陳鵬，周斌，劉恒健，王濤，郭衛(wèi)東

（青島大學(xué)附屬醫(yī)院 肝膽胰外科，山東 青島 266000）

胰腺癌是目前世界上預(yù)后最差的惡性腫瘤之一，5年生存率不足5%[1]。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，胰腺癌治療方式多種多樣，針對(duì)胰腺癌的基因靶向藥物也不斷被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用到臨床當(dāng)中，但近20年來胰腺癌患者預(yù)后并未獲得顯著改善。因此，探索胰腺癌相關(guān)發(fā)病機(jī)制就顯得尤為重要。與其他惡性腫瘤不同的是，胰腺癌是一種乏血供并且間質(zhì)豐富的腫瘤[2]。胰腺癌微環(huán)境包括非腫瘤性支持細(xì)胞和細(xì)胞外間質(zhì)成分，這些非腫瘤細(xì)胞成分和周圍的基質(zhì)共同包圍著腫瘤細(xì)胞，并且與腫瘤細(xì)胞相互作用共同構(gòu)成了腫瘤的整體[3]。腫瘤細(xì)胞的高速復(fù)制、腫瘤源性結(jié)構(gòu)以及異常增生的血管是腫瘤組織處于缺氧微環(huán)境的前提。盡管這種微環(huán)境內(nèi)的低氧狀態(tài)不利于組織細(xì)胞的增殖和生存，但腫瘤細(xì)胞可以通過糖酵解水平升高、腫瘤血管增生、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化等一系列應(yīng)激反應(yīng)來維持其在乏氧狀態(tài)下的生存與生長(zhǎng)，從而促進(jìn)腫瘤遷移和傳播。此外，人類基因組的分析結(jié)果表明，有相當(dāng)一部分RNA并不編碼任何蛋白質(zhì)，包括核糖體RNA、環(huán)狀RNA、核內(nèi)小RNA、長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和小內(nèi)源性非編碼RNA等多種已知功能的RNA，還包括未知功能的RNA[4]。近年來人們發(fā)現(xiàn)，過去被認(rèn)為不參與細(xì)胞功能的這些RNA，其實(shí)與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)。最新研究表明，部分lncRNA與缺氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia-inducible factor-1，HIF-1）在胰腺癌微環(huán)境中與腫瘤發(fā)生發(fā)展存在密切聯(lián)系[5]，從而為胰腺癌的診斷、治療和預(yù)后的判斷提供重要的指標(biāo)。

1 lncRNA

lncRNA是長(zhǎng)度大于200個(gè)堿基（kb）且缺乏顯著開放閱讀框的非編碼RNA。最初被研究者認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄過程中的“噪音”。與mRNA相比，大多數(shù)lncRNA同樣由RNA聚合酶II催化轉(zhuǎn)錄而來，結(jié)構(gòu)中存在5′端帽結(jié)構(gòu)和3′端多聚（A）尾，但lncRNA中不存在開放讀碼框，其序列保守程度不高且表達(dá)水平較低，組織特異性也更高[6]。最近研究發(fā)現(xiàn)表明，這些“暗物質(zhì)”可能在胰腺腫瘤細(xì)胞發(fā)育和代謝中起重要作用[7]。lncRNA可以調(diào)節(jié)包括癌癥在內(nèi)的多種疾病的應(yīng)答，編碼lncRNA的基因廣泛分布于基因組中。根據(jù)模板的位置和特點(diǎn)，lncRNA可以分為5種類型：正義lncRNA、反義lncRNA、雙向lncRNA、內(nèi)含子lncRNA和長(zhǎng)基因間非編碼RNA。Wang等[8]將lncRNA的機(jī)制歸納為四種模型：（1）模型I（信號(hào)），反映轉(zhuǎn)錄因子及其下游信號(hào)通路對(duì)基因的調(diào)控；（2）模型II（誘餌），綁定轉(zhuǎn)錄因子，阻止與特定DNA序列結(jié)合；（3）模型III（向?qū)В?，征募修飾特定靶基因的酶；?）模型IV（支架），lncRNA可以聚集多種蛋白質(zhì)并形成核糖核蛋白復(fù)合物。目前人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到lncRNA在多種疾病中都存在異常表達(dá)，隨著生物基因芯片、lncRNA與蛋白互作（RNA-proteinpulldown）和免疫共沉淀等研究技術(shù)的不斷發(fā)展，大量與胰腺癌有關(guān)的lncRNA被篩選出來，但目前僅有部分lncRNA被研究得較為清楚。

1.1 Gas5

生長(zhǎng)抑制特異性基因5（growth arrest-specific gene 5，Gas5）近幾年才被發(fā)現(xiàn)，其對(duì)人類癌癥的作用受到了極大的關(guān)注和研究。Gas5是抑制腫瘤的lncRNA[9]。有充分的證據(jù)表明，Gas5在乳腺癌、前列腺癌和非小細(xì)胞肺癌的發(fā)展中起到了抑制作用。此外，有結(jié)果也發(fā)現(xiàn)了包含mir-21、mir-103和mir-222在內(nèi)的miRNA與Gas5之間在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)之間存在新的聯(lián)系[10]。在胰腺癌細(xì)胞增殖中Gas5起到重要作用。Gas5可以降低胰腺癌細(xì)胞中CDK6的表達(dá)，從而使G0/G1期的細(xì)胞數(shù)量顯著降低，S期的細(xì)胞數(shù)量顯著增加。有研究發(fā)現(xiàn)Gas5的高表達(dá)顯著抑制了胰腺癌的發(fā)生和發(fā)展，同時(shí)伴隨著miR-32-5p下降和PTEN增加[11]。

1.2 MALAT1

人肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄物-1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript-1，MALAT1），也被稱為核富集轉(zhuǎn)錄物-2（nuclear enriched transcript-2，NEAT-2）。這種lncRNA廣泛表達(dá)于正常人體組織中，并發(fā)現(xiàn)在乳腺癌、前列腺癌、結(jié)腸癌、肝癌和子宮癌等多種癌癥中上調(diào)。MALAT1還可以通過激發(fā)自噬促進(jìn)腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移。MALAT1與人類抗原R（hu man antigen R，HuR）的相互作用刺激HuR的表達(dá)。HuR的上調(diào)可以在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)MTIA-1以促進(jìn)自噬激活[12]。最近的研究表明胰腺癌患者中MALAT-1的高表達(dá)，與癌旁組織相比，癌組織中MALAT-1表達(dá)水平較高，提示MALAT-1可能是胰腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)展的致癌lncRNA之一[13]。

1.3 PVT1

漿細(xì)胞瘤變異易位體1（plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）是胰腺癌易感性相關(guān)位點(diǎn)之一，PVT1位于人類MYC染色體8q24附近，下游57kb處，位于128806779至129113499之間。PVT1基因通過調(diào)控miRNAs、DNA重排以及與MYC基因的協(xié)同作用參與人類癌癥的發(fā)生[14]。越來越多的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌細(xì)胞中PVT1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展存在密切聯(lián)系。Wu等[15]提出，與正常組相比，胰腺組織中PVT1表達(dá)明顯上調(diào)。PVT1可以通過下調(diào)p21的表達(dá)促進(jìn)在胰腺癌細(xì)胞上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelialto-mesenchymal transition，EMT）的發(fā)生。Zhao等[16]研究發(fā)現(xiàn)PVT1可以通過調(diào)節(jié)miR-448促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的增殖和遷移。PVT1的高表達(dá)與胰腺癌預(yù)后不良有關(guān)，它可以通過影響ULK1的表達(dá)來影響胰腺癌的發(fā)生發(fā)展[17]。

1.4 H19

H19是一個(gè)新近發(fā)現(xiàn)的與胰腺癌相關(guān)的lncRNA，在胚胎組織和一系列惡性腫瘤細(xì)胞中存在過度表達(dá)，如食管癌、結(jié)腸癌、肝癌、膀胱癌和肝轉(zhuǎn)移癌等[18-19]。H19被認(rèn)為在癌癥中具有致癌和抑制腫瘤的特性，H19在許多人類癌癥中上調(diào)，包括肝細(xì)胞癌、膀胱癌和乳腺癌，提示該lncRNA具有致癌功能。在結(jié)腸癌中，H19被致癌轉(zhuǎn)錄因子c-Myc直接激活，提示H19可能是c-Myc與下游基因表達(dá)之間的一種中間介質(zhì)[20]。相反，腫瘤抑制基因和轉(zhuǎn)錄激活因子p53被證明可以下調(diào)H19的表達(dá)[21]。H19通過H19/let-7/HMGA2/EMT通路在胰腺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用[22]。H19是目前最早應(yīng)用于胰腺癌治療的lncRNA。H19可以調(diào)控表達(dá)白喉毒素A鏈的質(zhì)粒載體，這種物質(zhì)被稱為BC-819，具有抗腫瘤的作用[23]。在BC-819可以促進(jìn)膀胱腫瘤體積減小的基礎(chǔ)上，Sorin等[24]進(jìn)一步將BC-819與胰腺癌一線化療藥物吉西他濱聯(lián)合應(yīng)用于胰腺癌動(dòng)物模型中，并取得了較好的療效。

1.5 HOTAIR

HOX反義基因間RNA（HOXantisenseintergenicRNA，HOTAIR）是最早被發(fā)現(xiàn)以反轉(zhuǎn)錄形式調(diào)控基因表達(dá)并且與胰腺癌有關(guān)的lncRNA分子，由2185個(gè)核苷酸組成，基因序列位于染色體12q13.13的HoxC位點(diǎn)[25]。HOTAIR是與乳腺癌、結(jié)腸癌和肝癌患者生存相關(guān)的負(fù)向預(yù)后因子，研究證明患者中HOTAIR表達(dá)的增加與乳腺癌和結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移的增強(qiáng)有關(guān)[25-26]。HOTAIR可以與PRC2和LSD1相互作用，HOTAIR 5'端（1～300 nt）與PRC2結(jié)合，3'端（1 500～2 146 nt）則與LSD1結(jié)合，以達(dá)到沉默基因的目的，進(jìn)而影響腫瘤的發(fā)展[27]。相關(guān)研究證明HOTAIR在胰腺腫瘤中過表達(dá)[28]。最近，Kim等[29]通過基因分析發(fā)現(xiàn)，HOTAIR在胰腺癌中的表達(dá)要明顯高于癌旁組織，HOTAIR高表達(dá)的胰腺癌患者呈現(xiàn)出腫瘤侵襲增強(qiáng)、轉(zhuǎn)移范圍更加廣泛以及預(yù)后相對(duì)較差的特點(diǎn)。敲除Panc1和L3.6pL胰腺癌細(xì)胞系中的HOTAIR可以降低細(xì)胞增殖和侵襲能力，改變細(xì)胞周期進(jìn)程并誘導(dǎo)凋亡[30]。此外，HOTAIR的表達(dá)與胰腺癌患者的生存時(shí)間相關(guān)，高表達(dá)者一年生存率為55%，而低表達(dá)者為91%。

2 HIF-1

HIF-1是一種由結(jié)構(gòu)同源的α亞基和共同的β亞基組成的異二聚體轉(zhuǎn)錄因子，由BHLH、PAS、ODDD和TAD四個(gè)功能域組成。BHLH結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)靶基因與低氧反應(yīng)元件和二聚體的結(jié)合。PAS結(jié)構(gòu)域與BHLH組成的異二聚體蛋白功能界面。ODDD結(jié)構(gòu)域?yàn)檠跻蕾嚱到獠课?，HIF-1a在常氧條件下通過泛素-蛋白酶體途徑降解。TAD域?yàn)槟┒朔椿罨颍∟-TAD和C-TAD，參與轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成和轉(zhuǎn)錄的激活。在常氧條件下，HIF-1被脯氨酸羥化酶（protyl hydroxy-lases，PHD）在脯氨酸殘基402或564上羥化。在羥化后，脯氨酸殘基能被希佩爾-林道腫瘤抑制蛋白（von hippe-lindau tumor suppressor protein，PVHL）識(shí)別。泛素化的HIF-1通過蛋白酶體途徑迅速降解[31]。然而，在低氧條件下，PHD活性被抑制。HIF-1α與HIF-1β積累并二聚化，形成活性HIF-1復(fù)合物[32]。先前的研究表明，低氧條件下的HIF-1能上調(diào)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和糖酵解酶的表達(dá)。HIF-1通過調(diào)節(jié)糖酵解酶、乳酸脫氫酶和丙酮酸脫氫酶激酶的表達(dá)從而下調(diào)線粒體耗氧量，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞對(duì)缺氧狀況的適應(yīng)。當(dāng)氧氣水平不能支持線粒體氧化磷酸化時(shí)，HIF-1會(huì)下調(diào)線粒體氧的消耗，并通過丙酮酸脫氫酶激酶1（pyruvate dehydrogenase kinase 1，PDK1）抑制線粒體功能。隨著細(xì)胞內(nèi)氧氣水平的降低，ATP的產(chǎn)能途徑從氧化磷酸化途徑轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰蕾囇鯕獾奶墙徒馔緩絒33-34]。在ATP的產(chǎn)生中，糖酵解比氧化磷酸化效率低。然而，由于糖酵解酶活性的增加，使得葡萄糖酵解可以維持細(xì)胞內(nèi)ATP的供應(yīng)，從而為腫瘤細(xì)胞在缺氧狀態(tài)下提供足夠的能量供應(yīng)[35]。從另一方面來講，糖酵解這種供能方式也可以減少有氧代謝中活性氧對(duì)細(xì)胞DNA的破壞，從而間接的對(duì)腫瘤細(xì)胞起到保護(hù)作用。糖酵解酶的表達(dá)水平隨缺氧程度的升高而升高，此外，也隨著乳酸產(chǎn)物的堆積而表達(dá)增加。細(xì)胞內(nèi)PH水平可以影響調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、遷移的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。HIF-1在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)PH上起到關(guān)鍵作用。有研究表明，缺氧條件下HIF-1的過度表達(dá)導(dǎo)致NHE1基因表達(dá)和增加，從而提高Na+/H+質(zhì)子泵交換活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)PH[36]。

EMT是黏附上皮細(xì)胞向可運(yùn)動(dòng)間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的過程，首次于雞胚胎發(fā)育過程中提出[37]。在某些類型的癌細(xì)胞中，上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞的表行轉(zhuǎn)化過程可能在轉(zhuǎn)移和侵襲性中起決定性作用[38-39]。細(xì)胞在發(fā)生EMT形態(tài)變化時(shí)，將極化上皮表型轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞樣間充質(zhì)表型。在自然條件下，上皮細(xì)胞以擁擠的細(xì)胞簇形式存在，保持細(xì)胞與細(xì)胞的接觸。相反，間充質(zhì)細(xì)胞控制松散，遷移傾向增強(qiáng)。最后，這個(gè)過程導(dǎo)致癌癥轉(zhuǎn)移更快，更具侵襲性[40-41]。已有的研究已經(jīng)證明了上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化在腫瘤缺氧中的重要作用[42]。值得注意的是，低氧條件下胰腺癌細(xì)胞EMT過程的特點(diǎn)是N-cadherin、Vimentin、Snail和Twist過表達(dá)，E-cadherin抑制[43]。在胰腺腫瘤中，EMT在入侵和代謝過程中起著重要的作用。低氧微環(huán)境中HIF-1過表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞EMT的表達(dá)，引起腫瘤的遷移和侵襲。

低氧條件下腫瘤細(xì)胞衍生的非編碼RNA在促進(jìn)血管生成和傳播方面也發(fā)揮了重要作用。缺氧可激活HIF-1α并誘導(dǎo)自噬，抑制自噬可減輕腫瘤轉(zhuǎn)移。在結(jié)直腸癌細(xì)胞中，lncRNA CPS1-IT通過滅活HIF-1α抑制由腫瘤組織缺氧條件下誘導(dǎo)的自噬作用，從而抑制結(jié)直腸癌的發(fā)展。在胰腺癌細(xì)胞中，有關(guān)實(shí)驗(yàn)室研究證明，lncRNA NORAD在缺氧條件下呈高表達(dá)，并且通過促進(jìn)細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。lncRNA NORAD與miR-125a-3p相互作用是胰腺癌發(fā)生發(fā)展的重要因素。此外，lncRNA NORAD的高表達(dá)與患者預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，這也提示其可以作為臨床預(yù)后指標(biāo)[44]。最近Deng等人[45]的研究證明缺氧誘導(dǎo)下的lncRNA-BX111通過調(diào)節(jié)ZEB1轉(zhuǎn)錄促進(jìn)胰腺癌的轉(zhuǎn)移和進(jìn)展，并且ZEB1又恰恰是EMT的關(guān)鍵調(diào)控因子?，F(xiàn)已經(jīng)證實(shí)：胰腺癌中HIF-1通過誘導(dǎo)缺氧微環(huán)境刺激相關(guān)lncRNA的高表達(dá)，進(jìn)而來影響腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。

3 小結(jié)

近些年來，人們通過基因芯片技術(shù)發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤中異常表達(dá)lncRNA，進(jìn)而有目的研究其與胰腺癌的關(guān)系。結(jié)合相關(guān)研究不難發(fā)現(xiàn)，lncRNAs在胰腺癌的早期診斷和治療中有著巨大的潛力，深入研究其功能及其調(diào)控機(jī)制有助于尋找胰腺癌診斷和治療的新靶點(diǎn)。另外對(duì)于胰腺癌這類乏氧腫瘤，它自身可以通過各種機(jī)制來適應(yīng)這種變化，比如腫瘤細(xì)胞內(nèi)上調(diào)HIF-1的表達(dá)，增強(qiáng)糖酵解反應(yīng)，細(xì)胞增殖因子表達(dá)增強(qiáng)，進(jìn)一步誘導(dǎo)EMT產(chǎn)生等等。結(jié)合缺氧微環(huán)境和lncRNA的相關(guān)關(guān)系，從而探究它們促進(jìn)胰腺癌進(jìn)展的多種機(jī)制通路，將會(huì)成為腫瘤的預(yù)防及其治療一條新的道路。