microRNAs調控自噬研究進展*

江龍洋 白雪峰 魏敏杰

自噬（Autophagy）即自體吞噬，是真核細胞中廣泛存在的生命現象。研究表明，多種因素諸如氧化應激、饑餓、高溫、細胞內受損細胞器及異常蛋白的堆積均會誘發細胞自噬。自噬過程中通過形成雙層膜結構的自噬溶酶體，降解其吞入的受損細胞器和異常大分子物質，以此維持細胞內環境穩定。但過度自我消化會導致細胞自噬性死亡［1］。自噬在腫瘤的發生發展過程中發揮著重要作用，因此，自噬的研究受到越來越多的重視。

自噬的調控機制非常復雜，參與的信號通路眾多，microRNAs通過調控自噬相關基因的表達，從而發揮對自噬的調節作用。已有研究證實，microRNAs在調控自噬的發生過程中，大多為抑制自噬發生，也有少部分microRNAs能激活自噬。以下分別從這兩個方面進行敘述。

1 抑制自噬發生的相關microRNAs

1.1 miR-502

Ras家族成員Rab1B已被證實能夠通過調節囊泡運輸直接影響自噬。Zhai等［2］研究發現，結腸癌患者樣本中miR-502表達下調，在結腸癌中轉染miR-502，可通過下調Rab1B的表達，抑制結腸癌細胞自噬的發生，并能抑制細胞生長和阻滯細胞周期。小鼠結腸癌種植瘤模型中證實，miR-502能夠抑制結腸腫瘤生長，也可能是其干擾自噬的結果。同時發現miR-502抑制自噬與5-氟尿嘧啶在治療結腸癌中有協同作用，因此基于miR-502的治療方案可能會為結腸癌的治療提供新的選擇。

1.2 miR-181a

已有研究證實，miR-181a可減弱饑餓和雷帕霉素在乳腺癌MCF-7、人類肝癌Huh-7及慢性髓原白血病K562細胞中誘導的自噬。Tekirdag等［3］研究發現miR-181a可通過與自噬相關基因ATG5 3'UTR區域結合從而下調ATG5信使RNA和蛋白的表達，當ATG5蛋白水平低于某一閾值時，ATG12-ATG5-ATG16L1復合物形成受阻，直接影響了隨后的LC3脂化過程，從而抑制自噬。在神經膠質瘤、白血病、胃癌和肺癌細胞系中過表達miR-181a，能夠增強放射治療或化療藥物阿糖胞苷、長春新堿、順鉑的治療效果。

1.3 miRNA-130a

Kovaleva等［4］報道在慢性淋巴細胞白血病患者中，miR-130a的表達大幅下調。其使慢性淋巴細胞白血病細胞中miR-130a高表達后，發現細胞自噬的發生明顯減少，進一步研究發現ATG2B和DICER1均是miR-130a的靶基因，而ATG2B能與ATG2A和WDR45相互作用，參與自噬小體形成的起始階段，同時DICER1被證明參與了自噬發生，因此miR-130a可能是通過ATG2B和DICER1抑制細胞自噬的發生。此外，由于DICER1是microRNAs合成的關鍵因子，故該處可能存在對microRNAs的反饋調節作用?？梢妋iR-130a的調節網絡錯綜復雜，在慢性淋巴細胞白血病細胞自噬發生過程中扮演重要角色，為腫瘤多靶點治療提供參考。

1.4 miR-376b

Korkmaz等［5］在乳腺癌MCF-7、人類肝癌Huh-7細胞中轉染miR-376b后抑制了饑餓誘導的自噬。檢測發現LC3蛋白的表達雖未降低，但減弱了它的脂化水平，ATG4C和BECN1信使RNA及蛋白水平均下調，BECN1調控著自噬體形成的早期階段，ATG4C通過影響LC3的成熟而參與了自噬體膜的延伸過程。同時，雷帕霉素處理導致的miR-376b上調能夠抵消它誘導的自噬，并能影響其治療效果。檢測miR-367b的表達水平及自噬發生的情況，可為疾病的診斷提供依據。

1.5 miR-101

Frankel等［6］利用qPCR技術檢測發現，不同途徑（饑餓、雷帕霉素和依托泊苷治療）誘導的乳腺癌MCF-7細胞自噬，內源性miR-101的水平均增加，提示miR-101參與了乳腺癌MCF-7細胞的自噬過程。其發現在過表達miR-101的乳腺癌MCF-7細胞中，自噬被抑制，抑制內源性的miR-101表達可誘導自噬的發生。STMN1編碼的Stathmin已被證實參與了自噬的調節；RAB5A為一種小GTP酶，在自噬小體形成的早期階段發揮著重要作用；ATG4D是半胱氨酸蛋白酶家族的一員，經LC3加工之后，調節自噬小體的形成。STMN1、RAB5A和ATG4D參與自噬調控的基因在轉染miR-101后表達均下調，揭示了miR-101調控自噬的機制。同時，miR-101能夠增強乳腺癌MCF-7細胞對4-羥他莫昔芬的敏感性，提示miR-101可能在乳腺癌的治療中具有重要價值。

1.6 miR-375

在人類肝癌細胞中表達下調，轉染miR-375后能下調自噬相關基因Atg7信使RNA及蛋白表達水平，Atg7參與LC3Ⅰ向LC3Ⅱ的轉變所必需的Atg10和Atg12、Atg3和LC3復合物形成過程，當Atg7下調時自噬溶酶體的形成受阻，阻斷了自噬的發生，從而避免腫瘤治療中自噬引起的耐藥。因此提高miR-375的表達與能夠誘導自噬的化療藥物如索拉菲尼聯合運用，可增強化療藥物的抗腫瘤作用，開發一種更為有效且安全的惡性腫瘤治療方法還有待研究［7-8］。

1.7 miR-204

Mikhaylova等［9］通過檢測觀察，與正常腎組織標本相比，腎透明細胞癌患者腎組織標本中miR-204的水平顯著下降。進一步研究發現，miR-204能夠抑制腎癌細胞的生長，而應用自噬上游抑制劑3-甲基鳥嘌呤后，miR-204引起細胞的死亡過程被阻斷，該結果表明miR-204可能是通過抑制自噬影響腫瘤細胞的增殖和生長。免疫熒光染色和免疫印跡結果均顯示，miR-204是通過下調腫瘤細胞LC3B的表達，抑制了自噬的發生，而對正常腎細胞影響較小，為今后將miR-204運用于腎腫瘤的治療提供了可能性。Jian等［10］在心肌細胞缺氧復氧誘導的自噬中，同樣證實miR-204通過下調LC3B抑制自噬的進程，保護心肌細胞免于缺氧復氧造成的損傷。

1.8 miR-30family

miR-30家族廣泛參與正常生理過程，包括細胞生長、增殖、分化、衰老和凋亡，也參與腫瘤轉移等病理過程［11］。其中miR-30a和miR-30d在自噬的調控中作用重大，Yang等［11］在5株不同來源的腫瘤細胞中轉染miR-30d后，自噬相關基因ATG5、ATG12、BECN1和BNIP3L的mRNA及蛋白表達水平均下調，從而抑制自噬的進程。miR-30a在自噬方面的研究較多，Xu等［12］研究提示風濕性關節炎滑液組織中自噬活性的增加，可能是miR-30a下調的結果。Zou等［13］同樣證實，miR-30a通過抑制BECN1介導的自噬能夠增強腫瘤細胞對順氯氨鉑的敏感性，從而增強該類DNA損傷藥物的治療效果。Yu等［14］在慢性粒細胞白血病的研究中，發現miR-30a通過下調BECN1和ATG5的表達抑制自噬，從而增加伊馬替尼的細胞毒性作用并促進線粒體依賴內在細胞凋亡。

microRNAs除了調節腫瘤細胞的的自噬，在缺血-再灌注誘導的心肌細胞自噬過程中也起著重要的調節作用。Xiao等［15］研究提示，在缺血-再灌注中miR-204下調與LC3-Ⅱ表達上調同時發生，而LC3-Ⅰ的表達無明顯變化，提示miR-204可能通過調節LC3-Ⅱ的表達介導了心肌缺血-再灌注損傷中自噬的發生。因此，調控心肌細胞中miR-204的表達水平，或許能避免缺血-再灌注過程中對心肌細胞的損傷。Wu等［16］也在研究中證實，miR-20a和miR-106b可下調ULK1的表達，抑制成肌細胞C2C12亮氨酸缺乏誘導的自噬。

除了上述 microRNAs，miRNA hsa-let-7g、miR-199a-5p、miR-212/132家族在抑制自噬的發生發展中也發揮著重要作用［17-19］。由于每一種microRNA均具有多個靶基因，因此其作用靶點的多樣性，決定了其在自噬調控過程中的復雜性，現已觀察到的自噬現象很可能是調控多個靶基因后的共同結果。

現有研究結果表明，microRNAs抑制自噬的發生，多是通過下調自噬小體形成過程的關鍵分子，如自噬相關基因、LC3、BECN1等，進而抑制自噬小體的形成和自噬體膜的延生等過程，主要抑制自噬的早期階段。因此，可利用microRNAs抑制自噬，從而逆轉腫瘤化療過程中自噬引起的耐藥，為腫瘤臨床治療提供新的途徑。

2 促進自噬發生的相關microRNAs

2.1 miR-199a-5p

Xu等［18］在肝細胞癌細胞中已經證實miR-199a-5p低表達，并且轉染miR-199a-5p后能夠抑制順鉑誘導自噬的激活。而Yi等［20］則認為在輻射誘導乳腺癌細胞自噬中，miR-199a-5p扮演著不同的角色。DRAM1已被證實有促進自噬的作用，BECN1也被普遍認為是自噬啟動所需的關鍵基因，對乳腺癌MCF-7細胞，過表達miR-199a-5p導致DRAM1和BECN1表達下調，進而抑制自噬；而在乳腺癌MDA-MB-231細胞中，結果恰好相反，過表達miR-199a-5p后，DRAM1和BECN1表達水平增加，熒光素酶報告基因表達分析實驗結果顯示，miR-199a-5p能夠與DRAM1和BECN1的3'UTR結合，有趣的是，與常見microRNA的作用結果相反，該結合上調了DRAM1和BECN1的表達。同時，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的值也增加，均提示miR-199a-5p促進了乳腺癌MDA-MB-231細胞的自噬。

2.2 miR-7

通過在肺癌細胞H1299和A549中高表達miR-7，能抑制細胞的增殖，這種抑制作用與凋亡無關，而是通過下調EGFR和p62的表達水平，解除了EGF對自噬的抑制，從而激活自噬介導的程序性細胞死亡。而已有報道證實，在人類神經膠質瘤細胞中miR-7是通過凋亡途徑誘導細胞死亡，因此miR-7誘導的程序性細胞死亡的類型與腫瘤細胞的來源和類型相關［21］。

2.3 miR-519

Abdelmohsen等［22］在研究中發現，向Hela細胞中轉染miR-519后胞漿出現大量空泡結構，通過電鏡觀察形態、免疫印跡分析LC3Ⅰ及LC3Ⅱ表達水平和熒光顯微鏡觀察GFP-LC3的表達和形態，均提示自噬的激活。進一步研究證實，p21在miR-519觸發的自噬過程中起著核心作用。

2.4 miR-375

前文已提及miR-375在人類肝癌細胞中能夠抑制自噬的發生［7-8］，而 Yang等［23］利用 TaqMan 微小RNA芯片檢測多柔比星處理的慢性髓原白血病K562細胞，發現miR-375表達上調幅度最大，在多柔比星處理的慢性髓原白血病K562細胞中過表達miR-375能夠上調自噬相關基因ATG9B和ATG18的表達，即miR-375能夠激活多柔比星誘導的細胞衰老過程中自噬的發生。

由此可見，microRNAs促進自噬的發生主要通過兩種途徑：一方面可通過下調抑制自噬信號通路中相關蛋白的表達，解除該通路對自噬的抑制作用，進而激活自噬；另一方面可通過上調自噬相關基因、LC3、BECN1等，直接影響自噬小體的形成，從而激活自噬。

自噬的激活，多與腫瘤細胞對放療化療產生抵抗相關，降低治療效果。在放化療治療過程中，腫瘤細胞通過自噬，清除腫瘤細胞內放化療損傷的細胞器、蛋白質，并為殘存的腫瘤細胞提供能量，參與了腫瘤細胞的耐藥過程。

綜上所述，microRNAs對自噬的的調節因作用的靶點和方式的差異，對自噬起到抑制和激活兩個方面的作用。當microRNAs下調自噬相關蛋白，并最終影響自噬小體形成時，就會抑制自噬；當microRNAs上調自噬相關蛋白，或解除抑制自噬的信號通路作用時，就會激活自噬。其中microRNAs上調目的基因表達的作用機制還有待于研究。適當的利用自噬在腫瘤中的雙刃劍作用，抑制有害的自噬，誘導有益的自噬，均可提高放化療對腫瘤細胞的殺傷作用。

3 展望

microRNAs通過轉錄后調節方式，調節體內各種蛋白的表達水平，廣泛參與生物體的生命過程。自噬為真核生物中普遍的生命現象，在維持細胞內環境穩定中發揮著重要的作用。自噬的發生和調控機制正越來越多的被人們認識，microRNAs對自噬的研究現處于起步階段，還有許多機制尚未闡明，另外，更多能夠調控自噬的microRNAs還有待于發現。正確的利用自噬對腫瘤細胞的作用，對今后更好的治療和預防癌癥有著重要的指導意義。microRNAs在腫瘤中的作用還處于研究階段，要將其運用于臨床還需要更多的研究來支持。同時microRNAs本身作為一種核酸，在其運用于臨床時，還需要考慮生物污染和倫理道德等問題。通過microRNAs調控自噬在控制癌癥、延緩衰老、提高生存質量等方面的作用還有待于進一步研究，調控自噬發生發展或為臨床治療提供新策略。

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