microRNAs通过Hippo通路抑制肝细胞癌发生的研究进展

查 娜，郝丹丹，李天柱

1.赤峰学院附属医院 肿瘤内科，内蒙古 赤峰 024000；赤峰学院 基础医学院 2.生理学教研室；3.分子医学研究中心，内蒙古 赤峰 024000

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)是最常见的原发性肝癌,是一种病死率极高的消化系统恶性肿瘤,全球发病率位居所有恶性肿瘤的前5位、病死率位列前3位[1]。中国是肝癌的高发区,发病率与死亡率均位居世界首位,发病率呈逐年上升趋势。HCC发生发展机制仍有待于深入研究。 Hippo信号通路是调控发育、细胞增殖、干细胞功能、组织再生、 动态平衡和器官大小控制的主要调节因素。 Hippo通路失调能够导致肿瘤细胞侵袭、迁移、疾病进展和治疗耐药,参与HCC的发生。本文主要对miRNAs作为抑癌基因(tumor suppressors)通过调控Hippo通路在HCC的发生、发展中发挥的作用进行综述。

1 Hippo通路

Hippo通路是一条进化上非常保守的信号通路,核心是激酶级联反应,由丝氨酸/苏氨酸激酶、哺乳动物STE20样激酶1/2(MST1/2)(果蝇中的Hippo)和大肿瘤抑制因子1和2(LATS1/2)组成。MST1/2与衔接蛋白1(SAV1)协同磷酸化并激活LATS1/2激酶。然后,LATS1/2激酶与衔接蛋白MOB激酶激活因子1(MOB1)结合,磷酸化并抑制Hippo通路的转换蛋白,即Yes相关蛋白(yes-associated protein,YAP)和转录共激活因子TAZ(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif,TAZ)。许多参与Hippo信号通路的基因被认为是抑癌基因,而YAP/TAZ是癌基因。当Hippo信号活性被抑制(Hippo OFF)时,YAP和TAZ发生去磷酸化,去磷酸后的YAP/TAZ 转运到胞核,与包括p73、TEA结构域家族成员(TEAD)、SMAD和Runt相关转录因子(RUNX)在内的其他转录因子发生相互作用,从而诱导促进细胞增殖、抑制凋亡的基因表达。

2 Hippo通路与肝细胞癌耐药发生

HCC中存在Hippo通路的功能失调,Hippo通路关键成分的突变可导致肿瘤的发生、细胞增殖、侵袭、迁移、转移、肿瘤干性和耐药。本部分主要聚焦Hippo介导HCC耐药进展进行综述。在正常肝脏中,Hippo激酶通过抑制肝细胞增殖和维持肝细胞分化状态发挥肿瘤抑制作用。Mst1/2、Lats1/2或Sav1基因缺失的小鼠中Hippo激酶活性丧失,导致肝脏肿大和肝癌发生。

2.1 表观修饰参与Hippo介导HCC耐药

表观遗传机制调控Hippo失活促进HCC干性和耐药。YAP在HCC中高表达,介导对阿霉素诱导的HCC细胞系凋亡的抵抗,降低YAP的表达增加HCC细胞对阿霉素敏感[2]。TAZ在HCC中高表达,敲低TAZ降低了HCC细胞增殖,敲低TAZ联合5-氟尿嘧啶治疗显著增加了化疗耐药性,而敲低TAZ诱导了代偿性YAP表达,并伴随着CD90的上调,TAZ/YAP的双重敲除降低了化疗耐药性和致瘤性[2]。微睾蛋白家族(microrchidia protein family)成员MORC2作为Hippo抑制剂,通过促进DNA甲基化依赖的Hippo信号沉默,促进肿瘤干细胞和对索拉非尼耐药,进而促进肿瘤发生[3]。YAP1在对阿霉素耐药HCC细胞中表达升高,介导HCC对阿霉素耐药,而miRNA-590-5p通过抑制 YAP1逆转HCC耐药[4]。LncRNA CRNDE在HCC中高表达,并促进HCC耐药,其主要通过抑制抑癌基因LATS2[5]。

2.2 Hippo诱导细胞死亡介导HCC耐药

铁死亡是一种铁离子依赖性的,脂质过氧化驱动的特殊细胞程序性死亡形式,诱导铁死亡为逆转肿瘤耐药的重要手段之一。YAP/TAZ通过抑制索拉非尼诱导的铁死亡,驱动HCC对索拉非尼的耐药,YAP/TAZ以TEAD依赖的方式诱导SLC7A11的表达,进而抑制索拉非尼诱导的铁死亡,同时,YAP/TAZ维持ATF4的蛋白质稳定性、核定位和转录活性,进而协同诱导SLC7A11表达[6]。在HCC中YAP作为促进铁死亡的因素,增强融合密度或3D肿瘤球体模型中培养的HCC细胞对铁死亡的敏感性,YAP通过激活脂氧合酶ALOXE3促进铁死亡,ALOXE3的过度表达增加了HCC细胞对铁死亡的敏感性。在原位HCC小鼠模型中,YAP的基因激活使HCC细胞更容易发生铁死亡,YAP高表达和GPX4低表达的索拉非尼治疗的HCC患者的生存率增加,这表明YAP在HCC中通过诱导铁死亡增加HCC对索拉菲尼的敏感性[7]。这两个研究得出相反的结论,可能与其选择的研究体系有关,仍需进一步深入研究。Hippo调控自噬促进HCC耐药。在对化疗耐药性的HCC BEL/FU细胞系中YAP的表达上调,抑制YAP可通过促进自噬在体内外增强BEL/FU细胞对化疗药物的敏感性[8]。

2.3 其他机制

在耐药HCC中TAZ表达上调,抑制TAZ可以恢复HCC细胞对顺铂和阿霉素的敏感性,这主要与其激活IL-8的表达有关,表明TAZ调节的IL-8表达介导HCC对化疗耐药[9]。 YAP通过上调存活蛋白(survivin)介导HCC对索拉菲尼耐药[10]。

3 miRNA作为肿瘤抑制因子调控Hippo通路参与肝细胞癌发生

miRNA生物合成和表达失调影响肝癌的发病和进展[11]。miRNA既可以作为抑癌基因,也可作为癌基因,取决于它们的靶mRNA以及由此产生的细胞表型变化。miRNA作为肿瘤抑制基因调控Hippo YAP/TAZ信号通路在肝癌生物学中的作用。

3.1 miRNA靶向YAP

miRNA作为抑癌基因调控Hippo通路与HCC发生[21]。研究显示miR-375直接与YAP mRNA的3′非翻译区结合。在HCC细胞系中,miR-375的过表达下调YAP蛋白和下游靶基因CTGF mRNA的表达水平,miR-375抑制内源性YAP蛋白水平,抑制肝癌细胞的增殖和侵袭[12]。miR-186也通过直接破坏YAP mRNA,抑制HCC细胞系的增殖、迁移和侵袭,降低YAP和CTGF的表达[13]。CTGF在组织重塑和肝纤维化中发挥核心作用,通过迫使癌细胞和肝星状细胞之间的串扰形成肿瘤有利的微环境而与肿瘤进展相关[14]。因此,miR-375可能不仅通过抑制癌细胞增殖,而且还可能通过靶向肿瘤微环境而具有抗肿瘤作用。

miR-506和miR-132在YAP mRNA的3′非翻译区也有结合位点。人肝癌组织中miR-506的表达显著降低,并且与YAP基因的表达呈负相关,miR-506通过下调YAP表达抑制HepG2和H7402肝癌细胞系的增殖[15]。miR-132通过直接抑制YAP促进凋亡,抑制肝癌细胞系的增殖和侵袭[16]。当miR-132与miR-520-3p(另一种调节GPC3的抑癌miRNA)共转染到Huh-7肝癌细胞系中时,两种miRNA在肝癌细胞系上通过抑制YAP水平进而抑制增殖和促凋亡[17]。miR-497在肝癌组织中表达降低,miR-497的低表达与HCC的不良预后特征显著相关,miR-497过度表达抑制肝癌细胞系增殖和存活,YAP1是miR-497的直接靶点,在肝癌组织中观察到YAP1和miR-497表达呈负相关,YAP1基因敲除消除了miR-497缺失对肝癌细胞的影响,导致细胞凋亡增加和增殖减少[18]。

化疗耐药是肝癌治疗中的主要瓶颈问题之一。YAP1与肝癌细胞的化疗耐药表型密切相关,YAP1是阿霉素耐药HCC细胞中的主要失调分子,在对阿霉素耐药的HCC细胞中YAP1蛋白表达显著增加和miR-590-5p显著下调,YAP1的过表达介导阿霉素耐药,miR-590-5p直接靶向抑制YAP1,miR-590-5p通过抑制YAP1在体内外均可使阿霉素耐药肝癌细胞增加对阿霉素敏感性,这表明miR-590-5p/YAP轴的失调导致HCC的化疗耐药性[4]。综上所述,miRNA可靶向YAP进而调控HCC增殖、侵袭和耐药等恶性生物学表型,促进HCC进展。

3.2 miRNA靶向TAZ

在HCC中靶向TAZ的miRNA包括miR-338-3p、miR-9-3p和miR-125b[19-21]。 乙型肝炎病毒HBV编码的另一个反式激活因子preS2的过度表达可上调TAZ蛋白水平,preS2抑制肝癌细胞系中miRNA-338-3p的表达,TAZ的过度表达促进肝癌细胞系的增殖。TAZ敲除抑制了preS2介导的HCC增殖和迁移,因此,preS2通过抑制miRNA-338-3p上调TAZ表达,表明TAZ参与preS2促进的HCC增殖和迁移的机制[21]。

已知miR-9-3p和miR-125b在人类肝癌组织和HCC细胞系中均下调,而TAZ表达上调[19, 20]。在HCC细胞系和HCC临床样本中,miR-9-3p表达降低、TAZ的表达上调,二者呈负相关。miR-9-3p过表达通过下调Erk1/2、AKT和β-连环蛋白的磷酸化抑制细胞增殖能力。miR-9-3p敲低加速了肿瘤细胞增殖,这表明miR-9-3p被确定为肝癌细胞中靶向TAZ表达的抑癌基因[19]。miR-125b能够通过调节TAZ的表达抑制HCC细胞的侵袭和迁移,miR-125b在肝癌组织和HCC细胞系中显著下调,miR-125b过表达抑制HCC细胞迁移和侵袭,敲低miR-125b表达促进HCC细胞的迁移和侵袭,TAZ是miR-125b的下游功能靶点,TAZ的过度表达逆转了miR-125b对肝癌细胞侵袭的抑制作用,因此miR-125b可能通过抑制TAZ参与HCC的肿瘤发生[20]。

miR-223通过靶向小鼠肝细胞中的TAZ和炎性基因CXCL10,在非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis, NASH)发展为肝癌的过程中发挥关键作用[22]。慢性高脂饮食给予miR-223基因敲除小鼠,通过激活TAZ和CXCL10导致NASH-HCC进展,这些发现与其他研究一致,即人HCC中miR-223水平显著下调,慢性炎性损伤促进肝癌的发生[22]。

3.3 miRNA靶向LATS1/2

miR-195在获得耐药性的HCC细胞中显著下调[23]。miR-195过表达上调LATS2和下调抗凋亡蛋白Bcl-w,通过抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡使BEL-7402/5-FU细胞对抗癌药物敏感[23-24]。一些miRNA能够通过与其他表观遗传调节因子相互作用发挥抗肿瘤作用,miR-29c-3p通过直接抑制DNA甲基转移酶3B(DNA methyltransferase 3B, DNMT3B)促进LATS1基因的DNA去甲基化,导致LATS1表达上调,从而增加Hippo激酶活性,抑制癌基因YAP的激活[25]。综上所述,miRNA靶向LATS1/2调控HCC恶性生物学表型。但目前针对调控LATS1/2的miRNA研究较少,值得进一步深入探索。

4 问题与展望

Hippo信号通路参与了肿瘤发生、转移、耐药性和肿瘤代谢的各个阶段。本文总结了通过直接结合Hippo YAP/TAZ信号成分的mRNAs或通过与相关信号通路的相互作用间接参与肝癌发生和发展的miRNAs的研究进展。但是目前大多数研究都是使用肝癌细胞系和异种移植模型,较少用人类肝癌标本。另外,Hippo YAP/TAZ信号在HCC中对铁死亡的调控作用目前结论上不统一,需要进一步阐明。因此,需要越来越多的研究使用肝癌的相关模型和大规模队列研究miRNA在不同病因和癌变不同阶段的肝癌中的功能。总之,与Hippo YAP/TAZ信号通路相互作用的miRNA是肝癌的有希望的治疗靶点。它们通过调控Hippo YAP/TAZ信号通路影响肿瘤细胞的增殖和迁移以及调节肿瘤微环境在肝肿瘤发生中发挥关键作用。