長鏈非編碼RNA調(diào)控細(xì)胞自噬參與消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生發(fā)展的研究進(jìn)展*

陳曉玲 吳巍蕓

廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科,廣東省湛江市 524001

近年來已發(fā)現(xiàn)多種非編碼RNA(ncRNA),包括微小RNA(miRNA)、長鏈非編碼RNA(lncRNA)、環(huán)狀RNA(circRNA)和piwi相互作用RNA(piRNA)等[1]。lncRNA廣泛表達(dá)于人體的器官及組織中,并通過影響染色質(zhì)重構(gòu)、表觀遺傳學(xué)修飾、轉(zhuǎn)錄、RNA成熟等方式調(diào)控基因表達(dá),從而參與腫瘤、心腦血管疾病、神經(jīng)退行性疾病等多種疾病的病理過程[2]。自噬是一個多階段的保守降解過程,其在維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)方面擔(dān)當(dāng)重要角色[3]。自噬異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),具有“雙刃劍”的特性[3]。一方面,自噬使腫瘤細(xì)胞更能夠耐受缺氧、饑餓等應(yīng)激環(huán)境,通過縮小細(xì)胞體積減低耗能、抑制細(xì)胞分裂和運動等方式使其進(jìn)入休眠,當(dāng)條件改善時,這些細(xì)胞能夠恢復(fù)生長,延長存活時間;另一方面,自噬通過清除受損的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器,促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)循環(huán),維持能量穩(wěn)態(tài),減輕應(yīng)激導(dǎo)致的基因組損傷,減少腫瘤的發(fā)生。另外,在腫瘤耐藥性方面,自噬可促進(jìn)腫瘤發(fā)生免疫逃逸或通過與先天或獲得性免疫因子相互作用以加強(qiáng)抗腫瘤效果[3]。lncRNA通過調(diào)節(jié)自噬相關(guān)基因(ATG)、自噬相關(guān)通路關(guān)鍵因子等參與自噬調(diào)控網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而影響腫瘤發(fā)生、癌細(xì)胞增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移、化療耐藥等過程[4-5]。本文就lncRNA調(diào)控細(xì)胞自噬參與消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生發(fā)展的研究進(jìn)展展開綜述。

1 lncRNA概述

lncRNA是一類長度超過200個核苷酸,不具有編碼蛋白質(zhì)潛力的RNA[1]。研究表明,在多種腫瘤中存在lncRNA的異常表達(dá),并與腫瘤的進(jìn)展有關(guān)[4-5]。lncRNA主要通過以下機(jī)制在腫瘤中發(fā)揮作用:(1)作為競爭性內(nèi)源RNA(ceRNA),通過堿基互補競爭性與miRNA結(jié)合,導(dǎo)致miRNA功能喪失或減弱,減少miRNA對靶基因的抑制作用;(2)通過染色質(zhì)重塑、組蛋白修飾等方式改變轉(zhuǎn)錄后蛋白的翻譯;(3)通過直接與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合,阻止它們與基因的啟動子區(qū)域結(jié)合,抑制基因轉(zhuǎn)錄;(4)通過與RNA結(jié)合蛋白結(jié)合,可順式或反式調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯[1]。由此可見,lncRNA可通過表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)來參與腫瘤發(fā)生發(fā)展。

2 自噬與腫瘤

自噬,也稱為“自我吞噬”,根據(jù)包裹物質(zhì)及運送方式的不同可分為三種形式:巨自噬、微自噬和伴侶介導(dǎo)的自噬;其中,巨自噬是最常見的一種自噬類型[3]。在缺氧、DNA損傷等條件下,雷帕霉素靶蛋白(MTOR)失活,單磷酸腺苷活化的蛋白激酶(AMPK)激酶被磷酸化,Unc-51類自噬激活激酶(ULK)復(fù)合體被激活,自噬啟動;囊泡成核階段主要由Ⅲ型磷脂酰肌醇激酶(Vps34)、酵母ATG6同源基因(Beclin-1)等自噬相關(guān)因子組成的磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)復(fù)合體誘導(dǎo),Vps34產(chǎn)生的磷脂酰肌醇-3-磷酸(PI3P)可誘導(dǎo)自噬前體的形成;微管相關(guān)蛋白輕鏈3(LC3)-磷脂酰乙醇胺(PE)和ATG12-ATG5復(fù)合物兩個泛素樣結(jié)合系統(tǒng)參與自噬體的形成,后者與溶酶體融合后被降解[6]。另外,在自噬體的形成過程中,泛素結(jié)合蛋白(p62)通過其泛素相關(guān)結(jié)構(gòu)域識別泛素化蛋白,并與LC3結(jié)合后在自噬體中降解,因此,p62水平降低通常是自噬激活的標(biāo)志之一[3]。

自噬是一個復(fù)雜的調(diào)節(jié)過程,涉及多種信號通路:(1)AMP激酶途徑:主要通過抑制MTOR的活性和直接磷酸化ULK1來激活自噬[6]。(2)PI3K/蛋白激酶B(AKT)/MTOR信號通路:在細(xì)胞營養(yǎng)豐富情況下,PI3K與生長因子受體結(jié)合后AKT被激活,繼而激活MTOR后抑制自噬;另外,PI3K活性可被磷酸酯酶與張力蛋白同源物(PTEN)拮抗,從而抑制AKT活性,抑制MTOR的激活,從而誘發(fā)自噬[6]。(3)抗凋亡蛋白(BCL-2)與Beclin-1結(jié)合后,Beclin-1與Vps34結(jié)合減少,Vps34產(chǎn)生的PI3P減少,影響自噬體囊泡成核,進(jìn)而抑制自噬[7]。

自噬異常與腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移和耐藥性有關(guān),主要涉及上皮—間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、腫瘤干細(xì)胞、腫瘤微環(huán)境等因素[8]。而自噬在腫瘤中具有雙重作用,在腫瘤進(jìn)展的早期,自噬通過減少癌基因激活抑制腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移;而在腫瘤進(jìn)展的后期,自噬促使腫瘤細(xì)胞在缺氧等條件下存活,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[3]。在不同的細(xì)胞環(huán)境壓力或腫瘤微環(huán)境條件下,lncRNA可抑制或激活自噬,進(jìn)而促進(jìn)或抑制腫瘤的增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移和化療耐藥等。

3 lncRNA調(diào)控自噬參與消化系腫瘤的發(fā)生發(fā)展

3.1 胃癌 據(jù)統(tǒng)計,2020年胃癌(GC)在全球有100多萬新發(fā)病例和76.9萬死亡病例,在腫瘤發(fā)病率和死亡率中分別位居第五和第四[9]。Wang等[4]報道,在GC細(xì)胞中,lncRNA MALAT1與ELAV樣RNA結(jié)合蛋白1(ELAVL1)結(jié)合,導(dǎo)致ELAVL1與PTEN的3’-非翻譯區(qū)(3’-UTR)結(jié)合減少,增加 PTEN mRNA的不穩(wěn)定性,PTEN表達(dá)下調(diào),AKT和MTO R磷酸化增加,激活A(yù)KT/MTOR通路,從而抑制GC細(xì)胞自噬,p62表達(dá)上調(diào),激活核因子κB(NF-κB)通路,白細(xì)胞介素-6表達(dá)增加,促使成纖維細(xì)胞(NF)向腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF)的轉(zhuǎn)化,CAF表達(dá)α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)增加, 并獲得高度收縮的表型,其通過分泌炎性介質(zhì)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境各成分,CAF與GC細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中相互作用,進(jìn)而促進(jìn)GC細(xì)胞的增殖。胃癌化療主要應(yīng)用于手術(shù)前、手術(shù)后以及圍手術(shù)期患者,以降低復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的風(fēng)險和改善預(yù)后;然而,化療耐藥性的增加是影響療效的主要因素[10]。lncRNA EIF3J-DT可通過激活自噬來增加GC細(xì)胞對化療藥物的耐藥性。Luo等[5]等研究發(fā)現(xiàn), lncRNA EIF3J-DT在對5-氟尿嘧啶耐藥的GC細(xì)胞中高表達(dá);EIF3J-DT通過直接與ATG14 mRNA結(jié)合,增加其穩(wěn)定性,使ATG14表達(dá)上調(diào),從而促進(jìn)GC細(xì)胞自噬,使GC細(xì)胞耐藥性增加。

3.2 膽囊癌 由于膽囊癌發(fā)病時癥狀和體征的模糊性和非特異性,大多數(shù)患者確診時已為晚期,預(yù)后較差,以化療為基礎(chǔ)的輔助治療是延長患者生存期的治療手段之一[9]。磷酸甘油酸激酶1(PGK1)可磷酸化Beclin-1以啟動自噬[11]。lncRNA GBCDRlnc1在對阿霉素(Dox)耐藥的膽囊癌中表達(dá)上調(diào),與患者更低的總生存率和更晚的TNM分期呈正相關(guān);在對Dox耐藥的膽囊癌細(xì)胞中,過表達(dá)GBCDRlnc1后通過直接與PGK1結(jié)合,抑制PGK1泛素化,PGK1表達(dá)上調(diào),PGK1磷酸化Beclin-1增多,ATG5-ATG12結(jié)合物表達(dá)上調(diào),從而促進(jìn)自噬,使膽囊癌細(xì)胞耐藥性增加[12],lncRNA GBCDRlnc1可能是改善膽囊癌化療耐藥的一個潛在的靶點。

3.3 肝癌 肝細(xì)胞自噬受損與酒精性肝病、病毒性肝炎等原發(fā)性肝細(xì)胞癌(HCC)的高危因素的發(fā)病有關(guān)[13],表明自噬缺陷可能是HCC發(fā)生的機(jī)制之一。在HCC細(xì)胞中,lncRNA PTEN1P作為ceRNA,通過競爭性結(jié)合miR-17和miR-20a,上調(diào)miR-17和miR-20a靶基因AKT信號負(fù)調(diào)控因子(PHLPP)和ULK1的表達(dá),進(jìn)而抑制PI3K/AKT通路,促進(jìn)HCC細(xì)胞自噬和凋亡,減弱HCC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力[14]。另外,lncRNA可通過促進(jìn)HCC細(xì)胞自噬來降低化療藥物的敏感性。Xiong等[15]研究發(fā)現(xiàn),過表達(dá)lncRNA HULC通過抑制miR-68863p、miR-6825-5p和miR-6845-5p的表達(dá),導(dǎo)致后三者與泛素特異肽酶22(USP22)mRNA的3’-UTR結(jié)合減少,USP22蛋白表達(dá)上調(diào),通過抑制煙酰胺腺苷二核苷酸依賴性脫乙酰酶(Sirt1)蛋白泛素化,使其降解減少,表達(dá)上調(diào),促進(jìn)ATG5和ATG7的脫乙?；?兩者表達(dá)上調(diào),進(jìn)而促進(jìn)HCC細(xì)胞自噬,降低細(xì)胞對化療藥物的敏感性?？梢?lncRNA可通過與miRNA相互作用來調(diào)控自噬相關(guān)蛋白的表達(dá),進(jìn)而參與HCC發(fā)生發(fā)展,為探索HCC診斷及治療新靶點開闊了新的思路。

3.4 胰腺癌 胰腺癌(PC)是死亡率較高的惡性腫瘤之一,發(fā)病率呈上升趨勢,由于PC發(fā)病隱匿、易早期轉(zhuǎn)移,大多數(shù)患者確診時已為晚期,預(yù)后極差[9]。lncRNA PVT1在胰腺導(dǎo)管腺癌(PDA)組織的細(xì)胞中高表達(dá),與更晚的臨床分期和更短的生存期呈正相關(guān);過表達(dá)PVT1可通過競爭性抑制miR-20a-5p的表達(dá),促使miR-20a-5p的靶基因ULK1表達(dá)上調(diào),進(jìn)而促進(jìn) PDA細(xì)胞自噬和增殖,抑制細(xì)胞凋亡,加入自噬抑制劑或自噬誘導(dǎo)劑后,可逆轉(zhuǎn)過表達(dá)PVT1對PDA細(xì)胞的自噬、增殖和凋亡的作用[16]。放療抵抗是影響PC放療療效的主要因素[17]。有研究報道,自噬與輻射敏感性有關(guān),其通過保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受電離輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷來增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞輻射抗性[17]。lncRNA HOTAIR在PC組織中表達(dá)上調(diào),通過直接與ATG7 mRNA結(jié)合,增強(qiáng)其穩(wěn)定性,ATG7表達(dá)上調(diào),LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值上調(diào),促進(jìn)PC細(xì)胞自噬,使得PC細(xì)胞的放射敏感性下降[18]。相反,LINC01207可通過促進(jìn)PC細(xì)胞自噬來抑制其增殖,促進(jìn)凋亡。Liu等[19]發(fā)現(xiàn),沉默LINC01207后與miR-143-5p競爭性結(jié)合減少,下調(diào) miR-143-5p靶基因AGR2的表達(dá),LC3B和Beclin-1蛋白表達(dá)升高,而BCL-2蛋白表達(dá)降低,進(jìn)而促進(jìn)PC細(xì)胞的自噬和凋亡,抑制細(xì)胞增殖。

3.5 大腸癌 據(jù)統(tǒng)計,2020年大腸癌(CRC)在全球發(fā)病率位居第三,是常見的消化系統(tǒng)腫瘤之一[19]。Liu等[20]報道,敲低lncRNA GAS5后,與miR-222-3p競爭性結(jié)合減少,miR-222-3p表達(dá)升高,其靶基因PTEN表達(dá)下調(diào),使得AKT磷酸化水平增高,激活A(yù)KT/MTOR通路,LC3B和Beclin-1蛋白表達(dá)下降,進(jìn)而抑制CRC細(xì)胞自噬,促進(jìn)細(xì)胞遷移和侵襲。另一方面,也有文章報道,lncRNA可通過抑制自噬,進(jìn)而抑制CRC的發(fā)生發(fā)展。敲除lncRNA UCA1后激活A(yù)KT/MTOR信號通路,LC3Ⅱ和ATG5蛋白表達(dá)下調(diào),抑制CRC細(xì)胞自噬, CRC細(xì)胞增殖減少,凋亡增加[21]。lncRNA通過調(diào)控自噬,在腫瘤中發(fā)揮不同的作用,可能與自噬在腫瘤中的作用復(fù)雜多樣有關(guān)。

綜上所述,lncRNA通過調(diào)控自噬在腫瘤的惡性進(jìn)程中發(fā)揮不同的作用,可能由于處于疾病不同的發(fā)展階段,涉及不同的因子和信號通路所致。深入研究具體分子機(jī)制有助于更全面地認(rèn)識腫瘤的發(fā)生發(fā)展機(jī)制,為診療靶點和手段的開發(fā)提供更廣闊的思路。