多发性骨髓瘤(Multiple myeloma,MM)是一种恶性血液肿瘤,其特征是骨髓(bone marrow,BM)中浆细胞异常克隆增殖,分泌大量的单克隆免疫球蛋白或其片段,导致肾脏、骨骼等组织或器官的损伤。越来越多的研究表明,表观遗传学调控方式,包括非编码RNA尤其是微小RNA(microRNA,miRNA)、DNA甲基化、组蛋白修饰等调控,在多发性骨髓瘤的发生发展过程中起着重要的作用。miRNA是一系列长度约为21.23个核苷酸的非编码RNA分子,其与下游调控的靶基因mRNA的3’端非翻译区(3’untranslated region,3'-UTR)存在特异性的结合位点,导致mRNA的降解或蛋白质翻译的抑制,从而平衡靶分子的表达及其相应的生物学功能,miRNA通过该转录后途径几乎参与了所有生命活动过程的调节。结果如下。
1 资料与方法
1.1一般资料
2019年1月至2020年1月,选取人骨髓瘤细胞株U266细胞及CD138+浆细胞为研究对象,研究对象分为骨髓瘤组52例,健康对照组52例。健康对照组男性30例,女性22例,年龄43~82岁,平均年龄(64.35±4.27)岁。骨髓瘤组男性35例,女性17例,年龄40~84岁,平均年龄(64.89±4.42)岁,ISS分期为2期和3期患者,分别为29例、23例。两组年龄、性别无统计学意义(P>0.05)。
准入标准:(1)观察组患者均符合NCCN 2013年推荐的多发性骨髓瘤诊断标准:①组织活检 或骨髓涂片检查:浆细胞>30‰常伴有形态改变;②单克隆免疫球蛋白(M蛋白):IgG>359/L,IgA>209/L,IgM>159/L,IgD>29/L,IgE>29/L,尿中单克隆K或入轻链>19/24小 时,并排除淀粉样变;③骨髓检查发现浆细胞在10%"---30%之间;④单克隆免疫球蛋 白或其片段的存在,但低于上述标准;⑤X线检查有溶骨性损害和(或)广泛骨质疏松;⑥正常免疫球蛋白量降低:IgM<0.59/t,IgA<1.09/L,IgG<6.0g/L。
排除标准:精神障碍者;中途退出研究者;中途转院或死亡者。
1.3 方法
每个血液样本置血常规EDTA.K2抗凝管,采用QIAGEN试剂盒抽提miRNA分子,于.80℃标记贮存备用。
多发性骨髓瘤细胞株(HMCLs)及正常对照细胞U266由本室保存,其中正常人骨髓细胞来源于血液科健康骨髓捐献人群,经过MACS分选CDl38+浆细胞作为正常对照细胞。
实验方法:(一)血浆中miRNA分子抽提(QIAGEN试剂盒法)(二)CDl38+浆细胞分选 (三)细胞中总RNA抽提(Trizol LS法)(四)细胞中总IⅢA的鉴定和定量 (五)逆转录miR-145—3p (六)荧光定量PCR检测miR-145.3p的表达。
1.4 观察指标
分别对细胞中miRNA-145-3p表达水平,及与临床相关指标(IgG、IgA、IgM、β2-MG、乳酸脱氢酶(LDH)、白蛋白(Albumin)、肌酐、Ca2+及血红蛋白(Hb)表达水平,凋亡相关分子(Caspase3、Apaf-1、Bcl-2)mRNA表达量及自噬相关蛋白(LC3、P62、beclin-1)表达量,细胞凋亡凋亡率进行测定。
以观察组组内患者miRNA-145-3p表达水平的中位数1.53作为判断表达高或低值的折点,开展随访,对比miRNA-145-3p高与低患者的非进展生存期。
1.5 统计学分析
采用SPSS 19.0统计软件处理数据,计数资料采用χ2检验,定α=0.05,通过Bonferroni法对检验水准进行调整后,α’=0.005,以P≤0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1两组血浆中miRNA-145-3p表达水平比较
骨髓瘤组miRNA-145-3p表达水平低于对照组,数据有统计学差异(P<0.05),见表1。
2.2两组临床相关指标
骨髓瘤组IgG、β2-MG、肌酐高于对照组,IgA、IgM、LDH、白蛋白、Ca2+、Hb低于对照组,数据有统计学差异(P<0.05),见表2。
2.3比较两组非进展生存期
对52例观察组患者开展随访,随访时间为 3-36个月,表3结果显示,miRNA-145-3p高的患者非进展生存期高于miRNA-145-3p低的患者,数据有统计学差异(P<0.05),见表3。
3 讨论
MM发病率约占所有恶性血液病的10%,好发于老年人,随着我国人口老龄化的进展,MM发病人数有增加的趋势。常见临床表现为骨痛、贫血、肾功能不全或免疫力低下等。目前治疗MM的主要手段有激素、免疫调节剂、烷基类药物、蛋白酶抑制剂等,主要是在造血干细胞、抑制蛋白酶体的功能、诱导细胞凋亡、调节骨髓微环境及细胞因子的功能等方面进行调控和干预。多发性骨髓瘤发病机理复杂,遗传学上的基因突变并不能完全解释和阐明多发性骨髓瘤发生发展过程的复杂性。
最近的研究提供证据表明miRNA在MM的生物学中发挥关键作用,可能成为临床治疗的靶点。miR-145是近年来发现一种新的miRNA分子,可以参与调控细胞侵袭、转移、增殖、分化及凋亡等过程。已有研究表明,miR-145.5p可以调控多发性骨髓瘤细胞的凋亡发挥治疗作用,提示miR.145可以作为潜在的治疗靶点来干预疾病进展,但是miR-145.3p在MM中的表达水平,其能否作为疾病的诊断及预后等分子标志物还未明确,在调控细胞生物学效应的作用及具体机制也有待阐明。此外,在临床药物治疗中,诱导细胞凋亡是重要的作用方向之一,在线粒体介导的细胞凋亡中,细胞色素C和线粒体蛋白Smac释放出来,还可与调亡蛋白酶活化因子(apoptotic protease activating facter一1,Apaf-1)结合形成多聚复合物,并与Caspase9结合形成凋亡小体,激活Caspase3等级联反应,引起细胞凋亡。除了线粒体介导的凋亡外,还有内质网应激(endoplasmicreticulum stress,ERS)介导的凋亡,内质网应激活化未折叠蛋白反应(unfolded proteinresponse,UPR)来调控细胞凋亡,Chop、凋亡信号激酶ASKl/JNK、Bcl-2家族和caspase一12等分子参与其中,内质网应激诱导的凋亡与线粒体诱导的凋亡的作用相互交叉,Chop和活化的JNK可以激活Bax等促凋亡蛋白,使线粒体凋亡途径激活,导致细胞凋亡。
在多发性骨髓瘤患者的临床药物治疗中,部分病人会出现Bcl.2家族蛋白调控失控导致凋亡途径异常,出现对治疗药物如地塞米松(dexamethasone,DEX)的耐受。因此如果能恢复上述正常的凋亡机制,将能够有效提高临床药物的治疗效果,在此过程中,我们希望探讨miR一145—3p可能发挥的调控细胞凋亡作用。除调控细胞凋亡外,在多发性骨髓瘤临床治疗中,调控细胞自噬(autophagy)也是其治疗方向之一。在多发性骨髓瘤中,浆细胞恶性增殖产生大量的免疫球蛋白,引起内质网应激,错误折叠蛋白增多,细胞需要自噬来清除这些蛋白质以维持生存,此外骨髓瘤细胞的快速增殖以及免疫球蛋白大量合成,机体能量需求增多,也使得自噬增加,这时自噬可起到保护细胞的作用,但是当外界刺激作用过强时,过度自噬可能会导致细胞凋亡,当错误折叠蛋白超过蛋白酶体和自噬的处理能力时,则造成错误折叠蛋白堆积,出现过度白噬,使得自噬由抑制凋亡向诱导死亡转换。因此,促进过度自噬可以导致细胞死亡增多,增强临床治疗效果,这提示我们调控自噬及其所诱导的细胞死亡也是MM临床治疗的方向之一。
综上所述,循环miRNA在多发性骨髓瘤患者外周血中异常表达,该异常表达在细胞增殖以及凋亡与自噬中发挥着调控作用,miRNA参与调控多发性骨髓瘤细胞的凋亡与自噬等生物学效应。
【参考文献】
[1]Collison A, Mattes J, Plank M, Foster PS. Inhibition of house dust mite-induced allergic airways disease by antagonism of microRNA-145 is comparable to glucocorticoid treatment. J Allergy Clin Immunol. 2011,128(1):160-167
[3] Alanazi I, Hoffmann P, Adelson DL. MicroRNAs are part of the regulatory network that controls EGF induced apoptosis, including elements of the JAK/STAT pathway, in A431 cells. PLoS One. 2015, 10(3):e0120337.
[4] Chiaradonna F, Cirulli C, Palorini R, Votta G, Alberghina L. New Insights into the Connection Between Histone Deacetylases, Cell Metabolism, and Cancer. Antioxid Redox Signal. 2015 Jul 1;23(1):30-50.
[5]战家霖,梁巧雯,黄艳玲,杜毅,何剑峰. miR-125a-5p在视神经炎患者PBMC中的表达及其生物信息学分析[J]. 广西医科大学学报,2020,37(04):621-627.
[6]叶小荣,潘德标,王理富. miR-145-3p在肝癌中的表达及其对肝癌细胞生长的调控作用[J]. 世界华人消化杂志,2020,28(17):827-833.
[7]任明亮,李辉,刘冬斌,陈国雄,谭镇南,刘鹄. miR-145-3p在多发性骨髓瘤中表达及其对多发性骨髓瘤细胞凋亡与自噬作用机制的研究[J]. 实用医院临床杂志,2019,16(01):4-7.
[8]代国,孙祥然,余铃,郭卫春. miR-145-3p通过下调CDK1抑制骨肉瘤MG-63细胞系的增殖、侵袭与凋亡[J]. 临床和实验医学杂志,2018,17(21):2241-2245.
[9]Colarossi L, Memeo L, Colarossi C, Aiello E, Iuppa A, Espina V, Liotta L,Mueller C. Inhibition of histone deacetylase 4 increases cytotoxicity of docetaxel in gastric cancer cells. Proteomics Clin Appl. 2014 Dec;8(11-12):924-31.
[10]Huang SK, Scruggs AM, Donaghy J, Horowitz JC, Zaslona Z, Przybranowski S,White ES, Peters-Golden M. Histone modifications are responsible for decreased Fas expression and apoptosis resistance in fibrotic lung fibroblasts. Cell Death Dis. 2013 May 2;4:e621.
[11] Hamed HA, Yamaguchi Y, Fisher PB, Grant S, Dent P. Sorafenib and HDAC inhibitorssynergize with TRAIL to kill tumor cells. J Cell Physiol. 2013 Oct;228(10):1996-2005.
[12]Rzymski T, Milani M, Pike L, Buffa F, Mellor HR, Winchester L, Pires I, Hammond E, Ragoussis I, Harris AL. Regulation of autophagy by ATF4 in response to severe hypoxia. Oncogene. 2010 Aug 5;29(31):4424-35.
[13]杨正祥,谢陆莉,邓琳,王瑜. miR-145-3p靶向HDAC4调控人牙周膜成纤维细胞的自噬机制研究[J]. 河北医药,2021,43(09):1312-1315+1320.
[14]Higashi K, Yamada Y, Minatoguchi S, Baba S, Iwasa M, Kanamori H, Kawasaki M,Nishigaki K, Takemura G, Kumazaki M, Akao Y, Minatoguchi S. MicroRNA-145 repairs infarcted myocardium by accelerating cardiomyocyte autophagy. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2015 Dec ;309(11):H1813-26.