miRNA-210在恶性肿瘤中的研究进展*

方 茜 郝岗平

(泰山医学院基础医学院，山东 泰安 271000)

恶性肿瘤是目前导致人类死亡的主要病因，据统计每年有数以万计的人死于癌症。临床上尽管可以通过早发现、早诊断、改进治疗方法及加强护理等传统手段提高肿瘤患者的生存率，降低死亡率，但目前缺乏敏感而特异的早期诊断标志物，虽然病理检查的准确率很高，但该法属有创检查不适用于普查和筛查。传统治疗手段创伤大，副作用明显，导致患者预后较差。况且人们对肿瘤的发病机制仍然不明确，所以进一步了解肿瘤发病的分子生物学特性或许可以找到诊断和治疗肿瘤更好的方法和途径。

微小核糖核酸(microRNA，miRNA)近年来因其与肿瘤密切相关成为研究热点,它是一种由18～25个核苷酸构成的内源性非编码小分子单链RNA，在转录后水平调控基因表达[1]。在哺乳动物体内人们已经发现了超过500种基因编码miRNA，miRNA虽然仅占真核基因总基因数的1%，但调节体内靶基因数可达30%左右。miRNA特异性的通过碱基配对的方式部分或完全结合目标mRNA的3＇非翻译区(3＇UTR)抑制mRNA翻译或降解靶mRNA[2]。miRNA靶基因多样性证实miRNA调节肿瘤过程的多样和广泛性，miRNA在肿瘤的发生、发展过程中可能通过调控细胞代谢发挥作用，如细胞增殖、迁移、分化、周期、凋亡和血管生成等[3-4]。本文就现今公认的乏氧诱导型microRNA-210在恶性肿瘤中的表达、诊断、预后、治疗及其与肿瘤发生机制的相关性综述如下。

1 肿瘤细胞乏氧与miRNA-210的关系

乏氧或低氧是众多实性肿瘤细胞微环境的一个特性，乏氧诱导细胞生物学功能(如能量代谢、增殖、凋亡及血管生成等)是通过乏氧诱导因子(hypoxia-inducible factors,HIFs)加以调控[5]。HIFs是低氧条件下调节细胞内环境稳态的核心转录因子，是由α亚基(HIF-1α或HIF-2α)和β亚基(HIF-1β)构成的异源二聚体。在常氧条件下，HIF-α亚单位在三种同源2-酮戊二酸依赖双加氧酶的催化下经过脯氨酰羟基化，通过VHL蛋白介导的HIF泛素化而降解。HIF-α对氧气调节的控制还受乏氧诱导因子抑制因子-1(factor inhibitor HIF-1,FIH-1)的调节，其催化HIF-α上形成羟天冬氨酰残基，其能抑制HIF-α与转录辅激活物p300结合而发挥活性[6]。大量研究发现乏氧可以诱导不同种类的miRNA表达，其中miRNA-210最受人们的关注，研究报道miRNA-210是缺氧诱导型miRNA，它的启动子携带乏氧应答元件(HRE)，由乏氧诱导因子识别[7]。在缺氧条件下，miRNA-210在内皮细胞的表达上调，并能促进毛细血管结构形成及迁移[8]。miRNA-210也参与调控乏氧细胞生物学功能，其在不同种类的肿瘤细胞和正常细胞中均以依赖HIF-1的方式表达上调，如：乳腺癌、胰腺癌、肾细胞癌等。在许多实性瘤里，每一类miRNA可以调控成百上千个与肿瘤发生和发展相关的基因。研究证实，在不同肿瘤中miRNA具有癌基因和抑癌基因的双重作用。miRNA可通过上调癌基因或下调抑癌基因的方式激发肿瘤信号通路促进肿瘤的发生和发展[9]。

2 miRNA-210在恶性肿瘤中的作用机制

2.1miRNA-210调节肿瘤细胞恶性表型

miRNA-210是细胞乏氧应答的关键分子，参与调节细胞存活和血管内皮生长因子(VEGF)介导的细胞迁移[10]。miRNA-210高表达可以调节乏氧微环境下肿瘤细胞线粒体呼吸功能，使乏氧肿瘤细胞具有生长优势。miRNA-210通过靶向定位纤维母细胞生长因子受体-1(FGFRL1)调节癌细胞增殖[11]。Yang等发现在肝癌细胞乏氧条件下，miRNA-210水平下调能明显降低肿瘤细胞活性，诱导细胞周期停滞于G0/G1阶段，加速细胞凋亡和提高肿瘤细胞的放疗敏感性[12]。另外，还有研究证实肝癌细胞中miRNA-210表达升高可能通过靶向定位乙型肝炎病毒关键基因来调节乙型肝炎病毒复制并在持续性感染过程中保持病毒粒子生长的适当水平[13]。

2.2miRNA-210调节肿瘤细胞相关信号通路

2008年Mignon L.Loh等研究人员以白血病JMML为研究对象通过流式细胞仪在单细胞水平上发现了JAK-STAT5信号通路才是癌细胞形成和生长的关键信号，这项研究为探寻癌症形成的分子机制带来了新思路。目前人们已经了解的肿瘤信号通路有：JAK-STAT信号通路、P53信号通路、TGF-β信号通路、Ras-PI(3)K信号通路及WNT信号通路等。miRNA-210在正常生理和病理条件下能调控乏氧相关肿瘤信号通路的很多方向。常氧条件下，miRNA-210过表达会使线粒体功能异常进而导致细胞内有毒活性氧(ROS)含量增加[14]。另外，有研究发现处在乏氧条件下的胰腺癌细胞通过HIF-1α依赖通路诱导miRNA-210的表达[15]。HIF通路是细胞在低氧环境下存活所必需的，并在维持肿瘤细胞内稳态方面发挥重要作用[16]。Mutharasan等证实缺氧心肌细胞通过Akt和P53依赖信号通路上调miRNA-210表达并具有保护心肌细胞的作用[17]。将miRNA-210抑制剂转染细胞能够明显减少Tcf7l2的转录水平，它能够靶向结合WNT信号途径的下游相关基因位点，进而发挥调节作用。miRNA-210是成骨细胞分化正性调控因子，它可以通过抑制AcvR1b基因表达来抑制TGF-β/Activin信号通路从而促进成骨细胞分化[18]。利用体外人工基底膜实验发现人脐静脉内皮细胞-12(HUVEC-12)内miRNA-210高表达可加强VEGF和VEGFR2表达和促进血管生成[8]。

3miRNA-210在恶性肿瘤中的临床应用价值

3.1miRNA-210在恶性肿瘤中的表达及诊断价值

miRNA-210在大量实性瘤中的表达通常是升高的，例如乳腺癌、非小细胞性肺癌、头颈癌、胰腺癌、口腔癌、肝细胞癌、肾上腺皮质癌、结肠癌、卵巢癌、胶质母细胞瘤、恶性黑色素瘤以及肾细胞癌等[19]，然而在食管鳞癌组织和癌细胞株里miRNA-210表达是下降的[20]。White等[21]利用微阵列和定量PCR(Q-PCR)技术分析70对肾透明细胞癌和正常肾组织标本，结果显示在肾透明细胞癌组织中有166种miRNAs发生表达异常，其中miRNA-210过表达最明显。Zhao等[22]收集68例肾癌术前血清、10例术后一周血清、42例健康对照血清，用荧光定量PCR的方法检测血清中miRNA-210的含量，结果发现术前血清含量显著高于健康对照，术后miRNA-210含量较术前明显下降，ROC曲线下面积为0.874，敏感性81%，特异性79.4%，表明miRNA-210可用于肾癌非创伤性诊断，其有望成为新型肿瘤标志物。Shen等从32位受选肺癌患者血浆中第一次发现了miRNA-210的表达，与良性孤立性肺结节患者和健康人相比血浆miRNA-210出现高表达，并提出miRNAs的联合检测可提高肺癌诊断效率[23]。Allen等[24]收集3年间院内初诊胰腺癌患者血浆与正常对照采用相对定量方法发现患者血浆中循环miRNA-210的表达较对照4倍增加，其或许可以作为胰腺癌诊断新的生物标记物。

3.2miRNA-210与恶性肿瘤的预后相关

Rothe等研究证实miRNA-210的高表达与乳腺癌细胞增殖、侵袭和临床不良预后有关[25]。Camps等[6]利用微阵列和Q-PCR技术检测乏氧诱导下乳腺癌细胞株中miRNA-210的表达水平，结果发现miRNA-210过表达与乳腺癌细胞乏氧分数相关，通过单变量和多变量分析显示miRNA-210高表达与乳腺癌患者的无病生存率和总体生存率呈负相关，所以miRNA-210表达水平可以作为评估乳腺癌预后的独立影响因子。另外，Volinia等通过进一步的研究发现miRNA-210表达异常不但与乳腺癌预后有关，在乳腺癌的侵袭转移方面也发挥作用[26]。在乳腺癌患者进行药物辅助化疗之前，微量残留癌病人血浆循环miRNA-210水平明显高于完全病情缓解的患者，术前乳腺癌患者血浆miRNA-210水平明显高于术后和出现远处淋巴结转移的病人。Ren等从29例胰腺癌患者、22例慢性胰腺炎患者和13例正常人的粪便样本中检测出miRNA-210的表达，并且发现胰腺癌患者miRNA-210高表达与患者低存活率密切相关，因此粪便miRNA-210表达水平可以作为胰腺癌筛查的生物标记物[27]。Quero等研究认为检测miRNA-210含量可以作为高风险前列腺癌患者的预后指标[28]。miRNA-210表达可用来评定组织乏氧程度，同时也与头颈癌患者的预后相关[29]。此外，研究人员也证实miRNA-210表达与软组织肉瘤患者低生存率和肿瘤发病年龄密切相关[30]。

3.3miRNA-210可作为恶性肿瘤治疗的靶点

近年来，人们发现了大量miRNA-210的靶分子，这些靶分子参与线粒体代谢、血管生成、DNA修复、细胞存活等生命过程。例如：3-磷酸甘油脱氢酶1(GPD1L)、SHIP-1、泡膜蛋白1(VMP1)、琥珀酸脱氢酶复合物(SDHD)、MNT及ephrin-A3等。低氧条件下， miRNA-210通过靶向抑制GPD1L而增加HIF-1α的水平，HIF-1α参与诱导miRNA-210表达，由此可见GPD1L是乏氧正反馈环中重要的调控因子[31]。利用miRNA-210转染骨髓细胞株能引起SHIP-1蛋白表达的缺失[32]。乏氧引起VMP1表达减少，并且miRNA-210下调VMP1在调节乏氧介导的肝癌细胞迁移中发挥重要作用[33]。SDHD是三羧酸循环过程中的催化酶和线粒体呼吸链(复合体Ⅱ)的功能单位。miRNA-210依赖性靶分子SDHD能够激活HIF-1[34]。MNT mRNA的3′UTR包含miRNA-210的多个结合位点，沉默该位点可使miRNA-210过表达[35]。在乏氧条件下，miRNA-210能够下调ephrin-A3的表达[36]。近期研究也证实铁-硫簇支架蛋白聚合物(ISCU)和细胞色素C氧化酶10(COX10)也是miRNA-210的潜在靶分子，它们都是线粒体电子传递链和三羧酸循环的重要作用因子[37]，Chan等研究发现miRNA-210靶向抑制ISCU表达[38]。这些靶分子的发现为恶性肿瘤的治疗提供了新方向。Liu等[39]在体外利用人工合成miRNA剪切酶剪切膀胱癌细胞系中miRNA-210基因簇活性位点抑制miRNA-210的表达，发现可抑制膀胱癌细胞生长和迁移并诱导肿瘤细胞凋亡，提出miRNA-210具有治疗膀胱癌的潜在价值。对于miRNA-210高表达的特异肿瘤而言miRNA-210拮抗剂是有价值的治疗工具，抗miRNA-210治疗与其它药物联合可明显降低心血管等系统的副作用，与其它治疗方法(如放疗化疗)结合可显著提高抗癌疗效。

4 总结与展望

综上可见miRNA-210在多种肿瘤细胞系、肿瘤组织、肿瘤患者体液中均有表达，相较正常对照，其表达可上调可下调也可无显著差异。对于某些肿瘤而言，miRNA-210可成为有价值的肿瘤诊断和监控标志物。肿瘤患者预后情况和生存率高低也与miRNA-210表达密切相关。miRNA-210因为可以调节细胞增殖，干扰线粒体代谢，影响DNA修复和血管生物学活性，所以或许可以成为一种新的干预治疗介质。miRNA-210在临床上的应用前景广阔，所以需要对miRNA-210调节功能进行更深入的研究以期为肿瘤新的诊断和治疗方法的发现提供有力依据。

5 存在的问题

国内外对miRNA-210机制层面的研究已经比较深入，尤其是乏氧细胞诱导miRNA-210表达的结论已得到广泛共识。目前，人们将miRNA-210的研究重点指向肿瘤，因为大量研究已经证实二者密切相关。miRNA-210在肿瘤学领域的应用价值巨大，但在具体实施阶段仍有许多问题有待解决：①肿瘤细胞尤其是恶性肿瘤细胞乏氧与miRNA-210关联的分子机制仍需进一步探讨，另外还需要继续寻找和鉴定miRNA-210的特异靶点。②miRNA-210及其靶分子作为治疗方法的具体设想至今不明确。③如何使miRNA-210作为无创诊断标志物具有更高的准确性。④探索检测miRNA-210更精准的方法，如何做好质量控制。⑤miRNA-210是否可用于监控肿瘤动态和治疗疗效等方面都需要进行更深一步的研究和探索。所以将miRNA-210运用于肿瘤性疾病的临床实践还有很长的路要走。人们在对肿瘤患者长期随访过程中需要继续进行基础和临床研究，并不断增加对 miRNA-210作用机制和调控规律的探索。

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