miR-122 抑制肝癌的作用及其机制研究进展

李明芬，林洪升，李屏，邓增富，杨磊，韦巍，潘爱萍

(广西中医药大学第一附属医院检验科，南宁530023)

目前，原发性肝癌(primary hepatic carcinoma，PHC)的发病率居恶性肿瘤发病率的第五位，致死率居恶性肿瘤致死率的第三位［1］。我国癌症中心研究显示，PHC 是我国常见前五位恶性肿瘤之一，发病率和死亡率明显高于世界平均水平，是我国第二大恶性肿瘤死亡原因［2］。近年来，手术治疗、放疗、化疗和分子靶向药物等治疗广泛应用于恶性肿瘤的治疗，但由于PHC 对放疗和化疗不敏感等原因，PHC的总体治疗效果仍不理想［3］。PHC 严重威胁人类健康，寻找积极有效的PHC 治疗方法是PHC 治疗的根本。此外，PHC 治疗后复发转移也是影响其疗效和预后的重要因素［4］。PHC 的发病机制尚不明确，缺乏针对性治疗方法，许多研究拟从分子生物学角度探讨PHC 的发病机制，以期发现新的治疗靶点，为PHC 的临床靶向治疗提供理论依据。其中，对微RNA(microRNA，miRNA/miR)-122 的研究较多。miR-122 是肝脏特异性高表达的miRNA，在肝脏细胞所有miRNA 中表达量最高。生理状态下，miR-122 参与肝细胞发育分化、基因表达和功能代谢等［5］。miR-122 还能通过作用于下游靶基因和信号通道等方式发挥抑癌基因样功能，与PHC 的发生、发展、浸润、转移和治疗等密切相关。此外，过表达miR-122 具有抑制肝癌细胞增殖，促进细胞凋亡的作用［6］。因此，miR-122 可能是影响肝癌细胞正常分化为成熟肝细胞的原因之一，有望成为PHC 针对性靶向治疗的潜在新靶点。现就miR-122 及其与肝脏疾病尤其对PHC 的抑制作用和分子机制予以综述。

1 miR-122 与肝脏疾病

miRNA 是一类含有18 ～25 个核苷酸小分子的非编码单链RNA，主要通过与下游靶基因信使RNA(messenger RNA，mRNA)互补配对促使mRNA 的降解或抑制靶mRNA 的翻译，将蛋白控制在生命活动所需要的最佳水平［7］。miRNA 种类多样、功能复杂，广泛参与并调节多种细胞的增殖和分化。miRNA 表达失调可促进或抑制肿瘤的发展。病理情况下，miRNA参与肿瘤细胞的发生、增殖，与肿瘤进展密切相关［8］。

miR-122 在肝脏呈特异性高表达，占肝脏miRNA总量的70%以上，可通过调节靶mRNA 的表达或抑制非肝脏基因的表达，参与不同的肝脏生理功能，对肝脏正常工作状态的维持起重要作用［7］。生理状态下，miR-122 可调控肝脏细胞的生成、分化、发育和代谢，并参与肝细胞应激应答等多种生命活动［9］。在肝脏发育过程中，miR-122 通过与肝脏富集转录因子的共同作用平衡肝细胞和胆管上皮细胞的增殖和分化［10］。此外，miR-122 的表达还可促进和维持肝细胞与胆管细胞的分离，并促进终端肝细胞的生成［11］。多项研究发现，下调miR-122 表达可显著抑制血浆胆固醇的合成，表明miR-122 在肝脏的胆固醇代谢中起重要作用［12］。

在病理状态下，miR-122 参与多种肝脏疾病的发生。miR-122 可减少细胞周期蛋白(cyclin)G1 表达，并通过p53 基因介导抑制乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)的转录，从而抑制HBV 复制［13］。miR-122还可作用于编码HBV 聚合酶和核心蛋白的前基因组RNA，抑制HBV 蛋白翻译，控制病毒复制［14］。由于HBV mRNA 中含有miR-122 的结合区域，可与miR-122 结合并使其失活，故HBV 感染者肝细胞的miR-122 常呈低表达［15-16］。现有研究表明，miR-122的高表达可促进丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)大量复制，而miR-122 低表达或不表达者的HCV 复制难以维持，可能是miR-122 通过与HCV的5'非翻译区结合增强病毒的翻译及其RNA 基因组的稳定性，或通过下调HMOX1 的表达促进了HCV 的复制［17-19］。此外，miR-122 可参与肝癌细胞的增殖、分化和迁移，在PHC 中起肿瘤抑制因子的作用［20］。由此可见，miR-122 可抑制肝癌细胞的增殖、促进癌细胞的凋亡、抑制肿瘤血管的生成。

2 miR-122 与PHC

miR-122 可抑制PHC 的发生和发展，在肝癌细胞增殖、迁移、分化、凋亡和血管生成等过程中发挥重要作用，与肝细胞分化不良、肝脏肿瘤体积增大、癌症转移和侵袭等相关。此外，miR-122 的表达水平还可影响PHC 患者的肿瘤分期和治疗，与PHC 患者的预后密切相关。miR-122 与肝癌干细胞(liver cancer stem cells，LCSCs)的关系密切，miR-122 表达减少可能与LCSCs 分化有关。因此，提高肝细胞中miR-122 的表达量可能是治疗PHC 的有效策略。

2.1 miR-122 与PHC 的发生发展 miR-122 与肝癌关系的研究是近年肝脏疾病的研究热点。与邻近正常肝脏组织相比，PHC 组织的miR-122 表达水平降低，且miR-122 表达缺失与肿瘤转移和预后不良密切相关［21］。许多肝癌细胞系(如SMMC7221 细胞株、HUH 细胞株等)也存在miR-122 表达的下调，miR-122表达水平降低与PHC 细胞的迁移和侵袭活性有关［22］。

miR-122 低表达可促进PHC 的转移和恶化，而miR-122 过表达可抑制HepG2 肝癌细胞的增殖，促进细胞凋亡［23］。miR-122 表达上调可有效逆转肝癌细胞的上皮样特征，抑制肿瘤生长、延缓其侵袭和转移等。体外实验证明，miR-122 可通过调节解整合素-金属蛋白酶(adisintegrin and metalloproteinase，ADAM)17 抑制肿瘤血管生成，影响肿瘤细胞的浸润和迁移［24］。miR-122 抑制肝癌细胞生长的作用主要通过Wnt/β 联蛋白(β-catenin)信号通路来实现［25］。敲除小鼠miR-122a 基因的研究发现，miR-122a 基因缺失小鼠脂肪性肝炎、肝硬化和肝癌发病率增高;恢复miR-122a 基因可延缓小鼠慢性肝病的病程，肝癌的发病率亦随之降低［26］。可见，miR-122 具有抑制肝癌形成和发展的抑癌基因样功能，miR-122低表达可能促进PHC 的发生和发展［20］。

2.2 miR-122 与PHC 的预后 miR-122 的表达水平与PHC 患者的存活率、肿瘤分期和抗肿瘤治疗等密切相关。Köberle 等［21］研究发现，与血浆miR-1 和miR-122 表达水平较低的PHC 患者相比，血浆miR-1和miR-122 表达水平较高的PHC 患者的存活率显著升高。Coulouarn 等［6］研究发现，miR-122 高表达与低表达PHC 患者的总体生存率分别为(83.7 ±10.3)个月和(30.3±8.0)个月，差异有统计学意义(P ＜0.001)，且miR-122 低表达与肿瘤分化状态相关。

此外，PHC 患者肝组织中miR-122 的表达缺失与肝癌细胞的高增殖和低凋亡指数有关。对PHC的年龄、肿瘤分期和抗肿瘤治疗等进行综合分析发现，血浆miR-122 表达水平与PHC 患者肝脏功能、蛋白合成以及肝脏炎症等相关，其miR-122 表达量与丙氨酸转氨酶、胆红素、肝血流、肿瘤大小等有关，与丙氨酸转氨酶相比，miR-122 更能准确反映肝脏损伤［27-28］。由此可见，miR-122 有望成为评估肝损伤程度和肝切除术后效果的指标。

2.3 miR-122 与LCSCs 肿瘤起源于肿瘤干细胞的假说已在多种人类肿瘤中得到证实。LCSCs 理论为肝癌的防治提供了新的思路。近年来，LCSCs 的研究取得了较大进展，LCSCs 的存在可能是肝癌复发和转移的根本原因，也可能是传统肝切除术等单纯切除肿瘤组织治疗失败的主要原因。

miR-122 与LCSCs 密切相关。Cui 等［29］对miR-122等多个miRNA 及其相关靶基因的研究发现，miR-122参与人脐带来源间充质干细胞向肝细胞的转化，表明miR-122 在干细胞转化为肝细胞的过程中起重要作用。Jung 等［30］发现，miR-122 可通过抑制丙酮酸激酶M2 型靶基因影响人胚胎干细胞和LCSCs 的增殖和自我更新;在人胚胎干细胞和LCSCs 中，miR-122 表达减少甚至缺如，认为miR-122 是导致PHC 发生的关键环节，参与了人胚胎干细胞向肝细胞的转化。Thakral 和Ghoshal［31］也认为，miR-122 参与了肝细胞的分化进程，可促进人胚胎干细胞和成体干细胞分化为肝细胞。因此，miR-122 减少可能是肝细胞异常分化的原因之一。

3 miR-122 抗PHC 作用的机制

miR-122 在PHC 的发生、发展过程中表现出类似抑癌基因的作用，其分子机制主要通过miR-122 与靶基因结合或作用于相关信号通路参与肝癌细胞的多个生物过程，从而抑制肝癌的发生发展。miR-122的靶基因和作用通路主要有Wnt1 与Wnt/β-catenin信号通路、cyclin G1、ADAM10、血清反应因子、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor，IGF)-1 受体、ADAM17、转录因子CUTL1、丙酮酸激酶M2 型和垂体肿瘤转化基因1 结合因子等。进一步阐明miR-122 抗PHC 的分子机制，从分子水平调控其靶分子和信号网络，找到关键作用点，针对性地研发抗PHC 药物将成为PHC 治疗的新方向。

3.1 Wnt1 与Wnt/β-catenin 信 号 通 路 Wnt/β-catenin 信号通路与PHC 的发生有密切关系。Jin等［20］的研究发现，PHC 细胞内Wnt 信号通路被激活，且存在细胞核内β-catenin 的堆积，证明Wnt/β-catenin 信号通路可能参与PHC 的发生。生物信息学分析表明，Wnt1 是miR-122 的作用靶点，而Wnt1 是Wnt/β-catenin 信号通路的上游关键分子，Wnt/β-catenin 信号通路参与调控细胞的分化、凋亡、变异以及机体免疫和应激等多种病理生理过程。因此，miR-122 极有可能通过作用于靶基因Wnt1 影响Wnt/β-catenin 信号通路，调控PHC 的发生。

Wnt/β-catenin 信号通路与肿瘤的发生密切相关，其异常激活参与了人类多种肿瘤的发病过程。miR-122 过表达可使肝癌组织、HepG2 肝癌细胞系和Hep3B 肝癌细胞系中Wnt1、β-catenin 的水平降低，抑制HepG2 和Hep3B 的增殖，并促进其凋亡，表明miR-122 通过作用于Wnt/β-catenin 信号通路来抑制肝癌生长和促进其凋亡［25］。谢亮海［32］的研究表明，miR-122 过表达可通过影响靶基因Wnt1 并干扰Wnt/β-catenin 信号通路来抑制HepG2-GFP 裸鼠皮下移植瘤的生长。此外，王启明等［33］检测大鼠正常肝脏组织、不典型增生肝脏组织、肝癌组织中Wnt/β-catenin 信号转导通路的Wnt1 和β-catenin等上游和下游关键因子表达水平的研究发现，Wnt1和β-catenin 在正常肝脏组织中几乎无表达，而在肝癌组织中呈明显高表达，表明在大鼠肝癌形成过程中Wnt/β-catenin 信号转导通路被激活，可能是实验性肝癌发生的原因之一。周威和熊奇如［34］的研究也表明，Wnt/β-catenin 信号通路各蛋白表达水平的改变及相关基因突变参与了PHC 的发生。

3.2 肿瘤相关基因 miR-122 可通过抑制肿瘤相关基因的表达发挥抗肝癌的作用。细胞周期蛋白G1、ADAM10、IGF-1 受体和叉头框蛋白(forkhead box protein，Fox)家族基因等均是miR-122 的重要靶基因。细胞周期蛋白G1 的过表达可有效促进肿瘤细胞的生长，而沉默细胞周期蛋白G1 可有效抑制肿瘤细胞的增殖。miR-122 可直接下调细胞周期蛋白G1 的表达，在PHC 组织中，miR-122 与细胞周期蛋白G1的表达量呈负相关［35］。细胞周期蛋白G1 可通过作用于磷酸酶2A 的B 亚基负向调节P53 蛋白的稳定性，可见miR-122 可增加p53 的表达及其转录活性，抑制肿瘤细胞的生长［36］。

miR-122 可抑制IGF-1 受体、ADAM10 和ADAM17等基因的表达。与邻近正常肝脏组织相比，PHC 组织的IGF-1 受体、ADAM10 和ADAM17 的表达均上调，提示IGF-1 受体、ADAM10 和ADAM17 可促进肿瘤的发生［37-39］。IGF-1 受体是一种酪氨酸激酶受体，也是miR-122 的重要靶基因，可促进细胞的生长、分化和增殖，在许多恶性肿瘤中呈过表达，成为新的癌症治疗的靶点分子［37］。Zeng 等［38］研究证实，miR-122 可下调IGF-1 受体表达并抑制IGF-1 受体/蛋白激酶B 信号通路，而IGF-1 受体/蛋白激酶B通路的生理功能包括维持糖原合酶激酶3β 活性并抑制细胞周期蛋白D1 的表达和细胞增殖。活化的糖原合酶激酶3β 作为一种miR-122 基因的转录因子，可通过激活CCAAT/增强子结合蛋白α 维持miR-122的高水平，并增强对IGF-1 受体的抑制，上述调节机制的破坏可能导致肿瘤细胞大量增殖，最终导致肝癌发生。miR-122 可降低IGF-1 受体表达、抑制肿瘤细胞增殖，在肿瘤发生过程中起重要的调节作用。miR-122 可直接与ADAM10 的3'非翻译区结合，降低内源性ADAM10 在原发性肝癌细胞中的表达，抑制其参与的多种生物学过程，如细胞黏附、迁移、侵袭和蛋白质水解等［39］。ADAM17 是参与肝癌转移的miR-122 靶基因，沉默ADAM17 可有效抑制肝癌细胞的迁移及肿瘤血管的生成，miR-122 可下调ADAM17的表达。

有研究称，肝癌细胞系HepG2 中miR-122 的过表达可影响Fox 家族基因，其中，FoxM1b 的表达被抑制。FoxM1b 属于增殖特异性相关转录因子，可影响细胞凋亡，因此，miR-122 可通过抑制FOXM1b 的表达影响PHC 的发展［40］。

4 小 结

近年来PHC 的发病率呈上升趋势，随着研究的不断深入，PHC 的治疗方案不断完善，治疗效果也有所提升。PHC 发病初期的症状较隐匿，出现典型症状时，病程往往已进入中晚期，且具有复发率高、易转移的特点，故PHC 的早期发现和临床治疗较困难。许多研究致力于阐明PHC 的发病机制，以探讨新的PHC 有效治疗靶点，对改善PHC 治疗具有重要意义，其中miR-122 在PHC 发生发展过程中表达水平的下调可能是PHC 的重要调控方式之一，但目前关于miR-122 与PHC 关系及其分子机制的认识尚不完整，仍需进一步研究以明确miR-122 在PHC调控机制中的具体作用、PHC 调控网络涉及的信号通路及其组分和功能、作用因子、各信号通路和因子间的交叉或相互作用能否作为PHC 抗肿瘤药物的治疗靶点等。