朱澤民，李弘夏，唐才喜

miRNA是20世紀(jì)90年代初發(fā)現(xiàn)的內(nèi)源性非編碼調(diào)控的單鏈小分子RNA，其長(zhǎng)度為18～24 bp，廣泛分布于所有生物體中，并參與許多生理和病理過程的調(diào)節(jié)[1]。miRNA主要靶向于信使RNA的3’非翻譯區(qū)(3’UTR)，并在翻譯水平上調(diào)節(jié)人類20%～30%的編碼基因，miRNA在血漿、血清和其他體液中含量豐富，能參與調(diào)控細(xì)胞增殖分化、遷移與凋亡、自噬與自身免疫應(yīng)答等重要的生物學(xué)過程[2-3]。miRNA也在特殊病理?xiàng)l件下異常表達(dá)，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用[4-5]。miR-451是miRNA家族中最保守的miRNA，最早于2001年Ambros 等[6]在人腦垂體RNA中發(fā)現(xiàn)并命名，其定位于染色體基因組17q11.2，通過靶向調(diào)控基因?qū)盒阅[瘤的發(fā)生、發(fā)展起重要作用。近年miR-451在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用日趨受到關(guān)注，有望成為腫瘤治療的標(biāo)志物和新靶點(diǎn)，本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)就miR-451在消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 miR-451的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能

首先miRNA在細(xì)胞核內(nèi)RNA聚合酶Ⅱ作用下轉(zhuǎn)錄生成初始miRNA轉(zhuǎn)錄本(pri-miRNA)；其次在核糖核酸酶Ⅲ Drosha剪切加工作用下，生成發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)的前體miRNA(pre-miRNA)，最后經(jīng)Dicer酶(負(fù)責(zé)miRNA生成的關(guān)鍵酶)剪切為成熟的miRNA；但miR-451與一般的miRNA不同，其表達(dá)調(diào)控具有獨(dú)特性，pre-miR-451的堿基序列互補(bǔ)配對(duì)完美，其末端的6個(gè)核苷酸跨越整個(gè)莖環(huán)區(qū)并延伸成為發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)的前體互補(bǔ)序列，莖環(huán)兩側(cè)的核苷酸共同參與成熟miR-451的形成，這與目前發(fā)現(xiàn)的其他miRNA不同[7]。Diederichs等[8]研究發(fā)現(xiàn)pre-miR-451的莖環(huán)在Ago2蛋白加工成為30 nt的中間體，最后在3’末端的核酸修飾下成為42 nt的發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)的成熟miR-451。

miR-451家族包括miR-451a和miR-451b，位于第17號(hào)染色體q11.2上(chr17：28861369-28861440和28861371-28861438)。它們的成熟序列長(zhǎng)度為22個(gè)核苷酸，高度保守，有待進(jìn)化。miR-451主要表達(dá)于紅細(xì)胞，在紅細(xì)胞生成過程中細(xì)胞miR-451含量顯著增加，在紅細(xì)胞分化過程中起重要作用[7]。Sun等[9]研究發(fā)現(xiàn)miR-451通過靶向TLR4抑制脊髓小膠質(zhì)細(xì)胞激活介導(dǎo)的炎癥，從而減輕慢性炎癥疼痛。Liang等[10]研究發(fā)現(xiàn)miR-451靶向AMPKa1調(diào)節(jié)的內(nèi)皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化在糖尿病性心肌病心臟重構(gòu)中發(fā)揮重要作用。Shen等[11]研究發(fā)現(xiàn)miR-451在胃癌組織中低表達(dá)，并認(rèn)為miR-451可能是胃癌診斷和預(yù)后的潛在生物學(xué)標(biāo)志物。Yamada等[12]研究發(fā)現(xiàn)miR-451a在腎癌細(xì)胞中的表達(dá)明顯下調(diào)，miR-451a通過靶向PMM2抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力。Liu等[13]研究發(fā)現(xiàn)miR-451通過靶向IL-6R-STAT3-VEGF信號(hào)通路發(fā)揮潛在的抑制肝癌血管生成作用。上述研究表明，miR-451在人體內(nèi)的多種生理和病理過程中發(fā)揮重要作用，在多種腫瘤中表達(dá)異常，在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，miR-451作為腫瘤抑制因子，可通過多種特定的靶點(diǎn)改變應(yīng)激反應(yīng)和抑制細(xì)胞增殖、遷移。

2 miR-451與消化系統(tǒng)腫瘤

2.1 miR-451與食管癌食管癌是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，Gao等[14]研究認(rèn)為miR-451a過表達(dá)促進(jìn)食管癌細(xì)胞早期凋亡，抑制細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。其機(jī)制可能是通過抑制ERK/c-Myc信號(hào)通路，抑制細(xì)胞周期和食管癌細(xì)胞的侵襲。邢艷麗[15]研究認(rèn)為miR-451與食管癌的發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，miR-451表達(dá)水平對(duì)判斷食管癌患者的預(yù)后有重要意義。Khazae等[16]探討miR-451在食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma, ESCC)中的表達(dá)，并分析miR-451在食管腫瘤微環(huán)境中的分泌作用，結(jié)果顯示：與正常組織及癌周組織相比，ESCC組織中miR-451低表達(dá)。此外，研究首次發(fā)現(xiàn)腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞能利用外源性miR-451作為信號(hào)分子，為ESCC腫瘤細(xì)胞的遷移和腫瘤的進(jìn)展提供有利環(huán)境，但具體作用機(jī)制尚不清楚，仍需進(jìn)一步分析。楊艷等[17]檢測(cè)50例食管癌患者和20例健康患者中miR-451的表達(dá)，結(jié)果表明miR-451在食管癌患者中明顯高表達(dá)，診斷食管癌的特異度和敏感度分別為85%和88%，miR-451有望成為診斷食管癌的分子標(biāo)志物。

2.2 miR-451與胃癌胃癌是我國(guó)常見的惡性腫瘤，Liu等[18]使用PCR技術(shù)檢測(cè)76例胃癌和癌旁組織中miR-451的表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)胃癌組織中miR-451表達(dá)比癌旁組織明顯降低，miR-451低表達(dá)組與miR-451高表達(dá)組相比，5年生存率僅為15.2%，預(yù)后差；提示miR-451有望成為胃癌行手術(shù)切除患者預(yù)后的新生物學(xué)標(biāo)志物。You等[19]研究發(fā)現(xiàn)miR-451在人胃癌組織中表達(dá)下調(diào)，miR-451通過抑制ERK2的表達(dá)而負(fù)調(diào)控胃癌細(xì)胞的遷移、侵襲、增殖和上皮細(xì)胞-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)過程，為miR-451在胃癌中的發(fā)生、發(fā)展作用和治療提供新視角。Peng等[20]研究認(rèn)為異丙酚顯著上調(diào)miR-451表達(dá)，抑制胃癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。此外，miR-451過表達(dá)降低基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metallo proteinase-2, MMP-2)的表達(dá)水平，異丙酚能有效抑制胃癌細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其凋亡，其機(jī)制可能與miR-451下調(diào)MMP-2的表達(dá)有關(guān)，但仍需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。Ren等[21]檢測(cè)180例胃癌患者術(shù)后miR-451的表達(dá)，并探討miR-451的表達(dá)與胃癌患者預(yù)后的關(guān)系，結(jié)果表明miR-451低表達(dá)者32例(17.8%)，高表達(dá)者113例(62.8%)，不變者有35例(19.8%)，miR-451高表達(dá)組中患者比低表達(dá)或不改變的胃癌患者總生存率高。Shen等[11]探討胃癌組織中miR-451的表達(dá)，結(jié)果表明miR-451在胃癌組織中表達(dá)下調(diào)，miR-451低表達(dá)與腫瘤分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)；與miR-451高表達(dá)的胃癌患者(59個(gè)月)相比，miR-451表達(dá)下調(diào)的胃癌患者中位生存期更低(44個(gè)月)，提示miR-451的低表達(dá)與患者預(yù)后不良有關(guān)，有望成為胃癌診斷、預(yù)后的潛在生物學(xué)標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

2.3 miR-451與肝癌肝癌是常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，其發(fā)病率與病死率均較高，miR-451在肝癌等腫瘤中發(fā)生、發(fā)展的作用越來(lái)越受到關(guān)注，Lv等[22]采用qRT-PCR法檢測(cè)26例肝癌組織中miR-451的表達(dá)，結(jié)果表明miR-451在92%(24/26)的肝癌組織中低表達(dá)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)激活轉(zhuǎn)錄因子2(transcription factor 2, ATF2)是miR-451的靶基因，miR-451與ATF2呈顯著負(fù)相關(guān)，其與3’UTR結(jié)合抑制ATF2的表達(dá)及抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。上述結(jié)果提示miR-451是肝癌治療的潛在靶點(diǎn)，可作為診斷或預(yù)后因素。Liu等[13]研究發(fā)現(xiàn)miR-451通過靶向IL-6R-STAT3信號(hào)通路抑制肝癌細(xì)胞血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)的產(chǎn)生，顯著降低VEGF的表達(dá)，以腫瘤血管為靶點(diǎn)“餓死腫瘤”療法有望成為腫瘤治療的新途徑，提示miR-451有望成為肝癌治療的新途徑。Huang等[23]研究發(fā)現(xiàn)miR-451的低表達(dá)與肝癌患者較高的轉(zhuǎn)移率和較差的生存期有關(guān)；miR-451高表達(dá)能抑制肝癌細(xì)胞生長(zhǎng)，誘導(dǎo)G0/G1期阻滯，促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡，通過調(diào)節(jié)EMT過程抑制肝癌的遷移和侵襲；研究還發(fā)現(xiàn)癌基因c-Myc是miR-451的直接作用靶點(diǎn)，敲除c-Myc基因抑制了miR-451對(duì)肝癌細(xì)胞EMT和轉(zhuǎn)移的影響，而c-Myc的過表達(dá)則減弱miR-451的修復(fù)功能，miR-451通過靶向調(diào)節(jié)c-Myc進(jìn)而激活ERK1/2信號(hào)通路，發(fā)揮抑制肝癌細(xì)胞EMT和轉(zhuǎn)移的作用，這可能是未來(lái)治療轉(zhuǎn)移性肝癌的潛在策略，miR-451可能是潛在的預(yù)后生物學(xué)標(biāo)志物，但仍需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.4 miR-451與胰腺癌胰腺癌屬于惡性程度高、預(yù)后差的消化系統(tǒng)腫瘤，Goto等[24]探討日本旭川醫(yī)科大學(xué)32例新診斷的胰腺癌患者和未接受治療的29例胰腺導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液瘤(intraductal papillary mucinous neoplasm, IPMN)以及22例健康患者miR-451a的表達(dá)水平，并通過Roc曲線比較miR-451a與CA199的診斷價(jià)值，研究發(fā)現(xiàn)miR-451a在胰腺癌和IPMN中的表達(dá)明顯上調(diào)，在Ⅰ和ⅡA期的胰腺癌和IPMN患者中，miR-451a的Ⅰ期患者Roc曲線面積AUC為0.742，特異度為85.7%，Ⅱa期AUC為0.734，特異度為5.7%；均高于Ⅰ期患者CA199(AUC為0.626、特異度為64.7%)以及Ⅱa期患者CA199(AUG為0.729，特異度為64.7%)，但在晚期(≥Ⅱb期)患者Roc曲線分析，miR-451a的AUC(0.768)明顯低于CA199的AUC(0.893)，miR-451a的特異度(81%)也低于CA199的特異度(100%)，提示miR-451a是診斷早期胰腺癌和IPMN的標(biāo)志物，診斷準(zhǔn)確率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)標(biāo)志物CA199，但CA199對(duì)進(jìn)展期腫瘤仍有較好的診斷價(jià)值。Takahasi等[25]檢測(cè)50例胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC)組織中miR-451a的表達(dá)，分為miR451a高表達(dá)組(n=25)和低表達(dá)組(n=25)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-451a高表達(dá)組患者的總生存率和無(wú)瘤生存率明顯低于miR-451a低表達(dá)組；進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)miR-451a判斷腫瘤復(fù)發(fā)的敏感度和特異度分別為69.2%(18/26)和70.8%(17/24)，研究表明miR-451a的高表達(dá)與PDAC患者的復(fù)發(fā)和不良預(yù)后有關(guān)，miR-451a在PDAC患者中具有獨(dú)立的預(yù)后價(jià)值。Guo等[26]使用qRT-PCR法檢測(cè)miR-451在胰腺癌組織和細(xì)胞中的表達(dá)，結(jié)果表明miR-451在胰腺癌組織和細(xì)胞中的表達(dá)明顯高于癌旁、正常組織和細(xì)胞，miR-451高表達(dá)組中位生存時(shí)間為(13.21±2.48)個(gè)月，明顯低于miR-451低表達(dá)組(36.33±5.56)個(gè)月，miR-451的高表達(dá)與患者預(yù)后不良密切相關(guān)；研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)miR-451高表達(dá)患者與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)，提示miR-451可能參與胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展，其機(jī)制可能是miR-451下調(diào)CAB39促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的存活和侵襲，miR-451/CAB39將為胰腺癌的發(fā)病機(jī)制提供新思路和新途徑。

2.5 miR-451與結(jié)直腸癌結(jié)直腸癌在全球的發(fā)病率較高，且呈上升趨勢(shì)，病死率也較高[27]。Xu等[28]探討miR-451a及靶蛋白B細(xì)胞受體相關(guān)蛋白31(BAP31)在結(jié)直腸癌中的作用，研究發(fā)現(xiàn)在miR-451a的直接調(diào)控下，BAP31在結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展中起著非常重要的作用，BAP31的表達(dá)水平與結(jié)直腸癌的臨床分期和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，mi-451a過表達(dá)時(shí)，BAP31的表達(dá)明顯下調(diào)，miR-451a通過與BAP31的5’UTR結(jié)合抑制BAP31的表達(dá)；miR-451a過表達(dá)或抑制BAP31通過增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激而抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖和凋亡。Ruhl等[29]研究發(fā)現(xiàn)miR-451a能抑制腫瘤細(xì)胞增殖，相反，抑制miR-451a可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、腫瘤細(xì)胞球的形成和腫瘤細(xì)胞的存活；miR-451a是結(jié)直腸癌增殖的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，其機(jī)制可能是通過CAB39和EMSY靶基因的調(diào)節(jié)作用。Mamoori等[30]研究miR-451對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞生物學(xué)行為的影響及其靶向相互作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-451過表達(dá)可導(dǎo)致結(jié)腸癌細(xì)胞增殖減少，細(xì)胞凋亡增加；miR-451與巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制蛋白在結(jié)腸癌細(xì)胞中的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，恢復(fù)結(jié)腸癌細(xì)胞中miR-451的水平可以抑制腫瘤細(xì)胞球的形成；研究還發(fā)現(xiàn)miR-451在體外具有抑瘤作用，可抑制結(jié)腸癌中與腫瘤相關(guān)的信號(hào)通路，在結(jié)腸癌的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，miR-451與消化系統(tǒng)腫瘤的細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移和預(yù)后密切相關(guān)。上述研究提示miR-451可能成為食管癌、胃癌、肝癌、胰腺癌和結(jié)直腸癌等消化系統(tǒng)惡性腫瘤診斷和預(yù)后的標(biāo)志物，可以抑制腫瘤的進(jìn)展及復(fù)發(fā)，有望成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)。目前，有關(guān)miR-451在消化系統(tǒng)腫瘤中發(fā)揮抑癌作用的具體機(jī)制及靶向治療報(bào)道較少，但隨著分子生物學(xué)分析的不斷深入，miR-451將在消化系統(tǒng)腫瘤的早期診斷、靶向治療及預(yù)后監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮重要作用，有望成為今后研究的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。