miRNA在Hp感染相關(guān)胃癌中作用的研究進(jìn)展

王寧寧，孫明軍，田百玲

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，沈陽110001)

胃癌是全世界范圍內(nèi)常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)生、發(fā)展與環(huán)境因素、生活習(xí)慣、遺傳因素等有關(guān)[1]。幽門螺桿菌(Hp)是引起慢性胃炎和消化性潰瘍最重要的致病因素。1994年，WHO國際癌癥研究中心將Hp列為Ⅰ類致癌因子?，F(xiàn)已證實(shí)，Hp感染是慢性非萎縮性胃炎→萎縮性胃炎→腸上皮化生→異型增生→胃癌這一演變過程的始動因素。但Hp確切的致癌機(jī)制仍不十分清楚。微小RNA(miRNA)是一種內(nèi)源性非編碼小分子RNA，由21～25個核苷酸組成，具有高度保守性。miRNA在生物體內(nèi)普遍存在，可與mRNA不完全互補(bǔ)結(jié)合，使真核生物體內(nèi)mRNA降解或抑制其翻譯，從而在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)。miRNA已成為近年分子生物學(xué)和遺傳學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，胃癌組織可見特異性miRNA表達(dá)譜，說明miRNA可能與胃癌的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。Hp感染在促進(jìn)胃黏膜細(xì)胞炎癥反應(yīng)同時，還可刺激或抑制部分miRNA表達(dá)，其表達(dá)變化可能會促進(jìn)胃癌的發(fā)生、發(fā)展。這表明Hp有可能通過影響miRNA表達(dá)，從而促進(jìn)胃癌的發(fā)生、發(fā)展。本文結(jié)合文獻(xiàn)就miRNA在Hp感染相關(guān)胃癌形成中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 miRNA概述

1993年，有學(xué)者在研究線蟲的發(fā)育時發(fā)現(xiàn)了第一個調(diào)控發(fā)育的基因lin-4，隨后又在線蟲發(fā)育過程中發(fā)現(xiàn)了miRNA分子let-7，從此打開了人類認(rèn)識miRNA的大門。miRNA是一種廣泛存在于真核生物體內(nèi)的非編碼小分子RNA，具有高度保守性，一般由21～25個核苷酸組成。miRNA在生物體內(nèi)并不參與蛋白質(zhì)合成，但在編碼蛋白的基因表達(dá)方面具有重要的調(diào)控作用。迄今為止，在人體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)上千種miRNA，30%～60%的蛋白質(zhì)編碼基因由這些miRNA調(diào)控。研究證實(shí)，miRNA通過與mRNA的3′UTR區(qū)結(jié)合，抑制翻譯或降解mRNA，從而在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)，繼而參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡等生物學(xué)過程[2]。近年研究發(fā)現(xiàn)，有多種miRNA還可作為癌基因或抑癌基因，參與人類惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

2 miRNA與胃癌

有研究已證實(shí)，miRNA通過調(diào)控癌基因或抑癌基因表達(dá)，參與胃癌的發(fā)生、發(fā)展。miRNA可能通過調(diào)控下游靶基因，促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖并抑制其凋亡，從而發(fā)揮促癌作用；或通過抑制胃癌細(xì)胞增殖并促進(jìn)其凋亡，從而發(fā)揮抑癌作用。有研究報道，在胃癌組織中miR-21表達(dá)明顯升高，且在Hp陽性胃黏膜組織中miR-21表達(dá)升高尤為顯著；miR-21能通過調(diào)控靶基因，促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖并抑制其凋亡，最終導(dǎo)致胃癌形成，有可能作為胃癌診斷的腫瘤標(biāo)志物[3]。miR-23a在胃癌細(xì)胞中表達(dá)明顯上調(diào)，并通過調(diào)控IL-6R，發(fā)揮促癌作用。而miR-29c在胃癌細(xì)胞中表達(dá)明顯下調(diào)，并通過調(diào)控其下游靶基因ITGB1，發(fā)揮抑癌作用。還有許多miRNA，如miR-448、miR-15a、miR-485-5p等，亦能通過調(diào)控其相應(yīng)靶基因，抑制胃癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。而miR-1290、miR-543等miRNA可通過調(diào)控其下游靶基因，促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。

3 Hp感染對miRNA表達(dá)的影響

Hp感染是誘發(fā)胃黏膜病變的重要因素，特別是慢性活動性胃炎，而miRNA可能是Hp感染的慢性胃炎向胃癌轉(zhuǎn)化的重要啟動因子。miR-21是第一個被發(fā)現(xiàn)受Hp感染影響的miRNA，在Hp感染的胃黏膜組織和胃癌組織中均發(fā)現(xiàn)miR-21過表達(dá)[4]。Matsushima等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在Hp感染的胃黏膜組織中有30個miRNA表達(dá)顯著降低，其中miR-204表達(dá)降低最明顯，其次是miR-455、miR-141、miR-203等，而miR-223是惟一表達(dá)增加的miRNA。另有研究發(fā)現(xiàn)，在Hp感染的胃黏膜組織中，有17個差異表達(dá)的miRNA與慢性胃炎和促炎癥細(xì)胞因子具有相關(guān)性。

Hp能通過調(diào)控miRNA異常表達(dá)，逃避宿主免疫殺傷，并成功在胃小凹存活。miR-146a和miR-155在Hp感染的胃黏膜組織中表達(dá)上調(diào)，這是由TLR對炎癥免疫反應(yīng)的負(fù)性調(diào)節(jié)引起的[6]。有研究還發(fā)現(xiàn)，在慢性Hp感染的胃黏膜組織中miR-30b表達(dá)上調(diào)，并通過調(diào)控靶基因Becn1和ATG12，導(dǎo)致自噬妥協(xié)，這有利于Hp存活。miR-30b通過以ATG2B、ATG5等自噬核心基因?yàn)榘谢騺硪种谱允桑瑥亩鰪?qiáng)Hp在細(xì)胞內(nèi)的存活，這為根除持續(xù)存在的Hp提供了新方法，亦為預(yù)防胃癌形成提供了新思路[7]。

4 miRNA在Hp相關(guān)胃癌中的作用機(jī)制

4.1 miRNA參與調(diào)控胃癌細(xì)胞生物學(xué)行為 細(xì)胞增殖和凋亡失調(diào)是惡性腫瘤的一個重要特征。Hp感染可導(dǎo)致胃黏膜組織中某些miRNA異常表達(dá)，從而引起某些原癌基因、抑癌基因及其相應(yīng)的信號傳導(dǎo)通路障礙，繼而影響細(xì)胞增殖、凋亡等生物學(xué)行為，最終導(dǎo)致胃癌的發(fā)生、發(fā)展。

有研究發(fā)現(xiàn)，在與Hp共培養(yǎng)的胃癌細(xì)胞中miR-21表達(dá)明顯升高，miR-21過表達(dá)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和遷移，并抑制其凋亡。Hp感染胃癌細(xì)胞后，可引起NF-κB信號通路激活和IL-6分泌增加，進(jìn)而激活A(yù)P-1和STAT3，導(dǎo)致miR-21過表達(dá)并下調(diào)抑癌基因RECK表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移[3]。Hp感染還能通過上調(diào)miR-181b表達(dá)，降低靶基因Timp3表達(dá)，促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移[8，9]。在胃癌組織中miR-223過表達(dá)，其過表達(dá)可促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移[10]。有研究發(fā)現(xiàn)，在Hp陽性的胃癌組織中miR-146a表達(dá)升高，并通過降低靶基因SMAD家族成員4來抑制腫瘤細(xì)胞凋亡[11]。另有研究認(rèn)為，miR-146可通過抑制EGFR、IRAK1表達(dá)而抑制胃癌細(xì)胞的侵襲和遷移。miR-155通過靶向SMAD2、FADD，抑制胃癌細(xì)胞凋亡[12]。最近研究發(fā)現(xiàn)，在Hp感染的胃癌組織中miR-143-3p表達(dá)明顯升高，且其表達(dá)變化與腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡及侵襲、遷移有關(guān)[13]。

Bcl-2是一種抗凋亡蛋白，其表達(dá)可受抑制腫瘤的miRNA調(diào)節(jié)，如miR-15b、miR-16、miR-34等。這些miRNA在胃癌細(xì)胞中均表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而增加靶基因Bcl-2表達(dá)，繼而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡[14]。在Hp感染的胃癌細(xì)胞中，miR-200bc/429簇可下調(diào)Bcl-2、XIAP表達(dá)，從而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡[15]。在Hp感染的胃癌細(xì)胞中miR-218表達(dá)顯著降低，并通過直接靶向表皮生長因子受體，抑制NF-κB和COX-2轉(zhuǎn)錄激活，從而導(dǎo)致胃癌細(xì)胞凋亡。此外，miR-218還可通過SLIT/ROBO1信號通路，促進(jìn)胃癌細(xì)胞的侵襲和遷移[16，17]。

TGF-β可參與胃黏膜免疫和上皮細(xì)胞的生理轉(zhuǎn)化，而細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)抑制劑p21cip1/waf1和促凋亡因子Bim是TGF-β依賴性細(xì)胞周期阻滯和凋亡的下游效應(yīng)器。miR-106b-25簇(包括miR-106b、miR-93和miR-25)和miR-130b在胃癌組織中表達(dá)均上調(diào)，并通過降低Bim表達(dá)來抑制胃癌細(xì)胞凋亡[18]。結(jié)果表明，這些致癌miRNA過表達(dá)可導(dǎo)致CDK2活化和TGF-β介導(dǎo)的腫瘤抑制信號通路損傷，這可能是胃癌進(jìn)展的關(guān)鍵步驟。

上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)與上皮性惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。Hp感染胃黏膜上皮細(xì)胞后，其相關(guān)毒力因子蛋白CagA通過與ZO-1、JAM、E-cadherin等連接蛋白相互作用，調(diào)控胃黏膜細(xì)胞EMT。CagA轉(zhuǎn)染胃黏膜細(xì)胞可引起miR-584、miR-1290表達(dá)增加，并分別以Foxa1、Smad2為靶標(biāo)促進(jìn)EMT。在多種惡性腫瘤中，miR-200家族(如miR-200a、miR-200b、miR-200c等)可通過抑制ZEB1、ZEB12表達(dá)，參與上皮分化并抑制EMT[19，20]。在胃癌組織中miR-200b低表達(dá)，其表達(dá)變化與腫瘤大小和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)；而過表達(dá)miR-200b的胃癌細(xì)胞ZEB2表達(dá)降低、E-cadherin表達(dá)增加，從而抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移[21]。此外，ZEB2還能抑制促進(jìn)G1/S轉(zhuǎn)換的細(xì)胞周期蛋白cyclin D1轉(zhuǎn)錄。上述結(jié)果表明，miR-200家族和ZEB在Hp感染的胃癌細(xì)胞EMT過程中具有重要作用。

4.2 miRNA參與表觀遺傳學(xué)修飾 表觀遺傳學(xué)修飾在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用。近年研究表明，許多miRNA與表觀遺傳修飾密切相關(guān)，如組蛋白修飾、DNA甲基化等。

Hp感染可引起慢性炎癥，導(dǎo)致活性氧和氧化DNA損傷在胃黏膜積累，繼而引起胃黏膜中DNA甲基化異常，從而誘導(dǎo)致癌相關(guān)基因沉默，導(dǎo)致胃癌形成。啟動子CpG島的異常甲基化還可在Hp感染的非腫瘤組織中出現(xiàn)，而且CpG島的異常甲基化在根除Hp后可部分逆轉(zhuǎn)，這進(jìn)一步證實(shí)Hp和炎癥介質(zhì)在表觀遺傳修飾中具有重要作用[22,23]。

有些miRNA，如miR-210、miR-375等，在Hp感染的胃黏膜細(xì)胞中因DNA甲基化而表達(dá)降低，而在Hp感染的胃癌患者正常胃黏膜中表達(dá)升高[24]。結(jié)果表明，這些miRNA有可能參與Hp感染的胃癌形成。CagA能增強(qiáng)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3B和組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶EZH2增強(qiáng)子表達(dá)，并降低miR-26a和miR-101表達(dá)，他們通過組蛋白和DNA甲基化導(dǎo)致let-7表達(dá)下降[25]。有研究發(fā)現(xiàn)，miR-490-3p能以SMARCD1為靶基因，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移；而在胃癌組織中SMARCD1表達(dá)明顯升高，并與腫瘤TNM分期和患者預(yù)后有關(guān)[26]。

腫瘤抑制miRNA，如miR-124a、miR-137、miR-193a等，可因CpG島啟動子異常甲基化而被沉默。在胃癌細(xì)胞中亦發(fā)現(xiàn)，miR-34b、miR-34c和miR-10b因鄰近的CpG島超甲基化而被沉默，后續(xù)通過去甲基化處理，能夠恢復(fù)其表達(dá)。這表明調(diào)控miR-10b表達(dá)有可能成為治療胃癌的一種新方法。

4.3 miRNA參與Hp感染相關(guān)淋巴瘤形成 胃MALT淋巴瘤與Hp感染引發(fā)的慢性炎癥有關(guān)。有研究顯示，在Hp感染的胃MALT淋巴瘤組織中miR-142-5p、miR-155表達(dá)明顯升高。miR-142-5p和miR-155可能通過抑制靶基因TP53INP1表達(dá)，發(fā)揮抑制腫瘤細(xì)胞凋亡作用[27]。因此，抑制miR-142-5p和miR-155表達(dá)有可能成為一種治療胃MALT淋巴瘤的新方法。另有研究發(fā)現(xiàn)，miR-203在胃MALT淋巴瘤組織中表達(dá)降低，且miR-203以ABL1為靶基因抑制腫瘤細(xì)胞增殖。在胃MALT淋巴瘤組織中，miR-203啟動子甲基化可導(dǎo)致相應(yīng)的基因位點(diǎn)沉默，從而促進(jìn)胃MALT淋巴瘤形成。這表明miR-203啟動子甲基化可調(diào)控從Hp感染相關(guān)胃炎到胃MALT淋巴瘤形成[28]。miR-34a在胃MALT淋巴瘤組織中表達(dá)明顯下降，下調(diào)miR-34a表達(dá)可引起腫瘤抑制因子p53和致癌蛋白Bcl-2、FOXP1高表達(dá)，從而導(dǎo)致成熟的B淋巴細(xì)胞異常發(fā)育、增殖，繼而引起胃MALT淋巴瘤形成[29]。

miRNA幾乎參與胃癌發(fā)生、發(fā)展的所有進(jìn)程，而Hp感染亦是胃癌形成的重要因素。Hp感染能夠影響相關(guān)miRNA表達(dá)，通過參與調(diào)控細(xì)胞生物學(xué)行為、表觀遺傳學(xué)修飾等，促進(jìn)胃癌的發(fā)生、發(fā)展。雖然miRNA在Hp感染相關(guān)胃癌中的調(diào)控機(jī)制尚未完全闡明，但目前可以肯定的是，miRNA在Hp感染相關(guān)胃癌的診治中具有重要作用。