微小RNA21和肿瘤抑素与膀胱肿瘤的关系

作者：任明 刘禄成
　　【关键词】 微小RNA21;肿瘤抑素;膀胱肿瘤
　　微小RNA(miRNA) 是一种普遍存在的内源性单链小分子非编码蛋白质的RNA，长度约为21～25个核苷酸，可特异性识别靶mRNA的3′非翻译区(3′UTR)并与之结合，引起靶mRNA的降解或翻译抑制，从而负调控基因表达〔1〕，并调节许多重要的细胞活动，与个体发育、干细胞分化和疾病发生密切相关。近年研究发现，miRNA在人类多种肿瘤细胞中表达异常，在肿瘤的发生、发展中起癌基因或抑癌基因的作用〔2〕。相关报道证实，miRNA与膀胱肿瘤的发生、发展密切相关〔2～4〕，因此，miRNA在包括膀胱肿瘤在内的所有恶性肿瘤的发病机制、早期诊断以及寻找新的治疗策略研究中意义重大。miRNA21已被发现在血液系统和多种实体器官的恶性肿瘤中发挥重要作用〔5〕，也是目前发现的与不同类型肿瘤相关的miRNA中多的一个〔6〕。肿瘤抑素具有抗肿瘤新生血管生成和抑制肿瘤细胞增殖的双重活性，能特异性地抑制肿瘤血管内皮细胞蛋白的合成。本文就miRNA21和肿瘤抑素与膀胱肿瘤的关系做一综述，并对二者联合应用治疗膀胱肿瘤的前景进行展望。
　　1 miRNA21与膀胱肿瘤的关系

　　miRNA21参与膀胱肿瘤细胞分化、增殖和凋亡，与膀胱肿瘤发生密切相关。Neely等〔7〕通过对膀胱癌组织特异性miRNA表达谱研究发现，miRNA21在其中显著表达;同样Dyrskjt 等〔2〕通过对膀胱肿瘤样本miRNA的检测，发现miRNA21上调明显;二者均提示miRNA21与膀胱肿瘤关系密切。
　　1.1 miRNA21与膀胱肿瘤细胞分化和增殖 miRNA21在肺癌、乳腺癌、胶质母细胞瘤、胃癌、胰腺癌、肝癌、胆管癌、结肠癌、前列腺癌、膀胱癌中均呈过表达〔2，7，8〕。miRNA21表达并无明显的组织特异性，推测其异常表达抑制了细胞的正常分化，从而使肿瘤细胞处于一种不恰当的未分化阶段和增殖过剩阶段。miRNA21促进肿瘤细胞转化的作用部分是通过抑制抑癌基因程序性细胞死亡因子4(PDCD4)实现的〔6〕,而Yoshinaga等〔9〕报道膀胱肿瘤中发现了PDCD4高表达，表明miRNA21在膀胱肿瘤细胞分化中起到重要作用。相关研究表明miRNA21反义寡核苷酸对体内肿瘤和体外肿瘤细胞生长均有抑制作用〔10〕，提示miRNA21有促进细胞增殖的作用。
　　1.2 miRNA21与膀胱肿瘤细胞凋亡 Frankel等〔11〕通过对miRNA21耗竭的乳腺癌细胞株(MCF7)细胞行芯片表达分析，发现miRNA21可通过抑制蛋白p53表达而拮抗p53凋亡通路，而含有p53抑癌基因的17号染色体的缺失或杂合性丢失与膀胱癌的发生发展密切相关〔12〕。Si等〔13〕在转染miRNA21反义寡核苷酸的MCF7细胞中观察到凋亡抑制蛋白Bcl2表达下调，推测miRNA21是通过Bcl2途径抑制细胞凋亡，而Bcl2作为癌基因与膀胱癌密切相关〔14〕，综上可以推测miRNA21在膀胱肿瘤中也具有抗凋亡作用。
　　1.3 miRNA21可能的靶基因及其介导的膀胱肿瘤的生长、侵袭和转移 Neely等〔7〕通过对膀胱癌组织特异性miRNA表达谱研究发现，侵袭性和非侵袭性膀胱癌细胞株中343个miRNAs的表达结果显示miRNA21的显著性表达，而其中侵袭性细胞株中miRNA21的表达率至少比非侵袭性细胞株高10倍，提示miRNA21与膀胱肿瘤的侵袭力有关。为进一步证实这一发现，Neely等将premiRNA21导入非侵袭性膀胱癌细胞株(CUBIII和RT112)，结果表明该细胞侵袭能力明显增强。上述结果显示了miRNA21与肝肿瘤细胞的转移和侵袭力有关的报道一致〔15〕。miRNA通过与靶mRNA 3,UTR的不完全配对调控靶基因表达，并通过抑制靶基因表达来参与膀胱肿瘤表型的特征性调控，如肿瘤的生长、侵袭和转移〔16〕。截止目前已发现的miRNA21靶基因有MSH2，E2F3，PTEN,TIMP3,PDCD4,TPM1。这些都与膀胱肿瘤的发生发展有关〔17〕。
　　2 肿瘤抑素与膀胱肿瘤的关系

　　一种来源于组织的胶原蛋白Ⅳα3链非胶原区的蛋白，不仅可通过特异性地抑制血管内皮细胞蛋白合成导致内皮细胞凋亡，使新生血管形成受到抑制，还可以直接抑制肿瘤细胞增殖和转移，促进肿瘤细胞凋亡，既可直接作用于肿瘤细胞本身，又具有抗肿瘤血管生成从而间接抑制肿瘤生长的作用，故命名为肿瘤抑素〔18〕。肿瘤抑素有2个抗肿瘤活性区，以精氨酸甘氨酸天冬氨酸(ArgGlyAsp，RGD)非依赖方式结合于整合素αvβ3，从而分别发挥直接和间接抗肿瘤作用〔18，19〕。
　　2.1 直接抗肿瘤特性 肿瘤抑素接近C端的185203位氨基酸所对应的19肽，具有抑制肿瘤细胞生长和促进肿瘤细胞凋亡的直接抗肿瘤作用〔20〕。19肽含有α3链特有的3联体氨基酸序列SNS，这种肽结合CD47/αvβ3整合素复合体,促进多种肿瘤细胞黏附、趋化作用和抑制肿瘤细胞的增殖。肿瘤抑素19肽诱导细胞凋亡，主要通过线粒体途径调节Bcl2表达，而 Bcl2作为癌基因与膀胱癌密切相关〔14〕。由此推测肿瘤抑素19肽在膀胱肿瘤细胞中也是通过上述途径诱导细胞凋亡。
　　2.2 间接抗肿瘤特性 肿瘤抑素接近N端的54132位氨基酸组成的78肽(tum5)，可特异抑制内皮细胞增殖和迁移，导致内皮细胞凋亡，使肿瘤血管生成受到抑制，进而抑制肿瘤细胞生长、浸润和转移。但其对生理过程的血管形成无影响。tum5抗肿瘤血管生成作用要比先前发现的血管内皮抑素(endostatin)强10倍〔21〕。另外基质金属蛋白酶(MMPs)与肿瘤血管生成以及肿瘤发生发展密切相关，MMPS家族中的MMP2和MMP9与膀胱癌的侵袭、转移和预后等有着紧密关系〔22〕。目前已有研究揭示，肿瘤抑素对这两种蛋白表达有下调作用。
　　3 miRNA21和肿瘤抑素的关系及展望
　　随着分子生物学飞速发展和研究持续深入，基因治疗研究取得重要进展，但仍未在临床膀胱肿瘤治疗中取得突破，主要是因为膀胱肿瘤的发生、发展机制尚未完全清楚，这仍然是目前膀胱肿瘤研究的重点。目前，已初步揭示了肿瘤抑素的结构和功能，但对其作用机制仍有待于进一步研究，比如肿瘤抑素受何调控以及调控机制等。并且miRNA21与肿瘤抑素的关系，以及miRNA21和肿瘤抑素的表达之间是否存在一个环路，都需要进一步深入研究，而对二者在膀胱肿瘤发生、发展中相互作用机制的研究，将为二者联合应用于膀胱肿瘤的治疗打下坚实的基础。膀胱肿瘤的给药途径，目前人们较为一致的观点是，膀胱腔内灌注操作简单，实用性强，疗效确实，值得推崇。关键瓶颈是缺乏理想的药物。根据现有的研究，如果将miRNA21的反义寡核苷酸和肿瘤抑素同时或是相继用于膀胱灌注，那么将对膀胱肿瘤的治疗提供简单的平台，甚至有望改写膀胱癌药物治疗的现状。这是因为肿瘤抑素具有抗肿瘤新生血管生成和抑制肿瘤细胞增殖的双重活性，并具有特异性强、不易产生耐药性和抗癌谱广的特点〔23〕。而反义miRNA21在转录或翻译水平阻断某些异常基因的表达，特别是抑制miRNA21表达，成为有别于传统治疗方法的基因治疗。由于二者抗癌机制不同，又各有优势，故有理由推测，二者联用将起到协同作用。
　　4 结 语
　　由于膀胱肿瘤的发生、发展是一个多基因、多通道调控过程，所以采用针对单一靶点调控肿瘤细胞分化和加速凋亡的基因治疗，其抗肿瘤效果有限〔24〕，多基因联合治疗是未来发展的方向。miRNA21基因的异常表达与肿瘤有着紧密的联系。在不同肿瘤中，miRNA可作为致癌基因，亦可表现为抑癌基因，这可能与肿瘤本身基础性质的差异有关。miRNA21从抑制细胞凋亡、促进细胞增殖以及促进血管新生等多个方面促进肿瘤的发生发展，对以miRNA21为治疗靶点的研究有着很多令人兴奋的成果。因为一些成果已经揭示了以miRNA21为治疗靶点的潜在临床意义，但与应用到人体仍然有很大距离。至于tumstatin基因，尽管其抗肿瘤的价值已被证实并肯定，但这两种基因的相互作用机制尚不完全清楚，特别是以miRNA21和tumstatin为靶点联合治疗膀胱癌的临床可行性还在进一步探索中，需要更深入广泛的实验研究和临床试验。
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