microRNAs调控自噬研究进展*

江龙洋 白雪峰 魏敏杰

自噬（Autophagy）即自体吞噬，是真核细胞中广泛存在的生命现象。研究表明，多种因素诸如氧化应激、饥饿、高温、细胞内受损细胞器及异常蛋白的堆积均会诱发细胞自噬。自噬过程中通过形成双层膜结构的自噬溶酶体，降解其吞入的受损细胞器和异常大分子物质，以此维持细胞内环境稳定。但过度自我消化会导致细胞自噬性死亡［1］。自噬在肿瘤的发生发展过程中发挥着重要作用，因此，自噬的研究受到越来越多的重视。

自噬的调控机制非常复杂，参与的信号通路众多，microRNAs通过调控自噬相关基因的表达，从而发挥对自噬的调节作用。已有研究证实，microRNAs在调控自噬的发生过程中，大多为抑制自噬发生，也有少部分microRNAs能激活自噬。以下分别从这两个方面进行叙述。

1 抑制自噬发生的相关microRNAs

1.1 miR-502

Ras家族成员Rab1B已被证实能够通过调节囊泡运输直接影响自噬。Zhai等［2］研究发现，结肠癌患者样本中miR-502表达下调，在结肠癌中转染miR-502，可通过下调Rab1B的表达，抑制结肠癌细胞自噬的发生，并能抑制细胞生长和阻滞细胞周期。小鼠结肠癌种植瘤模型中证实，miR-502能够抑制结肠肿瘤生长，也可能是其干扰自噬的结果。同时发现miR-502抑制自噬与5-氟尿嘧啶在治疗结肠癌中有协同作用，因此基于miR-502的治疗方案可能会为结肠癌的治疗提供新的选择。

1.2 miR-181a

已有研究证实，miR-181a可减弱饥饿和雷帕霉素在乳腺癌MCF-7、人类肝癌Huh-7及慢性髓原白血病K562细胞中诱导的自噬。Tekirdag等［3］研究发现miR-181a可通过与自噬相关基因ATG5 3'UTR区域结合从而下调ATG5信使RNA和蛋白的表达，当ATG5蛋白水平低于某一阈值时，ATG12-ATG5-ATG16L1复合物形成受阻，直接影响了随后的LC3脂化过程，从而抑制自噬。在神经胶质瘤、白血病、胃癌和肺癌细胞系中过表达miR-181a，能够增强放射治疗或化疗药物阿糖胞苷、长春新碱、顺铂的治疗效果。

1.3 miRNA-130a

Kovaleva等［4］报道在慢性淋巴细胞白血病患者中，miR-130a的表达大幅下调。其使慢性淋巴细胞白血病细胞中miR-130a高表达后，发现细胞自噬的发生明显减少，进一步研究发现ATG2B和DICER1均是miR-130a的靶基因，而ATG2B能与ATG2A和WDR45相互作用，参与自噬小体形成的起始阶段，同时DICER1被证明参与了自噬发生，因此miR-130a可能是通过ATG2B和DICER1抑制细胞自噬的发生。此外，由于DICER1是microRNAs合成的关键因子，故该处可能存在对microRNAs的反馈调节作用。可见miR-130a的调节网络错综复杂，在慢性淋巴细胞白血病细胞自噬发生过程中扮演重要角色，为肿瘤多靶点治疗提供参考。

1.4 miR-376b

Korkmaz等［5］在乳腺癌MCF-7、人类肝癌Huh-7细胞中转染miR-376b后抑制了饥饿诱导的自噬。检测发现LC3蛋白的表达虽未降低，但减弱了它的脂化水平，ATG4C和BECN1信使RNA及蛋白水平均下调，BECN1调控着自噬体形成的早期阶段，ATG4C通过影响LC3的成熟而参与了自噬体膜的延伸过程。同时，雷帕霉素处理导致的miR-376b上调能够抵消它诱导的自噬，并能影响其治疗效果。检测miR-367b的表达水平及自噬发生的情况，可为疾病的诊断提供依据。

1.5 miR-101

Frankel等［6］利用qPCR技术检测发现，不同途径（饥饿、雷帕霉素和依托泊苷治疗）诱导的乳腺癌MCF-7细胞自噬，内源性miR-101的水平均增加，提示miR-101参与了乳腺癌MCF-7细胞的自噬过程。其发现在过表达miR-101的乳腺癌MCF-7细胞中，自噬被抑制，抑制内源性的miR-101表达可诱导自噬的发生。STMN1编码的Stathmin已被证实参与了自噬的调节；RAB5A为一种小GTP酶，在自噬小体形成的早期阶段发挥着重要作用；ATG4D是半胱氨酸蛋白酶家族的一员，经LC3加工之后，调节自噬小体的形成。STMN1、RAB5A和ATG4D参与自噬调控的基因在转染miR-101后表达均下调，揭示了miR-101调控自噬的机制。同时，miR-101能够增强乳腺癌MCF-7细胞对4-羟他莫昔芬的敏感性，提示miR-101可能在乳腺癌的治疗中具有重要价值。

1.6 miR-375

在人类肝癌细胞中表达下调，转染miR-375后能下调自噬相关基因Atg7信使RNA及蛋白表达水平，Atg7参与LC3Ⅰ向LC3Ⅱ的转变所必需的Atg10和Atg12、Atg3和LC3复合物形成过程，当Atg7下调时自噬溶酶体的形成受阻，阻断了自噬的发生，从而避免肿瘤治疗中自噬引起的耐药。因此提高miR-375的表达与能够诱导自噬的化疗药物如索拉菲尼联合运用，可增强化疗药物的抗肿瘤作用，开发一种更为有效且安全的恶性肿瘤治疗方法还有待研究［7-8］。

1.7 miR-204

Mikhaylova等［9］通过检测观察，与正常肾组织标本相比，肾透明细胞癌患者肾组织标本中miR-204的水平显著下降。进一步研究发现，miR-204能够抑制肾癌细胞的生长，而应用自噬上游抑制剂3-甲基鸟嘌呤后，miR-204引起细胞的死亡过程被阻断，该结果表明miR-204可能是通过抑制自噬影响肿瘤细胞的增殖和生长。免疫荧光染色和免疫印迹结果均显示，miR-204是通过下调肿瘤细胞LC3B的表达，抑制了自噬的发生，而对正常肾细胞影响较小，为今后将miR-204运用于肾肿瘤的治疗提供了可能性。Jian等［10］在心肌细胞缺氧复氧诱导的自噬中，同样证实miR-204通过下调LC3B抑制自噬的进程，保护心肌细胞免于缺氧复氧造成的损伤。

1.8 miR-30family

miR-30家族广泛参与正常生理过程，包括细胞生长、增殖、分化、衰老和凋亡，也参与肿瘤转移等病理过程［11］。其中miR-30a和miR-30d在自噬的调控中作用重大，Yang等［11］在5株不同来源的肿瘤细胞中转染miR-30d后，自噬相关基因ATG5、ATG12、BECN1和BNIP3L的mRNA及蛋白表达水平均下调，从而抑制自噬的进程。miR-30a在自噬方面的研究较多，Xu等［12］研究提示风湿性关节炎滑液组织中自噬活性的增加，可能是miR-30a下调的结果。Zou等［13］同样证实，miR-30a通过抑制BECN1介导的自噬能够增强肿瘤细胞对顺氯氨铂的敏感性，从而增强该类DNA损伤药物的治疗效果。Yu等［14］在慢性粒细胞白血病的研究中，发现miR-30a通过下调BECN1和ATG5的表达抑制自噬，从而增加伊马替尼的细胞毒性作用并促进线粒体依赖内在细胞凋亡。

microRNAs除了调节肿瘤细胞的的自噬，在缺血-再灌注诱导的心肌细胞自噬过程中也起着重要的调节作用。Xiao等［15］研究提示，在缺血-再灌注中miR-204下调与LC3-Ⅱ表达上调同时发生，而LC3-Ⅰ的表达无明显变化，提示miR-204可能通过调节LC3-Ⅱ的表达介导了心肌缺血-再灌注损伤中自噬的发生。因此，调控心肌细胞中miR-204的表达水平，或许能避免缺血-再灌注过程中对心肌细胞的损伤。Wu等［16］也在研究中证实，miR-20a和miR-106b可下调ULK1的表达，抑制成肌细胞C2C12亮氨酸缺乏诱导的自噬。

除了上述 microRNAs，miRNA hsa-let-7g、miR-199a-5p、miR-212/132家族在抑制自噬的发生发展中也发挥着重要作用［17-19］。由于每一种microRNA均具有多个靶基因，因此其作用靶点的多样性，决定了其在自噬调控过程中的复杂性，现已观察到的自噬现象很可能是调控多个靶基因后的共同结果。

现有研究结果表明，microRNAs抑制自噬的发生，多是通过下调自噬小体形成过程的关键分子，如自噬相关基因、LC3、BECN1等，进而抑制自噬小体的形成和自噬体膜的延生等过程，主要抑制自噬的早期阶段。因此，可利用microRNAs抑制自噬，从而逆转肿瘤化疗过程中自噬引起的耐药，为肿瘤临床治疗提供新的途径。

2 促进自噬发生的相关microRNAs

2.1 miR-199a-5p

Xu等［18］在肝细胞癌细胞中已经证实miR-199a-5p低表达，并且转染miR-199a-5p后能够抑制顺铂诱导自噬的激活。而Yi等［20］则认为在辐射诱导乳腺癌细胞自噬中，miR-199a-5p扮演着不同的角色。DRAM1已被证实有促进自噬的作用，BECN1也被普遍认为是自噬启动所需的关键基因，对乳腺癌MCF-7细胞，过表达miR-199a-5p导致DRAM1和BECN1表达下调，进而抑制自噬；而在乳腺癌MDA-MB-231细胞中，结果恰好相反，过表达miR-199a-5p后，DRAM1和BECN1表达水平增加，荧光素酶报告基因表达分析实验结果显示，miR-199a-5p能够与DRAM1和BECN1的3'UTR结合，有趣的是，与常见microRNA的作用结果相反，该结合上调了DRAM1和BECN1的表达。同时，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的值也增加，均提示miR-199a-5p促进了乳腺癌MDA-MB-231细胞的自噬。

2.2 miR-7

通过在肺癌细胞H1299和A549中高表达miR-7，能抑制细胞的增殖，这种抑制作用与凋亡无关，而是通过下调EGFR和p62的表达水平，解除了EGF对自噬的抑制，从而激活自噬介导的程序性细胞死亡。而已有报道证实，在人类神经胶质瘤细胞中miR-7是通过凋亡途径诱导细胞死亡，因此miR-7诱导的程序性细胞死亡的类型与肿瘤细胞的来源和类型相关［21］。

2.3 miR-519

Abdelmohsen等［22］在研究中发现，向Hela细胞中转染miR-519后胞浆出现大量空泡结构，通过电镜观察形态、免疫印迹分析LC3Ⅰ及LC3Ⅱ表达水平和荧光显微镜观察GFP-LC3的表达和形态，均提示自噬的激活。进一步研究证实，p21在miR-519触发的自噬过程中起着核心作用。

2.4 miR-375

前文已提及miR-375在人类肝癌细胞中能够抑制自噬的发生［7-8］，而 Yang等［23］利用 TaqMan 微小RNA芯片检测多柔比星处理的慢性髓原白血病K562细胞，发现miR-375表达上调幅度最大，在多柔比星处理的慢性髓原白血病K562细胞中过表达miR-375能够上调自噬相关基因ATG9B和ATG18的表达，即miR-375能够激活多柔比星诱导的细胞衰老过程中自噬的发生。

由此可见，microRNAs促进自噬的发生主要通过两种途径：一方面可通过下调抑制自噬信号通路中相关蛋白的表达，解除该通路对自噬的抑制作用，进而激活自噬；另一方面可通过上调自噬相关基因、LC3、BECN1等，直接影响自噬小体的形成，从而激活自噬。

自噬的激活，多与肿瘤细胞对放疗化疗产生抵抗相关，降低治疗效果。在放化疗治疗过程中，肿瘤细胞通过自噬，清除肿瘤细胞内放化疗损伤的细胞器、蛋白质，并为残存的肿瘤细胞提供能量，参与了肿瘤细胞的耐药过程。

综上所述，microRNAs对自噬的的调节因作用的靶点和方式的差异，对自噬起到抑制和激活两个方面的作用。当microRNAs下调自噬相关蛋白，并最终影响自噬小体形成时，就会抑制自噬；当microRNAs上调自噬相关蛋白，或解除抑制自噬的信号通路作用时，就会激活自噬。其中microRNAs上调目的基因表达的作用机制还有待于研究。适当的利用自噬在肿瘤中的双刃剑作用，抑制有害的自噬，诱导有益的自噬，均可提高放化疗对肿瘤细胞的杀伤作用。

3 展望

microRNAs通过转录后调节方式，调节体内各种蛋白的表达水平，广泛参与生物体的生命过程。自噬为真核生物中普遍的生命现象，在维持细胞内环境稳定中发挥着重要的作用。自噬的发生和调控机制正越来越多的被人们认识，microRNAs对自噬的研究现处于起步阶段，还有许多机制尚未阐明，另外，更多能够调控自噬的microRNAs还有待于发现。正确的利用自噬对肿瘤细胞的作用，对今后更好的治疗和预防癌症有着重要的指导意义。microRNAs在肿瘤中的作用还处于研究阶段，要将其运用于临床还需要更多的研究来支持。同时microRNAs本身作为一种核酸，在其运用于临床时，还需要考虑生物污染和伦理道德等问题。通过microRNAs调控自噬在控制癌症、延缓衰老、提高生存质量等方面的作用还有待于进一步研究，调控自噬发生发展或为临床治疗提供新策略。

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