運動鍛煉調節miRNA對多種類型癌癥的改善及機制的研究進展

陳 敏，上官若男，張曉波，孫景權*

世界衛生組織國際癌癥研究機構調查數據顯示，2020年全球新增癌癥人數約1 929萬人，中國新增癌癥患者占比23.7%，成為癌癥新增人數最多的國家（Sung et al.，2021）。國家癌癥中心發布的2022年全國癌癥統計數據顯示，2016年惡性腫瘤發病約406.4萬人，死亡約241.4萬人，平均每天超過1.1萬人被確診（Zheng et al.，2022）。癌癥是一種局部病變的全身性疾病，造成局部組織的發育衰竭并形成腫瘤。畸變的蛋白分子通過惡性循環進行大量增殖復制，造成基因突變并形成致癌物，致癌物隨即阻礙干細胞分化，導致機體局部生物信號細胞增殖和分化的紊亂，最終促進其發展（Lai，2019）。致癌物的增殖和擴散速度極快，現代醫藥的作用有限，迫切需要發現和開發新的診療方法。microRNA（miRNA）是多種癌癥診斷和預后標志物，其異常表達是值得關注的話題。miRNA是一種小型非編碼RNA，調節基因轉錄后的表達。在過去10年里，miRNA作為腫瘤抑制因子或致癌基因引起廣泛關注，其與腫瘤的發展、轉移和各種癌癥療法的內在抗性有關（Jiang et al.，2018；Zhang et al.，2019a），在癌癥中主要作為促癌因子和抑癌因子發揮作用。一般情況下，癌基因miR?NA在腫瘤樣本中上調，而抑癌基因miRNA下調。實際上，現在已知的miRNA能夠介導許多與癌癥進展、轉移（沈克，2014；陽德全 等，2020）和治療耐藥性（呂騰，2019）有關的生物學途徑，提示其可能是優化癌癥診療的工具。

miRNA在健康個體中一直處于穩定狀態，但包括生活方式在內的外部因素能夠影響其表達（Gomes et al.，2014）。越來越多的研究表明，癌癥中抑癌miRNA的表達明顯受限（谷士海 等，2020；王書廷 等，2020；Wang et al.，2019），而運動鍛煉作為調節miRNA表達的有效途徑，能夠明顯降低癌癥風險和減緩癌癥進程（Mooren et al.，2014）。目前，關于運動鍛煉調節miRNA改善的癌癥類型及其背后的可能機制尚未完全明晰。本研究分析運動鍛煉誘導的相關miRNA變化與癌癥相關的miRNA表達之間的潛在聯系，總結運動鍛煉誘導miRNA可能改善的癌癥類型，并梳理運動鍛煉誘導miRNA改善相關癌癥的信號通路。

1 運動鍛煉降低癌癥的風險和發展

運動鍛煉能夠減少癌癥的發生，并抑制腫瘤生長。流行病學研究認為，全球25%的癌癥發生與超重和靜態生活方式有關，而運動鍛煉則能夠通過多種途徑降低癌癥的患病風險（張雪 等，2019），包括運動介導的代謝激素水平（Maddocks et al.，2013）、炎癥反應（Hojman，2017）、免疫細胞功能（Idorn et al.，2017）變化以及miRNA水平調節（Gomes et al.，2014）等。研究表明，運動鍛煉對癌癥及其治療有直接影響，是預防癌癥的潛在干預手段（Chris?tensen et al.，2018）。運動鍛煉與乳腺癌、結直腸癌以及前列腺癌的發病率之間存在顯著負相關（Ashcraft et al.，2016）。在小鼠模型中，自主運動能夠導致小鼠腫瘤的發生率和生長率降低60%以上（Idorn et al.，2017）。此外，臨床研究表明，隨著運動時間的推移，體內會發生一系列與癌癥相關的生物學及表觀遺傳學的變化（Thomas et al.，2017）。對26名久坐不動的中年男性進行12周的耐力和力量綜合訓練后，其骨骼肌中191個基因存在差異表達（Pourteymour et al.，2017）；而由運動鍛煉誘導的抑癌基因的差異表達，能夠有效抑制腫瘤細胞的侵襲、轉移及自我更新等（Isanejad et al.，2016）；而運動鍛煉作為一種預防和改善癌癥的干預手段，在臨床上得到越來越多的應用。

2 運動鍛煉誘導miRNA出現適應性變化

miRNA廣泛存在于人體的組織和器官中，并以非常穩定的形式釋放到外周血液循環（Redova et al.，2013），其含量因運動訓練刺激而改變。因此，miRNA作為一種對運動鍛煉有刺激性反應的潛在生物標志物受到關注。2013年1月至2020年1月，在中國知網、PubMed、Science Direct等數據庫中，以“exercise”“miRNA”“cancer”“mecha?nism”為關鍵詞檢索相關文獻。其中，檢索到關于運動鍛煉影響健康個體血液中miRNA含量變化（至少4周運動干預）的研究文獻共9篇（表1）。關于運動鍛煉引起miRNA含量變化的研究尚處于初步階段，相關研究數量有限，且大部分研究的樣本量較小，因此在篩選文獻時未設置最小樣本閾值。人體血液中miRNA含量受相關疾病影響，因此，為排除運動以外因素對miRNA含量的影響，所納入的9項研究的受試者均為健康個體。

表1 運動鍛煉誘導miRNA的適應性變化Table1 Adaptive Changes of Exercise-Induced miRNA

綜合相關研究發現，經過長期運動鍛煉后，血漿中miR-1、miR-133a和miR-206的含量明顯上升，且這種變化可持續至運動后 24 h（Cui et al.，2016；Gomes et al.，2014；Mooren et al.，2014）；而 miR-146a和 miR-126在血漿中含量上升的狀態可持續36 h甚至更久（Barber et al.，2019）。Nielsen等（2014）研究表明，12周耐力運動后3～5 d仍可以檢測出部分miRNA的含量變化。有研究表明，經過長期運動鍛煉后，miR-486在血漿中的含量呈下降趨勢（Aoi et al.，2013；Barber et al.，2019）。總體而言，長期的運動鍛煉會導致血漿中miRNA的含量變化，且運動鍛煉對miRNA的影響具有一定時效性。

3 運動鍛煉可能通過調節miRNA改善多種類型癌癥

3.1 miRNA參與癌癥發生和發展

miRNA是一類具有調控功能的內源性非編碼RNA，大小約20～25個核苷酸，通過對調節mRNA轉錄的基因進行切割、失穩或抑制，進而調控相關蛋白表達。據預測，miRNA能夠調控55%以上的蛋白質編碼基因（Friedman et al.，2009），并參與細胞發育、增殖、新陳代謝和信號轉導等過程。miRNA與mRNA只有部分堿基互補，因此單個miRNA可能靶向多個不同的mRNA（Zhu et al.，2018）。同樣，單個mRNA可能包含多個不同的miRNA結合位點，從而形成復雜的調控網絡（Zhu et al.，2018）。通過這種作用模式，miRNA直接或間接調控癌癥相關的mRNA，進而廣泛參與癌癥的發生和發展（Yuan et al.，2016）。在實體和血液腫瘤中，已發現大量miRNA含量發生改變，并且其表達與診斷時癌癥的嚴重程度和分期有關（Tutar et al.，2015）。

相關研究表明，miRNA對癌癥的發生和進展具有雙重效用，其靶點是腫瘤抑制因子或癌基因（Priyadarshini et al.，2013）。因此，特定miRNA的表達能夠下調癌基因或重新表達腫瘤抑制基因，進而形成腫瘤抑制（Song et al.，2016）。如在肝癌中，miR-206通過靶向c-Met基因的3’-UTR導致c-Met基因沉默，從而阻斷CDK6的細胞周期進程，預防肝癌發生和發展（Umeh-Garcia et al.，2018）。miRNA是癌癥發展中的診斷標記物，如在乳腺癌中，已經發現miR-1、miR-133a、miR-126等是早期癌癥發生的生物標記物（Muti et al.，2014）。在癌癥患者中，miRNA失調將會影響癌細胞增殖、分化和侵襲等（Park et al.，2018）。基于此，調控miRNA對癌癥患者的康復極為重要。

3.2 運動鍛煉誘導的miRNA可能改善多種類型癌癥

運動鍛煉能夠誘導基因的差異表達（Ornish et al.，2008），其中就包括miRNA，且不同運動類型對miRNA的含量產生不同影響。近年來，運動鍛煉誘導miRNA的含量變化引起廣大學者的關注。相關研究發現，12周高強度間歇訓練后，乳腺癌患者血清中抑癌miRNA含量明顯增加，促癌miRNA含量明顯減少（Isanejad et al.，2016）。同時，運動鍛煉對miRNA的調節能夠抑制相關促癌因子，并有效抑制腫瘤細胞自我更新、侵襲和轉移等，降低罹患癌癥的風險（Mooren et al.，2014）。可見，運動鍛煉可能通過調節miRNA的含量變化，進而影響癌癥的發生與發展。

目前，越來越多的研究表明，長期運動鍛煉可誘導相關miRNA的含量變化，且這些miRNA作為抑癌基因在改善癌癥相關信號通路中發揮重要作用（Alhasan，2019；Cui et al.，2013；Wang et al.，2019）。由此推測，運動鍛煉可能通過誘導miRNA含量變化改善相關癌癥。雖然長期運動鍛煉后miR-486含量下降，但有研究表明，較低含量的miR-486表達并不會增加癌癥不良預后的風險（Jiang et al.，2018）。因此，結合表1的分析結果，將運動鍛煉誘導miRNA改善的癌癥類型進行匯總（圖1），有6種癌癥能夠同時被運動誘導的miRNA改善。可見，運動鍛煉通過調節在多種類型癌癥中發揮抑癌因子作用的miRNA（miR-1、miR-126、miR-133a、miR-146a、miR-206）含量，可能對結直腸癌、肺癌、前列腺癌、乳腺癌、肝癌和胃癌具有良好的改善作用。

圖1 長期運動鍛煉誘導miRNA改善的癌癥類型Figure 1. Cancer Types of Long-Term Exercise Improved by Regulating miRNA

4 運動鍛煉調節miRNA改善癌癥的可能機制

miRNA已被證實能夠抑制癌癥相關重要基因的表達（Cui et al.，2013），能夠調控大約30%人類癌基因和腫瘤抑制基因（Areeb et al.，2015）。miRNA調控靶基因的主要機制是通過與mRNA 3’非翻譯區（3’-untranslated region，3’-UTR）部分堿基互補序列相結合，誘導mRNA降解或抑制mRNA翻譯（Zhu et al.，2018），阻滯細胞周期進程，進而有效靶向腫瘤干細胞并阻礙其轉移。如miR-206針對c-Met基因的 3’-UTR進行沉默（Wang et al.，2019），進而將細胞周期阻滯在G0/G1期（Zhou et al.，2019）；miR-126的表達與細胞增殖減少和癌細胞在G1期阻滯有關（Al?hasan，2019）。運動鍛煉能夠調節相關miRNA含量，從而達到改善癌癥的效果，而miRNA改善癌癥主要通過調控相關因子。鑒于此，在分子水平上了解運動鍛煉誘導miR?NA干預癌細胞的相關信號通路十分重要，既有利于了解運動鍛煉通過調節miRNA改善癌癥的機制，亦有助于將運動鍛煉應用于癌癥的臨床控制。

4.1 運動鍛煉通過調節miRNA改善乳腺癌的可能機制

乳腺癌是全世界女性最常見的惡性腫瘤之一。在乳腺癌相關研究中，miR-206、miR-133a、miR-126、miR-1和miR-146a作為抑癌因子在組織中的表達顯著降低（Al?hasan，2019；Cui et al.，2013；Long et al.，2019），而運動鍛煉能夠顯著增加miR-1、miR-126、miR-133a、miR-146a、miR-206的含量。事實上，經過一段時間的運動鍛煉后，miR-206在乳腺腫瘤組織中表達增加，并減少腫瘤組織生長（Isanejad et al.，2016）。癌癥干細胞作為能夠自我更新并介導腫瘤生成和轉移的癌細胞亞群，在腫瘤生成和轉移中的作用至關重要。有研究發現，在乳腺癌干細胞（breast cancer stem cells，BCSCs）中，T-Box轉錄因子 3（T-Box tran?scription factor 3，TBX3）過表達，參與其增殖、遷移和調控（Amir et al.，2016），并調節TGF-β1的促遷移能力，這是BCSCs擴增的必要和充分條件（Li et al.，2013）。然而，TBX3在乳腺癌細胞中受運動鍛煉調節的miR-206抑制，且這種抑制能夠消除腫瘤侵襲表型（Amir et al.，2016）。其主要機理是，運動鍛煉調節的miR-206抑制TBX3轉錄因子，降低TGF-β促遷移能力，進而抑制BCSCs遷移。同理，受運動鍛煉調節的miR-1通過與卷曲蛋白7（frizzled class receptor 7，FZD7）結合，阻滯Wnt/β-catenin信號轉導，進而抑制BCSCs增殖和遷移（Liu et al.，2015）。

在腫瘤細胞中，過表達的miR-133a使細胞周期阻滯在G2/S期，抑制DNA新合成（Cui et al.，2013）。而有研究發現，miR-133a含量受運動鍛煉的調節（Cui et al.，2016；Gomes et al.，2014；Mooren et al.，2014）。生物信息學預測表明，表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）是miR-133a潛在靶點。基因分析顯示，miR-133a與EGFR mRNA上的3’-UTR結合（不與突變的3’-UTR結合），從而下調蛋白表達水平，因此EGFR的蛋白表達隨miR-133a表達的增加而減弱；另外，在乳腺癌細胞中，受運動鍛煉調節的miR-133a能夠抑制磷酸化Akt蛋白（phospho-pro?tein kinese B，p-Akt）水平（Cui et al.，2013）。磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）和Akt是EGFR下游重要信號通路分子，激活的EGFR通過該通路將信號傳遞給PI3K蛋白，進而導致Akt蛋白磷酸化。因此，miR-133a在運動鍛煉中表達增加，然后主動轉運到腫瘤組織，而過表達的miR-133a通過靶向EGFR阻止PI3K的信號傳導，進而抑制p-Akt蛋白水平，從而調節乳腺癌細胞的周期和增殖（Cui et al.，2013）。

運動鍛煉能夠增加miR-126和miR-146a的含量，miR-126過表達與乳腺癌細胞增殖減少及G1期阻滯有關（Al?hasan，2019）。Alhasan（2019）研究發現，血管內皮生長因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGF-A）通過促進血管內皮細胞增殖和腫瘤生長參與腫瘤轉移，且在乳腺癌細胞中是miR-126的直接靶點。因此，過表達的miR-126通過直接調控VEGF-A抑制乳腺組織中癌細胞的生長和遷移。研究表明，miR-146a直接與白細胞介素-1受體相關激酶 1（interleukin-1 receptor-associated kinase 1，IRAK1）的3’-UTR結合，從而發揮腫瘤抑制作用（Long et al.，2019）。

4.2 運動鍛煉通過調節miRNA改善前列腺癌的可能機制

前列腺癌被認為是最常見的癌癥之一。研究發現，miR-206過表達能夠改善前列腺癌（Wang et al.，2018），而運動鍛煉能夠增加血液循環中miR-206的含量。miR-206上調能夠抑制前列腺癌細胞增殖、遷移，侵襲并誘導G0/G1阻滯，而前列腺癌組織中miR-206的表達明顯降低（Wang et al.，2018）。膜聯蛋白下調或功能障礙在惡性腫瘤的發生、發展中起重要作用，miR-206通過與膜聯蛋白A2（annexin A2，ANXA2）mRNA的3’-UTR結合，調節上皮-間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）信號（Yang et al.，2018）。由此，運動鍛煉后，miR-206能夠介導ANXA2，從而抑制前列腺癌細胞的侵襲和轉移。

同樣，miR-1含量也受到運動鍛煉調節。miR-1通過阻滯G0/G1期進程抑制細胞生長，并且miR-1過表達能夠從功能上抑制前列腺癌細胞的活性和增殖，miR-1靶向c-Met，顯著降低p-Akt和p-mTOR的蛋白水平，從而阻滯Akt/mTOR信號通路以減少前列腺癌細胞的存活和增殖（Gao et al.，2019）。Hazar-Rethinam等（2011）研究表明，E2F家族成員E2F5和CDK家族成員PFTK1參與前列腺癌細胞周期的調控，而miR-1可直接調控這2個基因，進而抑制前列腺癌細胞增殖。

在前列腺癌組織中miR-133a-3p含量降低，尤其在骨轉移性前列腺癌中。Tang等（2018）發現，miR-133a-3p通過直接靶向EGFR、成纖維細胞生長因子受體1、IGF-1R和肝細胞生長因子受體（mesenchymal-epithelial transition factor，MET）等多種細胞因子受體，阻滯PI3K/Akt信號通路，進而降低前列腺癌骨轉移的發生率。

熒光素酶實驗研究表明，ADAM金屬蛋白酶結構域9（a disintegrin and a metalloprotease 9，ADAM9）參與多種癌癥的發生和發展，是miR-126的靶基因（Hua et al.，2018）。目前，已證實miR-126能夠降低ADAM9蛋白的表達，進而抑制前列腺癌進程（Hua et al.，2018），而運動鍛煉能夠增加miR-126含量。由此，運動鍛煉可能通過調節miR-126來抑制前列腺癌的進程。

Xu等（2015）通過力學分析發現，miR-146a靶向Rho相關的含有卷曲螺旋蛋白激酶1（rho associated coiled coil containing protein kinase 1，ROCK1）的3’-UTR，抑制ROCK1的基礎表達水平，同時miR-146a過表達能夠降低（天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶3，cysteinyl aspartate specific protein?ase，Caspase3）活性。因此，運動鍛煉增加的miR-146a通過調節ROCK/Caspase3通路，在促進前列腺癌細胞凋亡過程中發揮重要作用（Xu et al.，2015）。

4.3 運動鍛煉通過調節miRNA改善肝癌的可能機制

肝細胞癌是最常見的原發性肝臟惡性腫瘤之一。越來越多的證據表明，miRNA失調與包括肝癌在內的多種腫瘤的發生密切相關（Chen et al.，2016）。有研究發現，在27例人體肝癌組織中，miR-206的表達低于癌細胞旁正常組織（Wang et al.，2019），而運動鍛煉能夠上調miR-206。人類肝癌組織中c-Met水平與miR-206表達呈負相關，且miR-206針對c-Met基因的3’-UTR進行沉默，但c-Met表達的恢復可逆轉miR-206對肝癌的抑制作用（Wang et al.，2019）。因此，miR-206主要通過靶向c-Met/PI3K/Akt/mTOR通路減少肝細胞生長因子誘導細胞EMT和血管生成，進而阻滯肝癌細胞增殖和細胞周期（Chen et al.，2016）。

內皮素-1（endothelin-1，ET-1）是一種強有力的促有絲分裂原，通過western blot和real-time PCR均檢測到ET-1在人肝癌組織中高表達，而miR-1在肝癌細胞系中表達降低（Li et al.，2012）。熒光素酶報告分析表明，miR-1通過與ET-1的3’-UTR堿基互補結合位點配對來抑制ET-1表達，進而抑制肝癌細胞增殖（Li et al.，2012）。

功能研究表明，過表達的miR-133a通過抑制細胞增殖、遷移、侵襲和克隆形成，誘導細胞凋亡并阻滯細胞周期于G0/G1期，從而抑制體內腫瘤生長（Zhang et al.，2019b）。有研究證實，IGF-1R是肝癌細胞中miR-133a的直接靶點，miR-133a的過表達通過阻滯IGF-1R及其下游PI3K/Akt信號通路，進而抑制肝癌生長（Zhang et al.，2019b）。運動鍛煉后，miR-133a含量顯著增加，由此，miR-133a可能是運動鍛煉影響肝癌進展的有效途徑。

Polo樣激酶 4（Polo-like kinase 4，PLK-4）屬于致癌基因。生物信息學分析表明，PLK-4具有調節ATR/CHEK1通路參與肝癌的致癌作用。miR-126/PLK-4信號軸主要通過調節細胞增殖和細胞周期來抑制腫瘤的發生和發展。在此過程中，ATR/CHEK1通路受到顯著抑制（Bao et al.，2018）。因此，受到運動鍛煉調節的miR-126進一步負調控PLK-4的ATR/CHEK1通路，影響肝癌發展。

TNF受體相關因子6（TNF receptor associated factor 6，TRAF6）是腫瘤壞死因子受體相關因子家族的成員，其在許多癌癥中是一種普遍擴增的癌基因（林根 等，2015）。研究表明，TRAF6在肝癌組織和細胞中表達上調，而受運動鍛煉影響的miR-146a通過下調TRAF6抑制肝癌細胞增殖、侵襲和腫瘤生長（Zu et al.，2016）。

4.4 運動鍛煉通過調節miRNA改善胃癌的可能機制

胃癌是世界上第四大常見癌癥。與運動鍛煉相關的miR-206能夠抑制c-Met在胃癌中的表達，且在腫瘤中過表達的c-Met具有顯著抑制腫瘤發展的作用（Zheng et al.，2015）。機理研究表明，配對盒基因3（paired box 3，PAX3）在胃癌組織中表達顯著升高，能夠促進胃癌細胞轉移和侵襲（Zhang et al.，2015）。MET在人類多種癌癥中上調，并在癌癥發展中起重要作用（Han et al.，2015）。胃癌中，PAX3和MET水平呈正相關，且PAX3的功能是通過上調下游目標MET實現的（Zhang et al.，2015）。研究發現，PAX3是miR-206靶基因，由此，受運動鍛煉調節的miR-206通過抑制PAX3的表達影響MET信號通路，從而抑制胃癌細胞轉移（Zhang et al.，2015）。此外，Han等（2015）研究發現，miR-1通過靶向MET抑制胃癌細胞增殖和遷移。

Erb-B2受體酪氨酸激酶2（Erb-B2 receptor tyrosine ki?nase 2， ERBB2）是一種跨膜酪氨酸激酶受體，屬于EGFR家族，過表達的ERBB2能夠促進細胞增殖，抑制細胞凋亡，導致細胞不受控或過度生長，其在人類腫瘤發生、發展中起重要作用（Li et al.，2017）。研究發現，miR-133a通過下調ERBB2及其下游信號分子p-Erk1/2和p-Akt的表達來抑制胃癌細胞增殖（Li et al.，2017）。而由于運動鍛煉促使miR-133a含量增加，長期有氧耐力運動可能通過調節miR-133a影響胃癌進展。

雙熒光素酶實驗證實，miR-126通過靶定IGF-1R的3’-UTR，進而抑制IGF-1R表達，導致胃癌細胞增殖和侵襲降低（王宏 等，2019）。轉化生長因子β激活激酶1（trans?forming growth factor β-activated kinase 1，Tak1）是絲裂原活化蛋白激酶家族的成員，在NF-κB信號通路激活中發揮持久作用。大多數組織中，Tak1丟失使細胞對凋亡或死亡敏感（Mihaly et al.，2014）。此外，有研究發現，胃癌細胞中miR-146a表達與Tak1表達呈負相關（Chen et al.，2017）。因此，由運動鍛煉誘導的miR-146a能夠靶向Tak1，抑制NF-κB信號通路并降低Bcl2表達，進而抑制胃癌細胞增殖和遷移。

4.5 運動鍛煉通過調節miRNA改善結直腸癌的可能機制

在結直腸癌中，miR-206作為腫瘤抑制因子，將結直腸癌細胞阻滯在G0/G1期，并加速細胞凋亡（Ren et al.，2016）。研究發現，miR-206過表達能夠下調結直腸癌細胞中編導跨膜蛋白1（transmembrane 4 L six family member 1，TM4SF1），從而降低Akt和Erk磷酸化水平，影響結直腸癌細胞增殖、侵襲和轉移（Park et al.，2018）。因此，miR-206作為運動鍛煉和結直腸癌之間的潛在介質可能發揮重要作用。

過表達的miR-1模擬物能夠顯著降低腫瘤糖酵解，包括乳酸的產生和葡萄糖的攝取等，并最終抑制腫瘤增殖（Xu et al.，2017）。其主要機制是，miR-1通過與缺氧誘導因子-1α（hypoxia inducible factor 1α，HIF-1α）的3'-UTR結合，介導HIF-1α耗竭以抑制腫瘤糖酵解（Xu et al.，2017）。miR-1顯著抑制Smad3與HIF-1α之間的相互作用，這種相互作用歸因于HIF-1α減少，從而抑制Smad3激活，降低Warburg效應中代謝酶（如HK2和MCT4）的表達，進而最終抑制腫瘤增殖（Xu et al.，2017）。因此，運動鍛煉可能通過顯著增加miR-1改善結直腸癌。

研究發現，SUMO特異性蛋白酶1（SUMO-specific protease 1，SENP1）基因表達失調在多種癌癥中均有表現，是癌癥進展中關鍵的癌基因（Zhou et al.，2018）。熒光素酶基因實驗表明，miR-133a-3p能夠通過與其3'-UTR結合來調節SENP1的表達，導致SENP1下調和CDK抑制劑（如 p16、p19、p21和p27）上調（Zhou et al.，2018），從而在結直腸癌細胞增殖和調控細胞周期中發揮作用。

另外，miR-126和miR-146a在結直腸癌中含量下降（Bleau et al.，2018；Yuan et al.，2016）。趨化因子（C-X-C基序）受體4（C-X-C motifchemokine receptor 4，CXCR4）是7種跨膜G蛋白偶聯受體成員，對多種細胞動員、遷移、增殖和存活起至關重要的作用，且CXCR4在各種癌癥類型中高度表達，被認為是表達最廣泛的癌癥相關趨化因子受體（Chatterjee et al.，2014）。在結直腸癌中，miR-126通過CXCR4失活RhoA信號通路發揮腫瘤抑制作用（Yuan et al.，2016）。研究發現，miR-146a能夠阻止 c-Met的翻譯，miR-146a的過表達在腫瘤轉移克隆體中導致惡性腫瘤減少，并在一定程度上消除原發性腫瘤（Bleau et al.，2018）。由此，運動鍛煉可能通過調節miR-126和miR-146a改善結直腸癌。

4.6 運動鍛煉通過調節miRNA改善肺癌的可能機制

非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）是全球癌癥相關死亡的主要原因，血管生成是NSCLC的主要標志。研究發現，miR-206在NSCLC中含量顯著下降（Xue et al.，2016）。在NSCLC中，miR-206通過抑制14-3-3ζ/STAT3/HIF-1α/VEGF通路降低NSCLC的血管生成能力（Xue et al.，2016）。具體機制是 ，14-3-3ζ與磷酸化的STAT3結合，提高HIF-1α表達，增強HIF-1α向VEGF啟動子的募集，導致14-3-3ζ增強血管生成。然而，在NSCLC細胞異種移植模型中，miR-206過表達或14-3-3ζ表達減少均抑制STAT3/HIF-1α/VEGF通路，并降低腫瘤的生長和血管生成（Xue et al.，2016）。在另一條通路中，miR-206通過抑制c-Met和Bcl2在NSCLC中的表達，在腫瘤中發揮腫瘤抑制作用（Sun et al.，2015）。另外，miR-1和miR-206均抑制c-Met下游的Akt和Erk通路，并阻斷肝細胞生長因子誘導的EMT（Jiao et al.，2018）。由此，miR-1和miR-206可能介導運動鍛煉調節NSCLC的相關信號通路。

在NSCLC患者中發現，miR-133a下調與NSCLC患者的預后不良相關（Shen et al.，2019）。YES原癌基因1（YES proto-oncogene 1，YES1）也被確認為是miR-133a的直接靶標，且YES1下調能夠抑制NSCLC細胞增殖（Shen et al.，2019）。因此，運動鍛煉誘導的miR-133a可能通過靶向YES1，抑制NSCLC中的細胞增殖。

PTEN/PI3K/Akt通路被認為是調控細胞增殖、生長、代謝和凋亡等生物學過程的重要信號通路（Song et al.，2016）。miR-126上調導致PIK3R2、PI3K和p-Akt表達下降，PTEN表達升高（Song et al.，2016）；相反，miR-126下調，這3種蛋白表達量增加。雙熒光素酶基因檢測結果表明，PIK3R2是miR-126的靶基因（Song et al.，2016）。因此，在NSCLC細胞中過表達的miR-126能夠降低PIK3R2的表達，影響PTEN/PI3K/Akt信號通路，從而抑制腫瘤細胞增殖、遷移和侵襲（Song et al.，2016）。

在NSCLC中，miR-146a-5p通過靶向調節細胞周期因子（CCND1和CCND2）mRNA的3’-UTR位點，在mRNA和蛋白質水平上均降低細胞周期因子的表達，從而導致細胞周期停滯在G0/G1期，進而抑制NSCLC細胞系中的細胞增殖和細胞周期進程（Li et al.，2016）。由此，運動鍛煉可能通過誘導miR-146a抑制NSCLC細胞增殖。

綜上所述，運動鍛煉可能通過調節miR-1、miR-126、miR-133a、miR-146a、miR-206a含量，對乳腺癌、前列腺癌、肝癌、胃癌、結直腸癌、肺癌具有良好的改善作用。根據miRNA的生理生化特性，miRNA能夠調控mRNA轉錄的基因進行切割、失穩或翻譯抑制，進一步抑制相關基因表達。miRNA調控癌基因的具體機制為miRNA通過與mRNA的3’-UTR部分堿基互補配對，誘導mRNA翻譯、降解和沉默，導致細胞有絲分裂G0/S期停滯，阻斷癌細胞新蛋白質形成和DNA復制，從根源上切斷癌細胞復制和轉移。運動鍛煉通過調節miRNA改善相關癌癥的進程中，運動鍛煉誘導的miRNA主要通過調節c-Met/Akt/mTOR、c-Met/Akt/Erk和c-Met/PI3K/Akt信號通路阻滯細胞有絲分裂G0/S期，進而有效控制癌細胞更新、侵襲和遷移（圖2）。

圖2 運動鍛煉通過調節miRNA改善癌癥的機制Figure 2. The Mechanism of Physical Exercise Improving Cancer by Regulating miRNA

5 結論

運動鍛煉能夠調節血漿中運動敏感型miRNA的含量，可能對乳腺癌、前列腺癌、肝癌、胃癌、結直腸癌、肺癌具有良好的改善作用，且運動鍛煉誘導的相關miRNA可能通過調節相關信號通路阻滯細胞有絲分裂的G0/S期，從而有效控制癌細胞更新、侵襲和遷移。目前，有關運動鍛煉對miRNA表達的影響受到樣本量小的限制，且未對miRNA或身體活動進行量化。更重要的是，鮮見運動鍛煉誘導miRNA改善癌癥的針對性研究，未來需要進一步探討其具體機制。