運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)miRNA對(duì)多種類型癌癥的改善及機(jī)制的研究進(jìn)展

陳 敏，上官若男，張曉波，孫景權(quán)*

世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2020年全球新增癌癥人數(shù)約1 929萬(wàn)人，中國(guó)新增癌癥患者占比23.7%，成為癌癥新增人數(shù)最多的國(guó)家（Sung et al.，2021）。國(guó)家癌癥中心發(fā)布的2022年全國(guó)癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年惡性腫瘤發(fā)病約406.4萬(wàn)人，死亡約241.4萬(wàn)人，平均每天超過(guò)1.1萬(wàn)人被確診（Zheng et al.，2022）。癌癥是一種局部病變的全身性疾病，造成局部組織的發(fā)育衰竭并形成腫瘤。畸變的蛋白分子通過(guò)惡性循環(huán)進(jìn)行大量增殖復(fù)制，造成基因突變并形成致癌物，致癌物隨即阻礙干細(xì)胞分化，導(dǎo)致機(jī)體局部生物信號(hào)細(xì)胞增殖和分化的紊亂，最終促進(jìn)其發(fā)展（Lai，2019）。致癌物的增殖和擴(kuò)散速度極快，現(xiàn)代醫(yī)藥的作用有限，迫切需要發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)新的診療方法。microRNA（miRNA）是多種癌癥診斷和預(yù)后標(biāo)志物，其異常表達(dá)是值得關(guān)注的話題。miRNA是一種小型非編碼RNA，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)。在過(guò)去10年里，miRNA作為腫瘤抑制因子或致癌基因引起廣泛關(guān)注，其與腫瘤的發(fā)展、轉(zhuǎn)移和各種癌癥療法的內(nèi)在抗性有關(guān)（Jiang et al.，2018；Zhang et al.，2019a），在癌癥中主要作為促癌因子和抑癌因子發(fā)揮作用。一般情況下，癌基因miR?NA在腫瘤樣本中上調(diào)，而抑癌基因miRNA下調(diào)。實(shí)際上，現(xiàn)在已知的miRNA能夠介導(dǎo)許多與癌癥進(jìn)展、轉(zhuǎn)移（沈克，2014；陽(yáng)德全 等，2020）和治療耐藥性（呂騰，2019）有關(guān)的生物學(xué)途徑，提示其可能是優(yōu)化癌癥診療的工具。

miRNA在健康個(gè)體中一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，但包括生活方式在內(nèi)的外部因素能夠影響其表達(dá)（Gomes et al.，2014）。越來(lái)越多的研究表明，癌癥中抑癌miRNA的表達(dá)明顯受限（谷士海 等，2020；王書(shū)廷 等，2020；Wang et al.，2019），而運(yùn)動(dòng)鍛煉作為調(diào)節(jié)miRNA表達(dá)的有效途徑，能夠明顯降低癌癥風(fēng)險(xiǎn)和減緩癌癥進(jìn)程（Mooren et al.，2014）。目前，關(guān)于運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)miRNA改善的癌癥類型及其背后的可能機(jī)制尚未完全明晰。本研究分析運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)的相關(guān)miRNA變化與癌癥相關(guān)的miRNA表達(dá)之間的潛在聯(lián)系，總結(jié)運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)miRNA可能改善的癌癥類型，并梳理運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)miRNA改善相關(guān)癌癥的信號(hào)通路。

1 運(yùn)動(dòng)鍛煉降低癌癥的風(fēng)險(xiǎn)和發(fā)展

運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠減少癌癥的發(fā)生，并抑制腫瘤生長(zhǎng)。流行病學(xué)研究認(rèn)為，全球25%的癌癥發(fā)生與超重和靜態(tài)生活方式有關(guān)，而運(yùn)動(dòng)鍛煉則能夠通過(guò)多種途徑降低癌癥的患病風(fēng)險(xiǎn)（張雪 等，2019），包括運(yùn)動(dòng)介導(dǎo)的代謝激素水平（Maddocks et al.，2013）、炎癥反應(yīng)（Hojman，2017）、免疫細(xì)胞功能（Idorn et al.，2017）變化以及miRNA水平調(diào)節(jié)（Gomes et al.，2014）等。研究表明，運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)癌癥及其治療有直接影響，是預(yù)防癌癥的潛在干預(yù)手段（Chris?tensen et al.，2018）。運(yùn)動(dòng)鍛煉與乳腺癌、結(jié)直腸癌以及前列腺癌的發(fā)病率之間存在顯著負(fù)相關(guān)（Ashcraft et al.，2016）。在小鼠模型中，自主運(yùn)動(dòng)能夠?qū)е滦∈竽[瘤的發(fā)生率和生長(zhǎng)率降低60%以上（Idorn et al.，2017）。此外，臨床研究表明，隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的推移，體內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列與癌癥相關(guān)的生物學(xué)及表觀遺傳學(xué)的變化（Thomas et al.，2017）。對(duì)26名久坐不動(dòng)的中年男性進(jìn)行12周的耐力和力量綜合訓(xùn)練后，其骨骼肌中191個(gè)基因存在差異表達(dá)（Pourteymour et al.，2017）；而由運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)的抑癌基因的差異表達(dá)，能夠有效抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移及自我更新等（Isanejad et al.，2016）；而運(yùn)動(dòng)鍛煉作為一種預(yù)防和改善癌癥的干預(yù)手段，在臨床上得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

2 運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)miRNA出現(xiàn)適應(yīng)性變化

miRNA廣泛存在于人體的組織和器官中，并以非常穩(wěn)定的形式釋放到外周血液循環(huán)（Redova et al.，2013），其含量因運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練刺激而改變。因此，miRNA作為一種對(duì)運(yùn)動(dòng)鍛煉有刺激性反應(yīng)的潛在生物標(biāo)志物受到關(guān)注。2013年1月至2020年1月，在中國(guó)知網(wǎng)、PubMed、Science Direct等數(shù)據(jù)庫(kù)中，以“exercise”“miRNA”“cancer”“mecha?nism”為關(guān)鍵詞檢索相關(guān)文獻(xiàn)。其中，檢索到關(guān)于運(yùn)動(dòng)鍛煉影響健康個(gè)體血液中miRNA含量變化（至少4周運(yùn)動(dòng)干預(yù)）的研究文獻(xiàn)共9篇（表1）。關(guān)于運(yùn)動(dòng)鍛煉引起miRNA含量變化的研究尚處于初步階段，相關(guān)研究數(shù)量有限，且大部分研究的樣本量較小，因此在篩選文獻(xiàn)時(shí)未設(shè)置最小樣本閾值。人體血液中miRNA含量受相關(guān)疾病影響，因此，為排除運(yùn)動(dòng)以外因素對(duì)miRNA含量的影響，所納入的9項(xiàng)研究的受試者均為健康個(gè)體。

表1 運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)miRNA的適應(yīng)性變化Table1 Adaptive Changes of Exercise-Induced miRNA

綜合相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)鍛煉后，血漿中miR-1、miR-133a和miR-206的含量明顯上升，且這種變化可持續(xù)至運(yùn)動(dòng)后 24 h（Cui et al.，2016；Gomes et al.，2014；Mooren et al.，2014）；而 miR-146a和 miR-126在血漿中含量上升的狀態(tài)可持續(xù)36 h甚至更久（Barber et al.，2019）。Nielsen等（2014）研究表明，12周耐力運(yùn)動(dòng)后3～5 d仍可以檢測(cè)出部分miRNA的含量變化。有研究表明，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)鍛煉后，miR-486在血漿中的含量呈下降趨勢(shì)（Aoi et al.，2013；Barber et al.，2019）?？傮w而言，長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)鍛煉會(huì)導(dǎo)致血漿中miRNA的含量變化，且運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)miRNA的影響具有一定時(shí)效性。

3 運(yùn)動(dòng)鍛煉可能通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善多種類型癌癥

3.1 miRNA參與癌癥發(fā)生和發(fā)展

miRNA是一類具有調(diào)控功能的內(nèi)源性非編碼RNA，大小約20～25個(gè)核苷酸，通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)mRNA轉(zhuǎn)錄的基因進(jìn)行切割、失穩(wěn)或抑制，進(jìn)而調(diào)控相關(guān)蛋白表達(dá)。據(jù)預(yù)測(cè)，miRNA能夠調(diào)控55%以上的蛋白質(zhì)編碼基因（Friedman et al.，2009），并參與細(xì)胞發(fā)育、增殖、新陳代謝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等過(guò)程。miRNA與mRNA只有部分堿基互補(bǔ)，因此單個(gè)miRNA可能靶向多個(gè)不同的mRNA（Zhu et al.，2018）。同樣，單個(gè)mRNA可能包含多個(gè)不同的miRNA結(jié)合位點(diǎn)，從而形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（Zhu et al.，2018）。通過(guò)這種作用模式，miRNA直接或間接調(diào)控癌癥相關(guān)的mRNA，進(jìn)而廣泛參與癌癥的發(fā)生和發(fā)展（Yuan et al.，2016）。在實(shí)體和血液腫瘤中，已發(fā)現(xiàn)大量miRNA含量發(fā)生改變，并且其表達(dá)與診斷時(shí)癌癥的嚴(yán)重程度和分期有關(guān)（Tutar et al.，2015）。

相關(guān)研究表明，miRNA對(duì)癌癥的發(fā)生和進(jìn)展具有雙重效用，其靶點(diǎn)是腫瘤抑制因子或癌基因（Priyadarshini et al.，2013）。因此，特定miRNA的表達(dá)能夠下調(diào)癌基因或重新表達(dá)腫瘤抑制基因，進(jìn)而形成腫瘤抑制（Song et al.，2016）。如在肝癌中，miR-206通過(guò)靶向c-Met基因的3’-UTR導(dǎo)致c-Met基因沉默，從而阻斷CDK6的細(xì)胞周期進(jìn)程，預(yù)防肝癌發(fā)生和發(fā)展（Umeh-Garcia et al.，2018）。miRNA是癌癥發(fā)展中的診斷標(biāo)記物，如在乳腺癌中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)miR-1、miR-133a、miR-126等是早期癌癥發(fā)生的生物標(biāo)記物（Muti et al.，2014）。在癌癥患者中，miRNA失調(diào)將會(huì)影響癌細(xì)胞增殖、分化和侵襲等（Park et al.，2018）。基于此，調(diào)控miRNA對(duì)癌癥患者的康復(fù)極為重要。

3.2 運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)的miRNA可能改善多種類型癌癥

運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠誘導(dǎo)基因的差異表達(dá)（Ornish et al.，2008），其中就包括miRNA，且不同運(yùn)動(dòng)類型對(duì)miRNA的含量產(chǎn)生不同影響。近年來(lái)，運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)miRNA的含量變化引起廣大學(xué)者的關(guān)注。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，12周高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后，乳腺癌患者血清中抑癌miRNA含量明顯增加，促癌miRNA含量明顯減少（Isanejad et al.，2016）。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)miRNA的調(diào)節(jié)能夠抑制相關(guān)促癌因子，并有效抑制腫瘤細(xì)胞自我更新、侵襲和轉(zhuǎn)移等，降低罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)（Mooren et al.，2014）?？梢?jiàn)，運(yùn)動(dòng)鍛煉可能通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA的含量變化，進(jìn)而影響癌癥的發(fā)生與發(fā)展。

目前，越來(lái)越多的研究表明，長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)鍛煉可誘導(dǎo)相關(guān)miRNA的含量變化，且這些miRNA作為抑癌基因在改善癌癥相關(guān)信號(hào)通路中發(fā)揮重要作用（Alhasan，2019；Cui et al.，2013；Wang et al.，2019）。由此推測(cè)，運(yùn)動(dòng)鍛煉可能通過(guò)誘導(dǎo)miRNA含量變化改善相關(guān)癌癥。雖然長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)鍛煉后miR-486含量下降，但有研究表明，較低含量的miR-486表達(dá)并不會(huì)增加癌癥不良預(yù)后的風(fēng)險(xiǎn)（Jiang et al.，2018）。因此，結(jié)合表1的分析結(jié)果，將運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)miRNA改善的癌癥類型進(jìn)行匯總（圖1），有6種癌癥能夠同時(shí)被運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的miRNA改善?？梢?jiàn)，運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)在多種類型癌癥中發(fā)揮抑癌因子作用的miRNA（miR-1、miR-126、miR-133a、miR-146a、miR-206）含量，可能對(duì)結(jié)直腸癌、肺癌、前列腺癌、乳腺癌、肝癌和胃癌具有良好的改善作用。

圖1 長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)miRNA改善的癌癥類型Figure 1. Cancer Types of Long-Term Exercise Improved by Regulating miRNA

4 運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)miRNA改善癌癥的可能機(jī)制

miRNA已被證實(shí)能夠抑制癌癥相關(guān)重要基因的表達(dá)（Cui et al.，2013），能夠調(diào)控大約30%人類癌基因和腫瘤抑制基因（Areeb et al.，2015）。miRNA調(diào)控靶基因的主要機(jī)制是通過(guò)與mRNA 3’非翻譯區(qū)（3’-untranslated region，3’-UTR）部分堿基互補(bǔ)序列相結(jié)合，誘導(dǎo)mRNA降解或抑制mRNA翻譯（Zhu et al.，2018），阻滯細(xì)胞周期進(jìn)程，進(jìn)而有效靶向腫瘤干細(xì)胞并阻礙其轉(zhuǎn)移。如miR-206針對(duì)c-Met基因的 3’-UTR進(jìn)行沉默（Wang et al.，2019），進(jìn)而將細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期（Zhou et al.，2019）；miR-126的表達(dá)與細(xì)胞增殖減少和癌細(xì)胞在G1期阻滯有關(guān)（Al?hasan，2019）。運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠調(diào)節(jié)相關(guān)miRNA含量，從而達(dá)到改善癌癥的效果，而miRNA改善癌癥主要通過(guò)調(diào)控相關(guān)因子。鑒于此，在分子水平上了解運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)miR?NA干預(yù)癌細(xì)胞的相關(guān)信號(hào)通路十分重要，既有利于了解運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善癌癥的機(jī)制，亦有助于將運(yùn)動(dòng)鍛煉應(yīng)用于癌癥的臨床控制。

4.1 運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善乳腺癌的可能機(jī)制

乳腺癌是全世界女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。在乳腺癌相關(guān)研究中，miR-206、miR-133a、miR-126、miR-1和miR-146a作為抑癌因子在組織中的表達(dá)顯著降低（Al?hasan，2019；Cui et al.，2013；Long et al.，2019），而運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠顯著增加miR-1、miR-126、miR-133a、miR-146a、miR-206的含量。事實(shí)上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)鍛煉后，miR-206在乳腺腫瘤組織中表達(dá)增加，并減少腫瘤組織生長(zhǎng)（Isanejad et al.，2016）。癌癥干細(xì)胞作為能夠自我更新并介導(dǎo)腫瘤生成和轉(zhuǎn)移的癌細(xì)胞亞群，在腫瘤生成和轉(zhuǎn)移中的作用至關(guān)重要。有研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌干細(xì)胞（breast cancer stem cells，BCSCs）中，T-Box轉(zhuǎn)錄因子 3（T-Box tran?scription factor 3，TBX3）過(guò)表達(dá)，參與其增殖、遷移和調(diào)控（Amir et al.，2016），并調(diào)節(jié)TGF-β1的促遷移能力，這是BCSCs擴(kuò)增的必要和充分條件（Li et al.，2013）。然而，TBX3在乳腺癌細(xì)胞中受運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)的miR-206抑制，且這種抑制能夠消除腫瘤侵襲表型（Amir et al.，2016）。其主要機(jī)理是，運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)的miR-206抑制TBX3轉(zhuǎn)錄因子，降低TGF-β促遷移能力，進(jìn)而抑制BCSCs遷移。同理，受運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)的miR-1通過(guò)與卷曲蛋白7（frizzled class receptor 7，F(xiàn)ZD7）結(jié)合，阻滯Wnt/β-catenin信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而抑制BCSCs增殖和遷移（Liu et al.，2015）。

在腫瘤細(xì)胞中，過(guò)表達(dá)的miR-133a使細(xì)胞周期阻滯在G2/S期，抑制DNA新合成（Cui et al.，2013）。而有研究發(fā)現(xiàn)，miR-133a含量受運(yùn)動(dòng)鍛煉的調(diào)節(jié)（Cui et al.，2016；Gomes et al.，2014；Mooren et al.，2014）。生物信息學(xué)預(yù)測(cè)表明，表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）是miR-133a潛在靶點(diǎn)?；蚍治鲲@示，miR-133a與EGFR mRNA上的3’-UTR結(jié)合（不與突變的3’-UTR結(jié)合），從而下調(diào)蛋白表達(dá)水平，因此EGFR的蛋白表達(dá)隨miR-133a表達(dá)的增加而減弱；另外，在乳腺癌細(xì)胞中，受運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)的miR-133a能夠抑制磷酸化Akt蛋白（phospho-pro?tein kinese B，p-Akt）水平（Cui et al.，2013）。磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）和Akt是EGFR下游重要信號(hào)通路分子，激活的EGFR通過(guò)該通路將信號(hào)傳遞給PI3K蛋白，進(jìn)而導(dǎo)致Akt蛋白磷酸化。因此，miR-133a在運(yùn)動(dòng)鍛煉中表達(dá)增加，然后主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)到腫瘤組織，而過(guò)表達(dá)的miR-133a通過(guò)靶向EGFR阻止PI3K的信號(hào)傳導(dǎo)，進(jìn)而抑制p-Akt蛋白水平，從而調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞的周期和增殖（Cui et al.，2013）。

運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠增加miR-126和miR-146a的含量，miR-126過(guò)表達(dá)與乳腺癌細(xì)胞增殖減少及G1期阻滯有關(guān)（Al?hasan，2019）。Alhasan（2019）研究發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGF-A）通過(guò)促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和腫瘤生長(zhǎng)參與腫瘤轉(zhuǎn)移，且在乳腺癌細(xì)胞中是miR-126的直接靶點(diǎn)。因此，過(guò)表達(dá)的miR-126通過(guò)直接調(diào)控VEGF-A抑制乳腺組織中癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移。研究表明，miR-146a直接與白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)激酶 1（interleukin-1 receptor-associated kinase 1，IRAK1）的3’-UTR結(jié)合，從而發(fā)揮腫瘤抑制作用（Long et al.，2019）。

4.2 運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善前列腺癌的可能機(jī)制

前列腺癌被認(rèn)為是最常見(jiàn)的癌癥之一。研究發(fā)現(xiàn)，miR-206過(guò)表達(dá)能夠改善前列腺癌（Wang et al.，2018），而運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠增加血液循環(huán)中miR-206的含量。miR-206上調(diào)能夠抑制前列腺癌細(xì)胞增殖、遷移，侵襲并誘導(dǎo)G0/G1阻滯，而前列腺癌組織中miR-206的表達(dá)明顯降低（Wang et al.，2018）。膜聯(lián)蛋白下調(diào)或功能障礙在惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，miR-206通過(guò)與膜聯(lián)蛋白A2（annexin A2，ANXA2）mRNA的3’-UTR結(jié)合，調(diào)節(jié)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）信號(hào)（Yang et al.，2018）。由此，運(yùn)動(dòng)鍛煉后，miR-206能夠介導(dǎo)ANXA2，從而抑制前列腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

同樣，miR-1含量也受到運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)。miR-1通過(guò)阻滯G0/G1期進(jìn)程抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，并且miR-1過(guò)表達(dá)能夠從功能上抑制前列腺癌細(xì)胞的活性和增殖，miR-1靶向c-Met，顯著降低p-Akt和p-mTOR的蛋白水平，從而阻滯Akt/mTOR信號(hào)通路以減少前列腺癌細(xì)胞的存活和增殖（Gao et al.，2019）。Hazar-Rethinam等（2011）研究表明，E2F家族成員E2F5和CDK家族成員PFTK1參與前列腺癌細(xì)胞周期的調(diào)控，而miR-1可直接調(diào)控這2個(gè)基因，進(jìn)而抑制前列腺癌細(xì)胞增殖。

在前列腺癌組織中miR-133a-3p含量降低，尤其在骨轉(zhuǎn)移性前列腺癌中。Tang等（2018）發(fā)現(xiàn)，miR-133a-3p通過(guò)直接靶向EGFR、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體1、IGF-1R和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體（mesenchymal-epithelial transition factor，MET）等多種細(xì)胞因子受體，阻滯PI3K/Akt信號(hào)通路，進(jìn)而降低前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生率。

熒光素酶實(shí)驗(yàn)研究表明，ADAM金屬蛋白酶結(jié)構(gòu)域9（a disintegrin and a metalloprotease 9，ADAM9）參與多種癌癥的發(fā)生和發(fā)展，是miR-126的靶基因（Hua et al.，2018）。目前，已證實(shí)miR-126能夠降低ADAM9蛋白的表達(dá)，進(jìn)而抑制前列腺癌進(jìn)程（Hua et al.，2018），而運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠增加miR-126含量。由此，運(yùn)動(dòng)鍛煉可能通過(guò)調(diào)節(jié)miR-126來(lái)抑制前列腺癌的進(jìn)程。

Xu等（2015）通過(guò)力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，miR-146a靶向Rho相關(guān)的含有卷曲螺旋蛋白激酶1（rho associated coiled coil containing protein kinase 1，ROCK1）的3’-UTR，抑制ROCK1的基礎(chǔ)表達(dá)水平，同時(shí)miR-146a過(guò)表達(dá)能夠降低（天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶3，cysteinyl aspartate specific protein?ase，Caspase3）活性。因此，運(yùn)動(dòng)鍛煉增加的miR-146a通過(guò)調(diào)節(jié)ROCK/Caspase3通路，在促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞凋亡過(guò)程中發(fā)揮重要作用（Xu et al.，2015）。

4.3 運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善肝癌的可能機(jī)制

肝細(xì)胞癌是最常見(jiàn)的原發(fā)性肝臟惡性腫瘤之一。越來(lái)越多的證據(jù)表明，miRNA失調(diào)與包括肝癌在內(nèi)的多種腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)（Chen et al.，2016）。有研究發(fā)現(xiàn)，在27例人體肝癌組織中，miR-206的表達(dá)低于癌細(xì)胞旁正常組織（Wang et al.，2019），而運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠上調(diào)miR-206。人類肝癌組織中c-Met水平與miR-206表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，且miR-206針對(duì)c-Met基因的3’-UTR進(jìn)行沉默，但c-Met表達(dá)的恢復(fù)可逆轉(zhuǎn)miR-206對(duì)肝癌的抑制作用（Wang et al.，2019）。因此，miR-206主要通過(guò)靶向c-Met/PI3K/Akt/mTOR通路減少肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)細(xì)胞EMT和血管生成，進(jìn)而阻滯肝癌細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期（Chen et al.，2016）。

內(nèi)皮素-1（endothelin-1，ET-1）是一種強(qiáng)有力的促有絲分裂原，通過(guò)western blot和real-time PCR均檢測(cè)到ET-1在人肝癌組織中高表達(dá)，而miR-1在肝癌細(xì)胞系中表達(dá)降低（Li et al.，2012）。熒光素酶報(bào)告分析表明，miR-1通過(guò)與ET-1的3’-UTR堿基互補(bǔ)結(jié)合位點(diǎn)配對(duì)來(lái)抑制ET-1表達(dá)，進(jìn)而抑制肝癌細(xì)胞增殖（Li et al.，2012）。

功能研究表明，過(guò)表達(dá)的miR-133a通過(guò)抑制細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和克隆形成，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡并阻滯細(xì)胞周期于G0/G1期，從而抑制體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)（Zhang et al.，2019b）。有研究證實(shí)，IGF-1R是肝癌細(xì)胞中miR-133a的直接靶點(diǎn)，miR-133a的過(guò)表達(dá)通過(guò)阻滯IGF-1R及其下游PI3K/Akt信號(hào)通路，進(jìn)而抑制肝癌生長(zhǎng)（Zhang et al.，2019b）。運(yùn)動(dòng)鍛煉后，miR-133a含量顯著增加，由此，miR-133a可能是運(yùn)動(dòng)鍛煉影響肝癌進(jìn)展的有效途徑。

Polo樣激酶 4（Polo-like kinase 4，PLK-4）屬于致癌基因。生物信息學(xué)分析表明，PLK-4具有調(diào)節(jié)ATR/CHEK1通路參與肝癌的致癌作用。miR-126/PLK-4信號(hào)軸主要通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期來(lái)抑制腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。在此過(guò)程中，ATR/CHEK1通路受到顯著抑制（Bao et al.，2018）。因此，受到運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)的miR-126進(jìn)一步負(fù)調(diào)控PLK-4的ATR/CHEK1通路，影響肝癌發(fā)展。

TNF受體相關(guān)因子6（TNF receptor associated factor 6，TRAF6）是腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子家族的成員，其在許多癌癥中是一種普遍擴(kuò)增的癌基因（林根 等，2015）。研究表明，TRAF6在肝癌組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，而受運(yùn)動(dòng)鍛煉影響的miR-146a通過(guò)下調(diào)TRAF6抑制肝癌細(xì)胞增殖、侵襲和腫瘤生長(zhǎng)（Zu et al.，2016）。

4.4 運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善胃癌的可能機(jī)制

胃癌是世界上第四大常見(jiàn)癌癥。與運(yùn)動(dòng)鍛煉相關(guān)的miR-206能夠抑制c-Met在胃癌中的表達(dá)，且在腫瘤中過(guò)表達(dá)的c-Met具有顯著抑制腫瘤發(fā)展的作用（Zheng et al.，2015）。機(jī)理研究表明，配對(duì)盒基因3（paired box 3，PAX3）在胃癌組織中表達(dá)顯著升高，能夠促進(jìn)胃癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲（Zhang et al.，2015）。MET在人類多種癌癥中上調(diào)，并在癌癥發(fā)展中起重要作用（Han et al.，2015）。胃癌中，PAX3和MET水平呈正相關(guān)，且PAX3的功能是通過(guò)上調(diào)下游目標(biāo)MET實(shí)現(xiàn)的（Zhang et al.，2015）。研究發(fā)現(xiàn)，PAX3是miR-206靶基因，由此，受運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)的miR-206通過(guò)抑制PAX3的表達(dá)影響MET信號(hào)通路，從而抑制胃癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移（Zhang et al.，2015）。此外，Han等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，miR-1通過(guò)靶向MET抑制胃癌細(xì)胞增殖和遷移。

Erb-B2受體酪氨酸激酶2（Erb-B2 receptor tyrosine ki?nase 2， ERBB2）是一種跨膜酪氨酸激酶受體，屬于EGFR家族，過(guò)表達(dá)的ERBB2能夠促進(jìn)細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致細(xì)胞不受控或過(guò)度生長(zhǎng)，其在人類腫瘤發(fā)生、發(fā)展中起重要作用（Li et al.，2017）。研究發(fā)現(xiàn)，miR-133a通過(guò)下調(diào)ERBB2及其下游信號(hào)分子p-Erk1/2和p-Akt的表達(dá)來(lái)抑制胃癌細(xì)胞增殖（Li et al.，2017）。而由于運(yùn)動(dòng)鍛煉促使miR-133a含量增加，長(zhǎng)期有氧耐力運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)調(diào)節(jié)miR-133a影響胃癌進(jìn)展。

雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)證實(shí)，miR-126通過(guò)靶定IGF-1R的3’-UTR，進(jìn)而抑制IGF-1R表達(dá)，導(dǎo)致胃癌細(xì)胞增殖和侵襲降低（王宏 等，2019）。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β激活激酶1（trans?forming growth factor β-activated kinase 1，Tak1）是絲裂原活化蛋白激酶家族的成員，在NF-κB信號(hào)通路激活中發(fā)揮持久作用。大多數(shù)組織中，Tak1丟失使細(xì)胞對(duì)凋亡或死亡敏感（Mihaly et al.，2014）。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，胃癌細(xì)胞中miR-146a表達(dá)與Tak1表達(dá)呈負(fù)相關(guān)（Chen et al.，2017）。因此，由運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)的miR-146a能夠靶向Tak1，抑制NF-κB信號(hào)通路并降低Bcl2表達(dá)，進(jìn)而抑制胃癌細(xì)胞增殖和遷移。

4.5 運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善結(jié)直腸癌的可能機(jī)制

在結(jié)直腸癌中，miR-206作為腫瘤抑制因子，將結(jié)直腸癌細(xì)胞阻滯在G0/G1期，并加速細(xì)胞凋亡（Ren et al.，2016）。研究發(fā)現(xiàn)，miR-206過(guò)表達(dá)能夠下調(diào)結(jié)直腸癌細(xì)胞中編導(dǎo)跨膜蛋白1（transmembrane 4 L six family member 1，TM4SF1），從而降低Akt和Erk磷酸化水平，影響結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移（Park et al.，2018）。因此，miR-206作為運(yùn)動(dòng)鍛煉和結(jié)直腸癌之間的潛在介質(zhì)可能發(fā)揮重要作用。

過(guò)表達(dá)的miR-1模擬物能夠顯著降低腫瘤糖酵解，包括乳酸的產(chǎn)生和葡萄糖的攝取等，并最終抑制腫瘤增殖（Xu et al.，2017）。其主要機(jī)制是，miR-1通過(guò)與缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α）的3'-UTR結(jié)合，介導(dǎo)HIF-1α耗竭以抑制腫瘤糖酵解（Xu et al.，2017）。miR-1顯著抑制Smad3與HIF-1α之間的相互作用，這種相互作用歸因于HIF-1α減少，從而抑制Smad3激活，降低Warburg效應(yīng)中代謝酶（如HK2和MCT4）的表達(dá)，進(jìn)而最終抑制腫瘤增殖（Xu et al.，2017）。因此，運(yùn)動(dòng)鍛煉可能通過(guò)顯著增加miR-1改善結(jié)直腸癌。

研究發(fā)現(xiàn)，SUMO特異性蛋白酶1（SUMO-specific protease 1，SENP1）基因表達(dá)失調(diào)在多種癌癥中均有表現(xiàn)，是癌癥進(jìn)展中關(guān)鍵的癌基因（Zhou et al.，2018）。熒光素酶基因?qū)嶒?yàn)表明，miR-133a-3p能夠通過(guò)與其3'-UTR結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)SENP1的表達(dá)，導(dǎo)致SENP1下調(diào)和CDK抑制劑（如 p16、p19、p21和p27）上調(diào)（Zhou et al.，2018），從而在結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖和調(diào)控細(xì)胞周期中發(fā)揮作用。

另外，miR-126和miR-146a在結(jié)直腸癌中含量下降（Bleau et al.，2018；Yuan et al.，2016）。趨化因子（C-X-C基序）受體4（C-X-C motifchemokine receptor 4，CXCR4）是7種跨膜G蛋白偶聯(lián)受體成員，對(duì)多種細(xì)胞動(dòng)員、遷移、增殖和存活起至關(guān)重要的作用，且CXCR4在各種癌癥類型中高度表達(dá)，被認(rèn)為是表達(dá)最廣泛的癌癥相關(guān)趨化因子受體（Chatterjee et al.，2014）。在結(jié)直腸癌中，miR-126通過(guò)CXCR4失活RhoA信號(hào)通路發(fā)揮腫瘤抑制作用（Yuan et al.，2016）。研究發(fā)現(xiàn)，miR-146a能夠阻止 c-Met的翻譯，miR-146a的過(guò)表達(dá)在腫瘤轉(zhuǎn)移克隆體中導(dǎo)致惡性腫瘤減少，并在一定程度上消除原發(fā)性腫瘤（Bleau et al.，2018）。由此，運(yùn)動(dòng)鍛煉可能通過(guò)調(diào)節(jié)miR-126和miR-146a改善結(jié)直腸癌。

4.6 運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善肺癌的可能機(jī)制

非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）是全球癌癥相關(guān)死亡的主要原因，血管生成是NSCLC的主要標(biāo)志。研究發(fā)現(xiàn)，miR-206在NSCLC中含量顯著下降（Xue et al.，2016）。在NSCLC中，miR-206通過(guò)抑制14-3-3ζ/STAT3/HIF-1α/VEGF通路降低NSCLC的血管生成能力（Xue et al.，2016）。具體機(jī)制是 ，14-3-3ζ與磷酸化的STAT3結(jié)合，提高HIF-1α表達(dá)，增強(qiáng)HIF-1α向VEGF啟動(dòng)子的募集，導(dǎo)致14-3-3ζ增強(qiáng)血管生成。然而，在NSCLC細(xì)胞異種移植模型中，miR-206過(guò)表達(dá)或14-3-3ζ表達(dá)減少均抑制STAT3/HIF-1α/VEGF通路，并降低腫瘤的生長(zhǎng)和血管生成（Xue et al.，2016）。在另一條通路中，miR-206通過(guò)抑制c-Met和Bcl2在NSCLC中的表達(dá)，在腫瘤中發(fā)揮腫瘤抑制作用（Sun et al.，2015）。另外，miR-1和miR-206均抑制c-Met下游的Akt和Erk通路，并阻斷肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的EMT（Jiao et al.，2018）。由此，miR-1和miR-206可能介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)鍛煉調(diào)節(jié)NSCLC的相關(guān)信號(hào)通路。

在NSCLC患者中發(fā)現(xiàn)，miR-133a下調(diào)與NSCLC患者的預(yù)后不良相關(guān)（Shen et al.，2019）。YES原癌基因1（YES proto-oncogene 1，YES1）也被確認(rèn)為是miR-133a的直接靶標(biāo)，且YES1下調(diào)能夠抑制NSCLC細(xì)胞增殖（Shen et al.，2019）。因此，運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)的miR-133a可能通過(guò)靶向YES1，抑制NSCLC中的細(xì)胞增殖。

PTEN/PI3K/Akt通路被認(rèn)為是調(diào)控細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)、代謝和凋亡等生物學(xué)過(guò)程的重要信號(hào)通路（Song et al.，2016）。miR-126上調(diào)導(dǎo)致PIK3R2、PI3K和p-Akt表達(dá)下降，PTEN表達(dá)升高（Song et al.，2016）；相反，miR-126下調(diào)，這3種蛋白表達(dá)量增加。雙熒光素酶基因檢測(cè)結(jié)果表明，PIK3R2是miR-126的靶基因（Song et al.，2016）。因此，在NSCLC細(xì)胞中過(guò)表達(dá)的miR-126能夠降低PIK3R2的表達(dá)，影響PTEN/PI3K/Akt信號(hào)通路，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲（Song et al.，2016）。

在NSCLC中，miR-146a-5p通過(guò)靶向調(diào)節(jié)細(xì)胞周期因子（CCND1和CCND2）mRNA的3’-UTR位點(diǎn)，在mRNA和蛋白質(zhì)水平上均降低細(xì)胞周期因子的表達(dá)，從而導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯在G0/G1期，進(jìn)而抑制NSCLC細(xì)胞系中的細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期進(jìn)程（Li et al.，2016）。由此，運(yùn)動(dòng)鍛煉可能通過(guò)誘導(dǎo)miR-146a抑制NSCLC細(xì)胞增殖。

綜上所述，運(yùn)動(dòng)鍛煉可能通過(guò)調(diào)節(jié)miR-1、miR-126、miR-133a、miR-146a、miR-206a含量，對(duì)乳腺癌、前列腺癌、肝癌、胃癌、結(jié)直腸癌、肺癌具有良好的改善作用。根據(jù)miRNA的生理生化特性，miRNA能夠調(diào)控mRNA轉(zhuǎn)錄的基因進(jìn)行切割、失穩(wěn)或翻譯抑制，進(jìn)一步抑制相關(guān)基因表達(dá)。miRNA調(diào)控癌基因的具體機(jī)制為miRNA通過(guò)與mRNA的3’-UTR部分堿基互補(bǔ)配對(duì)，誘導(dǎo)mRNA翻譯、降解和沉默，導(dǎo)致細(xì)胞有絲分裂G0/S期停滯，阻斷癌細(xì)胞新蛋白質(zhì)形成和DNA復(fù)制，從根源上切斷癌細(xì)胞復(fù)制和轉(zhuǎn)移。運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善相關(guān)癌癥的進(jìn)程中，運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)的miRNA主要通過(guò)調(diào)節(jié)c-Met/Akt/mTOR、c-Met/Akt/Erk和c-Met/PI3K/Akt信號(hào)通路阻滯細(xì)胞有絲分裂G0/S期，進(jìn)而有效控制癌細(xì)胞更新、侵襲和遷移（圖2）。

圖2 運(yùn)動(dòng)鍛煉通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA改善癌癥的機(jī)制Figure 2. The Mechanism of Physical Exercise Improving Cancer by Regulating miRNA

5 結(jié)論

運(yùn)動(dòng)鍛煉能夠調(diào)節(jié)血漿中運(yùn)動(dòng)敏感型miRNA的含量，可能對(duì)乳腺癌、前列腺癌、肝癌、胃癌、結(jié)直腸癌、肺癌具有良好的改善作用，且運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)的相關(guān)miRNA可能通過(guò)調(diào)節(jié)相關(guān)信號(hào)通路阻滯細(xì)胞有絲分裂的G0/S期，從而有效控制癌細(xì)胞更新、侵襲和遷移。目前，有關(guān)運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)miRNA表達(dá)的影響受到樣本量小的限制，且未對(duì)miRNA或身體活動(dòng)進(jìn)行量化。更重要的是，鮮見(jiàn)運(yùn)動(dòng)鍛煉誘導(dǎo)miRNA改善癌癥的針對(duì)性研究，未來(lái)需要進(jìn)一步探討其具體機(jī)制。