miR-21在食管癌中的研究进展

靳 晶 综述 贺宇彤 审校

miR-21在食管癌中的研究进展

靳 晶 综述 贺宇彤 审校

食管癌是一种常见的恶性肿瘤，发病率高，预后差。miR-21在食管癌患者的癌组织、血液、唾液中均表达上调，其表达异常与食管癌发生发展密切相关。miR-21主要通过调控与肿瘤相关的靶基因发挥作用，尤其在食管癌的诊断、治疗及预后中有重要的临床应用价值。

食管癌；microRNA；miR-21；综述文献

MicroRNA(miRNA)是机体内源性表达的非编码蛋白质的小分子单链RNA，高度保守，长度约为23个核苷酸，能与靶基因mRNA的3′UTR碱基配对，从而抑制蛋白质合成。MiR-21基因位于17q23.2染色体FRA17B脆性区域上，是在人类组织和细胞中较早发现、广泛存在的一种miRNA。研究证明miR-21过表达与食管癌发生发展密切相关，本文就近年来miR-21与食管癌的研究现状，尤其在作用及调控机制、临床应用价值方面做一简要综述。

1 miR-21在食管癌中的表达

1.1 miR-21在食管癌组织中的表达

食管癌是由食管鳞状上皮或腺上皮的异常增生所形成的恶性病变，其发展一般经过上皮不典型增生、原位癌、浸润癌等阶段，主要分为食管鳞癌(Esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)和食管腺癌(Esophageal adenocarcinoma，EAC)。大量研究证明，miR-21在食管癌组织中高表达。Feber等[1]用miRNA表达谱芯片证明了miR-21、miR-93、miR-192和miR-194在ESCC中的表达显著高于正常食管上皮细胞，其中miR-21在癌组织中的表达水平升高了3～5倍，并且通过对ESCC、EAC、BE(Barrtt食管)及正常食管黏膜组织中的miRNA表达谱检测分析发现，miR-21在ESCC和EAC中的表达都显著上调。Hezova等[2]检测了23例EAC、22例ESCC和17例癌旁组织中miRNA的表达水平，结果显示miR-21在EAC和ESCC中的表达水平均显著上调。这些研究证明了miR-21在ESCC和EAC中表达水平均升高。向正凯等[3]通过实时定量PCR检测72例食管癌组织和同一患者正常食管组织中miR-21的表达发现，72例食管癌组织中有63例miR-21的表达显著高于正常食管组织；且miR-21的过表达与分化程度低、发生淋巴结转移及TNM分期晚相关；对患者进行生存分析发现，miR-21的过表达与食管癌患者预后差显著相关，说明miR-21的过表达贯穿食管癌的发生和发展过程。BE是食管远端黏膜的鳞状上皮被化生的腺上皮所替代，这种化生的腺上皮可异常增生形成腺癌，癌变率高达10%。Smith等[4]发现，若BE病变上皮的miR-21表达上调，则一定会发展成为EAC，这也证明了miR-21的过表达能够促进食管癌变，在食管癌的发生中发挥重要作用，对于BE患者，检测miR-21表达是否上调是非常必要的，具有重要的临床意义。

1.2 miR-21在食管癌患者唾液、血液中的表达

食管癌患者的唾液和血液中也检测到了miR-21的高表达。叶敏华等[5]收集了50例Ⅰ期、50例Ⅱ期食管癌患者和50例正常对照组的唾液、血浆标本，检测miR-21在唾液与血浆的相对表达量发现，miR-21在食管癌患者的唾液和血浆中均高表达，且在唾液和血浆中的表达水平无统计学差异。李伟等[6]检测了112例早期食管癌患者和100例健康对照的唾液和血浆中miR-21的表达水平，也得出了同样的结论。由于食管癌早期无明显症状，导致多数食管癌患者发现时就已经是中晚期，严重影响患者的治疗，而这些研究证明了在食管癌发展的早期，miR-21的表达水平就显著升高，唾液、血液等标本也相对容易获得，说明miR-21在食管癌的早期诊断中具有重要价值。蒋敏等[7]采用xMAP液态芯片的方法，检测45名食管癌患者和45名正常对照组外周血单个核细胞中miR-21的表达水平，发现食管癌患者外周血单个核细胞中miR-21的表达水平显著高于正常对照组，而miR-21在ESCC和EAC中的表达水平差异无显著性。郭文涛等[8]利用纳米磁分离(MS)实时荧光RT-PCR法，检测60例ESCC患者及60例健康体检者血液中miR-21的表达发现，ESCC患者血清中miR-21表达水平显著高于健康体检者，且ESCC患者血清miR-21的表达水平与TNM分期高以及淋巴结转移相关。Komatsu等[9]发现miR-21在食管癌患者的血液中高表达并且表达稳定，其高表达与肿瘤的侵袭程度及术后复发相关。这些研究说明了唾液、血液中的miR-21水平与食管癌的发展相关，可作为食管癌的标记物，具有很好的研究价值。

1.3 miR-21在细胞和动物实验水平的表达

miR-21在食管癌中的作用也在食管癌细胞实验和食管癌动物模型实验中得到验证。刘凤霞等[10]将miR-21和miR-21抑制剂分别转染食管癌细胞系Eca109，发现转染miR-21的细胞系增殖和迁移能力显著增高，而转染miR-21抑制剂的细胞系增殖和迁移能力则明显被抑制，并且发现转染miR-21抑制剂后，细胞系中ERK1/2的mRNA水平无变化，而其蛋白表达受到明显抑制，说明miR-21是在转录后正调控ERK1/2/MAPK信号通路，发挥促进食管癌细胞增殖和迁移的作用。李红霞等[11]也做了类似的研究，发现miR-21抑制剂可能通过下调Bcl-2的表达来诱导人食管癌细胞EC109的凋亡。刘涛等[12]建立了裸鼠食管癌移植瘤模型，分别用miR-21、miR-21抑制剂和生理盐水进行干预，并检测Ki-67、Caspase-3、Snail等相关肿瘤标志物的表达，结果表明，使用miR-21可促进瘤体的生长，且其Ki-67和Snail显著高于生理盐水组和miR-21抑制剂组，而使用miR-21抑制剂则抑制瘤体的生长，其Caspase-3的表达水平显著高于miR-21组和生理盐水组，说明miR-21与食管癌生长相关，抑制miR-21可抑制移植瘤生长，并且通过影响Ki-67、Caspase-3和Snail的表达发挥作用。这些研究结果证明了miR-21广泛存在于食管癌患者的组织与血液中，其过表达能够促进食管癌的发生与发展，并且与恶性程度和转移相关；在细胞和动物实验中，降低其表达水平可以在一定程度上抑制食管癌细胞的增殖和迁移能力，说明了miR-21与食管癌密切相关，其表达异常在食管癌发展的各个阶段都有重要意义。

2 miR-21在食管癌中的作用及调控机制

2.1 miR-21的作用机制

miR-21通过调控与肿瘤相关的靶基因来调节肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移等过程。目前miR-21已被证实的靶基因主要有PDCD4、PTEN、FAS/FASL、TIMP3、RECK等。PDCD4是调控细胞凋亡的关键因子，参与调控多条信号通路，通过抑制多种癌基因的来对肿瘤的进展和转移发挥抑制作用。Liao等[13]研究发现，miR-21的过表达可通过靶向作用于PDCD4和激活其下游的JNK信号通路来促进细胞的迁移和侵袭。PTEN主要是通过P13K/AKT系统来发挥抑癌作用，miR-21表达上调可抑制PTEN表达，从而促进肿瘤的发生。Wu等[14]研究发现，抑制miR-21可以降低食管癌细胞TE11的增殖和侵袭能力，并升高G0、G1期细胞比例，降低S、G2和M期细胞比例，miR-21通过靶向调控PTEN/PI3K/AKT信号通路中的关键蛋白PTEN，来促进细胞增殖、迁移、侵袭，抑制食管癌细胞的凋亡。FAS及其配体FASL是细胞凋亡相关的膜表面分子；TIMP3是组织金属蛋白酶抑制因子，具有拮抗基质金属蛋白酶活性、抑制肿瘤生长、侵袭、转移和血管形成的作用；RECK是一种抑癌基因，普遍存在于各种正常组织和非肿瘤细胞系中，而在一些肿瘤细胞及细胞系中表达被抑制。Wang等[15]在研究食管癌细胞系中下调miR-21的表达对细胞活性的影响时发现，miR-21表达下调，通过靶向FASL、TIMP3和RECK基因诱导肿瘤细胞凋亡，从而抑制细胞生长、侵袭。miR-21发挥促癌作用主要是通过作用于抑癌基因来实现。

2.2 miR-21的调控机制

miR-21的生成一般先由非编码基因序列转录生成pri-miRNA，该过程受到转录因子(Transcription factor)的调控，转录因子与miRNA基因结合这一步骤在miRNA转录调节机制中至关重要。刘海荣等[16]关于miR-21转录调控因子的结构特征及其与miR-21转录结合位点的研究发现，其研究的所有转录调控因子二级结构均由α-螺旋、无规则卷曲和扩展链结构三种形式组成，且所有转录调控因子均有两个作用位点，并在三级结构中呈现典型的发夹型结构特征，这可能有利于对miR-21转录表达的调控。目前尚无直接证据证明miR-21在食管癌中的调控机制，但STAT3能调控miR-21的表达已在多种肿瘤中被证明。如Jiang等[17]发现，p-STAT3在人类唾液腺样囊性癌中的表达改变可引起miR-21表达的改变；Venturutti等[18]发现，在乳腺癌中，STAT3和NErbB-2共同作用能激活miR-21启动子区的GAS位点，可上调miR-21表达；Lu等[19]在皮肤癌和Liu等[20]在肺癌中的研究发现，下调STAT3的表达，可以降低miR-21的表达水平。miR-21的过表达贯穿食管癌发生发展的全过程，其表达下调可在一定程度上抑制食管癌的发展，通过其调控机制，降低其表达水平，可以为食管癌的治疗提供的新的研究思路。

3 miR-21潜在的临床应用价值

好的肿瘤标志物一般敏感性高、特异性好、检测方便，能够准确检出早期肿瘤患者，灵敏度好可反映肿瘤的动态变化，能监测治疗效果、复发和转移等。miR-21是普遍认可的致癌miRNA，且广泛存在于食管癌患者的组织、唾液、血液、血浆以及二便中。ESCC患者血清中miR-21的表达水平显著升高，且表达稳定，说明检测血液中的miR-21可用于食管癌的早期诊断[8-9]。miR-21的表达水平在术后显著降低，在复发的患者显著升高，说明动态监测miR-21对筛选术后复发患者病情分类、个性化治疗，改善患者预后等具有重要的临床意义。唾液是血循环的末端产物，采集唾液简便、无创，且比采集血液更为方便。一个包括195例食管癌患者的大样本队列研究结果显示，miR-21表达水平高与食管癌预后差相关，且miR-21可被确定为一个独立的食管癌预后标志物[5]。一个包括四项研究的Meta分析结果显示，miR-21的表达水平和术后生存之间呈显著负相关(HR：1.56，95%CI：1.18～2.07)。李冰馨等[21]研究发现，食管癌患者经放疗后血清中miR-21的表达水平显著降低，且放疗后miR-21水平降低不明显的患者生存期较短。Kurashige等[22]研究发现，食管癌患者术后血清中miR-21水平显著低于术前，且miR-21表达水平低的食管癌患者对化疗敏感度较好，提示miR-21可作为食管癌化疗疗效评估的指标。Komatsu等[23]发现miR-21的过表达促进了ESCC患者的化疗耐药性，循环miR-21可能作为预测化疗耐药性的生物标志物。Lv等[24]发现，miR-21表达的升高可降低放疗的灵敏度，并增加复发频率。李晓宁等[25]回顾性分析了85例食管癌病例，所有患者均采用放疗联合PF化疗，结果显示，治疗后全部患者的外周血miR-21水平均显著低于治疗前，低放疗剂量联合PF化疗通过降低外周血中miR-21水平，来延长生存时间和降低放疗副作用。miR-21的表达水平在食管癌发生的早期就已经升高，并且对治疗效果反应灵敏，可作为好的诊断或治疗标志物。

4 小结与展望

miRNA是目前生命科学领域里的研究热点，miR-21作为一个重要的原癌miRNA，在食管癌组织中的表达显著异常，且与其进展密切相关，具有重要的临床意义。随着对其转录调控机制、靶基因及其靶基因作用机制研究的不断深入，miR-21必将在食管癌的诊断、治疗和预后中有着广阔的应用前景。

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(收稿：2017-01-04)

Research progress of miR-21 in esophageal cancer

JINJing，HEYutong

Cancer Institute，The Fourth Hospital of Hebei Medical University，Shijiazhuang 050011，China

Esophageal cancer is a common malignancy with a high incidence and a poor prognosis.MiR-21 is up-regulated in cancer tissues，blood and saliva of esophageal cancer patients.Its abnormal expression is closely related to the development of esophageal cancer.MiR-21 plays an important role in the regulation of tumor-related target genes，especially in the diagnosis，treatment and prognosis of esophageal cancer.

Esophageal cancer；microRNA；miR-21；Review literature

河北医科大学第四医院肿瘤研究所(石家庄 050011)

靳晶，男，(1986-)，硕士，研究实习员，从事肿瘤流行病学的研究。

贺宇彤，E-mail：doc106@163.com

R735.1

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.03.018