miRNA－146a在炎症与肿瘤之间的调节作用

王晓龙，马 军，秦建军

（郑州大学附属肿瘤医院 胸外科，河南 郑州 450008）

100多年前，德国学者Virchow 提出肿瘤起源于慢性炎症部位的假说。许多科学家通过不懈的努力，从临床到实验室不断的探索，最近越来越多的临床证据和研究［1］显示，慢性感染和炎症可以导致癌变。有感染引起的炎症并与人类肿瘤有关的发病率在15%～20%；特别是消化系统（慢性食管炎、Barrett食管，幽门螺杆菌感染胃）及呼吸系统（石棉，肺结核，慢性支气管炎和肺炎）等，这些炎症都可能引起癌症。目前，溃疡性结肠炎和炎性肠病已经被确认与结直肠癌有关［2］；另外，宫颈癌［3］，食管癌［4］，胆囊癌［5］，肝癌［6］，胃癌［7］和前列腺癌［8］同样被归因于慢性炎症或持续性感染。

近来研究［9］表明，miRNAs 通过调控免疫相关基因的表达影响免疫系统的发育和功能，进而参与诸如自身免疫性疾病、炎症及肿瘤等免疫相关疾病的发生发展。miRNA 是近年来发现于真核细胞中的一类长21～22个核苷酸的内源性非编码小分子RNA，可通过与靶mRNA的3＇UTRs（untranslated regions）近乎完全互补结合在转录后水平使其降解，或者与之不完全互补结合在翻译水平抑制蛋白合成，从而在基因表达中发挥重要的调节作用［10］。miRNA 在细胞核及细胞质中首先被转录为长的、初始的片段（pri－miRNAs），然后经过一系列的过程生成成熟的miRNA，其过程共分三步：①细胞核中的miRNA 基 因 生 成 原 始 转 录 片 段（pri－miRNAs）；②经RNA 内切酶ⅢDrosha剪切及一系列复杂的过程，生成70nt长度的miRNA 前体（pre－miRNAs）；③premiRNAs被转运到细胞质，在这里它们被Dicer酶切割成成熟的miRNA［11］。成熟的miRNA 能够通过核酸序列互补识别特定的目标mRNA，使之降解或抑制其翻译，从而抑制蛋白质的合成，达到调控基因表达的目的。据推测［12］，miRNA 调节着人类三分之一的基因，参与机体诸多生理病理过程。

1 miRNA－146a研究现状

miRNA－146（miR－146a和miR－146b）是近年来研究较前沿、较广泛的miRNA之一。其中人类miR－146a定位于第5号染色体LOC285628基因上，miR－146a成熟序列位于第二外显子上［13］。miR－146在不同物种间的序列高度保守，提示其在生物体的生理、病理过程中可能发挥重要的作用，如炎症、免疫和肿瘤的发生、发展。Ghani等［14］发现造血干细胞（HSC）中，miR－146a功能缺陷，将会导致巨噬细胞产生减少。Nakasa等［15］发现miR－146a在类风湿关节炎（RA）患者关节滑膜组织的表达较对照组增高。对RA 患者关节滑液组织表层和亚层之间原位杂交显示miR－146a 主要分布在CD68＋的巨噬细胞中。Tang等［16］应用miRNA表达分析平台研究了典型自身免疫疾病系统性红斑狼疮（SLE）者外周血白细胞miRNA表达图谱特征，发现miR－146a 呈低表达。该研究组还证实miR－146a可以降低干扰素相关基因的表达，由于I型干扰素通路的异常活化在其发病中起着重要作用，这一发现为实现miR－146a在SLE 患者中的基因靶向治疗提供线索和体外实验依据。近年研究表明，miR－146a同样参与肿瘤的发生发展相关的许多重要生物学过程，包括增殖、凋亡、转移，miR－146a在不同的肿瘤中起着不同的生物学功能。例如，EB 病毒潜在膜蛋白1（1atent membrane protein 1，LMPl）可以诱导miR－146a的表达，EB病毒和多种肿瘤相关，提示miR－146a的异常表达与肿瘤发生密切相关［17］。分别有学者研究证实，miR－146a在甲状腺乳头状癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）、子宫颈癌、乳腺癌和胰腺癌中高表达，而在前列腺癌中低表达。

2 炎症与肿瘤发生、发展的机制之间的关系

近年来，随着细胞因子在炎症和肿瘤中作用的阐明，癌基因和癌变多步性过程的阐明，进而证明炎症在肿瘤的发生发展中起重要作用。Paola Allavena等［18］概括的认为：炎症和肿瘤之间有两个相互关联的途径：①基因突变，导致肿瘤的转化，及炎症环境的构建；②肿瘤浸润的白细胞，特别是巨噬细胞，是炎症癌症之间主要的调节器。即一个内在通路和一个外在途径，均促进肿瘤的进展。然而，炎症与癌症之间的联系还远没有得到彻底的阐明。很多肿瘤可能就是从感染、长期激惹和慢性炎症处形成。可能就是炎症应答的脱调节导致促肿瘤发生微环境的生成，炎症介质引起的基因表达谱的变化以及翻译后修饰等导致遗传和生理的不稳定性乃至肿瘤发生。在肿瘤的发生及发展中，一些正常情况下调控细胞生长、分化的信号通路往往会发生紊乱和异常。其中，miRNA与肿瘤相关的信号转导通路具有密切的联系［19］。

2.1 NF－κB信号通路联系炎症与肿瘤的桥梁作用

NF－κB 途径是膜受体介导的信号转导途径之一。肿瘤坏死因子（TNF）等作用于相应受体后，可通过第二信使Cer等使其激活。NF－κB作为一种普遍存在的转录因子，参与多种免疫反应、炎性反应、细胞增殖、细胞凋亡等有关基因表达的调节。目前已证实，感染、肿瘤、炎性肠道疾病、败血症性休克、系统性红斑狼疮、自身免疫性疾病、风湿性关节炎、哮喘、动脉粥样硬化、恶病质及某些神经性疾病等的发生和致病过程均与NF－κB过度激活有关［20］。

Taganov等［21］在MD2细胞系中发现miR－146a的启动子位于其基因上游550bp处，且有一NF－κB结合位点，并受上游基因的调节。更重要的是，该研究组发现LPS刺激THP－1细胞可使NF－κB依赖的miRNA－146a升高，并且通过荧光素酶报告基因试验和突变试验证实，TLR4信号通路中NF－κB上游的两个重要基因，即白细胞介素－1受体相关激酶1（IRAKl）和肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）是miRNA－146a的靶基因。当miR－146表达升高时，IRAK1和TRAF6表达均下调。因此可以认为miR－146以负反馈的方式调控TLR信号通路应答外来感染［22］。

越来越多的证据［23］表明，NF－κB 途径在细胞凋亡、肿瘤发生等方面具有重要作用，是一把既能促进肿瘤发生发展又能发挥抑癌作用的双刃剑。有学者［24－25］在结肠相关肿瘤的小鼠模型中去除NF－κB与信号通路密切相关的介导物IκB（inhibitor kappa B）激酶时小鼠癌症发生率明显降低，而在另一项小鼠实验中通过使用T N F－α激活NF－κB 信号通路，最终导致小鼠肝细胞癌的发生。在转移性乳腺癌细胞株MDA－MB－231中转染miR－146a可以通过抑制其靶基 因IRAK1 （IL－1receptor－associated kinase）和TRAF6（tumour－necrosis factor receptor－associated factor 6），继而抑制NF－κB 信号通路，促进细胞凋亡，降低细胞侵袭和转移能力［26］。Li等［27］发现，外源性转染miR－146a 可下调转移性胰腺癌细胞中miR－146a的靶基因EGFR、MTA－2、IRAK－1表达并抑制 NF－κB 活性，抑制肿瘤细胞转移。虽然miR－146a在前列腺癌中的表达是下调的，转染外源性miR－146a可以使前列腺癌细胞增殖变慢，侵袭和转移能力降低［28］。与此相反的是，Pacific等［29］发现，抑制miR－146a的表达可以使肿瘤细胞致瘤性和侵袭力下降，同时对cisplatin和Taxol的敏感性增强。炎症因子、活化的NF－κB 可以诱导产生iNOS，后者催化合成NO。Perske 等［30］发现，肾癌细胞中高表达miR－146a，将减少相关的诱导型一氧化氮合酶（iNOS）蛋白合成，从而逃避NO 对肿瘤细胞的杀伤。由于miR－146a具有NF－κB 依赖性，NF－κB 同时在炎症及肿瘤中具有重要的调节作用，因此，miR－146a在炎症与肿瘤之间可能具有桥梁作用［31］。

2.2 肿瘤微环境中的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）

肿瘤细胞必须依赖于宿主的支持才能够形成肿瘤，包括各种组织细胞、炎细胞、淋巴管、维持肿瘤生长和作为日后远处转移途径的血管等等，共同构成了肿瘤发生发展的微环境［32］。这一微环境是肿瘤的生理、结构和功能的整合部分，提供了肿瘤发生的营养环境［33］。肿瘤相关巨噬细胞（tumor－associatedmacrophages，TAM）是肿瘤间质中的巨噬细胞，TAM 是肿瘤间质中数量最多的炎症细胞群，约占炎症细胞总数的30%～50%［34］。肿瘤中的TAM 主要来自于循环中的单核细胞，肿瘤细胞和非肿瘤细胞分泌大量趋化因子，诱导血液循环中的单核细胞进入肿瘤组织，进而分化为巨噬细胞［35］。无论炎症如何起源，肿瘤微环境中炎症的存在对肿瘤的发生都有促进作用。炎症有助于肿瘤细胞的增殖和存活，促进肿瘤血管生成和转移，破坏适应性免疫反应［36］。Ichii等［37］发现肾脏和尿道miR－146a的表达与间质损害和炎细胞特别是巨噬细胞浸润有关。Boldin等［38］向单核巨噬细胞中转染miR－146a，结果再用LPS 刺激后，促炎反应因子（TNF，IL－6，and IL－12）表达较对照组显著下降。其抗肿瘤能力下降。Taganov等［21］用LPS刺激人单核细胞系THP－1后，用芯片技术检测了200个成熟miRNA的表达，发现3 种miRNA（miR－132，miR－146a，miR－155）表达水平升高。TAM 增多可引起预后不良，其促肿瘤生长作用在乳腺癌、子宫内膜癌和肾癌等多种肿瘤中已经被证实［39］。目前，尚无miR－146a对TAM 功能的调控及其机制作用的报道。基于以上，我们推测miR－146a对TAM的功能也有强烈的调控作用，miR－146a的过表达将有助于TAM 对肿瘤的促发展作用。

另外，miR－146a与肿瘤之间的关系也存在其他论点。例如，Hurst等［40］研究发现，在乳腺癌患者中，转移抑制基因BRMS1（breast cancer metastasis suppressor－1）能够引起miR－146的表达上调，抑制乳腺癌的转移。Jazdzewski等［41］发现，甲状腺癌中位于pre－miR146a的G／C（rs2910164）多态，不但导致成熟miR146a低表达，而且其杂合基因型（GC）可以产生3 种成熟miRNA（miRNA146a、miR－146a＊G、miR－146a＊C），每种成熟的miRNA 都有其特定的靶mRNA，最终导致杂合基因型患甲状腺乳头状癌的风险增加。国内学者Guo等［42］发现该多态与汉族人群食管癌风险相关，其GG 基因型可显著增加食管癌发病风险，在吸烟人群中这一风险更为显著，另外该位点多态还与食管癌患者的TNM 分期相关。

3 肿瘤治疗的新思路

miRNA－146a是一个典型的多功能基因，参与多种生理、病理过程，如炎症、免疫和肿瘤的发生、发展。虽然，miRNA－146a在炎症、肿瘤中的作用机制未被完全阐明，但它与细胞及细胞因子如TAM、TNF－α、NFκB等存在着密切联系。近来临床上已经开始实验使用某些抗炎药物如TNF阻断剂、趋化因子拮抗剂、非类固醇抗炎药等辅助抗癌治疗。此外在炎症促进肿瘤过程中起到关键作用的细胞及细胞因子如TAM、TNF－α、NF－κB等都为将来肿瘤的治疗提供了新靶点。随着人们对炎症与肿瘤关系研究的不断深入，通过miRNA的研究，从基因水平阐明炎症在肿瘤发生、发展中的作用将有助于确定肿瘤诊断和治疗的靶标。

［1］Colotta F，Allavena P，Sica A，et al.Cancer－related inflammation，the seventh hallmark of cancer：links to ge－netic instability［J］.Carcinogenesis，2009，30（7）：1073－1081.

［2］Ullman T A，Itzkowitz S H.Intestinal inflammation and cancer［J］.Gastroenterology，2011，140（6）：1807－1016.

［3］Schiffman M，Wentzensen N，Wacholder S，et al.Human papillomavirus testing in the prevention of cervical cancer［J］.J Natl Cancer Inst，2011，103（5）：368－383.

［4］Wan S G，Taccioli C，Jiang Y，et al.Zinc deficiency activates S100A8inflammation in the absence of COX－2and promotes murine oral－esophageal tumor progression［J］.Int J Cancer，2011，129（2）：331－345.

［5］de Martel C，Plummer M，Parsonnet J，et al.Helicobacter species in cancers of the gallbladder and extrahepatic biliary tract［J］.Br J Cancer，2009，100（1）：194－199.

［6］Das M，Garlick D S，Greiner D L，et al.The role of JNK in the development of hepatocellular carcinoma ［J］.Genes Dev，2011，25（6）：634－345.

［7］Polk D B，Peek R M J R.Helicobacter pylori：gastric cancer and beyond［J］.Nat Rev Cancer，2010，10（6）：403－414.

［8］De Nunzio C，Kramer G，Marberger M，et al.The controversial relationship between benign prostatic hyperplasia and prostate cancer：the role of inflammation［J］.Eur Urol，2011，60（1）：106－117.

［9］Okada H，Kohanbash G，Lotze M T.MicroRNAs in immune regulation－opportunities for cancer immunotherapy［J］.Int J Biochem Cell Biol，2010，42（8）：1256－1261.

［10］Llave C，Xie Z，Kasschau K D，et al.Cleavage of Scarecrow－like mRNA targets directed by a class of Arabidopsis miRNA ［J］.Science，2002，297（5589）：2053－2056.

［11］Lee Y，Ahn C，Han J，et al.The nuclear RNase III Drosha initiates microRNA processing ［J］.Nature，2003，425（6956）：415－419.

［12］Hobert O.Gene regulation by transcription factors and microRNAs［J］.Science，2008，319（5871）：1785－1786.

［13］Nakasa T，Miyaki S，Okubo A，et al.Expression of microRNA－146in rheumatoid arthritis synovial tissue［J］.Arthritis Rheum，2008，58（5）：1284－1292.

［14］Ghani S，Riemke P，Schonheit J，et al.Macrophage development from HSCs requires PU.1－coordinated microRNA expression［J］.Blood，2011，118（8）：2275－2284.

［15］Nakasa T，Shibuya H，Nagata Y，et al.The inhibitory effect of microRNA－146aexpression on bone destruction in collagen－induced arthritis［J］.Arthritis Rheum，2011，63（6）：1582－1590.

［16］Tang Y，Luo X，Cui H，et al.MicroRNA－146A contributes to abnormal activation of the type I interferon pathway in human lupus by targeting the key signaling proteins［J］.Arthritis Rheum，2009，60（4）：1065－1075.

［17］Cameron J E，Yin Q，Fewell C，et al.Epstein－Barr virus latent membrane protein 1induces cellular MicroRNA miR－146a，a modulator of lymphocyte signaling pathways［J］.J Virol，2008，82（4）：1946－1958.

［18］Allavena P，Garlanda C，Borrello M G，et al.Pathways connecting inflammation and cancer［J］.Curr Opin Genet Dev，2008，18（1）：3－10.

［19］Wu W，Sun M，Zou G M，et al.MicroRNA and cancer：Current status and prospective［J］.Int J Cancer，2007，120（5）：953－960.

［20］Karin M，Lin A.NF－kappaB at the crossroads of life and death［J］.Nat Immunol，2002，3（3）：221－227.

［21］Taganov K D，Boldin M P，Chang K J，et al.NF－kappaB－dependent induction of microRNA miR－146，an inhibitor targeted to signaling proteins of innate immune responses［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2006，103（33）：12481－12486.

［22］Sonkoly E，Stahle M，Pivarcsi A.MicroRNAs and immunity：novel players in the regulation of normal immune function and inflammation［J］.Semin Cancer Biol，2008，18（2）：131－140.

［23］Gapuzan M E，Yufit P V，Gilmore T D.Immortalized embryonic mouse fibroblasts lacking the RelA subunit of transcription factor NF－kappaB have a malignantly transformed phenotype［J］.Oncogene，2002，21（16）：2484－2492.

［24］van Kempen L C，de Visser K E，Coussens L M.Inflammation，proteases and cancer ［J］.Eur J Cancer，2006，42（6）：728－734.

［25］Greten F R，Eckmann L，Greten T F et al.IKKbeta links inflammation and tumorigenesis in a mouse model of colitis－associated cancer［J］.Cell，2004，118（3）：285－296.

［26］Bhaumik D，Scott G K，Schokrpur S，et al.Expression of microRNA－146suppresses NF－kappaB activity with reduction of metastatic potential in breast cancer cells［J］.Oncogene，2008，27（42）：5643－5647.

［27］Li Y，Vandenboom T G 2nd，Wang Z，et al.miR－146a suppresses invasion of pancreatic cancer cells［J］.Cancer Res，2010，70（4）：1486－1495.

［28］Lin S L，Chiang A，Chang D，et al.Loss of mir－146a function in hormone－refractory prostate cancer ［J］.RNA，2008，14（3）：417－24.

［29］Pacifico F，Crescenzi E，Mellone S，et al.Nuclear factor－｛kappa｝B contributes to anaplastic thyroid carcinomas through up－regulation of miR－146a［J］.J Clin Endocrinol Metab，2010，95（3）：1421－1430.

［30］Perske C，Lahat N，Sheffy Levin S，et al.Loss of inducible nitric oxide synthase expression in the mouse renal cell carcinoma cell line RENCA is mediated by microRNA miR－146a［J］.Am J Pathol，2010，177（4）：2046－2054.

［31］Williams A E，Perry M M，Moschos S A，et al.Role of miRNA－146ain the regulation of the innate immune response and cancer［J］.Biochem Soc Trans，2008，36（6）：1211－1215.

［32］Villanueva J，Herlyn M.Melanoma and the tumor microenvironment［J］.Curr Oncol Rep，2008，10（5）：439－446.

［33］ Mbeunkui F，Johann D J.Cancer and the tumor microenvironment：a review of an essential relationship［J］.Cancer Chemother Pharmacol，2009，63（4）：571－582.

［34］Edwards J P，Zhang X，Frauwirth K A，et al.Biochemical and functional characterization of three activated macrophage populations［J］.J Leukoc Biol，2006，80（6）：1298－1307.

［35］Kuang D M，Zhao Q，Peng C，et al.Activated monocytes in peritumoral stroma of hepatocellular carcinoma foster immune privilege and disease progression through PD－L1［J］.J Exp Med，2009，206（6）：1327－1337.

［36］Mantovani A，Allavena P，Sica A，et al.Cancer－related inflammation［J］.Nature，2008，454（7203）：436－444

［37］Ichii O，Otsuka S，Sasaki N，et al.Altered expression of mi－croRNA miR－146acorrelates with the development of chronic renal inflammation［J］.Kidney Int，2012，81（3）：280－292.

［38］Boldin M P，Taganov K D，Rao D S，et al.miR－146ais a significant brake on autoimmunity，myeloproliferation，and cancer in mice［J］.J Exp Med，2011，208（6）：1189－1201.

［39］Takayama H，Nishimura K，Tsujimura A，et al.Increased infiltration of tumor associated macrophages is associated with poor prognosis of bladder carcinoma in situ after intravesical bacillus Calmette－Guerin instillation［J］.J Urol，2009，181（4）：1894－1900.

［40］Hurst D R，Edmonds M D，Scott G K，et al.Breast cancer metastasis suppressor 1up－regulates miR－146，which suppresses breast cancer metastasis［J］.Cancer Res，2009，69（4）：1279－1283.

［41］Jazdzewski K，Liyanarachchi S，Swierniak M，et al.Polymorphic mature microRNAs from passenger strand of pre－miR－146acontribute to thyroid cancer［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2009，106（5）：1502－1505.

［42］Guo H，Wang K，Xiong G，et al.A functional varient in microRNA－146ais associated with risk of esophageal squamous cell carcinoma in Chinese Han［J］.Fam Can cer，2010，9（4）：599－603.