MicroRNAs靶向脂代謝重編程參與肝細(xì)胞癌發(fā)生的研究進(jìn)展

王玉敏，陳濟超*，王洪權(quán)，王金華，唐 博

(1.航天中心醫(yī)院 北京大學(xué)航天臨床醫(yī)學(xué)院 呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，北京 100049；2.天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤研究所 國家癌癥臨床醫(yī)學(xué)研究中心 天津市腫瘤防治重點實驗室 天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心胰腺腫瘤科，天津 300060；3.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 藥物研究所 天然藥物活性物質(zhì)與功能國家重點實驗室藥物靶點研究與新藥篩選北京市重點實驗室，北京 100050)

肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是一種病死率極高的惡性腫瘤，全球發(fā)病率位居所有惡性腫瘤的前5位，病死率位列前3位。中國是肝癌的高發(fā)區(qū)，發(fā)病率與病死率均位居世界首位。當(dāng)前，中國肝癌發(fā)病率仍呈逐年上升趨勢，但其發(fā)病機制尚不明確，這成為制約肝癌治療進(jìn)展的重要原因。HCC主要繼發(fā)于肝硬化、病毒性肝炎(乙肝和丙肝)等。大多數(shù)常見HCC的病因會導(dǎo)致長期慢性炎性反應(yīng)。最近研究表明，雖然病毒性肝炎的流行病學(xué)得到了很好的控制，但是肝癌相關(guān)的病死率仍呈現(xiàn)出上升趨勢，這表明其他形式的肝臟疾病可能與HCC的患病率有關(guān)，尤其是脂代謝異常在HCC中的作用引起學(xué)者關(guān)注。

近年，有報道微小RNAs(microRNAs, miRNAs)是一組多功能的非編碼RNA，通過脂質(zhì)代謝重編程在肝細(xì)胞癌(HCC)的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。因此，本文介紹了具有調(diào)控脂質(zhì)代謝重編程的特異性miRNAs在HCC發(fā)生發(fā)展中的研究進(jìn)展，以期為臨床靶向腫瘤治療提供新的策略。

1 脂代謝異常與肝癌

脂質(zhì)代謝的重編程是惡性腫瘤的一個新特征，最近的研究揭示了脂質(zhì)代謝重編程在癌發(fā)生中的重要性。在多種癌中, 脂肪攝取、儲存和脂肪生成均被上調(diào), 促進(jìn)了腫瘤的快速生長。體內(nèi)的脂質(zhì)(lipids)主要由脂肪酸(fatty acids，F(xiàn)As)、三酰甘油、鞘脂、磷脂和膽固醇組成，在細(xì)胞水平發(fā)揮重要作用。除了作為能量來源和生物膜的結(jié)構(gòu)成分，一些脂質(zhì)作為信號分子或第二信使發(fā)揮作用[1-2]。脂質(zhì)在腫瘤發(fā)生中執(zhí)行多種生物學(xué)功能，參與細(xì)胞膜形成，形成脂筏募集信號蛋白，從而促使蛋白-蛋白之間相互作用，促進(jìn)細(xì)胞存活、血管生成和轉(zhuǎn)移，以及作為能量來源參與腫瘤發(fā)生發(fā)展。FAs作為信號分子、儲存化合物、能量來源以及細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)成分發(fā)揮作用，所有這些都是癌細(xì)胞增殖所必需的。正常細(xì)胞優(yōu)先使用循環(huán)中的外源性脂質(zhì)，而包括肝細(xì)胞癌細(xì)胞在內(nèi)的癌細(xì)胞表現(xiàn)出較高的脂質(zhì)從頭合成(de novo lipid synthesis, DNL)[3]。此外，細(xì)胞對FAs攝取和脂肪酸的氧化(fatty acid β-oxidation，F(xiàn)AO)在多種癌中也會增加[4]。脂肪酸代謝異常，包括脂質(zhì)儲存(lipid storage)、形成(lipid formation)、水解(lipid hydrolysis)、外源性FAs攝取(extra FAs uptake)、FAs合成(fatty acid synthesis)、脂肪酸氧化(fatty acid oxidation, FAO)、FA激活(fatty acid activation)和退飽和(fatty acid desaturation)異常均參與HCC發(fā)病機制。

2 miRNAs與HCC

miRNAs是一類長度為 20～24 nt的內(nèi)源性非編碼RNA(non-coding RNAs, ncRNAs)，通過抑制mRNA翻譯或降低mRNA的穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)基因表達(dá)。異常的miRNA表達(dá)譜廣泛存在于腫瘤細(xì)胞中，誘導(dǎo)無限的復(fù)制潛能和逃避凋亡。miRNAs在腫瘤發(fā)生和發(fā)展過程中作為癌基因或抑癌基因發(fā)揮作用。miRNA功能失調(diào)可通過多種機制促進(jìn)HCC的發(fā)生、進(jìn)展和對治療的反應(yīng)。近年來研究顯示，miRNA在HCC中通過調(diào)控脂代謝重編程參與HCC發(fā)病機制。

3 miRNAs調(diào)控脂代謝異常與HCC發(fā)生

3.1 調(diào)控FAs合成酶參與HCC發(fā)生

最有效的減少FAs的方法是抑制負(fù)責(zé)其合成的關(guān)鍵酶。糖代謝和脂質(zhì)從頭合成之間的連接點是檸檬酸。檸檬酸位于線粒體是進(jìn)入三羧酸循環(huán)，然而，當(dāng)其被線粒體檸檬酸轉(zhuǎn)運體 (mitochondrial citrate carrier，CIC) 或SLC25A1轉(zhuǎn)運到胞質(zhì)后通過DNL途徑，促進(jìn)FA合成[5]。

在HCC細(xì)胞中，miR-1207-5p通過抑制Akt/mTOR通路，進(jìn)而抑制FASN來抑制癌細(xì)胞進(jìn)展[6]。最近研究顯示，miR-21抑制p53激活人HMG盒轉(zhuǎn)錄因子-1(HMG-box transcription factor 1, HBP1)降低p53的腫瘤抑制活性，促進(jìn)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(sterol regulatory element-binding protein 1c, SREBP1c)的表達(dá)，從而導(dǎo)致肝細(xì)胞脂質(zhì)聚集，進(jìn)而促進(jìn)肝癌發(fā)生，這表明miR-21 通過與HBP1-p53-SREBP1c通路相互作用促進(jìn)肝細(xì)胞脂質(zhì)合成和肝癌發(fā)生[7]。而在肝癌細(xì)胞系中，miR-449能夠通過降低SIRT1的表達(dá)，抑制SREBP1c轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而抑制脂肪酸合成酶(fatty acid synthase, FASN)和3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase, HMGCR)表達(dá)，從而抑制脂質(zhì)聚集[8]。miR-4310通過靶向FASN和硬脂酰輔酶A去飽和酶-1(stearyl coenzyme A dehydrogenase-1, SCD1)抑制脂質(zhì)合成。在肝癌患者中，miR-4310顯著下調(diào)，其表達(dá)與FASN和SCD1的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。此外，miR-4310的低表達(dá)與不良預(yù)后相關(guān)。miR-4310通過抑制SCD1和FASN介導(dǎo)的脂質(zhì)合成，在體外抑制HCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，在體內(nèi)抑制HCC腫瘤生長和轉(zhuǎn)移?？傊?，miR-4310通過調(diào)節(jié)FASN和SCD1介導(dǎo)的脂質(zhì)合成途徑在肝癌的生長和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。靶向miR-4310-FASN/SCD通路可能為肝癌治療提供一種新策略[9]。

在HCC中，IL-6誘導(dǎo)miR-603表達(dá)，進(jìn)而抑制脂肪酸結(jié)合蛋白-1(fatty acid-binding protein-1, FABP-1)表達(dá)，促進(jìn)脂質(zhì)代謝和合成相關(guān)蛋白CPT1A、過氧化物酶體增殖物激活受體-α (peroxi-some proliferator-activated receptors-α, PPAR-α)和SREBP1表達(dá)，最終增加細(xì)胞氧化應(yīng)激水平并導(dǎo)致肝癌轉(zhuǎn)移[10]。miR-449通過抑制SIRT1和SREBP1c表達(dá)并下調(diào)包括FASN和HMGCR在內(nèi)的靶基因，控制肝癌細(xì)胞的脂肪生成和膽固醇生成，進(jìn)而促進(jìn)HCC腫瘤的發(fā)生[8]。 在乙肝病毒相關(guān)HCC中miR-384表達(dá)下調(diào)，乙肝病毒(hepatitis B virus,HBV) 抑制miR-384，并上調(diào)癌基因圍食膜因子(peritrophin)，后者通過PI3K/Akt/mTORC1通路上調(diào)SREBP-1c和FASN，進(jìn)而促進(jìn)FA合成增加，促進(jìn)HCC癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移, 表明miR-384功能失調(diào)可能在HBV相關(guān)HCC發(fā)病進(jìn)程中起關(guān)鍵作用[11]。

綜上所述，miRNA可通過靶向調(diào)控FAs合成代謝的關(guān)鍵酶，參與HCC的發(fā)生和發(fā)展。

3.2 調(diào)控FAO參與HCC發(fā)生

脂肪酸氧化(fatty acid oxidation, FAO)主要是脂肪酸縮短的重復(fù)循環(huán)過程，每個循環(huán)縮短兩個碳，產(chǎn)生煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide, NADH)、黃素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide, FADH2)和乙酰輔酶A(acetyl-CoA)。NADH和FADH2除了具有氧化還原能力外，還可以進(jìn)入電子傳遞鏈(ETC)，從而產(chǎn)生ATP。這一過程主要在需要能量的組織(心臟和骨骼肌)和提供營養(yǎng)的器官(肝臟)中進(jìn)行[2]。不同的研究報道了在腫瘤中非編碼RNA調(diào)控肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶(carnitine palmitoyltransferase, CPT)系統(tǒng)。

在肝癌細(xì)胞系中，二甲雙胍通過抑制SREBP1c和FASN表達(dá)、增加CPT1和肉堿O-辛烷酰轉(zhuǎn)移酶 (carnitine O-Octanoyltransferase, CROT)來減少高糖誘導(dǎo)的脂質(zhì)聚集，miR-33b過表達(dá)顯著阻止二甲雙胍介導(dǎo)的細(xì)胞脂質(zhì)和三酰甘油的含量降低，總之在HCC中，二甲雙胍通過促進(jìn)CPT1表達(dá)和降低miR-33b的表達(dá)減少高糖誘導(dǎo)的脂質(zhì)聚集[12]。HCC中miR-132-3p上調(diào)，抑制SLC25A20，抑制FAO促進(jìn)肝癌的生長和轉(zhuǎn)移[13]。miR-612通過線粒體內(nèi)膜蛋白HADHA介導(dǎo)的脂質(zhì)重編程負(fù)調(diào)控HCC的侵襲足形成、基質(zhì)降解、EMT和轉(zhuǎn)移。肝癌細(xì)胞中miR-612的降低導(dǎo)致水合酶亞單位A(hydratase subunit A, HADHA)上調(diào)，并啟動FAO，從而通過SREBP2/HMGCR通路為膽固醇生物合成提供足夠的乙酰輔酶A、ATP，從而通過脂筏影響肝癌轉(zhuǎn)移[14]。 總之，miRNA可靶向調(diào)控FAO進(jìn)程，參與HCC的發(fā)生和發(fā)展。

3.3 通過影響脂滴形成參與HCC

脂滴(lipid droplets，LDs)主要是由中性脂質(zhì) (即三酰甘油, 固醇酯) 組成的細(xì)胞器，從而貯存細(xì)胞的絕大多數(shù)的能量，同時與脂質(zhì)代謝相關(guān)信號傳導(dǎo)通路有關(guān)[15]。腫瘤細(xì)胞可在常氧和低氧狀態(tài)下促進(jìn)LDs 來滿足自身對新細(xì)胞膜生物合成和高增殖速率的需求[16-17]。

許多研究表明miRNA對脂質(zhì)貯存有影響。研究顯示miR-122是?；视土姿狨；D(zhuǎn)移酶1/3/9(acylglycerolphosphate acyltransferase1/3/9,AGPAT1/3/9)和二酰基甘油轉(zhuǎn)移酶 (diacylglycerol acyltransferase, DGAT1) 的直接作用因子，在肝臟miR-122調(diào)控膽固醇代謝，miR-122的低表達(dá)促進(jìn)HCC轉(zhuǎn)移，并與預(yù)后不良相關(guān)，這都表明，在HCC中miR-122為抑癌基因[18]。此外，circRNAs充當(dāng)miRNAs的海綿，并作為與miRNAs競爭的內(nèi)源性RNA發(fā)揮作用。 circRNA-miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)已被確定為具有調(diào)控代謝的作用。例如，在circRNA_021412/miR-1972/LPIN1軸中，circRNA_021412和miR-1972的低表達(dá)抑制脂蛋白1(lipin 1, LPIN1)，LPIN1下調(diào)導(dǎo)致肝脂肪變性的長鏈?；o酶A合成酶(long chain acyl-CoA synthetases，ACSLs)的表達(dá)，導(dǎo)致肝脂肪變性(hepatosteatosis),后者為肝癌的潛在并發(fā)癥[19]。 最近研究顯示，過度表達(dá)miR-30b-5p可減少Huh-7細(xì)胞中脂滴的數(shù)量和大小以及細(xì)胞內(nèi)三酰甘油濃度。在miR-30b-5p過表達(dá)的Huh-7細(xì)胞中，F(xiàn)AO相關(guān)基因PPAR-α的表達(dá)增加，脂質(zhì)合成相關(guān)基因SREBP-1的表達(dá)降低。此外，miR-30b-5p通過靶向過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-α, PPARGC1A)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝[20]。

綜上所述，miRNA可靶向調(diào)控脂滴形成進(jìn)程，參與HCC的發(fā)生和發(fā)展。

3.4 調(diào)控FAs激活和退飽和參與HCC發(fā)生

在FA進(jìn)入代謝途徑之前，它需要先添加輔酶A(CoA)分子來激活。這些游離的FAs通過?；o酶A合成酶(acyl coenzyme A synthetase，ACS)轉(zhuǎn)化為FA-CoA[21]。這一過程允許FA進(jìn)入多種生理和代謝途徑，例如三酰甘油合成和膽固醇酯、視網(wǎng)膜酯和磷脂、β-氧化(在過氧化物酶體、線粒體)、ω-氧化(在內(nèi)質(zhì)網(wǎng))、伸長和/或去飽和、信號分子和蛋白質(zhì)?；取２溉閯游镒畲蟮腁CS家族為長鏈ACS (long-chain acyl-CoA synthetases, ACSL)家族，ACSL催化FA產(chǎn)生acyl-CoA。在腫瘤中，許多表觀修飾途徑調(diào)控ACSL，尤其miRNAs對ACSL的調(diào)控作用研究相對較多。在HCC中，miR-205通過降低ACSL1表達(dá)而減少脂質(zhì)合成[22]。miR-205同時也調(diào)控ACSL4，降低肝細(xì)胞膽固醇的聚集[23]。

硬脂酰輔酶A去飽和酶(stearoyl-CoA desa-turase，SCD)是一種位于ACSLs下游快速降解的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白。SCD去飽和的產(chǎn)物也可以作為合成包括磷脂、二酰甘油、三酰甘油、膽固醇和蠟酯在內(nèi)的不同脂質(zhì)的底物。近些年研究表明，SCD在多種癌中發(fā)揮作用，例如SCD調(diào)控肝癌細(xì)胞凋亡和促進(jìn)肝細(xì)胞增殖。人類存在兩種SCD，即SCD1和SCD5。 SCD1是控制癌細(xì)胞中總的脂質(zhì)合成的關(guān)鍵。 超保守RNA uc.372屬于lncRNA，其可以特異性抑制miR-195/miR-4668，釋放后者對功能靶基因(如SCD1、ACC、CD36和FAS)的抑制作用，導(dǎo)致肝癌HepG2細(xì)胞中脂質(zhì)積聚[24]。

4 問題與展望

miRNA是表觀遺傳機制的重要組成部分，在HCC的多個過程中扮演重要角色，參與HCC的發(fā)病機制，同時也是研究最深入的非編碼RNA。miRNA可以從調(diào)控脂代謝的多個通路調(diào)控HCC的惡性生物學(xué)效應(yīng)。 然而對于miRNA在HCC中調(diào)控糖酵解對脂代謝異常的研究較少。因此，探索其他miRNA在HCC中調(diào)控脂代謝異常的研究值得深入。 此外，近年來非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)在HCC發(fā)病中的作用逐漸提升，以脂質(zhì)在肝臟內(nèi)聚集為特征的NAFLD相關(guān)HCC逐漸引起學(xué)者關(guān)注，現(xiàn)有研究顯示，部分miRNA能夠調(diào)控NAFLD-HCC進(jìn)展，因此，深入研究其他miRNA如何調(diào)控這一過程也是未來的研究方向。