MicroRNA在肺癌发生发展和转移中表达

耿子昂综述，李雪松审校

(中国医科大学，辽宁 沈阳 110000)

近年来，由于传染病的死亡率逐年降低，癌症已然成为目前最常见的死亡原因之一。肺癌是最常见的恶性肿瘤，受多种内外因素影响，现已高居男性癌症发病率第一位及女性第二位[1]。近年来，肺癌的发生率在逐年提高，但是，大部分患者在刚刚罹患时并没有明显的临床症状，当出现明显临床症状并就医检查时，往往癌症已出现恶化或转移[2]，导致患者治疗效果及预后不好，直接威胁患者生命。虽然目前依靠影像学、痰细胞检查、病理学等技术增加了对肺癌的诊断率，但患者五年生存率仍不容乐观。MicroRNA是一个大家族，属于小分子非编码单链RNA，长度平均为22个碱基。成熟MicroRNA通过沉默复合体，与靶mRNA分子的3’-UTR互补匹配，影响mRNA翻译或促进其降解。已有研究表明，MicroRNA在多种肿瘤的发生发展中起到关键作用。MicroRNA同样与肺癌的发生发展和诊断预后有着密切联系，因此可以通过测定肺癌组织内及血清内MicroRNA含量诊断肺癌发生并进行分期，确定有无转移，以及预测治疗效果及预后。本文就MicroRNA表达水平对肺癌发生发展及诊断预后的最新研究进行综述。

1 MicroRNA在肺癌发生发展中的表达情况

1.1 MicroRNA-21

研究表明，部分蛋白磷酸酶可在某些癌症中起到重要调控作用。其中蛋白酪氨酸磷酸酶MEG作为蛋白酪氨酸磷酸酶家族成员之一[3]，在肺癌中存在表达水平降低的情况。通过蛋白质印迹法和qRT-PCR技术测定，MicroRNA-21在肺癌组织中与MEG2成负相关。现已证实，蛋白酪氨酸磷酸酶MEG2是MicroRNA-21的直接靶基因。MEG2 3’-UTR上存在MicroRNA-21直接结合位点。当MicroRNA-21表达水平上升后，会抑制MEG2的表达，进而通过下游STATA3信号转导途径，促进肿瘤细胞的增殖，抑制其凋亡。因此，在肺癌组织中，MicroRNA-21作为促癌因子高表达[4]，对肺癌的发生发展起到重要调控作用，可作为临床治疗靶点进行靶向药的研究。

1.2 MicroRNA-25

MicroRNA-25是人染色体7q22.1上MicroRNA-25-101基因簇成员之一 ，已有研究表明MicroRNA-25参与多种肿瘤细胞的发生发展调控。在肺癌组织中，MicroRNA-25表达水平与MicroRNA-21的表达水平呈显著正相关[5]。与癌旁组织相对照，两种微小RNA的表达水平在肺癌组织中表达显著增高，且具有统计学差异。同时，在TNM分期为III或IV期的患者中，MicroRNA-25与MicroRNA-21表达水平高于TNM分期为I或II期的患者，而与患者个体差异、是否有淋巴结转移等无相关性。Kaplan-Meier分析结果显示，高表达MicroRNA-25的患者中位生存期缩短，提示其可作为患者治疗预后预测因子。MicroRNA-25作为一种促癌因子，其机制可能为抑制G蛋白信号转导调控因子3(regulator of G-protein signaling 3，RGS3)蛋白质表达[6]和促进F框/WD-40域蛋白7 (F-box and WD repeat domain containing 7，FBXW7)蛋白质表达[7]，促进肺癌细胞增殖及运动。

1.3 MicroRNA-99a

近年来，单克隆靶向药物被越来越多地应用在与化疗药物联合治疗恶性肿瘤。其中，贝伐单抗的治疗效果被证明有效，其与合紫杉醇和顺铂联合治疗非小细胞肺癌的效果明显。贝伐单抗是血管内皮生长因子(vascular endothelial-derived growth factor，VEGF)的人源化单克隆抗体，能够内源性竞争并结合VEGF受体，通过下游信号转导途径抑制肿瘤细胞增殖。有研究表明，应用贝伐单抗治疗的患者，血清中MicroRNA-99a的表达水平显著升高[8]。提示，MicroRNA-99a可能在肺癌患者中表达水平降低，而贝伐单抗通过与VEGF受体结合，促进MicroRNA-99a基因的表达，提高其在血清中的含量，起到抑制肿瘤细胞增殖、促进凋亡的作用。

1.4 MicrRNA-101

通过实时PCR测定，MicroRNA-101在肺癌组织中的表达量显著低于癌旁组织[9]。有研究发现环磷腺苷效应元件结合蛋白(cAMP response element-binding protein，CREB)在癌组织中高表达[10]，在肺癌组织中，MicroRNA-101和CREB蛋白含量呈负相关。提示MicroRNA-101可能通过某种途径抑制CREB蛋白的表达。实验证明，MicroRNA-101可通过结合CREB1的3’-非翻译区抑制CREB1的表达。CREB蛋白的作用机制为影响肺癌细胞的细胞周期，解除癌细胞由S期向下一阶段变化的限制。在肺癌细胞中，MicroRNA-101含量降低，对CREB蛋白的抑制作用减弱，增强了CREB蛋白的效应，使肺癌细胞增殖。

1.5 MicroRNA-103

MicroRNA-103在上皮卵巢癌中起促癌因子作用，其中帽子复合物在该微小RNA表达过程中起重要作用[11]。研究表明，在肺癌组织中MicroRNA-103表达水平下降，同时，Dicer复合物的表达水平也下降[12]，二者表达水平在肺癌组织中呈正相关。Dicer在前体基因转录为成熟基因过程中起到重要作用，推测在肺癌组织中通过某种机制，导致Dicer复合物表达水平降低，进而影响其对MicroRNA-103的修饰，导致MicroRNA-103表达水平下降。

1.6 MicroRNA-361-3p

近年来，circularRNA被实验证实在肺癌的发生发展中起重要作用。在非小细胞肺癌组织中，circularRNA表达水平升高。有研究表明，circularRNA对MicroRNA起重要调控作用。其中，circular RNA 100146被证实为作为原癌基因，促进非小细胞肺癌的发生发展。实验结果表明，circular RNA 100146可通过直接或间接作用上调MicroRNA-361-3p表达。荧光分析证实，circularRNA与3种MicroRNA直接结合，共同在癌细胞胞质内表达。同时，circularRNA还通过TRAF3等信号转导通路，调控下游蛋白合成，进而影响MicroRNA-361-3p的表达。因此在肺癌组织中MicroRNA-361-3p表达水平升高。

1.7 MicroRNA-449a

MicroRNA-449a是一种可介导多细胞分化的微小RNA家族。RT-PCR结果显示，肺癌组织中MicroRNA-449a表达水平低于癌旁组织[13]。通过在线预测软件，发现Notch1是MicroRNA-449a的靶基因。已有研究证实Notch信号通路通过增强上皮-间质转化促进肺癌发展。研究发现，MicroRNA-449a的过表达会抑制肺癌细胞从G2期向M期的进行[14]；通过生物信息学预测和双荧光素酶报告基因测定证实这种抑制效应正是通过Notch信号通路介导的。因此，在肺癌组织中MicroRNA-449a的表达降低，通过Notch信号转导途径，使MicroRNA-449a对Notch1的抑制作用降低，促进Notch1的表达，促进肺癌的发生发展。

1.8 MicroRNA-577

MicroRNA-577在多种肿瘤发生发展起重要调控作用。测定结果显示，肺癌组织中MicroRNA-577表达低于癌旁组织，有淋巴结转移的肺癌组织中其表达含量低于无转移情况。β-连环蛋白(β-catenin) 在以往研究中被证实在肺鳞状细胞癌内高表达且具有促癌作用[15]。研究表明，过表达MicroRNA-577 可以抑制β-catenin的表达。基质金属蛋白酶-7(matrix metalloproteinases-7，MMP-7)是β-catenin的靶基因，β-catenin作为转录因子促进MMP-7的表达[16]。因此，在肺癌组织中MicroRNA-577表达水平降低，对β-catenin的抑制作用减弱，β-catenin含量升高，促进MMP-7表达，进而促进肺癌细胞的增殖和转移，促进肺癌发展。

2 MicroRNA在肺癌转移中的表达情况

2.1 MicroRNA-7-5p

MicroRNA-7-5p是一种调控细胞增殖和影响细胞侵袭力的微小RNA，已被证实参与多种肿瘤细胞的增殖分化。p21活化激酶(p21-activated kinase，PAK)家族作为一种丝/苏氨酸激酶，在细胞周期中参与多条信号转导通路，影响下游分子表达，从而调控细胞骨架重构、增殖等多方面过程。其中，PKA2被认为参与到肺癌组织的发生发展中，其作为原癌基因，促进肺癌细胞的增殖，并增加其侵袭力及转移活性。实验结果表明，在非小细胞肺癌患者中，MicroRNA-7-5p在癌组织中的表达低于癌旁组织，且TNM分期越高的患者，表达水平随之降低，具有统计学意义。因此在肺癌转移中，MicroRNA-7-5p水平可能会降低[17]。其机制为对PKA2的抑制效应削弱，使得PKA2对Raf-1-Bcl-2复合体的作用加强，通过促进肺癌细胞由G0期向G1期发展，促进肺癌细胞增殖及转移。

2.2 MicroRNA-155

MicroRNA-155是一个典型的具有多功能的MicroRNA，在已有研究表明，MicroRNA-155可以促进肺癌细胞的增殖过程。在肺癌转移中，向脑部转移是最常发生的，其机制可能跟血脑屏障的通透性改变有关。因有研究表明，MicroRNA-155会对血脑屏障的通透性有一定的影响作用。因此，MicroRNA-155可能在肺癌转移中起重要作用。在参照文献方法制备的血脑屏障模型上的实验证明，在缺氧条件下，肺癌内热休克蛋白70(heat shock protein 70，hsp70)表达增多，促进MicroRNA-155含量升高。MicroRNA-155作为影响因子抑制闭合蛋白(occludin protein)表达，该蛋白作为一种紧密连接蛋白，参与血脑屏障的构成并维持其通透性。occludin蛋白的减少导致血脑屏障通透性增加[18]，对肺癌细胞穿过血脑屏障而转移至脑中提供了便利条件。因此在肺癌患者中，MicroRNA-155的表达增多，促进肺癌细胞向脑组织中转移。

2.3 MicroRNA-433

研究表明，MicroRNA-433在不同的肿瘤细胞中通过调控不同的信号通路，影响肿瘤细胞的增殖迁移[19]与PKA2相同，PKA4同样在肺癌的发生发展中起重要调控作用[20]。实验结果证明，在肺癌组织中，MicroRNA-433的表达与PKA4的表达呈负相关。在低表达MicroRNA-433的肺癌细胞中，其增殖及迁移能力显著提高，具有统计学意义[21]。其机制可能为MicroRNA-433为PKA2的抑制因子，当MicroRNA-433表达降低后，PKA4表达升高，其下游靶分子LIM结构域激酶(LIM domain kinases 1，LIMK1)蛋白含量增加。LIMK1蛋白通过调节蛋白磷酸化，影响细胞骨架构建。因此，MicroRNA-433下降通过对PAK4-LIMK1-Cofilin通路抑制作用降低，增加肺癌细胞的发生发展和转移。

2.4 MicroRNA-708

MicroRNA-708是利用MiRNA 微阵列芯片数据集所鉴定的在非小细胞肺癌组织中明显表达上调的MicroRNA之一。已有研究表明，在非小细胞肺癌组织中，MicroRNA-708的表达水平增高。然而，根据实验结果证明，MicroRNA-708不仅对肺癌细胞的增殖有促进作用，而且对肺癌细胞的迁移和侵袭能力都有一定的促进作用[22]。经过双荧光素酶报告实验和 QT-PCR相结合，证实MicroRNA-708可抑制叉头盒蛋白(forkhead box protein 3，FOXP3)的表达。FOXP3是一种肿瘤抑制因子，通过诱导p53等通路，抑制肿瘤细胞增殖，多种MicroRNA均可调控FOXP3。MicroRNA-708作为FOXP3的抑制因子，在肺癌组织中表达升高，对FOXP3抑制作用增强，通过PI3K/Akt 等信号通路，增加肺癌细胞的侵袭力和迁移力，促进肺癌的转移。

3 MicroRNA对肺癌诊断的临床意义

3.1 MicroRNA-19a

研究表明，MicroRNA-19a在罹患非小细胞性肺癌患者血清中表达含量显著增高[23]，具有统计学意义。MicroRNA-19a属于MicroRNA-17-92家族成员之一，近年来，该基因家族已被证实为癌基因，在多种肿瘤细胞中均有表达。同时，在TNM分期不同的非小细胞癌中，MicroRNA-19a的表达水平也不尽相同，在TNM III期和IV期的患者中，该微小RNA表达水平显著高于TNM I期和II期的患者[24]，且具有统计学意义，证实其表达水平与肺癌分期存在密切关系。目前，组织学检查仍为肺癌诊断的金标准，而血清学肿瘤标志物，如CEA、CYFRA21-1和NSE等也可用于非小细胞型肺癌的诊断，但其灵敏性和特异性较差。研究表明，利用ROS曲线分析MicroRNA-19a、CEA、CYFRA21-1及NSE对NSCLC的诊断效能，结果显示miR-19a的AUC最大，诊断效能最高。因此，MicroRNA-19a可作为临床诊断非小细胞肺癌的重要标志物。

3.2 MicroRNA-31

研究表明，MicroRNA-31在肺癌患者血清中高表达，然而，其高表达不仅影响肺癌组织的发生发展，还影响肺癌患者的免疫力。因罹患肺癌的患者自身免疫力低下，加之接受放化疗，导致患者抵御病原微生物能力降低，易发生医院感染。血清中MicroRNA-31高表达的患者与其低表达的患者相比，院内呼吸系统感染的发生率高，其机制可能与IL-27相关[25]。

MicroRNA-31可能与IL-27 964A基因结合，抑制IL-27 964A基因表达及转录，降低IL-27含量。IL-27作为促免疫细胞活化细胞因子，增加CD4+T细胞及NK细胞对肿瘤细胞的杀伤性。因此，MicroRNA-31可能通过IL-27途径，降低免疫细胞活性，导致肺癌患者产生医院感染的概率增加。测定血清内Micro-RNA31含量有助于判断肺癌患者是否发生院内感染。

3.3 MicroRMA-145

研究表明，MicroRNA-145在肺癌组织中表达水平升高，其机制可能为通过调控DNA甲基化水平，介导表皮生长因子通路，促进肺癌细胞的发生发展。近年来发现，MicroRNA-145在肺癌患者血清表达含量同样升高。通过临床实验数据测定分析，在罹患非小细胞肺癌的患者中，血清内MicroRNA-145含量升高。同时，在不同TNM分期、是否存在淋巴结转移等情况不同的患者血清中，表达含量均不相同，具有统计学意义[26]。TNM III期和IV期的患者血清内MicroRMA-145含量高于TNM I期和II期的患者；出现淋巴结转移的患者，血清内MicroRMA-145含量也高于未出现淋巴结转移的患者。上述研究结果提示，MicroRMA-145可作为临床上诊断非小细胞肺癌的有效血清学标志物之一，同时可预测肺癌TNM分期和是否出现淋巴结转移的发生。

3.4 MicroRNA-452

近年来，越来越多的MicroRNA被证实可以预测肺癌的发生发展，MicroRNA-452也是其中重要的一员。研究发现，MicroRNA-452在不同肿瘤中扮演不同的角色，其既可作为促癌因子，又可作为抑癌因子。在肺癌组织中，MicroRNA-452的表达含量降低。根据在不同情况下MicroRNA-452表达含量的测定，发现肿瘤恶性程度越高，MicroRNA-452表达含量越低[27]。其机制可能为通过调节细胞周期、细胞间黏附和细胞能动性等过程，影响肺癌细胞的发生发展和迁移。因此，临床上可测定肺癌组织内MicroRNA-452表达含量，根据表达水平对肺癌分期做出诊断，提高诊断率。

4 MicroRNA对预测肺癌治疗预后的意义

4.1 MicroRNA-20a

近年来研究发现，MicroRNA-20a不仅在肺癌肺癌组织中异常高表达，同时与患者的预后关系非常密切。已有研究证实，MicroRNA-20a在患者血清中含量的高低，与患者的治疗效果相关。在对不同疗效的患者测定血清内MicroRNA-20a含量时发现，治疗效果更好的患者，其MicroRNA-20a降低水平更大；同时，根据有序logistic回归分析结果显示，血清内MicroRNA-20a含量与患者预后生存期间存在负相关[28]。该实验结果提示，MicroRNA-20a可作为血清学标志之一，对肺癌患者的预后做出预测。其机制可能与影响肺癌细胞糖代谢而影响肺癌发展。因此，临床上可将MicroRNA-20a与其他指标联合检测，对肺癌患者的治疗效果及预后情况做出更为准确的判断。

4.2 MicroRNA-130b

有研究表明，MicroRNA-130b在多种肿瘤发生发展内起重要调控作用，包括胃癌、子宫内膜癌、粒细胞白血病等。近期研究表明，血清内MicroRNA-130b含量与肺癌的预后有密切关系。研究结果显示，治疗前MicroRNA-130b表达水平预测肺癌患者预后的特异性和敏感性较高；另外，低表达MicroRNA-130的患者生存情况明显优于高表达的患者[29]。该结果提示，MicroRNA-130b可作为临床上预测肺癌患者治疗预后的标志物之一。 MicroRNA-130b表达上调提示患者预后不良。其机制可能是通过Wnt/β-catenin通路，对肺癌细胞的耐药性产生影响，进而影响患者预后。

4.3 MicroRNA-144

根据荧光素酶检测实验结果证实，MicroRNA-144可以调节其下游靶基因沉默食管癌细胞泛素样含PHD和环指域1(ubiquitin-like containing PHD and RING finger domains 1，UHRF1)表达。从MicroRNA-144所影响的肿瘤发生发展来看，在多数肿瘤中，MicroRNA-144起抑癌因子的作用，过表达MicroRNA-144会抑制癌细胞的增殖，促进凋亡。在先前研究中，UHRF1已被证实能够通过调控Wnt/β-catenin通路，抑制非小细胞肺癌细胞的增殖。因此猜测，MicroRNA-144可能通过UHRF1/Wnt/β-catenin通路，影响肺癌细胞的增殖。利用TCGA数据库分析，MicroRNA-144在肺癌组织中的表达明显低于癌旁组织，并且低表达UHRF1的患者生存率明显高于高表达患者[30]。同时，MicroRNA-144与UHRF1的表达呈现负相关。根据这一实验结果可以提出，MicroRNA-144可作为预测非小细胞肺癌患者的预后和生存率的有效标志物。

4.4 MicroRNA-146

单核苷酸多态性是指在正常的基因组中，仅单个核苷酸由于转换、颠换、缺失或插入等情况发生的变异而致使的DNA序列多态性。研究发现miRNA-146a rs9910164位点上O-to-C的多态性对BRCA1mRNA 表达有影响[31]。在肺癌组织中，BRCA1mRNA表达水平低于癌旁组织，因此有人提出可以将BRCA1mRNA作为肺癌患者的诊断及预测预后的标志物。但由于种种原因，在临床上难以实现。因此，有人提出可将MicroRNA-146作为标志物代替BRCA1mRNA来对患者进行诊断及预测预后，此想法基于二者之间存在网络调控关系。实验结果表明，在肺癌组织中，MicroRNA-146表达含量降低。且表达含量越低者，其预后水平越差，具有统计学意义。因此，临床上可利用MicroRNA-146表达水平来对患者进行肺癌诊断和预后判断。

5 结 语

自从MicroRNA被发现与肿瘤有密切关系以来，研究人员做了许多研究来寻找特定MicroRNA对特定肿瘤的影响关系。近年来，越来越多的MicroRNA被证实在肺癌的发生发展中起重要调控作用，不同的MicroRNA可影响肺癌发生的不同阶段。有的可以作为促癌因子促进肺癌细胞的增殖；有的可以作为抑癌因子促进肺癌细胞的凋亡。有的可以作为增强因子增加肺癌细胞的侵袭力和迁移力 ，促进肺癌细胞转移；有的可以作为预测因子，在肺癌的诊断和预后判断起到重要作用。通过本文的综述，我们可以看出，不同的MicroRNA在影响肺癌细胞的各个方面是通过不同的信号转导通路来实现的。如MicroRNA-449a调控NOTCH通路，MicroRNA-708调控FOXP3通路等等。亦或是同一类型通路，也可由不同的MicroRNA调控，如PKA通路家族既受到MicroRNA-433 的调控，又受到MicroRNA-7-5p的调控；Wnt/β-catenin通路既受到MicroRNA-130b的调控，又受到MicroRNA-144的调控。这些不同的MicroRNA和不同的信号通路组成了一个复杂网络，对肺癌细胞的命运决定起着精细的调控作用。但由于一些MicroRNA的特异性不是很高，可能在其他类型的肿瘤中依旧起调控作用，因此，多种MicroRNA的联合检测可提高肺癌的诊断率。未来可以在这个复杂网络里面，寻找更为精细特异性的调控通路，使得在肺癌的诊断、治疗及预后判断方面可以更加的准确。提高肺癌患者的治疗效果和生存率。