外泌體lncRNAs在結(jié)直腸癌中西醫(yī)研究中的現(xiàn)狀及思考

榮汶青,柴妮,朱惠蓉

(1.上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院,上海 201203;2.上海中醫(yī)藥大學附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院,上海 200437)

結(jié)直腸癌(Colorectal cancer, CRC)是全球第三大癌癥,死亡率高居第二[1]。結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展機制十分復(fù)雜,近年研究顯示,外泌體長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA, lncRNAs)在這一過程中扮演重要角色。lncRNAs是由超過200個核苷酸組成的非編碼RNA,它們通過與DNA、RNA和蛋白質(zhì)相互作用調(diào)節(jié)基因表達,并在可變剪接機制、蛋白質(zhì)定位和活性、細胞亞結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)復(fù)合物的形成等方面發(fā)揮重要作用[2]。外泌體是小的細胞外囊泡,來源于幾乎所有類型的人類細胞,通過體液循環(huán)和細胞受體進入靶細胞,在多種人類疾病中起著關(guān)鍵作用,尤其是癌癥。多項研究[3-7]表明,lncRNAs可以被外泌體包裹,轉(zhuǎn)移到受體細胞,進一步影響結(jié)直腸癌進展和轉(zhuǎn)移,并可作為診斷及判斷預(yù)后的循環(huán)標志物。同時,外泌體lncRNAs也可以通過調(diào)控腫瘤微環(huán)境多種關(guān)鍵信號通路和蛋白表達,進而影響結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展。

古今醫(yī)家對結(jié)直腸癌治療的認識不盡相同,但總體認為其基本病機為本虛標實,本虛為正氣虧虛,標實為痰、濕、熱、毒、瘀等病理因素交互為患,正虛導(dǎo)致病理因素產(chǎn)生,病理因素加重正虛,導(dǎo)致結(jié)直腸癌纏綿難愈,迅速進展。外泌體lncRNAs通過多種途徑影響結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展,與中醫(yī)學對其“正虛邪實”病機的認識高度契合,本文試從外泌體lncRNAs在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中的作用機制闡釋結(jié)直腸癌正虛邪實病機,并探討中醫(yī)藥通過干預(yù)外泌體lncRNAs發(fā)揮作用的可能機制。

1 外泌體lncRNAs影響結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展

外泌體lncRNAs通過影響多種結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵事件,如免疫逃逸、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)、血管生成、化療抗性等,促進結(jié)直腸癌進程。

1.1 誘導(dǎo)免疫逃逸

免疫系統(tǒng)監(jiān)視是腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),脫離機體免疫的監(jiān)控后,腫瘤的惡性生物學行為顯著加快,促使腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。Huang等[8]研究顯示,結(jié)直腸癌細胞來源的外泌體lncRNA SNHG10通過上調(diào)INHBC的表達抑制NK細胞的功能從而促進免疫逃逸。Xian等[9]發(fā)現(xiàn)lncRNA KCNQ1OT1在結(jié)直腸癌來源的外泌體中的表達顯著增加,KCNQ1OT1可通過miR-30a-5p/USP22調(diào)節(jié)PD-L1泛素化,促進結(jié)直腸癌免疫逃逸。Sun等[10]研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌細胞外泌體lncRNA CRNDE-h顯著升高并將它們傳遞給CD4+T細胞以增加Th17細胞比例、RORγt表達和IL-17啟動子活性,減弱宿主免疫監(jiān)視功能,促進腫瘤免疫逃逸。Liang等[11]發(fā)現(xiàn)lncRNA RPPH1在結(jié)直腸癌組織中顯著上調(diào),結(jié)直腸癌細胞來源的外泌體可將RPPH1轉(zhuǎn)運至巨噬細胞,介導(dǎo)巨噬細胞M2極化,誘導(dǎo)免疫逃逸,促進結(jié)直腸癌細胞的轉(zhuǎn)移和增殖。

1.2 促進增殖

腫瘤細胞因失去接觸抑制導(dǎo)致迅速增殖,是腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中最常見的惡性表型。Xu等[12]證實結(jié)直腸癌細外泌體MALAT1通過調(diào)節(jié)FUT4并激活PI3K/Akt/mTOR通路,通過海綿miR-26a/26b促進結(jié)直腸癌細胞的增殖。Luan等[13]發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者血清外泌體lncRNA UCA1上調(diào),外泌體可以將UCA1轉(zhuǎn)移到結(jié)直腸癌細胞以增加其增殖。Liu等[14]研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者外泌體LncRNA GAS5表達降低,通過與miR-221作用促進細胞增殖。Li等[15]發(fā)現(xiàn)lncRNA ADAMTS9-AS1在結(jié)直腸癌組織中顯著減少,其在體外和體內(nèi)調(diào)節(jié)細胞增殖。Yin等[16]發(fā)現(xiàn)lncRNA NNT-AS1在結(jié)直腸癌外泌體中上調(diào),NNT-AS1的沉默抑制了結(jié)直腸癌細胞的增殖。

1.3 增加化療及靶向治療抗性

化療及靶向治療耐藥是結(jié)直腸癌治療失敗的主要原因,多項研究發(fā)現(xiàn)外泌體lncRNAs在結(jié)直腸癌細胞耐藥中發(fā)揮重要作用。Chen等[17]在絲裂霉素抗性的結(jié)直腸癌細胞中檢測到lncRNA HOTTIP的高表達,并發(fā)現(xiàn)HOTTIP通過絲裂霉素抗性細胞分泌的外泌體轉(zhuǎn)移到親代細胞中,提高絲裂霉素抗性。Sun等[18]篩選與結(jié)直腸癌耐藥相關(guān)表達的外泌體lncRNA,發(fā)現(xiàn)CRNDE、H19、UCA1和HOTAIR顯著升高,其中HOTAIR的過表達同時與晚期結(jié)直腸癌腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及預(yù)后不良相關(guān)。Deng等[19]研究顯示,lncRNA CCAL促進結(jié)直腸癌細胞的奧沙利鉑抗性,CCAL通過外泌體激活腫瘤相關(guān)成纖維細胞,抑制結(jié)直腸癌細胞凋亡,誘導(dǎo)化學抗性并激活β-連環(huán)蛋白信號通路。Ren等[20]發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者腫瘤相關(guān)成纖維細胞衍生的外泌體富含lncRNA H19,可促進結(jié)直腸癌細胞的化學抗性。在晚期結(jié)直腸癌的治療中,靶向聯(lián)合化療已成為一線方案,其中西妥昔單抗為臨床常用的靶向藥物之一。Yang等[21]發(fā)現(xiàn)外泌體lncRNA UCA1在西妥昔單抗耐藥的癌細胞及其外泌體中表達顯著升高,來自西妥昔單抗耐藥細胞的外泌體可以顯著提高UCA1表達,并將耐藥性傳遞給敏感細胞。

1.4 促進血管新生

血管新生指從已有的毛細血管或毛細血管后靜脈發(fā)展而形成新的血管過程,與結(jié)直腸癌細胞增殖、轉(zhuǎn)移等密切相關(guān),已成為結(jié)直腸癌治療的重要靶標,該過程涉及多種細胞因子。研究發(fā)現(xiàn)外泌體lncRNAs在結(jié)直腸癌血管新生中發(fā)揮重要作用。Wang等[22]發(fā)現(xiàn)lncRNA-APC1表達降低與淋巴結(jié)和/或遠處轉(zhuǎn)移、更晚期的臨床分期以及結(jié)直腸癌患者的不良預(yù)后呈正相關(guān),增強lncRNA-APC1表達可抑制結(jié)直腸癌細胞的生長、轉(zhuǎn)移和腫瘤血管生成。

1.5 驅(qū)動上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化

上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymal transitions, EMT)是細胞失去其上皮特征,并獲得間充質(zhì)特性的過程[23]。EMT在結(jié)直腸癌進展、轉(zhuǎn)移和耐藥性中起重要作用[24]。來自臨床前和早期臨床研究的越來越多的證據(jù)表明,EMT標志物可能作為結(jié)直腸癌的結(jié)果預(yù)測因子和潛在的治療靶點。Zhou等[25]發(fā)現(xiàn)腫瘤相關(guān)成纖維細胞(CAFs)衍生的外泌體中LINC00659的表達顯著增加,CAFs-exo可顯著促進結(jié)直腸癌細胞EMT,促進大腸癌進展。

2 外泌體lncRNA在結(jié)直腸癌診斷及預(yù)后中的臨床意義

目前臨床常用的結(jié)直腸癌診斷標志物主要為癌胚抗原(CEA)、CA-199、CA125等,但它們對結(jié)直腸癌診斷的特異性和敏感性都不高。外泌體lncRNAs因其片段穩(wěn)定、表達特異性高、廣泛存在于血液中等優(yōu)勢,是一種在結(jié)直腸癌的診斷與預(yù)后預(yù)測中具有較強潛力的生物標志物。Yu等[4]通過比較結(jié)直腸癌患者及健康志愿者血清樣本,發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者的外泌體FOXD2-AS1、NRIR和XLOC_009459(TCONS_00020073)水平顯著上調(diào),聯(lián)合檢測對于結(jié)直腸癌診斷的ROC曲線下面積(AUC)為0.736。Zhao等[26]發(fā)現(xiàn)外泌體LINC02418高表達,并可作為區(qū)分結(jié)直腸癌患者和健康志愿者的生物標志物(AUC=0.897 8,95%CI=0.864 4～0.935 1)。Li等[15]提出外泌體ADAMTS9-AS1可以作為結(jié)直腸癌的診斷生物標志物,該模型的AUC為0.835(95%CI=0.777～0.911)。Liang等[11]檢測結(jié)直腸癌組織中及血漿外泌體lncRNA含量,發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者組織lncRNA RPPH1表達顯著上調(diào),結(jié)直腸癌患者血漿外泌體RPPH1的診斷價值優(yōu)于CEA和CA199標志物,且術(shù)后患者水平顯著下降。Barbagallo等[27]發(fā)現(xiàn),與健康對照相比,lncRNA UCA1在結(jié)直腸癌組織中上調(diào),而在結(jié)直腸癌患者的血清外泌體中下調(diào)。UCA1水平區(qū)分結(jié)直腸癌患者與HC的敏感性和特異性分別為100%和43%。Wang等[6]發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌患者血清外泌體中結(jié)腸癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物2(CCAT2)相比于健康對照顯著過表達,這些外泌體lncRNAs可以作為結(jié)直腸癌的診斷標志物。同時,Hu等[7]發(fā)現(xiàn)顯示相比于健康對照,結(jié)直腸癌患者的外泌體LNCV6_116109、LNCV6_98390、LNCV6_38772、LNCV_108266、LNCV6_84003、LNCV6_98602表達顯著升高,這些外泌體lncRNAs均可作為結(jié)直腸癌患者的潛在非侵襲性生物標志物用于結(jié)直腸癌的早期診斷。Oehme等[28]發(fā)現(xiàn)外泌體lncRNA HOTTIP低表達可有效識別結(jié)直腸癌患者,且可以作為術(shù)前風險分層的有價值的替代生物標志物,HOTTIP低表達是總生存期較差的獨立預(yù)后標志物。

在預(yù)測復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移方面,相關(guān)研究較少。Zhang等[5]采用高通量lncRNA微陣列和qPCR基礎(chǔ)篩選并構(gòu)建了基于5-exosomal lncRNAs (exolncRNAs) panel的模型,對復(fù)發(fā)性結(jié)直腸癌患者顯示出較高的區(qū)分能力,在預(yù)測結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)方面優(yōu)于血清CEA和CA19-9。外泌體lncRNAs在結(jié)直腸癌診斷及預(yù)后中的臨床意義詳見表1。

表1 外泌體lncRNAs作為診斷和預(yù)后標志物潛力Table 1 Potential of lncRNAs in exocrine as diagnostic and prognostic markers

3 中醫(yī)藥通過lncRNAs防治結(jié)直腸癌的作用研究現(xiàn)狀

目前圍繞外泌體lncRNAs開展的中醫(yī)藥防治結(jié)直腸癌的研究相對較少。Chen等[29]發(fā)現(xiàn)大黃蟅蟲丸通過抑制外泌體lncRNA CCL2介導(dǎo)的M2轉(zhuǎn)化,并改善促纖維化微環(huán)境,抑制結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移。由于中醫(yī)藥作用于外泌體lncRNAs發(fā)揮防治結(jié)直腸癌作用的研究較少,為進一步了解其機制,筆者檢索了中醫(yī)藥作用于結(jié)直腸癌細胞內(nèi)lncRNAs的相關(guān)機制研究,發(fā)現(xiàn)多個中藥單體和復(fù)方可通過調(diào)節(jié)lncRNA在防治結(jié)直腸癌中發(fā)揮重要作用。

3.1 中藥單體

研究顯示,姜黃素可通過上調(diào)結(jié)直腸癌細胞BRCA1 lncRNA 2(NBR2)抑制結(jié)直腸癌細胞增殖、克隆形成和S期細胞的百分比[30]。姜黃素還可降低lncRNA PANDAR表達,進一步上調(diào)PUMA表達并促進3種結(jié)腸癌細胞系(包括DLD-1、SW620和HCT116)的凋亡[31]。同時,姜黃素可有效下調(diào)lncRNA KCNQ1OT1的表達,抑制miR-497/Bcl-2軸,逆轉(zhuǎn)結(jié)直腸癌細胞順鉑耐藥性[32]。

Li等發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg3可負向調(diào)節(jié)lncRNA CCAT1,并下調(diào)PI3K/AKT信號通路,抑制結(jié)直腸癌細胞的生長、遷移和侵襲[33]?；苯翘崛∥锶玖夏舅貏t可抑制結(jié)直腸癌細胞中l(wèi)ncRNA TTTY18/Akt通路促進細胞凋亡,并減少細胞遷移[34]。重樓皂苷Ⅶ可抑制HCT116細胞增殖,促進凋亡,抑制侵襲,其作用途徑之一是改變細胞lncRNA表達[35]。白蘞素可調(diào)節(jié)lncRNA ZFPM2-AS1/miR-515-5p表達進而調(diào)控結(jié)直腸癌細胞的遷移和侵襲[36]。黃連素可通過上調(diào)結(jié)直腸癌細胞LncRNA CASC2從而抑制Bcl-2促進結(jié)直腸癌細胞凋亡[37]。銀杏葉提取物EGb761通過上調(diào)lncRNA-P21表達,穩(wěn)定E-鈣黏蛋白,抑制結(jié)直腸癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移[38]。三七總皂苷上調(diào)lncRNA SNHG6抑制結(jié)直腸癌細胞的活力,增強結(jié)直腸癌細胞的放療敏感性[39]。

3.2 中藥復(fù)方

羅吉等[40]發(fā)現(xiàn)具有益氣健脾、化瘀解毒功效的健脾消癌方可能通過抑制SW620細胞TGF-β誘導(dǎo)的lncRNA-ATB表達,增加miR-200a的表達,降低ZEB1表達來抑制結(jié)腸癌的轉(zhuǎn)移。焦蕉等[41]發(fā)現(xiàn)健脾消癌方可有效抑制結(jié)腸癌細胞轉(zhuǎn)移,其機制可能與抑制lncRNA HOTAIR/JAK2/STAT3信號通路的表達相關(guān)。Zhang等[42]研究發(fā)現(xiàn)清解扶正顆粒顯著抑制HCT-8和HCT116細胞的生長和轉(zhuǎn)移,降低lncRNA ANRIL、TGF-β1、p-Smad2/3、Smad4和N-cadherin的表達,并上調(diào)HCT-8和HCT116細胞中l(wèi)et-7a的表達。Lu等[43]發(fā)現(xiàn)在體外實驗中,健脾復(fù)方提取物以劑量依賴性方式下調(diào)lncRNA MALAT1表達,抑制人結(jié)直腸癌細胞的遷移和生長,減少肺轉(zhuǎn)移的數(shù)量。

上述中藥復(fù)方及單體或具有健脾、益氣等扶助正氣的功效,或具有清熱、解毒、燥濕、活血、散瘀、消癰、散結(jié)等祛除邪氣的功效,或扶正祛邪兼而有之。其通過影響lncRNAs發(fā)揮作用的機制包括抑制腫瘤細胞免疫逃逸,抑制腫瘤細胞增殖、遷移和侵襲,改善腫瘤微環(huán)境,抑制EMT,增強化療藥敏感性等,其與外泌體lncRNAs的改變促進結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展的機制相反,故我們推測,中醫(yī)藥通過外泌體lncRNAs發(fā)揮防治結(jié)直腸癌作用的機制可能是通過扶正祛邪實現(xiàn)的,其具體機制見表2。

4 中醫(yī)藥通過干預(yù)外泌體lncRNAs防治結(jié)直腸癌的作用機制思考

基于上述研究,我們推測外泌體lncRNA可能是中醫(yī)藥干預(yù)結(jié)直腸癌的重要靶點之一。結(jié)直腸癌屬“腸覃”“腸風”“便血”“積聚”“腸僻”“下痢”“腸積”“鎖肛痔”等范疇,歷代醫(yī)家對其治療的認識不盡相同,孔憲斌等[44]認為結(jié)直腸癌基本病機為正氣虧虛、氣血瘀滯、毒邪旺盛,應(yīng)從“虛、毒、瘀”角度進行辨證治療。李維忠等[45]提出結(jié)直腸腺瘤分期辨治的觀點,認為早期結(jié)直腸核心病機是脾氣虧虛,濕痰瘀互結(jié),治當健脾利濕、化痰祛瘀散結(jié),重在消瘤散結(jié);晚期結(jié)直腸腺瘤癌變的核心病機是脾氣虧虛,濕痰瘀毒互結(jié),治當健脾利濕，化痰祛瘀，抗癌解毒,重在抗癌解毒,防治腺瘤癌變。王俊壹等[46]認為結(jié)直腸癌癌前病變的基本病機為脾虛不健,濕濁瘀毒阻滯腸道;主要病理因素為癌毒、濕濁、瘀血;治療以扶正祛邪為原則,以益氣健脾為要,解毒化濕祛瘀并舉。王晞星等[47]認為結(jié)直腸癌基本病機為臟腑功能失和、正氣虧虛,邪毒下注于大腸,治療當立足臟腑,以調(diào)和脾胃、調(diào)和肝脾、平調(diào)寒熱陰陽、和解少陽與陽明之“和法”治療。張欽暢等[48]認為濕熱瘀毒,脾氣虧虛是結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的基本病機,與轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成密切相關(guān)。雖然現(xiàn)代醫(yī)家對結(jié)直腸癌病機的認識有別,但總體認為其病機為本虛標實,本虛為正氣虧虛,標實為濕、痰、瘀、毒互結(jié)。見表2。

表2 中醫(yī)藥通過lncRNAs防治結(jié)直腸癌的作用機制Table 2 The mechanism of prevention and treatment of colorectal cancer by traditional Chinese medicine through lncRNAs

4.1 扶正治癌

正氣指人體內(nèi)的元氣,即人體的防御、抵抗和再生的功能,人體的免疫功能屬于正氣的范疇,唐振豪等[49]認為免疫逃逸是人體抗腫瘤功能下降,屬于正虛范疇。外泌體lncRNAs通過誘導(dǎo)免疫逃逸損傷人體正氣,加重正虛,從而導(dǎo)致結(jié)直腸癌病情持續(xù)進展[9-11]。陶智怡等[50]研究發(fā)現(xiàn)益氣溫陽方聯(lián)合化療能明顯降低Ⅲ～Ⅳ期結(jié)直腸癌患者外周血Treg細胞比率來調(diào)節(jié)腫瘤免疫逃逸微環(huán)境,抑制腫瘤生長轉(zhuǎn)移。通過調(diào)節(jié)外泌體lncRNAs減少免疫逃逸抑制結(jié)直腸癌進展可能是中醫(yī)藥扶正治癌的作用機制之一,可作為中醫(yī)藥扶正治癌研究的思路和方向。

4.2 祛邪治癌

標實為各種病理因素交互為患,血管新生、細胞侵襲遷移和化療耐藥與標實之痰、濕、熱、毒、瘀等病理因素密切相關(guān),已有研究證實,中醫(yī)藥可以通過健脾清利濕熱、活血化瘀改善結(jié)直腸癌的化療耐藥[51]及血管新生[52],具有解毒功效的中藥可促進結(jié)直腸癌細胞凋亡,抑制細胞增殖、侵襲和遷移[53]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),多個中藥單體及復(fù)方可以通過調(diào)節(jié)lncRNA發(fā)揮逆轉(zhuǎn)結(jié)直腸癌耐藥[32]、促進凋亡、抑制增殖、侵襲和遷移的作用[30-31,34-38,40,43],這些中藥均具有清熱燥濕、活血化瘀和解毒散結(jié)等功效。中醫(yī)藥通過調(diào)節(jié)外泌體lncRNAs發(fā)揮上述功效抑制結(jié)直腸癌進展可能是中醫(yī)藥祛邪治癌的作用機制之一。

由于目前對中藥通過干預(yù)外泌體lncRNAs防治結(jié)直腸癌的研究較少,基于現(xiàn)有研究,筆者推測中藥可能是通過調(diào)節(jié)外泌體lncRNAs水平,進而抑制結(jié)直腸癌細胞免疫逃逸,抑制結(jié)直腸癌細胞侵襲和遷移,抑制血管新生,增加結(jié)直腸癌細胞對放化療敏感性、抑制EMT等發(fā)揮防治結(jié)直腸癌作用的。現(xiàn)有研究大多是對中藥單體提取物作用于結(jié)直腸癌細胞內(nèi)lncRNAs的機制研究,不能完全反映其通過外泌體發(fā)揮作用的機理。筆者認為在未來的研究中,應(yīng)積極開展中藥尤其是中藥復(fù)方通過外泌體lncRNAs發(fā)揮防治結(jié)直腸癌作用的機制研究,以期進一步闡釋中醫(yī)藥在表觀遺傳學上發(fā)揮作用的機制,這對中醫(yī)藥現(xiàn)代化以及探索構(gòu)建中國特色的中西醫(yī)結(jié)合腫瘤防治體系具有重要意義。