MicroRNA与神经胶质瘤血管生成及替莫唑胺化疗耐药关系的研究进展

毛小元，周宏灏，刘昭前Δ

(1.中南大学湘雅医院 临床药理研究所，湖南 长沙 410008；2.中南大学 临床药理研究所/湖南省遗传药理学重点实验室，湖南 长沙 410078)

MicroRNA与神经胶质瘤血管生成及替莫唑胺化疗耐药关系的研究进展

毛小元1,2，周宏灏1,2，刘昭前1,2Δ

(1.中南大学湘雅医院 临床药理研究所，湖南 长沙 410008；2.中南大学 临床药理研究所/湖南省遗传药理学重点实验室，湖南 长沙 410078)

肿瘤血管生成对于神经胶质瘤的生长、侵袭和转移至关重要。化疗是胶质瘤治疗不可缺少的治疗手段，替莫唑胺是最主要的治疗神经胶质瘤的一线药物，但使用一段时间后，替莫唑胺往往会出现明显耐药现象。MicroRNA(miRNA) 是一类小片段的非编码RNA，在调控基因表达的转录后水平中发挥重要作用。国内外研究发现，miRNA对神经胶质瘤血管生成及替莫唑胺化疗耐药具有重要的调节作用。本文就miRNA与神经胶质瘤血管生成及替莫唑胺化疗耐药关系的研究进展做一综述。

miRNA；神经胶质瘤；血管生成；替莫唑胺；耐药

神经胶质瘤是颅内最常见且最具侵袭性的中枢神经系统肿瘤。研究报道，神经胶质瘤约占所有原发颅内肿瘤的35%～60%[1]。狭义地讲，它是来源于各类胶质细胞的肿瘤，可分为星形细胞瘤、髓母细胞瘤、少支胶质瘤和室管膜瘤四大类，其中以星形细胞瘤最为常见，约占所有神经系统肿瘤的15%[2]。根据世界卫生组织(World Health Organization，WHO)2007年的病理分级又可将神经胶质瘤分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级，其中Ⅳ级主要是多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme，GBM)。由于神经胶质瘤具有生长迅速，高度浸润性等临床特点，肿瘤组织和正常脑组织之间并无明显界限，因此采用外科手术手段难以彻底切除，且复发率高。此外，由于血脑屏障的存在，许多抗肿瘤药物难以进入脑内，因此，目前临床上采用的术疗放化疗联合方案，治疗效果仍不理想。以往有证据表明，对于新发的多形性胶质母细胞瘤患者，尽管采用放疗，化疗及手术干预，其中位生存期仍然只有14.6个月[3]。大量研究表明，神经胶质瘤至今依旧是所有肿瘤中预后最差的肿瘤之一[4-5]。因此，阐明神经胶质瘤的发生发展机制并开发更加有效的靶点从而提高神经胶质瘤的治疗效果具有十分重要的意义。

目前，神经胶质瘤的难治性主要表现在其侵袭性强，其中肿瘤血管生成在肿瘤的侵袭中发挥至关重要的作用。近年来，随着人们对microRNA (miRNA)的发现及对其功能的深入探索，发现miRNA对神经胶质瘤中血管生成具有一定的调控作用，从而影响神经胶质瘤的侵袭能力[6]。同时，药物治疗也是神经胶质瘤综合治疗方案中不可缺少的重要手段，尤其是对于恶性胶质瘤的治疗具有显著疗效。替莫唑胺(temozolomide，TMZ)是临床上治疗神经胶质瘤最重要的一线药物[7]。但是临床治疗一段时间后，胶质瘤患者对化疗会产生耐药性，从而使疗效大大降低。胶质瘤耐药可能是一个多因素共同参与的复杂过程。以往研究发现，miRNA的改变与肿瘤的耐药密切相关[8]。本文旨在对miRNA与神经胶质瘤血管生成及替莫唑胺化疗耐药关系的研究进展做一综述。

1 miRNA的生物合成及特征

一般来说，成熟的miRNA需要经过2个过程才能形成，主要包括细胞核内加工和细胞浆内的成熟加工。在细胞核内，miRNA基因首先在RNA聚合酶Ⅱ的作用下生成较长的(一般为1～3 kb)原生miRNA (pri-miRNA)。然后核内的Drosha蛋白将pri-miRNA切割成约70 bp具有发夹结构的前体miRNA(pre-miRNA)。Pre-miRNA经RNA依赖的核转运蛋白Exportin-5转运至细胞浆内，Dicer蛋白将其切割成约19～25个核苷酸的成熟双链miRNA。双链的miRNA经解旋后，一条与RNA诱导的沉默复合物(RNA-induced silencing complex，RISC)结合，形成非对称性RISC复合物，最终形成具有生物学效应的miRNA；另一条与其互补配对的miRNA单链则被降解消失[9]。MiRNA本身并不编码蛋白质，主要是与靶基因mRNA的3’-UTR完全或不完全结合，从而导致mRNA降解或抑制mRNA的翻译。

2 血管生成与神经胶质瘤之间的关系

血管生成是实体肿瘤生长的重要基础环节[10]。神经胶质瘤也不例外，其快速生长、侵袭转移及肿瘤复发与强大的血管生成能力密切相关。研究表明神经胶质瘤血管内皮增生随胶质瘤恶性程度的增加而明显增加，是支持“血管生成是神经胶质瘤进展的重要特征”的有力证据[11]。Jensen等[12]研究发现，血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)在神经胶质瘤的血管生成中扮演重要角色。Kim等[13]也发现，体内使用VEGF抗体后，胶质瘤模型大鼠的血管生成明显受到抑制，而对体外的胶质瘤细胞则无抑制作用。表明VEGF在脑胶质瘤中具有促进内皮细胞增殖、新生血管形成和肿瘤细胞生长侵袭的作用。同时，有研究者已经将血管生成列为胶质瘤恶性分级的重要标准之一。步星耀等[14]研究发现，Ⅲ、Ⅳ级胶质瘤患者VEGF mRNA表达显著高于Ⅰ、Ⅱ级胶质瘤患者；而Ⅰ、Ⅱ级胶质瘤患者VEGF mRNA表达显著高于正常脑组织。此外，垂体肿瘤转化基因(pituitary tumor transforming gene，PTTG)也被认为是肿瘤血管生成中的重要调节因子。Cui等[15]研究表明，PTTG的表达增高与神经胶质瘤的分级及肿瘤微血管密度呈正相关，抑制PTTG的表达可以使神经胶质瘤的增殖、侵袭、迁移及血管生成受到明显抑制，提示PTTG可作为神经胶质瘤抗血管生成治疗的重要靶点。此外，以往研究表明，一些促血管的趋化因子可以直接作用于血管内皮细胞，同时也可通过作用于白细胞间接产生血管生成因子，从而诱导血管生成[16]，且这些趋化因子的调节过程同样发生在肿瘤等疾病中。当然，血管生成还受到诸如血管内皮生长因子受体(vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)，表皮生长因子受体(epithelial growth factor receptor，EGFR)，血小板源性生长因子受体(platelet derived growth factor receptor，PDGFR)等的调控。目前，有研究表明，在新诊断的Ⅲ级恶性胶质瘤患者使用倍伐单抗(VEGF单抗)联合伊立替康治疗的二期临床实验中，有近61%的患者获得了良好的治疗效果，同时不良反应相比于单独使用伊立替康治疗明显降低[17]。

那些基于RNA的血管生成抑制剂，也被认为对神经胶质瘤的治疗具有重要作用。众所周知，RNA干扰(RNAi)是沉默基因的重要方式[18]。Gondi等[19]研究表明，小鼠体内注射包装有uPA及相应受体(uPAR)和金属蛋白酶(MMP-9)的shRNA质粒可以显著抑制胶质瘤的血管生成及肿瘤的生长。类似的，Niola等[20]也发现，在移植瘤动物模型中，注射VEGF的siRNA质粒可以显著抑制肿瘤的血管生成。

3 miRNA在神经胶质瘤血管生成中的作用

以往研究发现，miRNAs在个体生命活动中发挥着重要的调控作用，具有非常广泛的基因调节。从某种程度上说，miRNAs在肿瘤的发生发展过程中可能起着致癌基因或抑癌基因的作用。比如，Chan等[21]通过DNA微阵列的方法研究发现miR-21在胶质母细胞瘤标本和细胞系中均出现过表达，提示它可能具有致癌作用，下调其表达可以显著抑制胶质瘤细胞的生长，促进胶质瘤细胞的凋亡。类似的研究有miR-221，miR-220和miR-222，他们在胶质母细胞瘤中也显著上调，起致癌作用[22]。但是，miR-181a，miR-181b和miR-128c在胶质母细胞瘤中却显著下调，被认为具有抑癌作用。以上结果提示，对于神经胶质瘤，一方面，miRNA可能可以作为诊断的特异性分子标志物，预测发病风险；另一方面，miRNA表达的变化也可以作为治疗的新靶点或预后的评价指标从而用于神经胶质瘤的治疗。研究发现，miRNA的表达具有明显的组织特异性，并与肿瘤的病理分级密切相关，提示miRNA可能成为肿瘤的早期诊断和预后的潜在生物标志物。更为重要的是，相比于蛋白分子及mRNA，miRNA的检测更为简单、高效、快速，可能成为肿瘤诊断和预后评价更好的指标。

神经胶质瘤的生长、侵袭和转移都依赖于肿瘤发生过程中新生血管的形成。因此，miRNA影响神经胶质瘤血管生成对肿瘤的生长具有重大意义。Qian等[23]研究表明，miR-26a能够通过上调血管内皮生长因子(VEGF，一种非常重要的血管形成因子)从而促进神经胶质瘤血管形成，最终加速肿瘤的生长、侵袭和转移。也有研究报道miR-15b可以通过NRP-2使ERK信号通路失活，从而减少神经胶质瘤新生血管的形成，最终抑制肿瘤细胞的转移侵袭[24]。与此同时，Wurdinger等[25]发现，在血管新生的内皮细胞中，miR-296可以促进血管内皮生长因子的表达从而加速胶质瘤细胞的侵袭转移。表明胶质瘤细胞在某种程度上可以通过改变内皮细胞中miRNAs的功能从而调节血管内皮增生。

4 miRNA与神经胶质瘤替莫唑胺化疗耐药的关系

神经胶质瘤的化疗耐药一直是胶质瘤治疗的难题，而替莫唑胺是临床上治疗神经胶质瘤最主要的一线药物。以往研究表明，它的耐药可能与增加O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(O6-methyl-guanine DNA methyltransferase，MGMT)的表达、抑制错配修复(mismatch repair，MMR)和碱基切除修复(base-excision repair，BER)功能密切有关[26-27]。最近研究发现，miR-29c可以通过靶向抑制跨损伤的DNA合成聚合酶REV3L从而介导替莫唑胺化疗耐药[28]，并且发现这种调节作用伴有转录调节因子(c-MYC)的参与。此外，Shi等[29]研究结果表明，替莫唑胺对神经胶质瘤的化疗敏感性可能与增加Bax/Bcl-2的比例及caspase-3的活性有关，而miR-21可下调Bax/Bcl-2的比例并抑制caspase-3的活性，从而抑制肿瘤细胞凋亡，最终导致神经胶质瘤对替莫唑胺耐药。在U87源性的胶质瘤干细胞系中，Ping等[30]发现miR-181b在这种细胞中高表达，其可以作为抑癌基因促进细胞凋亡，最终降低U87源性的胶质瘤干细胞对替莫唑胺的耐药性。

导致神经胶质瘤化疗耐药的另一重要因素是多药耐药蛋白MDR1/P-gp的改变[31]。MiR-27a和miR-451可能作为MDR1/P-gp的激动剂，从而增加其表达，最终导致神经胶质瘤耐药的产生[31]。Ujifuku等[32]发现，抑制多形性胶质母细胞瘤中miR-195，miR-455-3p和miR-10a的表达可以逆转替莫唑胺的获得性耐药，但相关的分子机制还有待进一步研究。

5 结语

尽管脑肿瘤的抗血管生成治疗效果还不明显，而且采用传统的血管生成抑制剂联合标准的放化疗目前正在验证阶段，但是当前正在尽力优化和重新评估这些血管生成抑制剂以获得更佳的治疗效果。最近研究结果表明，逆转血管系统的异常可以显著增加药物到达靶器官的浓度，从而提高药物的治疗窗[33]。在未来一段时间内，发现新型的小的非编码RNA对于神经胶质瘤的抗血管新生治疗将具有非常广阔的前景。同时，从以往的研究结果可以看出，miRNA在神经胶质瘤替莫唑胺化疗耐药中发挥着至关重要的作用。未来开发miRNA特异性的抑制剂有望逆转胶质瘤患者对替莫唑胺的化疗耐药，从而提高患者的生存时间和生活质量。此外，miRNA可能作为神经胶质瘤化疗疗效预测的生物标志物，为胶质瘤患者的个体化治疗提供全新的治疗策略。

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(编校：吴茜)

中国医师协会>2016年全科医师培训高峰论坛暨第十三届社区卫生与全科医学学术年会会议通知

中国医师协会及中国医师协会全科医师分会定于2016年4月22-24日在北京九华山庄举办“2016年全科医师培训高峰论坛暨第十三届社区卫生与全科医学学术年会”。

一、大会主题

加快全科培养 筑牢医疗网底

二、大会组织

指导单位：

国家卫生和计划生育委员会

主办单位：

中国医师协会

中国医师协会全科医师分会

承办单位：

中国医师协会毕业后医学教育部

首都医科大学全科医学与继续教育学院

首都医科大学附属复兴医院月坛社区卫生服务中心

大会主席：张雁灵 曾益新

三、大会网站www.cmdagp.org。

四、联系方式

2016年全科医师培训高峰论坛会务组

联系人：徐艳 王佳俊 于溯 吴苏伟

电 话：010-84288944、64175442

传 真：010-84662099、64179960

邮 箱：cmda_gme@vip.163.com

中国医师协会毕业后医学教育部

地 址：北京市东城区新中街11号院5号楼

医视界-北京数字时代文化传媒有限公司

地 址：北京市朝阳区芍药居38号楼三层

Research progress on the role of microRNA in angiogenesis and temozolomide resistance in gliomas

MAO Xiao-yuan1,2, ZHOU Hong-hao1,2, LIU Zhao-qian1,2Δ

(1. Department of Clinical Pharmacology, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410008, China; 2. Institute of Clinical Pharmacology, Central South University; Hunan Key Laboratory of Pharmacogenetics, Changsha 410078, China)

Angiogenesis plays a critical role in the glioma cell proliferation, invasion and metastasis. Additionally, chemotherapy is an important therapeutic strategy for the treatment of glioma patients. Temozolomide is a commonly used alkylating agent for treating glioma in clinical practices. However, the major problem is acquired resistance. MicroRNAs (miRNAs) are a kind of small non-coding RNAs, which is important to regulate the post-transcription of gene expression. Several research groups have revealed that the alterations of miRNA are linked with tumor angiogenesis and drug resistance in gliomas. Currently, we made a systematic review of the role of miRNA in the angiogenesis and TMZ resistance in gliomas.

miRNA; glioma; angiogenesis; temozolomide; resistance

国家高技术研究发展计划(863计划，2012AA02A517)，国家自然科学基金(81173129， 81373490)

毛小元，男，博士，讲师，硕士生导师，研究方向：神经药理学、临床药理学，E-mail：maoxiaoyuan2011@163.com ；刘昭前，通信作者，男，博士，教授，博士生导师，研究方向：药物基因组学、遗传药理学，E-mail：liuzhaoqian63@126.com。

R739.4

A

10.3969/j.issn.1005-1678.2016.03.01