diào)實(shí)現(xiàn)。利用熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)證實(shí)，HSP70.3確系miR-711的靶基因。在小鼠接受缺血預(yù)適應(yīng)處理后，miR-711表達(dá)下調(diào)，減少對的HSP70.3抑制，使之能夠發(fā)揮心臟保護(hù)作用，改善心肌缺血損傷。而2016年Zhang等[11]證明在小鼠心肌損傷模型中， miR-711可以促進(jìn)乳小鼠心肌細(xì)胞發(fā)生低氧損傷，抑制其表達(dá)可以減輕心肌細(xì)胞損傷，其機(jī)制可能是通過激活PLK2，NF-κB及p-38 MAPK信號通路發(fā)揮作用。

3.miR-711與炎癥：脂聯(lián)素(ApN)是正常條件下由脂肪細(xì)胞大量分泌的激素。除了代謝(主要是胰島素敏感和脂肪消耗的)特性之外，ApN已經(jīng)成為包括骨骼肌在內(nèi)的多種組織中的炎癥、免疫的主要調(diào)節(jié)劑[12]。有研究證明，在ApN處理后，過表達(dá)ApN的小鼠和C2C12肌管中的miR-711表達(dá)上調(diào)[13]。ApN 促進(jìn)miR-711上調(diào)，上調(diào)的miR-711可顯著抑制LPS-TLR4信號通路中的Toll蛋白相互作用蛋白(Toll interacting protein，TOLLIP)，F(xiàn)as相關(guān)死亡域蛋白(Fas-associated with death domain protein，F(xiàn)AD)，胞內(nèi)磷脂酰肌醇激(phosphatidylinositide 3-kinases，PI3Kδ)，TGF-β 活化的激酶1 (TGF-beta activated kinase 1，TAB1)和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor alpha，TNF-α)的表達(dá)水平，并抑制下游核轉(zhuǎn)錄因子kappa B(nuclear factor kappa B，NF-κB) 的活化。ApN還可以通過其抗炎介質(zhì)miR-711下調(diào)NLRP3的表達(dá)，從而逆轉(zhuǎn)肌營養(yǎng)不良[14]。以上研究表明miR-711通過強(qiáng)烈抑制TLR4信號相關(guān)通路改善炎性反應(yīng)，這種新型miRNA及其相關(guān)靶基因可能為控制代謝綜合征中發(fā)生的低度炎癥以及破壞性肌病中普遍存在的更嚴(yán)重的形式開辟了新的治療前景。

4.miR-711與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病:微小RNA(miR)是小的非編碼RNA，其在轉(zhuǎn)錄后水平負(fù)調(diào)節(jié)基因表達(dá)，可能是神經(jīng)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，此前研究表明miR-711會在大腦損傷后的海馬體快速上升，但缺乏功能分析[15]。Sabirzhanov 等[16]微陣列分析和qPCR 檢測TBI后72h內(nèi)的小鼠腦組織，在小鼠大腦皮質(zhì)的miR-711表達(dá)上調(diào)，并靶向下調(diào)蛋白激酶B(protein kinase B，PKB) 的表達(dá)，促進(jìn)FoxO3a/GSK3β和caspase-3的活性增強(qiáng)，提示miR-711促進(jìn)TBI 后神經(jīng)細(xì)胞的凋亡。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-711可以靶向下調(diào)血管生成素-1(Ang-1)從而抑制促凋亡Bcl-2家族成員的表達(dá)上調(diào)，降低caspase依賴性(細(xì)胞色素c釋放/caspase激活)和caspase非依賴性(凋亡誘導(dǎo)因子釋放)途徑活性，抑制神經(jīng)細(xì)胞死亡，減弱神經(jīng)元變性[17]。

5.miR-711與病毒感染：由于miRNA能夠調(diào)控細(xì)胞內(nèi)眾多蛋白的表達(dá)，它們也有可能參與調(diào)節(jié)病毒的生命周期，包括影響病毒對細(xì)胞的侵襲、潛伏，并在誘導(dǎo)相應(yīng)的免疫反應(yīng)中發(fā)揮作用。有研究表明HIV-1病毒蛋白R(Vpr)通過靶向IκBα激活NF-κB信號轉(zhuǎn)導(dǎo)來抑制Kaposi肉瘤相關(guān)皰疹病毒(KSHV)裂解復(fù)制，而Vpr能抑制Notch表達(dá)，從而抑制KSHV裂解復(fù)制并誘導(dǎo)促增殖和生存細(xì)胞因子的產(chǎn)生，而miR-711直接靶向Notch1 3′非翻譯區(qū)，microRNA-711的上調(diào)通過靶向Notch/NF-κB信號軸介導(dǎo)HIV-1 Vpr促進(jìn)Kaposi肉瘤相關(guān)皰疹病毒進(jìn)入潛伏期，誘導(dǎo)增殖和促存活細(xì)胞[18]。以上說明HIV-1 Vpr通過miR-711/Notch/NF-κB軸調(diào)節(jié)KSHV潛伏期和異常細(xì)胞因子的替代機(jī)制，進(jìn)一步說明miR-711/Notch/NF-κB軸在AIDS相關(guān)惡性腫瘤的發(fā)病機(jī)制中是重要的，并且可能是有吸引力的治療靶標(biāo)。

6.miR-711與內(nèi)分泌代謝系統(tǒng)：人體代謝反應(yīng)的正常進(jìn)行是生命活動得以發(fā)生的保障。miRNA在這一重要活動中發(fā)揮著多種功能[19]。由于單不飽和脂肪酸油酸酯可以逆轉(zhuǎn)由飽和脂肪酸棕櫚酸酯誘導(dǎo)的胰島素抵抗性，進(jìn)行微陣列分析比較用棕櫚酸酯和棕櫚酸酯加油酸酯處理的小鼠肌肉C2C12細(xì)胞中miRNA表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)具有表達(dá)差異。通過定量RT-PCR進(jìn)一步明確miR-711在胰島素抵抗患者總表達(dá)上調(diào)，進(jìn)一步的機(jī)制研究表明，miR -711的過表達(dá)其機(jī)制是通過下調(diào)胰島素受體底物1(IRS1)的表達(dá)以及抑制胰島素刺激的AKT磷酸化和葡萄糖攝取[20]。胰島素抵抗也是心機(jī)重構(gòu)-心力衰竭的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，有研究顯示，miRNA與心肌纖維化有關(guān)，但miR-711是否可以通過胰島素抵抗從而參與心力衰竭的生理病理過程尚未報(bào)道。

7.miR-711與藥物性肝損傷：藥物的不良反應(yīng)是常見的，對患者的健康構(gòu)成了重大的威脅，而藥物性肝損傷是許多藥物的較常見和嚴(yán)重的不良反應(yīng)。傳統(tǒng)藥物性肝損傷的生物學(xué)標(biāo)志物主要是一些酶類，例如AST、ALT，肝細(xì)胞內(nèi)的酶可通過被破壞細(xì)胞膜進(jìn)入血液，通過測量外周血液中這些物質(zhì)的含量變化判斷肝損傷嚴(yán)重程度。但是這些指標(biāo)在敏感度、特異性和穩(wěn)定性方面都不能滿足早期肝損傷評價(jià)的需要。發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用其他基因來判定肝損傷迫切需要。Wang等[21]觀察在小鼠中使用對乙酰氨基酚過量誘導(dǎo)的肝損傷的模型系統(tǒng)中，對照組和過量組動物之間肝臟組織和血漿中microRNA的光譜和水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。乙酰氨基酚過量后24h肝臟中miR-711的表達(dá)124倍(log2量表為6.95)，但在血漿樣品中表現(xiàn)出較低水平。一項(xiàng)臨床研究也證實(shí)，相比健康受試者，百草枯中毒引起肝損傷患者血漿中的miR-711表達(dá)顯著下降[22]。這表明特定血漿miRNA水平表達(dá)量變化可能比用于檢測和監(jiān)測藥物誘導(dǎo)的組織損傷的當(dāng)前標(biāo)志物更敏感。

三、miR-711的應(yīng)用價(jià)值

1.miR-711作為疾病診斷標(biāo)志物的臨床價(jià)值:疾病發(fā)生時(shí)，病變組織和器官的miRNA的表達(dá)譜會發(fā)生改變，呈現(xiàn)出疾病特異性表達(dá)差異。近年來基礎(chǔ)研究表明，miR-711在多種病理生理過程表達(dá)差異性，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表3)。在動物實(shí)驗(yàn)中大鼠心肌梗死、小鼠心臟移植相關(guān)的缺血再灌注損傷、小鼠控制性皮層撞擊(controlled cortex injury，CCI) 腦皮質(zhì)損傷、單側(cè)海馬損傷、對乙酰氨基酚誘導(dǎo)的急性肝臟損傷、棕櫚酸誘導(dǎo)的胰島素抵抗等模型中miR-711均不同程度顯著上調(diào)，其中miR-711在肝臟損傷中表達(dá)顯著增高為對照組的124倍，是該模型中升高最明顯的miRNA。臨床研究也發(fā)現(xiàn)，在包括乳腺癌、宮頸癌、前列腺癌、皮膚T細(xì)胞淋巴瘤(cutaneousT cell lymphoma，CTCL) 等腫瘤組織和腫瘤細(xì)胞外泌體，以及腦卒中患者血漿中，miR-711 的表達(dá)具有明顯表達(dá)差異，其中在前列腺癌細(xì)胞系和K562白血病細(xì)胞所分泌的外泌體中，miR-711的含量升高為23～24倍[23]。Ralfkiaer等發(fā)現(xiàn)，miR-711、miR-326、miR-663b、miR-711、miR-203、miR-205所組成的表達(dá)譜可用于區(qū)分CTCL和良性皮膚病(牛皮鮮、皮炎等)，其準(zhǔn)確率>90%。綜上所述，細(xì)胞、血漿、組織中miR-711分子的定量檢測，將對目前臨床相關(guān)疾病診斷技術(shù)提供重要的補(bǔ)充，并可成為相關(guān)疾病診斷的生物學(xué)標(biāo)志物。利用差異表達(dá)來辨別疾病的發(fā)生，做到早發(fā)現(xiàn)、早診斷，為今后的治療提供理論依據(jù)。

2.miR-711可作為疾病的治療靶點(diǎn)之一:miRNA作為基因表達(dá)調(diào)控的重要開關(guān)，能參與幾乎所有生理病理活動，miRNA的發(fā)現(xiàn)以及其在疾病進(jìn)程中的重要作用，極大地拓展了生物學(xué)功能。通過給TBI大鼠的左腦室注射miR-711 inhibitor后，發(fā)現(xiàn)大鼠運(yùn)動障礙和認(rèn)知功能缺陷方面上有著明顯的改善，并

表3 miR-711在疾病中的表達(dá)情況

且減少大腦皮層和海馬回神經(jīng)元慢性退行性病變。在心肌梗死的模型中，在第7天和14天梗死區(qū)miR-711表達(dá)下調(diào)，其有利于梗死區(qū)局部纖維沉積，瘢痕組織形成，抑制梗死區(qū)的擴(kuò)展；且miR-711在心肌梗死后的不同時(shí)相，不同區(qū)域的表達(dá)量不同，提示miR-711的變化可能是條件機(jī)纖維化平衡的靶點(diǎn)。miR-711其早期為有利纖維化，晚期為不利纖維化。在疾病治療方面，可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來極有可能基于miRNA 的治療引入臨床。

3.miR-711與疾病的預(yù)后:腫瘤的預(yù)后是當(dāng)今醫(yī)學(xué)的一大難題，但是大量研究表明癌癥的發(fā)生與體內(nèi)miRNA的表達(dá)水平有著十分密切的關(guān)系，利用miRNA也可以進(jìn)行藥物治療效果判斷及疾病治療的預(yù)后判斷。有研究對28例胃癌組織及癌旁組織microRNA做差異分析，發(fā)現(xiàn)miR-711在胃癌組織表達(dá)量降低，并與胃癌的分化程度、分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)，其結(jié)果與患者的臨床特征無關(guān)。同樣miR-711在前例腺癌腫扮演著抑癌的作用，其表達(dá)與轉(zhuǎn)移和晚期PCa呈負(fù)相關(guān)，而腫瘤的分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腹膜轉(zhuǎn)移、早期復(fù)發(fā)都是腫瘤預(yù)后不良的危險(xiǎn)因素，miR-711與這些危險(xiǎn)因素密切相關(guān)，可能是其影響患者總生存期和最終預(yù)后的原因。

四、展 望

miR-711作為新發(fā)現(xiàn)的miRNA，其在生命科學(xué)領(lǐng)域的研究尚不充分。現(xiàn)在miR-711的研究主要是在疾病的發(fā)生、發(fā)展中參與細(xì)胞生長或增殖、抑制機(jī)體炎癥等應(yīng)激反應(yīng)的作用，但是在肺癌、肝癌等發(fā)生率高的疾病中尚未被研究報(bào)道，甚至關(guān)于調(diào)控腫瘤干性、藥物抗性、EMT等方面從未報(bào)道。缺乏大樣本、多中心的聯(lián)合檢測數(shù)據(jù)，而在已有的腫瘤研究中尚缺乏體內(nèi)水平的驗(yàn)證，其在體內(nèi)的機(jī)制研究尚不明確，而miR-711作為潛在疾病的預(yù)后、診斷治療上的作用，尚需要開展大規(guī)模臨床數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，因此miR-711有巨大的空間可供探索，深入研究其機(jī)制，確切理解其分子功能，為未來研究腫瘤及其他疾病的發(fā)生、發(fā)展提供新的思路，為臨床靶向治療及藥物開發(fā)提供理論基礎(chǔ)和新見解。