结直肠癌危险因素与miRNA及miR-155-3p的研究进展

刘立友，刘冠，张然，王长友

（华北理工大学附属医院普通外科，河北 唐山）

0 引言

结直肠癌是世界上排名第三位的恶性肿瘤，病死率中占第四位，占所有癌症致死率的9.4%，每年新发病例约180万，死亡约86万例[1]，带来严重的经济和社会负担。miRNA是由20个左右核苷酸组成的单链非编码RNA，通过作用于靶mRNA而影响靶基因的表达，参与调节细胞的增殖、分化、凋亡以及细胞癌变的发生发展等过程。近年来研究表明， miRNA的生物学功能可能在CRC三级预防中均有作用。本文就结直肠癌的危险因素、miRNA的研究进展以及miR155-3p的研究现状作一综述。

1 结直肠癌的相关危险因素

1.1 生活方式、生活习惯与结直肠癌

Yi-Hung Kuo等[2]习惯性行为与同期结直肠癌（sCRC）发病的关系-一项病例对照研究表明，吸烟或每天饮酒一瓶的患者比没有这些习惯的患者有更高的sCRC患病率。咖啡消费可能是降低sCRC风险的一个保护因素。增生和腺瘤性息肉的发生率与吸烟剂量和持续时间有关。戒烟超过20年的患者中，无论其患病率如何，增生和腺瘤性息肉的患病率都显著降低。经常饮酒与sCRC之间的相关性在单变量logistic回归和多变量logistic回归中均显著。此外，与未每日饮酒的患者相比，每日饮酒一瓶或多瓶的患者有显著的高风险。

S.Ghazalehti等[3]对研究表明DNA错配修复基因突变携带者每天饮酒14克以上患结肠癌风险增加相关。荟萃分析和病例对照研究[4-6]表明，咖啡的摄入显著降低了结直肠癌的风险。郜文秀等[7]吸烟等相关因素与大肠癌的流行病学研究亦表明，每日平均吸烟量越高且吸烟年数越长会大大加重大肠癌的发病风险。贾漫漫等[8]对家庭二手烟暴露情况与女性结直肠癌死亡率进行分析显示，丈夫烟龄超过（包括）40年与女性结直肠癌死亡率相关。

近年来，缺乏体育锻炼或活动成为多种疾病的隐形杀手，长时间静坐、静立、卧床使肠道蠕动减慢，有害物质在肠道内滞留并刺激肠黏膜。调查显示[9,10]，体育锻炼可减小结直肠癌的复发和死亡风险，而久坐与结直肠癌的高死亡风险相关。Rezende等[11]人调查体育锻炼对癌症风险/发病率影响的研究表明，体力活动（娱乐性、职业性）与结直肠癌的相关性得到了强有力的证据的支持。体力活动对高风险重度肥胖受试者的CRC发病率也有显著的保护作用。此外，有规律的运动对年轻发病的结直肠癌有保护作用，其中男性为危险因素[12]，并降低癌前结直肠病变的患病率[13]。李超[14]等大肠息肉的危险因素分析表明：经常运动即每周至少运动2小时可降低大肠息肉的患病风险，而大肠息肉人群中仅有1/3的患者可以做到每周至少运动2小时。有研究已显示[14,15]，运动对大肠息肉的保护作用，即使是小运动量也有此种作用。其机制可能是运动可以通过影响高胰岛素血症、全身低度炎症反应、减轻腹部肥胖、延长结肠传输时间、抑制肠内诱变性内容物与结肠粘膜的相互作用降低大肠癌和大肠息肉的发生率[14]。

1.2 饮食因素与结直肠癌

Pan，P.，Yu等[17]研究表明，大量摄入水果和蔬菜、全麦食品、坚果和豆类、鱼类和其他海鲜，适度摄入牛奶和其他乳制品，对大肠腺瘤和癌症的发病率有保护作用，大量摄入红肉和加工食品肉类、含糖饮料、精制谷物、甜点和土豆与较高的CRC风险相关。这可能由于红肉中含有大量的血红素铁，不仅会损伤 DNA，还会形成 N-亚硝基化合物 （ NOC） ；且经高温烹调的肉类食品会产生杂环胺类和多环芳烃等促癌、致癌物。关于鱼类消费量与结直肠癌相关性的研究显示[18]，大量食用鱼肉可使结直肠癌发病和死亡风险降低，这可能与鱼肉中存在大量可减少黏膜上皮细胞增殖且具有抗炎作用的ω3不饱和脂肪酸相关。研究表明[19,21]膳食纤维可吸收水分，可有效缩短排便时间，从而降低致癌物质与肠黏膜作用； 其次，蔬菜水果等富含膳食纤维的食物经细菌发酵产生短链脂肪酸，改善肠道微环，与结肠癌发病风险呈负相关。ZhangXin等[22]研究表明饮食中维生素D、钙的摄入量，乳制品和牛奶总量与结直肠风险呈负相关。维生素D可以调节肠上皮稳态，通过抗增殖、促分化、促凋亡及免疫调节等途径发挥其抗肿瘤作用。钙可以通过与肠腔中破坏肠上皮细胞的脂肪酸和次级胆汁酸结合起到抗肿瘤作用。食物中的钙和补充钙均可以降低结直肠癌的发病风险[23]。叶酸参与嘌呤、嘧啶的合成及DNA甲基化过程，是结直肠癌的保护因子，摄入高剂量的叶酸可降低结直肠癌的发病风险[24]。此外，食物中的维生素A、维生素C、维生素E、硒等均为结直肠癌的保护因子[25]。

1.3 家族史与结直肠癌

Abdel-Rahman WM[26]等研究表明一级亲属有大肠癌的家族史较一般人更具有遗传易感性。虽然认为结直肠癌是散发的，但有家族史的患者占所有病例的 20%以上。CRC 综合征包括Lynch综合征、家族性腺瘤性息肉病、减弱的家族性腺瘤性息肉病和MUTYH相关性息肉病、Peutz-Jeghers综合征和幼年性息肉综合征的主要病变，这些均属于癌前病变，且除常染色体隐性遗传的MAP以及很少遗传的HPP外，所有这些疾病都是常染色体显性遗传疾病[27]。因此，对于有家族史的个体，积极探索并去除相关危险因素，进行有效的一级预防，降低患者及其亲属的患病风险。有针对性的沟通，提高一级亲属的认知，以对提高结直肠癌结肠镜筛查率的有效性[28]。定期行肠镜、肿瘤标志物等相关检查，提高肿瘤筛查的灵敏度和特异度，做好二级预防，提高患者生存率，改善生活质量。

1.4 相关疾病与结直肠癌

C.-H. Chen等[29]的一项队列研究显示，2型糖尿病与大肠癌之间存在关联。在2型糖尿病患者中，胰岛素使用与大肠癌风险增加相关，二甲双胍使用与大肠癌风险降低相关。2型糖尿病患者患结直肠癌的风险比一般人群高30%～40%[30]。因此，建议2型糖尿病（特别是接受胰岛素治疗的）患者，定期进行结肠镜检查。超重肥胖是结直肠癌发生的潜在危险因素。研究显示，结直肠癌组织中不仅富有胰岛素，还聚有大量的IGF-1受体[31]。增加的胰岛素以及IGF-1可通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路促进结肠癌细胞增殖，减少其凋亡，从而对结直肠癌的发生发展起到促进作用[32]。故而肥胖可能通过胰岛素水平的升高和胰岛素抵抗促进结直肠癌的发生发展。Andrew O. Odegaard等研究表明[33]BMI与结肠癌呈U型二次相关，而与直肠癌无相关性。局部病例与BMIs≥27.5kg/m2的相关性更显著，而晚期病例与BMIs＜18.5kg/m2的相关性更显著。西方人群显示结肠癌与特定人群肥胖的风险增加；然而，我们发现体重不足的风险增加是新的。需要进一步研究，以检查和了解特定亚洲人群中体重指数、结肠癌和直肠癌之间的关系以及任何可能的相关机制。我们的研究特别强调了进一步研究体重不足与结肠癌之间关系的必要性。IBD患者慢性炎症可导致结直肠癌、肛癌、肠淋巴瘤、小肠腺癌等。研究已经证实[34]，随着炎性肠病患者年龄增长和病程延长，其患结直肠癌的危险度逐渐升高，30年以上病程的炎性肠病患者的结直肠癌发生率达18%。W.A.Bye等[35]研究表明，35岁以后UC患者患结直肠癌的风险增加了30%。活性氧引起的慢性炎症和上皮细胞数量的增加可能是发展为结肠炎相关结直肠癌的分级不典型增生的主要因素。IBD患者的癌症发展在基本的分子机制中几乎是相似的，包括基因突变、去甲基化、微卫星不稳定性、非整倍体、癌基因Kras的激活、炎症和癌症进展的改变COX-2酶，肿瘤抑制基因突变，DCC/DPC4与p53功能丧失，区分结直肠癌与传统癌症的唯一决定因素是结肠炎症，随着时间的推移，随着基因组的改变而改变，使结肠癌变得更快和多灶性[36]。此外有研究表明：胆囊切除术后10-20年，基因错配修复缺陷发生的危险性明显增加了2倍[37]。

2 miRNA在结直肠癌中的作用及研究现状

MicroRNA（微小RNA，miRNA）最早是由LEE等在分析线虫遗传学信息时发现[38]，广泛的存在于真核生物中，在肿瘤的发生、发展过程中有着重要作用[39-41]。MiRNA与靶基因之间的相互作用是一个复杂的网络结构，一个miRNA可以调控多个基因，一个基因也可以调控多种miRNA。MiRNA能调控基因表达的每一个环节，包括转录、mRNA的稳定性和翻译，在癌症等疾病中起着重要作用[42-45]。

MiRNA的加工和成熟从细胞内miRNA的初始转录产物primiRNA开始，其是通过RNA聚合酶Ⅱ在细胞核内转录而得，随后pri-miRNA在核内通过核酸酶Ⅲ和辅助因子的作用加工形成具有茎环结构的前体miRNA（pre-miRNA）。pre-miRNA在转移物质Ran-GTP依赖性核浆转运蛋白exportin5的帮助下从细胞核内转运到胞质中，经Dicer酶被加工为成熟的miRNA（maturemiRNA）。成熟的miRNA联合argonaute蛋白催化剂结合到RNA-诱导沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC）上形成复合体，进而通过碱基配对与mRNA 3'UTR中的互补序列结合，发挥抑制靶蛋白的合成或降解靶mRNA的作用，故而对靶基因产生负性调控的作用[46-48]。前体 mi RNA（precursor mi RNA，premi RNA）具有典型的茎环结构，靠近5＇端部的mi RNA加工成熟 即为miRNA-5p，从3＇端茎部加工成熟即为miRNA-3P。3＇端的稳定性多较差，容易被Dicer酶降解，故研究较少[49,50]。Kong BungChoo[51]等研究表明，miRNA-5p/3p在结肠癌细胞中经常共同表达，并受到协同调节。在癌细胞中，miRNA的多重交叉靶向，包括共存的5p/3p物种，经常出现在miRNA调控重要肿瘤发生过程中。对4株结肠癌细胞系与2例正常结肠癌组织进行比较。在分析的1190个miRNAs中，92个和36个分别在癌细胞中被发现上调或下调。19对共表达miRNA-5p/3p对被进一步鉴定，提示结肠癌细胞中5p/3p共聚集频繁。其中14对协同上调，3对协同下调，提示5p/3p协同失调。9对调控异常的miRNA分为let-7、miR-8/200和miR-17三个miRNA基因家族，在转移过程中表现出频繁的交叉靶向性。聚焦于let-7d-5p/3p对，分别靶向的IGF1R和KRAS与各自miRNA的表达呈反向关系，这在使用let-7d模拟物或抑制剂的瞬时转染实验中得到证实。let-7d-5p/3p和其他多个靶向IGF1R、KRAS和其他转移相关因子的miRNAs的发现表明，5p/3p miRNAs有助于多个肿瘤相关因子和过程的交叉靶向性，当其中任何一个关键因子失活时，可能避免功能的丧失。近年来越来越多的研究表明[53-54]miRNA的3p、5p两个臂都可以参与调控生物体的相关功能，丰富了miRNA参与的调控网络。

癌症是一种与基因有关的复杂的疾病，其特征是细胞不受控制的增殖，并由抑癌基因和致癌基因的表达改变引起，当细胞增殖与结直肠有关时，在适当的时空条件下，可增殖为结直肠癌。大多数结直肠癌的基因都是miRNA（microRNA）的潜在靶点，这些靶点与mRNA的3′UTR（未翻译区域结合）并抑制其翻译，发生在miRNA结合区域的突变可改变miRNA、mRNA的结合，并显著改变基因的表达，基因表达活性的改变可促进结直肠肿瘤的发生。Michael等[55]首次通过研究表明，与健康个体相比，miR-143、miR-145在结肠癌和腺瘤性息肉组织中表达显著下调，从而提出大肠肿瘤组织中存在特异性miRNA表达谱。Lawrie等[56]开创了血清miRNA用于肿瘤诊断研究的先河。通过对弥漫性大B细胞淋巴瘤患者及健康对照组血清中miR-155、MiR-210、MiR-21进行测定，结果表明这3种肿瘤相关miRNA在前者血清中的含量显著高于后者，且miR-21的水平与存活率密切相关。Link等[57]首先对健康个体粪便与正常结肠黏膜上皮组织中miRNA进行测定，结果表明284个miRNA在两组样本中表达极为相似，且不同健康个体、同一健康个体在不同时点的粪便miRNA表达亦相似。通过对29例行FOBT检查的粪便标本（10例结肠镜检查正常、9例结肠腺瘤、10例CRC）中的6个miRNA（miR-21、miR-106a、MiR-17、miR-143、miR-622、miR-654-3p）进行测定，结果表明，与结肠镜检查正常者相比，miR-21、miR-106a在结肠腺瘤和CRC患者粪便中较高表达，且两者在结肠腺瘤患者粪便中的表达相对高于CRC患者。Koga等[58]利用定量RT-PCR对197例CRC患者及119例健康个体的粪便中脱落结肠上皮细胞内3种miRNA（miR-21、miR-135、miR-17-92簇）进行测定，结果显示miR-135、miR-17-92簇在CRC患者粪便标本中表达明显高于健康个体，由此提出粪便中特异性MiRNA可作为早期大肠肿瘤筛查的无创性生物标志物。Muhammads等研究表明[59]miR-21靶向于程序性凋亡因子（PDCD4）、抑癌基因（PTEN）进而促进结直肠癌细胞的增殖及侵袭。可见miRNA在肿瘤的发生、发展、检测及预后评估方面都有重要的作用。

3 miR 155-3pmiR-155-3p的研究现状

miR-155是位于21号染色体的癌基因BIC/MIR155HG的转录产物，其碱基序列为 5′-UUA AUG CUA AUC GUGAUAGGG G-3′。由B细胞整合簇（BKC）基因中处理可得到miR-155-5p和miR-155-3p两个片段，其中miR-155-5p被认为是功能片断，在造血谱系分化、免疫、炎症、病毒感染、癌症、心血管疾病中作用有较多的研究[60]，而miR-155-3p其碱基序列为5’-CUCCUACAUAUUAGCAUUAACA-3’，则被认为是非功能片段，对其的相关研究和报道较少，具体功能和作用机制尚不是很清楚。研究发现[61-64]miR-155-3p通过下调CADMI可促进乳腺癌进展，通过抑制FBXW7通路促进肝细胞肝癌形成；miR-155-3p亦可作为抑癌因子，通过负调控MYD88逆转乳腺癌细胞的紫杉醇耐药，病毒巨噬细胞炎性蛋白ⅡN端肽（NT21MP）通过miR-155-3p逆转人乳腺癌细胞紫杉醇耐药。可以看出MIR-155-3p具有癌基因和抑癌基因活性，具体在何种细胞和组织中表现为癌基因活性还是抑癌活性尚待进一步探究。

4 展望

近年来对miRNA在肿瘤发生发展中的作用及肿瘤的筛查、肿瘤分期、治疗和预测预后方面的研究越来越深入。目前尚无miR-155-3p在结直肠癌诊断、治疗、预后及其作用机制等方面的研究，需更多研究结果加以证实。