肿瘤防治研究  2015, Vol. 42 Issue (4): 399-402
本刊由国家卫生和计划生育委员会主管,湖北省卫生厅、中国抗癌协会、湖北省肿瘤医院主办。
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文章信息

阳娟,刘崇梅,王彩霞. 2015
YANG Juan, LIU Chongmei, WANG Caixia. 2015
微小RNAs在良恶性胸腔积液中的研究进展
MicroRNAs Expression in Benign and Malignant Pleural Effusion
肿瘤防治研究, 2015, 42(04): 399-402
Cancer Research on Prevention and Treatment, 2015, 42(04): 399-402
http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2015.04.019

文章历史

收稿日期:2014-05-11
修回日期:2014-09-22
微小RNAs在良恶性胸腔积液中的研究进展
阳娟1, 刘崇梅2, 王彩霞2    
1. 421001 衡阳,南华大学研究生院;
2. 414000 岳阳,岳阳市二人民医院病理科
摘要:microRNAs(miRNAs)是长度为19~24 nt的非编码小RNA,可通过与其靶mRNA特异性结合 导致mRNA降解或翻译抑制,从而负向调控基因表达。miRNAs参与包括细胞分化、增殖、凋亡等一 系列重要细胞活动的调控。miRNAs的异常表达与人类肿瘤密切相关。miRNAs具有较强的稳定性,广 泛存在人体组织、体液中。本文就miRNAs在胸腔积液中的研究进展作一综述,以期为良恶性胸腔积 液的鉴别等提供新的概念及思路。
关键词微小RNAs     良恶性胸腔积液     表达    
MicroRNAs Expression in Benign and Malignant Pleural Effusion
YANG Juan1, LIU Chongmei2, WANG Caixia2    
1. Graduate School of University of South China, Hengyang 421001, China;
2. Department of Pathology, Yueyang Second People’s Hospital, Yueyang 414000, China
Abstract:MicroRNAs (miRNAs) are 19-24nt non-coding RNA molecules that negatively regulate gene expression by degrading messenger RNA (mRNA) or suppressing mRNA translation. miRNAs have been found to regulate a variety of cellular processes including cell differentiation, proliferation and apoptosis. The deregulation of miRNAs expression is closely associated with human tumor. miRNAs widely exist in human tissues and body fluids with relative stability. This article reviews the expression of miRNAs in pleural effusion to provide the new concept and thinking for distinguishing benign and malignant pleural effusion.
Key words: MicroRNAs     Benign and malignant pleural effusion     Expression    
0 引言

胸腔积液临床常见、多发,其病因复杂多 样,可由胸膜、肺部、肺外等多种部位的疾病引 发,如胸膜炎、肺结核、恶性肿瘤等。临床上约 5%~10%恶性胸腔积液患者的原发肿瘤病灶无法明 确。一般来说对于不明病因的胸腔积液,最重要 的是尽早排除恶性胸腔积液。临床上常用胸腔积 液常规、生化、脱落细胞学、肿瘤标志蛋白等方 法鉴别良恶性胸腔积液。胸腔积液脱落细胞学检 查寻找恶性细胞是目前临床上诊断恶性胸腔积液 的标准,但其敏感度局限于70%左右。胸腔积液 中常用的具有诊断意义的肿瘤标志蛋白有CEA、 CA-153、CA-199、CA-125、CA-724以及角蛋白 (CYFRA)21-1[1, 2, 3],它们可能有助于诊断恶性胸腔 积液,但特异性较差。近来DNA甲基化状态[4]、游 离mRNA的表达水平[5]的研究也被用于诊断恶性胸 腔积液,由于它们诊断肿瘤类型的精确性欠佳, 在临床上尚未广泛应用。因此寻找胸腔积液中稳 定存在、对患者创伤小、特异性高、可重复性 高、出现较早的标志物对于鉴别良恶性胸腔积液 意义重大,不仅有助于尽早确诊恶性胸腔积液, 而且有助于临床工作者对恶性胸腔积液患者尽早 实施最佳临床治疗方案,减轻患者病痛。

miRNAs具有较强的稳定性,广泛存在人体组 织与体液中。血清、血浆中的循环miRNAs已经 被证实是潜在的非侵入性肿瘤生物学标志物[6, 7, 8, 9]。 而人体的胸腔积液、腹腔积液、尿液、泪液、精 液、脑脊液、母乳、羊水中均存在肿瘤特异性 miRNAs[10, 11, 12]。现就miRNAs在良恶性胸腔积液中的 研究进展作一综述。 1 miRNAs的生物学特性

MicroRNAs(miRNAs)是长度为19~24 nt的 非编码小RNA,可通过与其靶mRNA特异性结合 导致mRNA降解或翻译抑制,从而起着调控细胞 分化、生长、增殖、代谢、凋亡等功能。研究显 示,miRNAs与人类肿瘤密切相关,广泛涉及肿瘤细胞增殖、分化、转移、代谢等生理病理过程, 以癌基因或抑癌基因形式参与肿瘤形成、侵犯、 转移、进展。 1.1 miRNAs的生成与成熟

到目前为止人类并不完全清楚miRNAs的起 源。通常miRNAs依据来源分为细胞内miRNAs 及细胞外环境miRNAs。编码miRNAs的基因在 细胞核内经RNA聚合酶Ⅱ作用下转录成长度约 为500 nt、具有发夹结构的原始miRNAs(primiRNAs), 随后pr i -miRNAs在RNA聚合酶 Ⅲ-Drosha/DGCR8作用下被切割成长度约65~75 nt 的前体miRNAs(pre-miRNAs),后者由转运蛋 白exportin-5从细胞核转运至细胞质。最后,premiRNAs 在细胞质中经RNA酶Ⅲ(Dicer)识别并 被修剪为长度约为19~24 nt的成熟miRNAs[13, 14, 15]。通 过此种方式生成的miRNAs构成了主要miRNAs, 其他miRNAs则来自细胞外环境。研究显示,人体 中某些细胞可能释放含有miRNAs的复合体,如 特异性靶向蛋白如Argonaute(Ago)[16, 17]或高密 度脂蛋白[18]至体液中。当这些复合体在体液中循 环时,可能被远处细胞所摄取进而传递由miRNAs 所介导的细胞之间的生物学信息。成熟miRNAs较 mRNA具有更好的稳定性,不易被延长存储期、 反复冰冻、解冻、加入核糖核酸酶等多种方法所 降解[19]。因而使得体液中miRNAs检测的持续性及 重复性成为可能。 1.2 miRNAs的作用机制

成熟miRNAs通过调控靶mRNA的表达发挥调 控各种细胞活动的功能。miRNAs和Ago2一起构 成RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC),随后该复合体以完全或不完 全配对的方式靶向结合到mRNA的3'UTR。当 miRNAs与mRNA完全互补时,mRNA被特异性 核酸内切酶切割;若两者不完全互补,则导致 翻译过程抑制,mRNA的稳定性不受影响。也有 研究报道,miRNAs在少数情况下结合到mRNA- 5'UTR[20]甚至氨基酸编码序列上[21]调节基因表达。 据统计,约1 000余种miRNAs调控着人类超过30% 的基因。 2 miRNAs在胸腔积液中的表达情况 2.1 胸腔积液中miRNAs的检测与稳定性

miRNAs广泛存在人体组织、体液中。Xie 等[22]较早利用qRT-PCR证明了胸腔积液中含游离 的miRNAs,并且分别检测经过反复冰冻、解冻 循环,在室温中放置不同时间(3 h与24 h)、 加入RNase酶处理的β-actin mRNA、18S RNA、 miRNAs 三者的含量,证明了胸腔积液中的 miRNAs尽管出现了沉淀,但其稳定性仍然高于 mRNA。随后,由于胸腔积液样本来源广泛, 容易收集,胸腔积液中miRNAs的检测具有稳定 性、无创性、可重复性、敏感度高的优点,越来 越多的研究者将目光投入其中。但由于胸腔积液 中miRNAs检测一般采用miRNAs微阵列法或qRTPCR 检测法,该方法操作复杂、所需时间长,中 间污染环节多,很容易出现假阳性结果(环境核 酸污染)或假阴性结果(环境核酸酶污染),实 际研究成果并不多,将其应用于临床更需要一个 漫长的过程。 2.2 胸腔积液中miRNAs的诊断价值

游离的循环miRNAs有望作为潜在的分子生 物学指标应用于肿瘤的诊断。Xie等[22]首次证明胸 腔积液中游离miRNAs可作为鉴别良恶性胸腔积 液的潜在指标,他们利用qRT-PCR分别检测22种 miRNAs在18例恶性胸腔积液及11例良性胸腔积 液中的表达水平(此22种miRNAs已确定在肺癌 患者血清中表达异常),发现miR-24、miR-26a和 miR-30d在良恶性组中的表达明显不同(P=0.006, 0.021及0.011,差异有统计学意义),且三者在恶 性组中表达明显增多,由此推测检测胸腔积液中 miR-24,miR-26a和miR-30d的表达量可以作为良 恶性胸腔积液的鉴别指标。Xie等[23]经进一步扩大 样本实验,检测上述22种miRNAs在80例恶性胸腹 腔积液与28例良性胸腹腔积液中的表达含量,进一 步证明miR-24及miR-30d在恶性胸腔积液中表达升 高,然而恶性腹腔积液中只有miR-30d表达含量增 高,由此推断miR-24结合miR-30d更具诊断意义。

Gee等[24]则通过试验认为恶性胸膜间皮瘤并发 的胸腔积液与肺腺癌所致胸腔积液相比,miR-200 基因家族在前者的表达水平显著降低。Han等[25] 则先运用miRNAs微阵列法检测10例良性胸腔积 液与10肺腺癌恶性胸腔积液中160种miRNAs的表 达,再利用qRT-PCR法检测上述微阵列实验组及 另外42例良性胸腔积液和45例肺腺癌相关胸腔积 液中miRNAs的表达含量,发现qRT-PCR检测法与 miRNAs微阵列法检测结果一致,miR-198在肺腺 癌相关胸腔积液中表达明显下调(前者P=0.002, 后者P<0.001),因此推断游离miR-198有可能作 为区分肺腺癌恶性胸腔积液及良性胸腔积液的鉴 别指标。同时,他们更进一步绘制受试者工作特征曲线(ROC),通过曲线下面积(AUC)来评 估miRNAs微阵列组miR-198、CEA、CYFRA21-1 (CEA和CYFRA21-1)是目前胸腔积液中研究 最多、最可靠的肿瘤标志物[1, 3, 26])三者的诊断价 值,结果显示miR-198、CEA、CYFRA21-1的曲 线下面积分别是0.887、0.898和0.836,miR-198 的诊断价值与CEA相当,并优于CYFRA21-1。三 种标志物结合的曲线下标志物为0.926(95%可信 区间为0.843~0.973),其敏感度为89.2%,特异 性为85%。他们也根据Xie等[22, 23]的试验结果利用 miRNAs微阵列法检测了前述20例良恶性胸腔积液 中miR-24及miR-30d的表达含量,结果显示并不是 每例样本都能检测出miR-24及miR-30d,他们由此 推断两者在胸腔积液的表达甚少。

可见胸腔积液中确实存在着肿瘤相关性的 miRNAs,全面发现胸腔积液中具有诊断意义的 miRNAs对鉴别良恶性胸腔积液意义重大,但这需 要研究者们更多的试验及努力。 2.3 胸腔积液中miRNAs预测肿瘤患者预后的价值

大量研究显示,miRNAs具有预测肿瘤患者 预后的潜在价值。Wang等[27]首次证明了胸腔积液 中miRNAs也具有此价值。他们通过检测184例非 小细胞肺癌合并恶性胸腔积液患者的胸腔积液中 miRNAs的表达量,结果发现非小细胞肺癌患者生 存期较长组与生存期较短组有33种miRNAs表达量 改变两倍以上,其中miR-100的高表达及miR-93、 miR-134、miR-151、miR-345的低表达与生存期 较短有关。他们由此推测胸腔积液中miR-100、 miR-93、miR-134、miR-151及miR-345可作为预测 肺癌患者预后的潜在生物学指标。 2.4 胸腔积液中miRNAs与肿瘤细胞化疗耐药性

越来越多的研究证明miRNAs参与肿瘤细胞 化疗耐药性过程。机制在于miRNAs参与调控肿 瘤干细胞,而肿瘤干细胞与肿瘤治疗过程中的耐 药性关系密切。Xie等[22]首次证明胸腔积液中游离 miR-152表达降低与肿瘤患者耐多西环素有关, 他们推测胸腔积液中游离miR-152能提示肿瘤患 者的化疗耐药性。相信胸腔积液中还存在着目前 尚未发现与肿瘤细胞化疗耐药性相关的特异性 miRNAs,这需要研究者们更进一步的试验与研 究。 3 展望

综上所述,胸腔积液中的miRNAs具有巨大 的生物学功能,有望作为良恶性胸腔积液鉴别诊 断、提示肿瘤患者预后及反映肿瘤细胞化疗敏感 度的潜在分子生物学指标。采用基因工程技术, 人工合成经证实在肿瘤患者表达下调的miRNAs, 构建转基因载体,实现对目的基因的沉默,从而 为肿瘤的基因治疗提供一定的理论依据。尽管将 其运用于临床还有一个漫长的过程,但挑战与机 遇并存,相信在人类的不断探索下,对miRNAs的 进一步研究将有利于我们对肿瘤做出早期诊断、 有效治疗及预后评估。

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