MicroRNA-21在肝细胞癌中的作用机制研究*

杨培伟 刘光伟 赵文霞

河南中医药大学第一附属医院脾胃肝胆病科 (河南 郑州, 450000)

肝细胞癌(HCC)是最常见的恶性肿瘤之一,也是全球癌症相关死亡的第二大原因[1]。HCC是世界上发病率高、死亡率高的原发性肝癌组织学类型之一,占到90%以上[2]。早期诊断的HCC患者手术治疗后预后良好,5年整体生存率可达50%～74%,然而大多数患者在发现时已为中晚期患者,整体生存率不到10%[3,4]。因此,早期积极诊断和治疗对提高HCC患者生存率具有重要的意义。

微小RNA(microRNA)是一类高度保守的单链非编码小RNA分子,含有约18～25个核苷酸[5,6]。据报道,miRNA-21的异常表达在各种癌症的发展中起着重要作用[7]。在血清和血浆中可以稳定地检测到miRNA的表达,microRNA-21(miRNA-21或miR-21)是许多癌症中广泛研究的致癌miRNA之一,它涉及细胞增殖、凋亡、迁移和侵袭等多种生物过程[8-10]。目前,关于miR-21的研究众多,本文就miR-21与HCC中的作用作一综述。

1 miR-21的生物学特征

miR-21 位于染色体17q23.2的FRA17B脆性区域,具有自主调控基因转录的功能。miR-21在人类多种肿瘤中是表达上调的,并与高细胞增殖、低细胞凋亡、高侵袭性和高转移潜能相关,在肿瘤发生过程中发挥重要作用[11-13]。

2 miR-21与HCC的机制研究

2.1 miR-21与HCC的发生发展 有研究表明[14-16],外周血单个核细胞Toll样受体TLRs(TLR2、TLR4和TLR9)的异常表达可能与肝癌细胞的增殖、凋亡和免疫逃逸等机制密切相关。刘驰等[17]研究发现,大鼠肝癌组织中miR-21表达水平与外周血单个核细胞Toll样受体(TLR2和TLR4)及核转录因子NF-κB(NF-κB)水平呈正相关,提示miR-21可能参与了肝癌的发生发展。李庆军等[18]研究显示,与正常肝组织比较,miR-21在肝癌组织和癌旁组织中的表达明显上调,并且miR-21表达与肿瘤直径、转移、血管侵犯及美国癌症联合委员会(AJCC)分期明显相关,其高表达的患者5年生存率明显低于低表达患者,提示miR-21可能参与了肝癌的发展过程。

尚冰等[19]研究发现,低分化程度、临床分期高、肿瘤直径≥5 cm和有肝硬化的HCC患者血清中miR-21表达显著升高,手术后HCC患者血清中miR-21表达水平显著低于手术前,提示miR-21表达上调可能与HCC的发生发展有关,联合检测血清中miR-21表达对HCC的诊断和病情评估具有重要意义。叶韦玮等[20]检测miR-21在慢性乙型肝炎肝硬化到肝癌病程中的动态表达,结果发现肝硬化组和肝癌组患者血浆中miR-21表达水平明显高于对照组,提示miR-21可能参与慢性乙型肝炎肝硬化到肝癌的发生发展过程,外周血miR-21含量的检测可作为乙型肝炎病毒相关性HCC早期诊断的生化指标。曹良启等[9]研究发现,外泌体miR-21可以通过调节TET家族基因的表达,提高PTENp1启动子的甲基化水平,抑制PTENp1的表达并进一步下调抑癌基因PTEN的表达,进而影响HCC细胞的生长。

2.2 miR-21与HCC的侵袭转移 Wang等[21]研究显示,miR-21的低表达抑制了HepG2.2.15和Huh7-1.3 细胞的增殖和侵袭,而荧光素酶报告基因和RNA免疫共沉淀结果显示,SMAD7是miR-21的靶基因,提示miR-21的过表达可能通过抑制Smad7促进HCC细胞的增殖和迁移。Li等[22]研究发现,细胞外HMGB1通过激活 Rage/JNK 信号,调节miR-21的表达,进而激活 OCT4/TGF-β1 信号,增加HCC中的CD44表达,促进了HCC的侵袭转移、球体形成和EMT过程,提示细胞外HMGB1通过上调miR-21/CD44在HCC进展中发挥重要作用。Tian等[23]研究表明,在HCC的早期阶段,酸性微环境诱导的外泌体miR-21和miR-10b的上调,可促进癌细胞的增殖和转移,并可作为HCC的预后分子标记和治疗靶点。

Hong等[24]研究显示,miR-21-3p(肝脏富集的miRNA)通过TGF-β信号通路,直接抑制Smad7,上调YAP1表达,促进HCC细胞的迁移和侵袭。Wang等[25]研究证明,miR-21的直接靶基因KLF5是一种抑癌基因,miR-21的过表达可以增加HCC细胞的迁移和侵袭能力,抑制miR-21的表达可能通过增加HCC细胞中KLF5的表达,进而抑制HCC的迁移和侵袭。Wang等[26]研究证明,miR-21通过靶向KLF5表达,促进HCC细胞的迁移和侵袭,提示miR-21/KLF5轴为HCC的治疗提供了潜在的生物标志物。

2.3 miR-21与HCC的免疫平衡 miRNAs在免疫系统中发挥着重要的调节作用,miR-21在最常见的实体瘤中表达上调,肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)是肿瘤微环境(TMEs)中宿主免疫细胞的主要类型,通过调节肿瘤侵入性、局部肿瘤免疫力和血管生成来调节肿瘤的发生进展[27]。Sahraei等[28]研究报道,抑制肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)中的miR-21的活性能够诱导血管抑制和促进抗肿瘤免疫应答,诱导细胞因子和趋化因子(包括IL-12和C-X-C趋化因子10),改善巨噬细胞介导的细胞毒性T细胞反应,进而减少肿瘤新生血管和诱导肿瘤细胞死亡,导致肿瘤生长下降,为HCC的免疫治疗提供潜在价值。

Zheng等[29]研究发现,通过腺病毒短发卡PD1(Ad-sh-PD1)沉默PD-1促进了miR-21的过表达,并增加了Th17细胞的百分比,但降低了Treg细胞的百分比,说明miR-21的表达水平与肿瘤微环境中Th17细胞和Treg细胞比例的失衡具有正相关性,提示miR-21可能通过参与免疫平衡影响肿瘤的进展。He等[30]研究显示,miR-21可以通过PTEN/Akt信号通路途径激活CD4+和CD8+T细胞的活性,调节抗肿瘤免疫应答的功能,从而揭示了这种传统上称为“与瘤共存”的双向作用。

3 miR-21与HCC的诊断

文峰等[31]实验研究发现,肝癌大鼠中miR-21含量明显高于对照组,病理结果显示肝癌大鼠肝组织呈水肿状态,肝小叶结构紊乱,肝小叶内肝细胞萎缩、坏死、液化,提示miR-21在肝癌大鼠癌细胞中表达上调,为临床诊断HCC提供了确切的依据。周轶冰[32]的研究显示,无论HBV阳性实验组还是阴性实验组患者术前血清样本中miR-21的表达水平均较健康对照组人员明显上调,而术后实验组患者中miR-21的表达水平较术前有明显下调,由此推测,miR-21有可能成为早期肝癌无创诊断依据。郝清亚等[33]的研究发现,miR-21的表达水平在HCC患者血清中显著升高,并且与肿瘤大小、癌栓以及HBV感染相关,与肿瘤分化程度、数目和血清AFP水平无相关性,提示miR-21可能作为HCC早期诊断的潜在标志。Sorop等[34]的研究发现,miRNA-21-5p在HCC患者的血浆中表达上调,提示血浆miR-21-5p可作为肝纤维化患者筛选和检测HCC诊断的潜在肿瘤生化标记物。

4 miR-21与HCC的治疗

王泽鑫等[35]研究发现,抑制肝癌HepG2细胞中miR-21表达,可以抑制Wnt信号通路的过度激活,有助于促进HCC细胞的凋亡,抑制细胞增殖和迁移,提示miR-21可能成为HCC治疗的潜在靶基因之一。何玉娇等[36]研究发现,PTEN和PDCD4是一种新的抑癌基因,在肝癌中,miR-21与其靶蛋白PTEN和PDCD4的表达呈负相关,姜黄素能通过抑制miR-21表达介导PTEN和PDCD4的表达来影响肝癌细胞的迁移和侵袭。王艳静等[37]研究显示,miR-21可通过抑制PTEN/PI3K/AKT信号通路,减轻缺氧复氧导致的肝癌HepG2细胞凋亡,提高肝细胞存活率,抑制乳酸脱氢酶(LDH)的释放,从而减轻肝细胞损伤,这为后期肝细胞缺氧复氧损伤的实验研究提供理论依据。在临床中索拉菲尼的耐药性极大地限制了HCC的治疗效果,Li等[38]研究显示,索拉菲尼可以诱导miR-21转移入核,促进lncRNA SNHG1(小核RNA宿主基因1)的表达,而过表达的SNHG1通过调节SLC3A2激活Akt通路,抑制HCC细胞中索拉菲尼的耐药性。

5 miR-21与HCC的预后评价

郑少华等[39]研究发现,HCC患者肝组织和外周血血浆中miR-21表达水平明显升高,Ⅲ～Ⅳ期HCC患者癌组织和外周血中miR-21表达显著高于Ⅰ～Ⅱ期患者,并且miR-21低表达组患者的总生存率(OS)和复发自由生存率(RFS)均优于其高表达组,提示miR-21有可能作为HCC预后评价指标。程秀莲等[40]研究显示,TACE联合索拉菲尼可调节晚期HCC患者体内miR-21-5p、survivin蛋白和IL-21表达水平,而3种因子可能是晚期HCC患者术后病情控制效果的评估标志物,对患者术后病情评估具有重要临床意义。Pelizzaro等[41]的研究证明miR-21低表达的HCC患者无病生存期更长、复发率较低,提示miR-21可作为经DEB-TACE治疗的HCC患者预后评估的生物标志物。并且miR-21与血清HIF-1相关联,可能在调节HCC的血管生成方面发挥作用。Wu等[42]研究表明,miR-21 rs1292037A>G多态性可以通过调节miR-21/IL-12A轴来预测HCC的预后,并在HCC细胞模型的缺血再灌注损伤(IRI)和肿瘤进展中起重要作用。

6 结语

综上所述,miR-21在HCC的机制研究、疾病的早期诊断、治疗及预后评估等方面具有重要作用,为HCC的基础研究和临床个性化治疗提供参考价值。但是目前研究发现miR-21在HCC的研究中还存在不足,如诊断的特异性不强,并非在HCC中特异性表达,其在结直肠癌、肺癌等肿瘤中也可高表达;并且检测方法、参考值、处理样本的反应体系无统一的标准;miR-2与其靶基因之间的相互作用还需进一步体内外实验验证。因此,仍需要进一步的大规模前瞻性研究,了解miR-21在HCC发生发展的具体作用机制,以验证miR-21在HCC中的临床应用,为HCC的早期筛查、诊断、治疗及预后评价提供理论依据。