microRNAs在炎性反应与肿瘤关系中的作用



microRNAs在炎性反应与肿瘤关系中的作用

胡光富张宏伟

(复旦大学附属中山医院普外科，上海200032)

Pathways Connecting Inflammation and Cancer: microRNAs may Serve as a Bridge

HUGuangfuZHANGHongweiDepartmentofGeneralSurgery，ZhongshanHospital，FudanUniversity，Shanghai200032，China

miroRNA(miRNA)由真核生物基因组编码、RNA聚合酶II或III转录，依次经细胞核中Drosha和细胞质中Dicer酶(RNase III家族)剪切，最终形成约含22个核苷酸的小分子非编码单链RNA[1-2]。miRNA作为一种重要的基因表达调控因子，主要在转录后水平负调控靶基因的表达。Virchow首次提出了慢性炎性反应与癌变的关联假说[3-4]，而Allavena等[5]将炎性反应与肿瘤间相互作用的机制概括为基因调控和炎性反应两个途径。近年来，miRNA在炎性反应、肿瘤、免疫反应中的作用逐渐被揭示[6]。miRNA是免疫系统的一把双刃剑，既可维持机体内环境稳定，也可促进疾病的恶性循环[7]。目前，有关炎性反应与胃癌、结肠癌、肝癌、肺癌、食管癌、甲状腺癌、宫颈癌、膀胱癌、前列腺癌等肿瘤的关系的研究已较多，而有关炎性反应与乳腺癌的研究相对较少[3,8]。本文就miRNA在炎性反应与肿瘤(尤其是乳腺癌)间的桥梁作用作一综述。

1炎性反应与肿瘤的关系

1.1肿瘤基因水平上引发的炎性反应有文献[9]将炎性反应与肿瘤间的相互作用概括为内外两个途径，其中内途径指的是肿瘤细胞在基因水平上引发炎性反应，而炎性反应微环境又进一步干扰肿瘤细胞的基因稳定性，进而在基因层面形成恶性循环。以往研究认为，肿瘤的炎性反应不同于之前流行病学中的炎性反应，并认为这种异常的炎性反应可能是由肿瘤内的癌变基因引发的；之后发现多个肿瘤癌变基因及其介导的信号通路参与了此炎性反应的发生，如甲状腺癌RET/PCT基因重排尤其是RET/PCT1基因重排能诱导活化细胞集落刺激因子(CSFs)、白介素-1(IL-1)、环氧化酶2(COX2)、趋化因子受体8(CXCR8)、CCL2、CCL20等炎性反应因子参与募集巨噬细胞、树突状细胞，引发炎性反应[10-11]。有趣的是，炎性反应微环境可以促使肿瘤的发生发展。通过向Hela细胞内转导活化的ras基因，诱导其分泌过量的IL-8/CXCL8因子，可以促进肿瘤血管新生[12]。诱导非小细胞肺癌 PTEN基因突变能上调低氧诱导因子(HIF-1)及HIF-1依赖的CXCR4基因表达，进而促进非小细胞肺癌转移[13]。而且，越来越多的证据表明，炎性反应细胞和炎性反应介质可以通过直接损伤DNA、干扰DNA修复系统和干扰细胞周期等方式促进肿瘤的生成及发展[14]。错配修复(mismatch repair，MMR)属于碱基剪切修复(base excision repair，BER)，是重要的DNA修复系统之一。MMR家族成员可通过微卫星不稳定(microsatellite instability，MSI)现象发生基因沉默，从而增加基因的不稳定性[15]。研究[16]显示，炎性反应微环境中常过表达BER相关酶，如酸性糖蛋白(AAG)、脱嘧啶核酸内切酶(APE1)，通过促进MSI抑制MMR，最终导致肿瘤发生。

1.2肿瘤相关炎性反应微环境(cancer-relate inflammation，CRI)Colotta所指的炎性反应与肿瘤间相互作用的外途径即：炎性反应微环境内的炎性反应细胞或炎性反应因子可以协助肿瘤细胞增殖或转移，而肿瘤细胞本身可通过自分泌或旁分泌形式维持或推进炎性反应进程。炎性反应微环境包括炎性反应细胞和炎性反应因子，前者主要包括肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages，TAM)、肿瘤相关树突细胞(tumor-associated dendritic cells ，TADC)、肿瘤浸润T细胞(tumor-infiltrating T cells，TIL)等，后者主要包括细胞因子[肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素1(IL-1)、IL-6]和趋化因子(CXC型和CC型)等[3]。诱导肿瘤血管生成是炎性反应细胞或炎性反应因子促进肿瘤增生的重要途径之一。已有多项研究表明，炎性反应细胞尤其是TAM浸润与肿瘤血管生成及肿瘤进展密切相关[17]。TAM还可以产生转化生长因子(TGF)，直接或间接通过诱导血管内皮生长因子(VEGF)刺激肿瘤血管增生；TNF、IL-1、IL-6、IL-8也可以诱导VEGF的表达增加[18]。

此外，炎性反应因子或炎性反应细胞参与肿瘤细胞转移的多个环节。TNF、CC型趋化因子可以诱导产生多种细胞外蛋白酶，协助肿瘤细胞穿过细胞外基质。而“逆向浸润假说”认为，炎性反应细胞在浸润肿瘤组织时遗留了其迁移途径，肿瘤细胞可经此途径逆向转移，从而脱离肿瘤组织[19]。研究[20]认为，某些肿瘤细胞可利用黏附分子、细胞因子、趋化因子及受体等实现特定器官的远处转移[20]。

2miRNA在炎性反应与肿瘤间的桥梁作用

2.1miRNA在基因水平上对炎性反应和肿瘤的桥梁作用miRNA是炎性反应与肿瘤重要的调节因子。肿瘤可利用miRNA刺激炎性反应发生，而炎性反应可以通过调控miRNA基因表达从而引发癌变[6]。单个miRNA可以通过与靶基因mRNA 3’UTR不完全互补结合抑制靶基因翻译，故单个miRNA可以同时调控多个通路上的基因表达。因此，miRNA的微小改变即可引起炎性反应或肿瘤发生[21]。肿瘤通过miRNA介导引发炎性反应，主要是因为miRNA在先天性和获得性免疫系统中均发挥重要的调控作用。免疫细胞的正常分化和成熟需要miRNA的调控[7]。肿瘤发生时，机体免疫系统的平衡被打破，由抗瘤与促瘤平衡倾向于促瘤，并促发非自限性的肿瘤相关炎性反应的发生[22]。抗肿瘤微环境以Th1细胞和M1型巨噬细胞为主，而促肿瘤微环境则以Th2细胞和M2型巨噬细胞为主。同时，炎性反应可以通过使多种miRNA基因表达改变而诱导肿瘤发生。研究[23-24]发现，炎性反应因子IL-6可以通过JAK2/STAT3信号通路诱导miR-21的表达，而miR-21可以抑制多种抑癌基因的表达。内毒素(LPS)、TNF-α、干扰素-β(IFN-β)均可通过诱导miR-155高表达而抑制p53信号通路，从而诱导肿瘤的发生[25-26]。

2.2miRNA在肿瘤相关炎性反应微环境中的作用miRNA在调整和维护肿瘤相关炎性反应微环境中扮演着重要的角色。由TAM所分泌的VEGF-A是与肿瘤增生和转移有关的重要的调节因子。近来，Jafarifar等[27]报告了在肿瘤微环境内，缺氧逆转miRNA介导的VEGF-A表达沉默的新机制。他们发现，至少有4种miRNA靶向负调控位于VEGF-A 3'-UTR区域的CA富含元件(CA-rich element，CARE)，而不均一核糖核蛋白-L(hnRNP-L)结合于CARE；在TAM中，缺氧促使大量hnRNP-L从细胞核转运到细胞质，与miR-297、miR-299竞争VEGF-A 3'-UTR区域的CARE，进而促使TAM分泌VEGF-A。肿瘤细胞可通过募集免疫抑制细胞，如骨髓性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cell，MDSC)，营造肿瘤相关炎性反应微环境，实现肿瘤细胞的免疫逃逸。以往的研究发现，多种因子可以诱导骨髓前体细胞向MDSC分化。Wang等[28]研究显示，肿瘤细胞可通过miR-34a及转录因子twist调节TGF-b和(或)IL-10的水平，从而促进骨髓前体细胞向的MDSC分化。

3miRNA在炎性反应与乳腺癌间的桥梁作用

3.1miRNA在基因水平上介导炎性反应与乳腺癌的发生1999年Howe等[29]发现，转染携带Wnt-1癌基因的逆转录病毒可上调小鼠乳腺上皮RAC311和C57MG细胞中COX-2的表达，进而诱导细胞癌变，这个过程同COX-2促发肠癌相似。Gerger等[30]研究了432例乳腺癌患者中IL-10的基因多态性，Cox回归分析显示，IL-10 592C>A基因多态性可作为乳腺癌患者无病生存(disease-free survival，DFS)的有效预后指标。Jiang[31]等发现，miR-155可通过直接抑制肿瘤抑制基因SOCS-1，促进乳腺癌细胞增殖及裸鼠体内成瘤，并激活联系癌症-炎性反应的关键信号通路JAK/STAT3；他们同时发现，在IFN-γ、IL-6、LPS、poly(I:C)等炎性反应因子刺激下，乳腺癌细胞中miR-155表达增加，提示miR-155可能在癌症与炎性反应间发挥桥梁作用。而研究[32]发现，miR-155通过激活STAT3和抑制miR-143，在转录和转录后水平调控Warburg效应中的关键酶之一——己糖激酶-2(hexokinase-2)的表达，从而促进肿瘤的发生。乳腺癌细胞中的miR-155不仅调控多种癌相关基因的表达，还通过靶向抑制C/EBPβ和Ets-1调控一系列癌相关miRNA，通过炎性反应信号促进乳腺癌细胞的增殖及迁移[33]。

3.2miRNA在乳腺癌炎性反应微环境中的作用乳腺癌炎性反应微环境中的TAM分泌大量的TNF-α，而乳腺癌细胞可合成胸苷磷酸化酶(thymidine phosphorylase，TP)。1998年Leek等[34]发现，TNF-a可以上调TP水平，这两者均是促进肿瘤血管生成的重要因子，从而揭示了乳腺癌炎性反应微环境中TAM浸润促进肿瘤血管生成的分子机制。最近，Kong等[35]研究了miR-155在乳腺癌中调节肿瘤血管生成的作用，发现miR-155靶向负调控VHL肿瘤抑制基因，从而促进人脐静脉血管内皮细胞网形成、增生、浸润及迁移；体内实验发现，异种移植高表达miR-155的乳腺脂肪垫可以促进肿瘤血管增生，并募集TAM等多种炎性反应细胞。Xiang等[36]发现，乳腺上皮细胞中存在一个由miR-146b参与调节的STAT3负反馈环：转录因子STAT3转录miR-146b，miR-146b抑制转录因子NF-kB转录IL-6，而IL-6又是转录因子STAT3的激活剂，即“IL-6、STAT3、miR-146b、NF-kB、IL-6”负反馈环；乳腺癌细胞中miR-146b的启动子被甲基化失活，负反馈环失活使得STAT3过表达，从而促使乳腺癌炎性反应微环境形成。Iliopoulos等[37]发现，炎性反应因子在肿瘤蛋白和miRNA参与下形成一个正反馈环，可以在无其他致瘤因素下诱导乳腺细胞癌变，激活乳腺上皮MCF-10A细胞内Scr蛋白，并通过NF-kB信号通路直接激活Lin28转录因子、降低let-7miRNA的表达水平，从而上调炎性反应因子IL-6所介导的STAT3转录因子的水平，最终导致乳腺细胞发生表皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)。

3讨论与展望

当机体受到可控损伤时，免疫系统启动炎性反应反应，经过良性自限性过程修复损伤；当损伤过度或免疫缺陷时，炎性反应过激或低效、无效甚至反效，发生恶性非自限性过程，导致癌变[38]。miRNA作为核心调控因子，在炎性反应与肿瘤、修复与癌变关系中起到了重要调控作用[39]。miRNA的这种调控作用可概括为基因调控、炎性反应两个途径，miRNA似乎依托于免疫系统在炎性反应与肿瘤间起到了重要的桥梁作用。从流行病学角度来看胃癌、结肠癌、肝癌等与慢性胃炎、慢性结肠炎、慢性肝炎等有较为明确的关系，而乳腺癌与慢性乳腺炎似乎没有直接联系。所以，此处乳腺癌炎性反应微环境不完全等同与流行病学上的慢性炎性反应。实际上，此炎性反应与彼炎性反应的异同和调节机制尚未完全明确[4]。另外，不同组织的肿瘤炎性反应微环境也存在差异，其内部发生机制可能存在明显不同，而乳腺癌炎性反应微环境还与激素水平密切相关[14,40]。未来的挑战正是要揭示这些炎性反应的本质，理清免疫、炎性反应、肿瘤间错综复杂的关系网，探索miRNA在其中的重要地位。

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·综述·

中图分类号R 73.3

文献标识码A