葉夢(mèng)潔,湯為香,駱廣濤

胰腺癌是一種惡性程度極高的消化系統(tǒng)腫瘤,5年生存率僅為9%[1]。近年來(lái),胰腺癌發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì),且發(fā)病趨向于年輕化,預(yù)計(jì)2030年全球范圍內(nèi)胰腺癌病死率將上升至第2位[2]。我國(guó)胰腺癌的發(fā)病率在過(guò)去20年內(nèi)增加了4倍,每年新發(fā)確診病例和死亡病例分別占全球胰腺癌總例數(shù)的19.45%和19.27%[3-4]。胰腺癌起病隱匿,早期癥狀不典型,且進(jìn)展迅速,患者常在出現(xiàn)明顯臨床表現(xiàn)后就診,確診時(shí)病變已處于晚期,積極治療對(duì)患者預(yù)后的改善較為有限[5]。此外,胰腺癌手術(shù)的低切除率和放、化療的低敏感率均導(dǎo)致治療效果難以實(shí)現(xiàn)較大突破。胰腺癌已成為嚴(yán)重危害人類(lèi)健康和生命的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題。

低氧是實(shí)體腫瘤的典型特征之一[6],低氧微環(huán)境可使腫瘤細(xì)胞基因發(fā)生異常從而改變腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為[7]。低氧環(huán)境下,多種長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)表達(dá)異常。lncRNA是一類(lèi)定位于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì),轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度大于200 nt,但缺乏編碼蛋白能力的非編碼RNA分子,在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯和翻譯后修飾水平均發(fā)揮重要作用?，F(xiàn)已證實(shí),lncRNA可以調(diào)控包括細(xì)胞增殖、侵襲遷移、凋亡和自噬等在內(nèi)的腫瘤生物學(xué)行為,繼而在腫瘤惡性進(jìn)展過(guò)程中扮演著重要角色[8]。本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)就低氧誘導(dǎo)的lncRNA在胰腺癌發(fā)生、發(fā)展中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 低氧微環(huán)境與lncRNA

低氧是大多數(shù)實(shí)體腫瘤中普遍存在的現(xiàn)象[9]。由于瘤體不斷增長(zhǎng),血供和營(yíng)養(yǎng)相對(duì)不足,瘤體中心的腫瘤細(xì)胞常處于低氧微環(huán)境中。腫瘤的乏氧特性往往導(dǎo)致局部異質(zhì)環(huán)境的發(fā)展,其特征是氧濃度變化、pH值相對(duì)較低、活性氧(reactive oxygen species, ROS)水平升高。這種乏氧異質(zhì)性也會(huì)促進(jìn)腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移、血管生成、糖轉(zhuǎn)運(yùn)能力和耐藥性的增加[10]。低氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor, HIF)是在低氧條件下細(xì)胞感受和應(yīng)對(duì)低氧微環(huán)境的重要轉(zhuǎn)錄因子。HIF是由α和β兩個(gè)堿性螺旋-環(huán)-螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)結(jié)構(gòu)蛋白亞基組成的異源二聚體[11],其中α亞基蛋白水平與活性受氧濃度調(diào)節(jié),β亞基作為結(jié)構(gòu)蛋白則穩(wěn)定表達(dá)。哺乳動(dòng)物中的HIF-α存在三種亞型,即HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α。HIF-1α和HIF-2α在結(jié)構(gòu)和功能上均有較大的相似性;而有關(guān)HIF-3α的相關(guān)研究較少,有文獻(xiàn)報(bào)道[12]HIF-3α可能作為抑制元件對(duì)HIF-1α和HIF-2α進(jìn)行負(fù)性調(diào)控。

HIF-α受氧濃度的嚴(yán)格調(diào)控,常氧狀態(tài)下Fe2+和O2等輔助因子存在時(shí),脯氨酸羥化酶(proline hydroxylase, PHD)將HIF-α蛋白兩個(gè)關(guān)鍵位置的脯氨酸羥脯化。羥脯化的HIF-α與腫瘤抑制因子VHL結(jié)合,導(dǎo)致HIF-α通過(guò)泛素化-蛋白酶體途徑降解。低氧條件下由于O2濃度降低,PHD酶活力下降,HIF-α泛素化降解途徑受到抑制,胞質(zhì)內(nèi)累積的HIF-α轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核與穩(wěn)定表達(dá)的HIF-β結(jié)合,通過(guò)低氧反應(yīng)元件(hypoxic response element, HRE)調(diào)控下游靶基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)以適應(yīng)惡劣的低氧環(huán)境。

現(xiàn)已證實(shí),低氧微環(huán)境可以調(diào)控腫瘤細(xì)胞內(nèi)多種lncRNA的表達(dá)。lncRNA的表達(dá)改變可以調(diào)節(jié)多個(gè)關(guān)鍵基因和信號(hào)通路,進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為,最終改變腫瘤發(fā)生、發(fā)展的進(jìn)程。Chen等[13]發(fā)現(xiàn)在低氧條件下肝癌細(xì)胞中l(wèi)ncRNA KDM4A-AS1的表達(dá)上調(diào),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)KDM4A-AS1受HIF-1α轉(zhuǎn)錄調(diào)控。Li等[14]發(fā)現(xiàn)低氧誘導(dǎo)的RUNX2可轉(zhuǎn)錄活化lncRNA RBM5-AS1,上調(diào)的RBM5-AS1通過(guò)活化Wnt/β-catenin信號(hào)通路調(diào)控乳腺癌的進(jìn)展。

在低氧條件下,參與HIF轉(zhuǎn)錄過(guò)程的多種lncRNA及其相互關(guān)系構(gòu)成了復(fù)雜的HIF-lncRNA轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)。有研究表明HIF可直接調(diào)控轉(zhuǎn)錄lncRNA表達(dá)。Huan等[15]通過(guò)ChIP和雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)證實(shí)結(jié)腸癌細(xì)胞中HIF-1α可轉(zhuǎn)錄調(diào)控lncRNA-LUCAT1的表達(dá)。另外,Chen等[16]研究發(fā)現(xiàn)FAM83A-AS1通過(guò)調(diào)控HIF-1α蛋白降解影響肺癌細(xì)胞的糖酵解,表明lncRNA亦可介導(dǎo)HIF的轉(zhuǎn)錄激活及穩(wěn)定。

在部分腫瘤中,HIF與lncRNA之間的調(diào)控并非呈單向的關(guān)系,而是形成復(fù)雜的調(diào)節(jié)反饋環(huán)路。Wang等[17]報(bào)道HIF-1α和lncRNA HITT的正反饋調(diào)控環(huán)路:首先,HITT作為HIF抑制因子,通過(guò)干擾HIF-1α翻譯來(lái)抑制HIF-1α的表達(dá);其次,HIF-1α可誘導(dǎo)miR-205表達(dá)的破壞HITT的穩(wěn)定性,進(jìn)而形成HITT/HIF-1α反饋環(huán)路來(lái)調(diào)控腫瘤血管形成和腫瘤進(jìn)展,從而更精準(zhǔn)且高效地調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)行為。

2 低氧誘導(dǎo)的lncRNA在胰腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用

胰腺癌是一種典型的乏氧性腫瘤[18]。在胰腺癌組織中,胰腺癌細(xì)胞被高度增生的間質(zhì)細(xì)胞及其分泌的胞間間質(zhì)所包裹,這些間質(zhì)形成的“保護(hù)屏障”,不僅能保護(hù)腫瘤細(xì)胞免受化療藥物的攻擊,而且使胰腺癌內(nèi)部持續(xù)處于乏血、乏氧狀態(tài)。此外,胰腺癌組織血管生成能力不足和異常血管增生導(dǎo)致的局部血流低灌注,以及多種血管生長(zhǎng)因子如內(nèi)皮素、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的分泌致使微血管重構(gòu)與腫瘤基質(zhì)的包繞,在低氧的維持和加劇中起重要作用。低氧微環(huán)境下,胰腺癌細(xì)胞內(nèi)lncRNA表達(dá)譜發(fā)生改變。近期的一項(xiàng)研究表明lncRNA PVT1被認(rèn)為是胰腺癌中受到低氧誘導(dǎo)的重要分子。PVT1可充當(dāng)miR-519d-3p的ceRNA來(lái)調(diào)節(jié)HIF-1α表達(dá),進(jìn)而激活血管生成、葡萄糖代謝重建、細(xì)胞增殖和侵襲轉(zhuǎn)移[19]。此外,PVT1還與HIF-1α之間存在正反饋調(diào)節(jié)環(huán),HIF-1α在低氧環(huán)境下促進(jìn)PVT1表達(dá),而PVT1在常氧環(huán)境下維持HIF-1α穩(wěn)定、促進(jìn)HIF-1α蛋白在常氧環(huán)境下累積[20]。因此,低氧相關(guān)的lncRNA在胰腺癌惡性進(jìn)展中通過(guò)多種方式發(fā)揮其生物學(xué)功能。

2.1 低氧誘導(dǎo)的lncRNA對(duì)胰腺癌增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移的影響胰腺癌早期發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和易復(fù)發(fā)是患者病死率高、預(yù)后差的重要原因。腫瘤細(xì)胞不受調(diào)控的生長(zhǎng)并從原發(fā)部位沿組織間隙向周?chē)M織侵犯,而后通過(guò)血管淋巴管、其他體腔轉(zhuǎn)移至靶器官或靶組織繼續(xù)生長(zhǎng),并導(dǎo)致其尚未被確診便已擴(kuò)散至全身。80%以上的胰腺癌患者在確診時(shí)腫瘤已發(fā)生局部進(jìn)展或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。有研究發(fā)現(xiàn)早期癌灶的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移與HIF相關(guān)調(diào)控因子密切相關(guān)。目前越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn),含有反義RNA1(AS1)的lncRNA在胰腺癌低氧調(diào)控惡性行為中具有重要意義。文獻(xiàn)[21-22]證實(shí)lncRNA FEZF1-AS1、PCED1B-AS1在低氧狀態(tài)下分別通過(guò)miR-142/HIF-1α軸和miR-4113 p/HIF-1α軸調(diào)節(jié)參與癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。

大多數(shù)胰腺癌主要由胰腺上皮內(nèi)瘤變經(jīng)基因突變演變而來(lái)。常見(jiàn)的基因突變有KRAS、TP53、p16/CDKN2A和SMAD4突變等[23]。KRAS基因突變最為常見(jiàn),突變率可達(dá)90%以上。低氧廣泛參與突變基因的表達(dá)調(diào)控。Li等[24]發(fā)現(xiàn)HIF-1α誘導(dǎo)的lncRNA NUTF2P3-001表達(dá)下調(diào)后,胰腺癌細(xì)胞的增殖和侵襲在體內(nèi)和體外均被顯著抑制,同時(shí)伴隨著KRAS表達(dá)降低。因此,判定NUTF2P3-001和KRAS表達(dá)呈正相關(guān)。另有研究[25]表明低氧反應(yīng)性lncRNA CF129可由HIF-1α誘導(dǎo)表達(dá)下調(diào),并通過(guò)MKRN1介導(dǎo)的泛素依賴(lài)性p53降解來(lái)抑制FOXC2的表達(dá),進(jìn)而抑制胰腺細(xì)胞的增殖和侵襲。

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化通過(guò)降低細(xì)胞間的黏附力和破壞細(xì)胞極性來(lái)介導(dǎo)細(xì)胞突破基膜,其中包括轉(zhuǎn)錄因子的激活、細(xì)胞表面蛋白表達(dá)的改變、ECM降解酶的產(chǎn)生等過(guò)程,在驅(qū)動(dòng)胰腺癌侵襲轉(zhuǎn)移中占據(jù)重要地位[26]。Li等[27]的研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌組織中l(wèi)ncRNA NORAD高表達(dá),并證實(shí)胰腺癌細(xì)胞株中NORAD在低氧條件下表達(dá)上調(diào)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)NORAD可作為ceRNA競(jìng)爭(zhēng)miR-125a-3p來(lái)調(diào)節(jié)小GTP結(jié)合蛋白R(shí)hoA的表達(dá),從而調(diào)控上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化。Sun等[28]探究胰腺癌來(lái)源的外泌體在腫瘤微環(huán)境發(fā)展中的潛在分子機(jī)制以及與脂肪細(xì)胞的相互作用時(shí)發(fā)現(xiàn),由外泌體轉(zhuǎn)運(yùn)的lncRNA ROR可通過(guò)激活HIF-1α/ZEB1信號(hào)通路和白細(xì)胞介素1b(interleukin 1b, IL-1b)誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞去分化并促進(jìn)胰腺癌的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化。因此,上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化的發(fā)生涉及多種轉(zhuǎn)錄因子和信號(hào)通路,并在極大程度上促進(jìn)胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展。

2.2 低氧誘導(dǎo)的lncRNA與胰腺癌代謝重建的關(guān)系低氧可使腫瘤細(xì)胞正常代謝途徑受阻。為了抵抗惡劣的低氧環(huán)境并適配其惡性生長(zhǎng)發(fā)育,腫瘤細(xì)胞會(huì)重建一套有別于正常細(xì)胞的異常代謝模式,此過(guò)程即腫瘤代謝重建。Warburg效應(yīng)被認(rèn)為是典型的腫瘤代謝重建[29]。HIF-1α在缺氧情況下可調(diào)節(jié)細(xì)胞ATP的水平和ROS的產(chǎn)生。HIF-1α相關(guān)的lncRNA被認(rèn)為是腫瘤代謝重建重要的調(diào)控因子。

糖代謝重建是導(dǎo)致胰腺癌吉西他濱耐藥的關(guān)鍵步驟。Xu等[30]研究發(fā)現(xiàn)lncRNA HIF-1α-AS1作為HIF-1α的反義RNA,首先在低氧條件下受到HIF-1α調(diào)控并誘導(dǎo)糖酵解關(guān)鍵蛋白GLUT1、HK2的表達(dá);其次HIF-1α-AS1可以調(diào)控AKT/YB1通路進(jìn)而在翻譯水平促進(jìn)HIF-1α蛋白表達(dá)。lncRNA HIF-1α-AS1和HIF-1α形成的正反饋環(huán)路通過(guò)增強(qiáng)糖酵解導(dǎo)致胰腺癌吉西他濱耐藥。

2.3 低氧誘導(dǎo)的lncRNA對(duì)胰腺癌異常血管增生的影響腫瘤內(nèi)部異常血管增生是導(dǎo)致胰腺癌高轉(zhuǎn)移潛能的重要原因之一[31]。現(xiàn)已證實(shí),異常血管增生與低氧微環(huán)境在胰腺癌發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中相輔相成:局部異常血管增生可促進(jìn)低氧微環(huán)境的形成,而低氧誘導(dǎo)的HIF等調(diào)控因子又可作為異常血管增生的必要啟動(dòng)和加速條件。低氧誘導(dǎo)的lncRNA在其中扮演重要角色。Li等[32]在低氧胰腺癌細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)lncRNA ZNFTR表達(dá)下調(diào)。研究證明,ZNFTR通過(guò)與ATF3相互作用,并使ATF3遠(yuǎn)離鄰近基因的鋅指蛋白ZNF24啟動(dòng)子,從而增加ZNF24的表達(dá)。此外,ZNFTR通過(guò)ATF3/ZNF24/VEGFA來(lái)抑制ZNF24表達(dá)從而抑制VEGFA的轉(zhuǎn)錄來(lái)遏制胰腺癌的促血管生成能力。ZNFTR會(huì)被HIF-1α/HDAC1復(fù)合物介導(dǎo)的脫乙?；种?因此認(rèn)為其低表達(dá)與患者總生存期較短相關(guān)。Guo等[33]發(fā)現(xiàn)lncRNA UCA1在低氧胰腺癌細(xì)胞來(lái)源的外泌體中高表達(dá),并通過(guò)轉(zhuǎn)移到人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和成管能力。

2.4 低氧誘導(dǎo)的lncRNA與胰腺癌吉西他濱耐藥吉西他濱是治療中晚期胰腺癌的一線化療藥物,其主要成分為雙氟脫氧胞苷,通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞DNA的合成來(lái)發(fā)揮作用。然而吉西他濱對(duì)于晚期胰腺癌患者預(yù)后的改善作用有限,主要原因是胰腺癌患者對(duì)吉西他濱存在高度耐藥。胰腺癌吉西他濱耐藥性的產(chǎn)生過(guò)程錯(cuò)綜復(fù)雜[34]。低氧誘導(dǎo)的lncRNA可調(diào)節(jié)靶基因及相關(guān)信號(hào)通路的表達(dá)、胰腺癌細(xì)胞對(duì)藥物的攝取、代謝、凋亡和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化等。Chi等[35]發(fā)現(xiàn)在低氧條件下,胰腺星狀細(xì)胞分泌的外泌體將lncRNA UCA1遞送到胰腺癌細(xì)胞中,主要通過(guò)募集EZH2并調(diào)節(jié)SOCS3基因區(qū)域的組蛋白甲基化水平來(lái)增強(qiáng)胰腺癌對(duì)吉西他濱的耐藥性。Xu等[36]報(bào)道HIF-1α-AS1與HIF-1α的反饋調(diào)控關(guān)系:HIF-1α-AS1作為HIF-1α的AS1可上調(diào)HIF-1α的表達(dá)來(lái)促進(jìn)糖酵解,增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞吉西他濱耐藥。既往研究表明,lncRNA PVT1與胰腺癌患者的化療耐藥性密切相關(guān)。PVT1可以直接靶向miR-409,促進(jìn)SHH/Gli/MGMT信號(hào)通路活化,進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)吉西他濱的耐藥性[37]。Zhou等[38]研究發(fā)現(xiàn)PVT1通過(guò)miR-619-5p/Pygo2軸激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路,影響吉西他濱的化療耐藥。此外,高表達(dá)PVT1還可與HIF-1α形成正反饋環(huán)路,通過(guò)miR-143/HIF-1α/VMP1軸抑制細(xì)胞自噬并提高吉西他濱的敏感性[39]。

3 結(jié)語(yǔ)

低氧微環(huán)境的形成對(duì)胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展具有重要影響,本文主要闡述低氧調(diào)控的多種lncRNA經(jīng)HIF-1α誘導(dǎo)表達(dá)、并與之構(gòu)成復(fù)雜轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)、反饋環(huán)路等參與胰腺癌的惡性生物學(xué)行為。大量研究證實(shí),低氧誘導(dǎo)的lncRNA與胰腺癌患者早期轉(zhuǎn)移、不良預(yù)后和治療效果欠佳密切相關(guān),然而其發(fā)揮功能的具體機(jī)制及相關(guān)分子途徑尚未完全清楚。在未來(lái)的研究中仍存在相關(guān)問(wèn)題有待解決:(1)目前研究主要集中在低氧誘導(dǎo)的lncRNA對(duì)于胰腺癌腫瘤惡性進(jìn)展的促進(jìn)作用,而有關(guān)在腫瘤抑制方面的研究甚少。(2)外泌體作為局部和遠(yuǎn)處微環(huán)境中的受體細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞間的生物活性分子,是目前腫瘤領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。臨床研究發(fā)現(xiàn),胰腺癌患者血漿中低氧來(lái)源的外泌體可將低氧誘導(dǎo)的lncRNA轉(zhuǎn)運(yùn)至腫瘤細(xì)胞特定部位并發(fā)揮其靶向作用,提示低氧誘導(dǎo)的lncRNA并非只局限于腫瘤細(xì)胞內(nèi)。如何高效分析外泌體內(nèi)低氧相關(guān)lncRNA,并建立胰腺癌診斷、療效和預(yù)后特異性指標(biāo)顯得尤為重要[40-41]。(3)雖然免疫逃逸與低氧誘導(dǎo)的lncRNA相關(guān)研究甚少,但大量研究強(qiáng)調(diào)miRNA可能是胰腺癌中l(wèi)ncRNA的下游靶向因子?？煞裢ㄟ^(guò)探究低氧誘導(dǎo)非編碼RNA在免疫逃逸中的功能來(lái)推測(cè)并驗(yàn)證低氧誘導(dǎo)的lncRNA在胰腺癌免疫逃逸中所發(fā)揮的作用?基于以上研究和討論,新的診斷及治療方案如多樣化生物標(biāo)志物診斷、抗VEGF、靶向治療等正成為目前研究的熱點(diǎn),進(jìn)一步探究低氧誘導(dǎo)的lncRNA生物學(xué)特性及相關(guān)分子機(jī)制對(duì)提升胰腺癌療效和改善患者預(yù)后具有深遠(yuǎn)意義。