朱名毅,姚金光,刘津
(右江民族医学院,广西 百色 533000 E-mail:zhumingyi2009@163.com)
MicroRNA(缩写为miRNA 或miR)是一类新发现的非编码单链RNA,由约22个核苷酸组成。它们广泛存在于动植物的真核细胞中,主要通过降解靶mRNA 或者抑制其翻译,从而调节细胞分化、增殖和凋亡,参与胚胎发育、机体代谢和肿瘤发生发展等过程。越来越多的证据证明miRNA 在不同肿瘤组织间存在异常表达,而且miRNA 的表达与肿瘤的发生、发展、转移和预后等有关。miR-200c作为miR-200家族中重要成员之一,主 要 调 控 上 皮 间 质 转 化(epithelial mesenchymal transition,EMT)过程,在多数肿瘤的发生及转移过程中发挥重要的作用。现将miR-200c在肿瘤发生发展中的研究进展做一综述。
miR-200家族有5个成员,包括miR-200a、miR-200b、miR-200c、miR-429 和miR-141,其中miR-200a、miR-200b和miR-429位于人类1号染色体的1p36.33,而miR-200c和miR-141位于人类12号染色体的12p13.31。miR-200家族的5个miRNA 有相似的核心序列,miR-200a/200b/429的核心序列AAUACU 和miR-200c/141的AACACU 仅相差一个碱基,所以又可以从功能方面分为两个子家族。尽管基因靶点预测方法预测两个群的靶基因谱不同,但芯片检测结果发现两者有很高的重叠,预示着miR-200家族各个成员都可能参与相同或相关的生理过程[1]。miR-200c的表达异常与肿瘤的发生发展有密切的联系,但其具体机制目前尚不明确。有研究证实miR-200c低表达与DNA 的异常甲基化相关。有学者研究发现在正常成纤维细胞和miR-200c低表达的肿瘤细胞中发现miR-200c转录起始位点上游区CpG 岛存在高度DNA 甲基化,而miR-200c高表达的肿瘤细胞和正常上皮细胞中CpG 岛不存在DNA 甲基化;肿瘤细胞受到DNA 甲基转移酶抑制剂刺激后,可以恢复miR-200c的表达,表明DNA 甲基化可以诱导miR-200c基因的沉默[2]。还有学者[3]发现,p53可以通过直接结合miR-200c的启动子区从而激活miR-200c;而miR-200c在p53缺失的上皮细胞癌中的表达是下调的,p53通过调控miR-200c的表达来调节EMT 过程。Zhang等[4]将PPARalpha/LRH-1siRNAs转染到子宫内膜癌MHCC97H 细胞内可以下调miR-200c的表达,而转染SHPsiRNAs则可以上调miR-200c的表达;同时氧化应激也可以上调miR-200c在肿瘤细胞中的表达从而诱导细胞凋亡[5]。此外,Burk等[6]在乳腺癌、胰腺癌和结直肠癌中的研究发现,ZEB1也可以直接抑制miR-200c的转录,ZEB1与miR-200c之间存在双重负反馈回路,共同参与调节肿瘤的侵袭转移和EMT。
近年来国内外大量研究表明,miR-200c在胰腺癌、黑色素瘤、肾透明细胞癌、肝癌和膀胱癌等多种肿瘤中的表达显著低于相应的正常组织。Yu等[7]检测99例胰腺癌组织标本中miR-200c的表达,结果显示miR-200c高表达的患者术后生存率明显高于低表达患者。齐天伟等[8]应用实时荧光定量PCR 方法检测miR-200c在76例食管鳞癌和配对癌旁组织中的表达情况,发现与癌旁组织相比,食管鳞癌组织中miR-200c的表达显著减少;而且在中晚期食管癌组织中miR-200c的表达较早期食管鳞癌组织降低更为显著。然而在少数肿瘤中miR-200c的表达高于其相应的正常组织,如卵巢癌、子宫内膜癌和结肠癌。Xi等[9]研究发现miR-200c高表达的患者术后存活率较低。张鹏等[10]也发现相对于正常黏膜组织,miR-200c在直肠癌组织中表达上调,而且miR-200c的表达与患者血清癌胚抗原(CEA)水平有关。此外,Cochrane等[11]研究发现相对于低分化肿瘤,高分化的子宫内膜癌、乳腺癌和卵巢癌中miR-200c的表达水平显著增高,提示miR-200c与肿瘤的恶性程度有关。李林霞等[12]采用Real-timeRT-PCR 技术比较正常卵巢、交界性卵巢肿瘤及上皮性卵巢癌组织miR-200c的表达,在正常卵巢组织、交界性卵巢肿瘤、上皮性卵巢癌中miR-200c表达依次上升,而在低分化卵巢癌、透明细胞卵巢癌及转移性卵巢癌中miR-200c表达下降;患者组织中miR-200c表达越高,其预后越好。miR-200c在肿瘤中表达有下调或上升,在恶性程度高和侵袭性强的肿瘤中,其发挥肿瘤抑癌基因的作用,因此miR-200c可以作为判断肿瘤预后的重要标志物之一。
3.1 miR-200c与肿瘤侵袭转移 EMT 是指上皮细胞在形态学上发生向间质细胞转化,同时间质细胞的标志物表达增强,细胞的侵袭迁移能力也增加。EMT 多发生在胚胎发育过程,而成熟细胞的EMT 可以促进肿瘤细胞的侵袭转移。EMT 的过程中出现上皮钙黏蛋白(E-cadherin)表达下降,从而降低细胞间连接的稳定性,上皮钙黏蛋白的表达水平与EMT 的发生和肿瘤的侵袭能力呈负相关。转录因子(Snail、ZEB1和ZEB2)可下调上皮钙黏蛋白的表达,促进EMT 的发生,促进肿瘤细胞的侵袭和转移。目前的研究发现miR-200c能够直接靶向抑制转录因子ZEB1/2,使上皮钙黏蛋白的表达上调,抑制EMT的发生,从而达到抑制肿瘤侵袭和转移的目的[13]。周洋等[14]利用基因转染技术将miR-200c转染至外阴鳞癌A-431 细胞,检测发现A-431细胞转染miR-200c后E-钙黏蛋白的表达上调,而miR-200c高表达能够显著抑制A-431细胞侵袭和迁移能力。Burk等[6]发现TGF-β和TNF-a可以通过上调ZEB1,诱导结直肠癌细胞、胰腺癌细胞和乳癌细胞EMT的形成;而miR-200c的过表达,或者沉默ZEB1可以部分抑制EMT 过程,降低肿瘤细胞的转移能力。actin 调节蛋白(FHOD1和PPM1F)也是miR-200c的调控靶点,miR-200c能够抑制actin调节蛋白的表达,从而抑制乳癌细胞的的侵袭和转移[15]。有学者发现在胰导管癌中,miR-200c在转移癌中的表达高于原位癌,抑制基因EP300也可以抑制miR-200c的表达[16]。以上研究结果说明miR-200c能同时作用于多个靶基因以调节肿瘤细胞的侵袭迁移能力。
3.2 miR-200c与肿瘤耐药 临床治疗过程中肿瘤细胞很容易对化疗药物产生耐药性,研究发现耐药机制非常复杂,药物靶点的改变、药物的给药方式、细胞死亡通路和细胞修复等均与之密切相关[17]。miRNA 对某些关键基因的转录后调控是肿瘤细胞产生耐药性的主要机制之一。崔秀英等[18]使用microRNA 芯片和RT-PCR 方法比较MCF-7乳腺癌细胞株及其阿霉素耐药细胞株MCF-7/ADR 的microRNA 表达谱,发现耐药株与亲本细胞系相比有16个microRNA 表达增高,20个microRNA 表达降低;RT-PCR 方法也证实miR-200c在耐药株中表达显著下降。Cochrane等[11]还发现miR-200c可以直接靶向抑制3型β-微管蛋白基因(TUBB3,它被认为是以微管为靶点的化疗药物产生耐药的主要机制)的表达。在对子宫内膜癌Hec50细胞给予紫杉醇治疗前,上调miR-200c的表达可以增加肿瘤细胞对紫杉醇的敏感性。而在对非小细胞肺癌(NCI-H1299细胞)的研究中发现miR-200c过表达可以增加其对顺氯氨铂和西妥昔单抗的敏感性[19]。同时也可以通过上调乳腺癌细胞的miR-200c的表达以增加其对化疗药物阿霉素的敏感性[20]。但是在少数肿瘤中,miR-200c过表达反而容易引起肿瘤细胞的耐药性。还有学者[21]发现对顺氯氨铂耐受的食管癌细胞其miR-200c表达是增加的,抑制miR-200c的表达则可以增加其对顺氯氨铂的药物敏感性,其调控机制可能是通过上调蛋白质磷酸酶2调节亚基1B(PPP2R1B)蛋白,减少磷酸化AKT 的表达。所以,miR-200c主要通过靶向抑制不同基因的表达来调节肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,也可能增加肿瘤细胞的耐药性。
3.3 miR-200c与肿瘤标志物 肿瘤标志物对临床诊疗过程有很大的帮助和应用价值,其可用于肿瘤筛选普查、诊断、预后判断、疗效评价和随访观察等方面。miRNA 在人血清中是稳定存在的,某些miRNA 的表达在肿瘤患者血清中呈现显著增高或者降低,所以可以把miRNA 作为一种特异性较高的肿瘤标志物。林国友等[22]采用实时荧光定量PCR 方法检测miR-200c在50例胃癌患者和50例健康人的血清中的表达情况,结果显示胃癌患者血清中miR-200c水平显著高于健康人,通过ROC曲线分析发现miR-200c诊断胃癌的特异度和敏感度分别为78.5%和67.5%。但是张学营等[23]在检测31例乳腺癌患者血清中miR-200c的表达水平时,发现miR-200c在乳腺癌患者血清中的表达是下降的,miR-200c的表达情况与乳腺癌的大小、临床病理分期、淋巴结转移和ER 表达状态等都有一定的关系。Liu等[24]也对6例非小细胞肺癌组织标本进行检测,miR-200c表达低于相应的正常组织,而77例肺癌患者血清中的miR-200c表达也显著低于正常人水平,统计学分析发现miR-200c的高表达与肺癌低存活率有关。此外miR-200c也可用于判断膀胱癌、胰腺癌、肾癌、肝癌和卵巢癌等患者的预后和转归[2]。这些研究结果说明,miR-200c可以作为肿瘤标志物在肿瘤诊断、预后判断与转归、治疗效果评价等方面发挥重要的作用。
miR-200c作为miR-200 家族重要成员之一,在肿瘤发生发展、转移、耐药和转归等方面起重要的作用。在大多数肿瘤中miR-200c 表达下调,可以通过直接靶向抑制BMI1、ZEB1/2和FAP-1等基因,从而抑制肿瘤细胞增殖,促进细胞凋亡。目前的研究侧重于miR-200c在肿瘤中表达水平的改变以及其靶点的发现。环境和遗传等因素对miR-200c表达的影响及其调控机制,miR-200c对肿瘤生物特性变化的影响,以及miR-200c如何参与肿瘤转移、药物耐受的机制等方面都还有待进一步的研究。
[1] Uhlmann S,Zhang JD,Schwager A,et al.miR-200bc/429cluster targets PLCgamma1and differentially regulates proliferation and EGF-driven invasion than miR-200a/141in breast cancer[J].Oncogene,2010,29(30):4297-4306.
[2] Wiklund ED,Bramsen JB,Hulf T,et al.Coordinated epigenetic repression of the miR-200family and miR-205in invasive bladder cancer[J].Int J Cancer,2011,128(6):1327-1334.
[3] Chang CJ,Chao CH,Xia W,et al.p53regulates epithelial- mesenchymal transition and stem cell properties through modulating miRNAs[J].Nat Cell Biol,2011,13(3):317-323.
[4] Zhang Y,Yang Z,Whitby R,et al.Regulation of miR-200cby nuclear receptors PPARalpha,LRH-1and SHP[J].Biochem Biophys Res Commun,2011,416(1-2):135-139.
[5] Magenta A,Cencioni C,Fasanaro P,et al.miR-200cis upregulated by oxidative stress and induces endothelial cell apoptosis and senescence via ZEB1inhibition[J].Cell Death Differ,2011,18(10):1628-1639.
[6] Burk U,Schubert J,Wellner U,et al.A reciprocal repression between ZEB1and members of the miR-200 family promotes EMT and invasion in cancer cells[J].EMBO Rep,2008,9(6):582-589.
[7] Yu J,Ohuchida K,Mizumoto K,et al.MicroRNA,hsa-miR-200c,is an independent prognostic factor in pancreatic cancer and its upregulation inhibits pancreatic cancer invasion but increases cell proliferation[J].Mol Cancer,2010,9:169.
[8] 齐天伟,王罗,王光锁,等.食管鳞癌中微小RNA miR-200c的表达及其意义[J].中国现代医学杂志,2012,22(19):42-45.
[9] Xi Y,Formentini A,Chien M,et al.Prognostic Values of microRNAs in Colorectal Cancer[J].Biomark Insights,2006,2:113-121.
[10] 张鹏,周总光,王玲,等.直肠癌组织中miR-155和miR-200c的表达差异及意义[J].中华实验外科杂志,2010,27(1):59-61.
[11] Cochrane DR,Spoelstra NS,Howe EN,et al.MicroRNA-200cmitigates invasiveness and restores sensitivity to microtubule-targeting chemotherapeutic agents[J].Mol Cancer Ther,2009,8(5):1055-1066.
[12] 李林霞,李双弟,杨懿霞,等.miRNA-200c在上皮性卵巢癌细胞株及肿瘤组织中的表达变化及意义[J].第二军医大学学报,2011,32(6):612-616.
[13] Ceppi P,Mudduluru G,Kumarswamy R,et al.Loss of miR-200cexpression induces an aggressive,invasive,and chemoresistant phenotype in non-small cell lung cancer[J].Mol Cancer Res,2010,8(9):1207-1216.
[14] 周洋,欧阳玲,李博,等.微小RNA-200c上调E-钙黏蛋白表达对外阴鳞癌A-431细胞侵袭及迁移能力的影响[J].中华妇产科杂志,2012,47(11):864-865.
[15] Jurmeister S,Baumann M,Balwierz A,et al.MicroRNA-200crepresses migration and invasion of breast cancer cells by targeting actin-regulatory proteins FHOD1and PPM1F[J].Mol Cell Biol,2012,32(3):633-651.
[16] Mees ST,Mardin WA,Wendel C,et al.EP300-a miRNA-regulated metastasis suppressor gene in ductal adenocarcinomas of the pancreas[J].Int J Cancer,2010,126(1):114-124.
[17] 刘津,覃继新,冯云,等.P-gp与GST-π在鼻咽癌多药耐药细胞中的表达及其意义[J].右江民族医学院学报,2012,34(5):601-603.
[18] 崔秀英,郭运杰,姚和瑞,等.耐药乳腺癌细胞株MCF-7/ADR 中microRNA 的 分 析[J].南 方 医 科 大 学 学 报,2008,28(10):1813-1815.
[19] Ceppi P,Mudduluru G,Kumarswamy R,et al.Loss of miR-200cexpression induces an aggressive,invasive,and chemoresistant phenotype in non-small cell lung cancer[J].Mol Cancer Res,2010,8(9):1207-1216.
[20] Tryndyak VP,Beland FA,Pogribny IP.E-cadherin transcriptional down-regulation by epigenetic and microRNA-200family alterations is related to mesenchymal and drug-resistant phenotypes in human breast cancer cells[J].Int J Cancer,2010,126(11):2575-2583.
[21] Hamano R,Miyata H,Yamasaki M,et al.Overexpression of miR-200cinduces chemoresistance in esophageal cancers mediated through activation of the Akt signaling pathway[J].Clin Cancer Res,2011,17(9):3029-3038.
[22] 林国友,钟海兵,张雪燕,等.血清miR-200c水平对胃癌的诊断价值[J].浙江医学,2013,(10):909-910.
[23] 张学营,甄林林,韩学东,等.乳腺癌患者血浆中三种microRNA 的表达水平分析[J].中国肿瘤临床,2012,39(3):136-140.
[24] Liu XG,Zhu WY,Huang YY,et al.High expression of serum miR-21and tumor miR-200cassociated with poor prognosis in patients with lung cancer[J].Med Oncol,2012,29(2):618-626.