2011MicroRNAs在未分化甲状腺癌侵袭转移中的调控作用

· 82· Mod Diagn Treat 现代诊断与治疗 2011 Mar 22(2) 1474． [7]Perez Rodriguez J，Lai S，Ehst BD，et a1．Nephrogenie systemic fibrosis： incidence，associations，and effect of risk factor assessment report of 33 cases[J]．Radiology，2009，250(2)：371-377． [8]Cowper SE．Nephrogenic systemic fibrosis：an overview[J]．J Am Coil Radiol，2008，5(1)：23-28． [9]Julurn K，Vogel—Clanssen J，Macura KJ，et a1．MR imaging in patients at risk for devoloping nephrogenic systemic fibrosis：protocols，practices，and imaging techniques to maximize patient safety[J]．Radiographics，2009， 29(1)：9-22． [10]Dawson P．Nephrogenic systemic fibrosis：possible mechanisms and ima— ging management strategies[J]．J Magn Reson Imaging，2008，28(4)： 797-804． [1 1]Breome DR，Girguis MS，Baron Pw，et a1．Gadediamideasso—ciated nephrogenic systemic fibrosis：why radiologists should be concerned [J]．MR Am J Roentgenol，2007，188：586-592． [12]Townsend RR，Cohen DL，Katholi R．et a1．Safety of intravenous gado— linium(Gd—BOPTA)infusion in patients with renal 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carcinomas(ATCs)．Meanwhile，microRNAs also could affect invasion and metastasis of ATCs by regulating the expression of E-cadherins as well as TGF—B signal transduction pathway， SO that the exchange of MET／EMT is induced． Key words：MicroRNA；EMT；ATC；TGF—B 摘要：上皮细胞受到细胞外因子刺激后向间质细胞转化的现象与肿瘤的侵袭转移密切相关。在此过程中上皮细胞的极 性丧失、迁移和运动能力增强，同时上皮型丢失并逐渐获得间质表型。目前的研究表明，两类微小 RNA(microRNAs)， 即miR-200和miR一30家族的表达改变可影响未分化甲状腺癌(ATCs)的侵袭性。同时，microRNAs也可通过调控E．钙黏 蛋白的表达及TGF-B信号转导通路，调节间充质-上皮转化／上皮-间充质转化(MET／EMT)过程，影响ATCs的侵袭性。 关键词：微小 RNA；上皮一问充质转化；未分化甲状腺癌；转化生长因子-B 中图分类号：R736．1；Q522 文献标识码 ：A 文章编号：1001—8174(2011)02-0082-04 恶性肿瘤的主要死亡原因是肿瘤发生浸润转移。 上 皮一间 质 转 化 (Epithelial-mesenchymal transition， EMT)是肿瘤浸润转移的重要机制。甲状腺癌是最常 见的内分泌系统肿瘤，大部分的甲状腺癌(95％)来源 于滤 泡 细胞，可 大 致 分 为 高 分 化 型、低 分 化 型 (PDTCs)和未分化型甲状腺癌(ATCs)。最常见的甲 状腺癌是高分化乳头状甲状腺癌(PTCs)和滤泡状甲 状腺癌 (FTCs)，通常有一个极好的预后。未分化甲 状腺癌(ATCs)产生于甲状腺上皮细胞间(充)质的去 分化和转分化并迅速侵入邻近的组织，是恶性程度最 高、预后最差的恶性肿瘤之一，其生存时间仅几个月。 外科手术、放疗、常规化疗都不能明显提高其生存率。 因此，对于未分化甲状腺癌迫切需要寻求新的治疗方 案和开发新的治疗药物。 Mod Diagn Treat 现代诊断与治疗 2011 Mar 22(2) ·83· 1 MicroRNAs的表达改变影响 ATCs的侵袭性 MicroRNAs(miRNAs)是一类调控基因表达的内 源性非编码的小分子 RNA，长度 16—29(平均22) nt⋯ 。 有研究显示，miR-200家族参与了通过下调 ZEB基因表达调控EMT，某些情况下miR-205家族也 参与其中。ZEB 和 ZEB2的 mRNA包含了 miR-200 家族和miR-205的数个结合靶序列；经过修饰的寡核 苷酸链可以阻抑 miR-200与 ZEB1／ZEB：的 mRNA结 合，并阻止 EMT_2 J。经过刺激诱导处于EMT的细胞 和间充质细胞中的miR-200表达都是下调的。miR． 200的表达可以使部分间充质细胞出现上皮化，并降 低细胞的迁移率。Cano等 也发现 miRNA在上皮． 间充质细胞表型转化中也起着关键性的作用。而 miR-200丢失与 E．钙黏蛋白下调相关 J，国际癌症研 究药物筛选试验数据也显示，miR-200与E一钙黏蛋白 存在紧密联系 。 观察到的各种癌组织中，以卵泡起源的甲状腺癌 miRNAs异常表达最为显著 。为了证明 miRNAs 表达改变是否间接影响了去／转分化和ATCs的入侵， Nikiforova¨ 等进行了相关研究。并证实了只有 miR一 221和 miR-222的表达是升高的，且在 PTCs和 FTCs 内这些miRNAs的表达水平也都在升高 mj。这表 明在所有卵泡发育起源的甲状腺癌中，这些肿瘤小分 子RNAs在促进肿瘤生长中担任了前增生的角色，并 可能是 miR一221或 miR-222指导抑制了 p27_l -14]。 为了证实来源于卵泡发育甲状腺癌中miRNAs表 达降低，Braun等 ¨采用TaqMan探针进行定量 RT． PCR，确定了若干在 ATCs中表达降低的miRNAs (如200家族、30d／e、26a／b和let7d／g等)。在 ATCs 中，被观察到表达量降低最为明显的(至少 lO倍)是 miR-200家族，而其表达在 PTCs和 FTCs中基本上未 受到影响，或与正常甲状腺组织相比轻微增加。所有 5个miR-30的表达在 ATCs中显著低于正常甲状腺、 PTCs和 FTCs，而 let-7d／g及 miR-26a／b在所有肿瘤细 胞中表达降低将近 2倍。这些发现提示，miR-200和 miR一30家族的表达下调可有效区分 ATCs、PTCs与 FrCs。因此，推测这些 miRNAs的表达降低能促进细 胞去分化和ATCs潜在的侵袭性。 最近miR-200家族被认为是一种 EMT抑制因子， 因其涉及到通过维持组织细胞的上皮特征而阻止肿瘤 细胞的侵袭转移 ¨”J。miR-200控制着EMT／MET调 节器的表达，即ZEBl／2、SNAI2、TGF—B2 l 埽 等的表达。 因此，相关 miRNAs家族表达下调提示其信号改变与 EMT和 ATCs潜在的侵袭性有关 16]。miR一30家族在 转移性肝癌中降低，并且其表达下调最初也是见于 ATCs~ ， 。 2 MicroRNAs调控 E一钙黏蛋白的表达影响 ATCs的 侵袭性 所有上皮细胞都由E一钙黏蛋白、B一连环素组成的 复合物与肌动蛋白骨架相连，形成稳定的细胞间接触 从而紧密地彼此粘附。研究表明，上皮细胞发生 EMT 时，主要涉及以下分子机制：首先是上皮细胞的 E一钙 黏蛋白复合物在整个细胞膜上重新分布，从而失去其 极性；继而胞浆内少量的 p一连环素发生聚集，随之丧 失 E．钙黏蛋白的表达，同时伴有波形蛋白以及间质细 胞标记物的上调；而E-钙黏蛋白的缺失进一步增加胞 浆中游离p一连环素的含量，促进B一连环素介导的信号 转导过程；最后 B．连环素在核中聚集，并启动相关基 因的表达，从而发生 EMT。目前有关 EMT的研究认 为，上皮细胞表型的不同程度转化是受细胞内信号转 导机制的精确调控。细胞外信号通过与细胞表面特异 受体结合将信号传人细胞内，再通过胞内的Ras、Src、 Rho、PI3K及Wnt信号转导途径，活化不同的核内转导 因子，最终调节转导基因的表达。上皮一间质转化的诱 导因素主要来源于细胞外界刺激，如多种细胞因子、缺 血缺氧等，其中生长因子在诱导肿瘤细胞 EMT中的作 用备受关注。 研究表明，EMT受到很多生长因子信号的诱导， 如 SF／HGF、FGF、TGF·B、IGF、VEGF等。E一钙黏蛋白 表达是通过 miR-200有效的修复而不是通过 miR-30 池，而波形蛋白表达是通过这两种miRNAs家族调节。 因此，miR-200家族似乎是 E．钙黏蛋白和波形蛋白表 达的一种有效调节因子，而 miR-30家族仅调节波形蛋 白表达。值得注意的是，波形蛋白表达的提高显示是 一 种侵袭性 PTCs标志，该蛋白显示出促进间(充)质 的细胞的形态形成和侵袭性。因此，在 ATCs中降低 这两种 miRNAs家族的表达促进了EMT和侵袭性。 所研究的PTCs和 FTCs中E-钙黏蛋白的表达未受影 响，而波形蛋白表达在所有的PTCs和四个 FTCs中均 适度上调。增加 PTCs和 FTCs中波形蛋 白的表达显 示潜在侵袭性得到升高，波形蛋白可作为一种侵袭性 甲状腺肿瘤的标记‘加j。然而，仅仅在ATCs中能观察 到E一钙黏蛋白表达的剧烈降低。在所有研究的ATCs 和未受影响的 PTCs和 FTCs中，ZEB1和／或 ZEB2的 表达始终显著升高。这些发现提示通过上调 ZEBs的 表达促使 miR-200／30表达水平降低，最终促进 EMT 和肿瘤细胞的侵袭性 。 3 MicroRNAs调控 TGF-B信号通路影响 ATCs的侵 · 84· Mod Diagn Treat 现代诊断与治疗 2011 Mar 22(2) 袭性 在诱导 EMT发生的众多细胞因子和转录因子中， TGF-B被证实是诱导 EMT的关键因子。细胞培养和 异种移植的应用也有力地证明TGF B能诱导 EMT发 生。因此，TGF—p在体内外 EMT中都起到了重要作 用。TGF—B是一种具有多种生物学活性的细胞因子， 它能通过影响细胞增殖、分化、凋亡和胞外基质产物来 调控组织的形成和分化。TGF—B被认为是诱导包括肺 组织在内多种组织纤维化的“控制开关”[21I2引。TGF p主要通过 B-整合素信号传导途径发挥作用，促进 Smad (主要是Smad，)分子依赖的细胞转录过程，也可 以通过非Smad分子依赖信号传导途径和调控转录因 子发挥作用引起 EMT发生。Smad 和 Smad 被证实 针对不同类型细胞具有不同作用。通过研究特殊敲除 肝细胞 Smad 和 Smad 的小鼠原始细胞发现，Smad 而非Smad 参与了TGF—p诱导EMT的发生 。相反 在人近端小管上皮细胞中，E一钙黏蛋白的表达减少依 赖于Smad ，而基质金属蛋白酶MMP-2的表达增加依 赖于Smad ，Ot—SMA表达的增加则依赖于二者 引。体 内研究表明，TGF-B受体表达被抑制后可完全抑制高 转移肿瘤细胞的转移，而TGF—B和TGF．B受体表达可 提高肿瘤的侵袭和转移。Han等 报道TGF．B 诱导 皮肤鳞癌细胞发生 EMT，形成梭性细胞癌，提示TGF— B表达上调会开启EMT，并导致肿瘤的侵袭及转移。 最近的分析结果表明，TGF．B可以负向调节 miR一 200家族的表达，同时促进 ZEBs的表达，从而在体外 导致EMT的发生 ¨。反之，间质细胞内miRNAs家族 的过量表达也会导致 MET的发生 12]。miR-200和 ZEBs之间的相互作用是由一种反馈调节机制控制的， 这一机制包括 miR-200调控的ZEB mRNA的降解和 ZEB抑制的miR-200转录。与ZEBs类似，TGF．B信号 通路中与 EMT／MET调节过程相关的其他因子被认为 是miR-200的作用靶标，包括TGF．B2和 SNAI：_】 等。 总之，TGF—B通过调节 miRNAs诱导可变基因表达，从 而促进ATCs中EMT的发生和癌细胞人侵。氢硅酸实 验分析表明在 TGF-B信号通路中的其他因子可作为 反入侵 miRNA的可能靶标，即 TGF一13R，和 Smad 。最 近的研究发现，Smad2和 TGF一13R，蛋白水平在ATCs中 升高，然而在 PTCs和 FTCs中基本未受影响，证明了 受抗侵袭性 miRNAs，即miR-200／30家族所调控的这 两种因子与ATCs之间存在相关性。因此，在 ATC衍 生细胞中，miRNAs调控 TGF一13R 和 Smad2的表达。 miR一141和 miR-200a的过量表达可明显降低 TGF一 13R。和Smad 的蛋白及 mRNA表达水平。与此相反， miR一200c和 miR一30d／e的过量表达则对 TGF-13R 的 表达没有影响，而这两个 miRNAs家族可明显减少 Smad 蛋白和 mRNA的水平。 最近的研究也确认 了 miR-30e调节 ZEB 表达。 miRNAs目标位点的突变失活证实了：(1)miR-141可 直接调节 TGF一13R 的表达；(2)miR一141／200c／30e可 直接调节 Smad：的表达；(3)miR-30e可直接调节 ZEB2的表达。因此，被TGF．13R 信号调节的反侵入 miRNAs不仅通过 ZEBs和 TGF—B，而且还通过 TGF— BR 的靶作用及其下游的因子 Smad 调控 TGF—p信 号通路。 这些发现说明，抑制 TGF．13R 表达可以减少 ATC 衍生细胞的 MET。与 ZEBs作为 EMT／MET的关键调 节因子一样，通过干扰由TGF．13R 所介导的信号通路 使ZEB， 的表达降低。波形蛋白表达水平的降低进～ 步证实了MET的诱导，但是只在mRNA水平上观察到 钙黏蛋 白表达增加。TGF．13R 抑制剂也可 以减少 Smad 的 mRNA和蛋白水平。对于 miRNAs表达水 平，敲除或抑制TGF-13R 与 miR-200家族的大量增加 相关，但是与miR-30家族水平在很大程度上不相关。 已观察到前入侵的miR-21明显降低，而后者已经被证 明可促进乳腺癌细胞的转移和侵蚀 。近来的证据 也表明，有 Smad 调控的TGF—B信号通路可以推动 miR-21的成熟 。因此，TGF．B信号通路是通过特定 的miRNAs的上调或下调来调控癌细胞的侵袭性。 4 结语 研究表明，正反侵袭性 miRNAs表达的改变与 EMT和 ATCs的侵袭潜力相关。下调反侵袭 miR-200 和miR一30家族可使 ATCs与来源于滤泡的甲状腺癌 相区别，并诱导基因表达的剧烈改变。这些改变显然 与TGF．p调控信号的改变相关，因此TGF．p信号的反 常是 ATCs和其他侵袭性甲状腺癌的标志 。以前的 研究也得到了相同的结论，即在ATCs中依靠 TGF—B 信号控制 EMT／MET，本质上还包含对 ZEBs和 miR一 200家族的调节_1 。然而，其他反侵袭miRNA(如 miR．30家族)调节 TGF．B控制的 EMT／MET，并且通 过控制 Smad 、ZEBs和波形蛋白的表达影响 ATC衍生 细胞的侵袭性。与miR-200和miR-21不同，表达或成 熟的 miR-30似乎与 TGF—B无关，因为当 TGF—p R。被 抑制时，miR一30水平并未受影响。此外，综合前期的 研究表明，miRNAs对 TGF．B信号的调节主要作用于 EMT／MET和侵袭性 ATCs，同时还包括通过 miR-200 家族调控TGF一13R 的表达。这些结论在以前的针对 其他癌症和肿瘤衍生细胞的研究中得到了验证，即 Mod Diagn Treat 现代诊断与治疗 2011 Mar 22(2) ·85· TGF一13R。通过Smad：／Smad 调控基因表达促进转移和 血管的发生。因此，EMT和 ATCs的侵袭力似乎与 TGF—p信号直接相关，并且与miRNAs的表达改变相 关联。miRNAs的表达同时又与复杂的反馈调节相 关。同时，miRNAs标记和基因表达改变可将 ATCs与 其它滤泡起源的甲状腺癌相区别，因而提供了新的鉴 定ATCs的标识，并且提示可通过抑制 TGF—p R 对 ATCs进行治疗。 参考文献： [1]Bartel DP．MicroRNAs：genomics，biogenesis，mechanism and function [J]．Cell，2004，116(2)：281-297． [2]Park SM，Ganr AB，Lengyel E，et a1．The miR-200 family determines the epithelial phenotype of cancer cells by targeting the E—cadhefin repress— ors ZEBl and ZEB2[J]．Genes Dev，2008，22(7)：894007． [3]Cano A，Nieto MA．Non-coding RNAs take centre stage in epithelia1 to— mesenchymal transition[J]．Trends Cell Biol，2008，18(8)：357-359． [4]Gregory PA，BertAG，Paterson EL，et a1．The miR-200 family and miR- 205 regulate epithelial to mesanchymal transition by targeting ZEB1 and SIPl[J]．Nat Cell Biol，2008，10(5)：593~01． [5]Kurpal M，Lee ES，Hu G，et a1．The miR-200 family inhibits epithelial— mesenchymal transition and cancer cell migration by direct targeting of E—cadherin transeriptional repressors ZEB1 and ZEB2[J]．J Biol Chem， 2008，283(22)：14910·14914． [6]He H，Jazdzewski K，Li W，et a1．The 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