長(zhǎng)鏈非編碼RNA在肺纖維化中的作用研究進(jìn)展

孫鑫鑫，舒 靜，許 萍

(南昌大學(xué)第四附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，南昌 330003)

肺纖維化是肺損傷、間質(zhì)性肺疾病等多種肺部疾病終末期的病理過程。肺組織的纖維化導(dǎo)致正常肺組織結(jié)構(gòu)改變、功能喪失，患者由缺氧最終進(jìn)展為呼吸衰竭、死亡。近年來對(duì)肺纖維化的發(fā)病機(jī)制及過程的深入研究不斷為疾病的治療提供至關(guān)重要的新思路。文章總結(jié)了長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)在促進(jìn)和抑制肺纖維化過程中的調(diào)節(jié)機(jī)制研究進(jìn)展。

1 lncRNA及肺纖維化的概述

1.1 lncRNA

隨著對(duì)人類基因組的復(fù)雜性逐漸深入的了解，研究者們認(rèn)識(shí)到RNA調(diào)控潛力。lncRNA被廣泛定義為長(zhǎng)度超過200個(gè)核苷酸的非編碼RNA分子，參與多種疾病的發(fā)生與發(fā)展。lncRNAs通過廣泛的功能調(diào)節(jié)基因表達(dá)，包括：直接轉(zhuǎn)錄的影響；染色質(zhì)修飾復(fù)合物的調(diào)節(jié)；通過信使RNA(mRNA)加工和穩(wěn)定性調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)；作為海綿作用于微小RNA(miRNA)以防止它們發(fā)揮作用[1]。lncRNA與多種器官纖維化有關(guān)，如：lncRNA APTR促進(jìn)肝星狀細(xì)胞的活化和肝纖維化的進(jìn)展[2]；lncRNA CYP4B1-PS1-001與腎臟纖維化緊密相關(guān)[3]；lncRNA MIAT及H19促進(jìn)心肌纖維化[4-5]；lncRNA H19還能促進(jìn)膽汁淤積性肝纖維化的發(fā)生[6]。順著這樣的思路，近年來探尋lncRNA在肺纖維化的發(fā)生或進(jìn)展過程中的作用成為研究熱點(diǎn)。

1.2 肺纖維化

肺纖維化是以成纖維細(xì)胞增殖及大量細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)聚集并伴炎癥損傷、組織結(jié)構(gòu)破壞為特征的一大類肺疾病的終末期改變。絕大部分肺纖維化患者病因不明。近年來，有研究[7-8]表明口服吡非尼酮和尼達(dá)尼布克可緩解肺纖維化進(jìn)展，為患者帶來新希望，但仍不足以降低肺纖維化的高致死率，需要新的治療方式和思路。隨著非編碼人類轉(zhuǎn)錄組越來越多的作用被發(fā)掘，研究者們開始從中探索新的治療策略，尋求新的機(jī)遇。

2 lncRNA在肺纖維化中的雙重調(diào)控作用

2.1 lncRNA抑制纖維化的調(diào)控

lncRNA可能參與抑制纖維化的調(diào)控。LIU等[9]發(fā)現(xiàn)lncRNA前列腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄物29(lncRNA PCAT29)可抑制肺成纖維細(xì)胞中miRNA-221介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)下游的RASAL1/ERK1/2信號(hào)通路，從而抑制某些與肺纖維化息息相關(guān)的炎性細(xì)胞因子(如N4bp2和Plxna4)的表達(dá)，最終抑制肺纖維化的進(jìn)程。巨噬細(xì)胞活化在許多病理生理過程中起關(guān)鍵作用。CUI等[10]發(fā)現(xiàn)在博來霉素誘導(dǎo)的肺纖維化的小鼠中，肺泡巨噬細(xì)胞是聚合體，由定植的肺泡巨噬細(xì)胞和從肺間質(zhì)浸潤(rùn)的肺泡巨噬細(xì)胞(通常也稱為動(dòng)員的肺泡巨噬細(xì)胞)組成，其中博來霉素處理的小鼠的定植肺泡巨噬細(xì)胞和動(dòng)員巨噬細(xì)胞中，肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(MALAT1)水平降低。CUI等[10]通過對(duì)肺膠原的Masson三色染色，肺組織學(xué)檢查以及α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)和纖維連接蛋白的免疫組織化學(xué)分析均證實(shí)巨噬細(xì)胞-Malat1-消融小鼠中博來霉素誘導(dǎo)的肺纖維化的嚴(yán)重程度增加；博來霉素處理的對(duì)照小鼠的肺泡巨噬細(xì)胞中精氨酸酶1(Arg-1)、巨噬細(xì)胞清道夫受體1(MSR1)、過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)和Krüppel樣因子4(KLF4)的表達(dá)升高，更重要的是，這些分子在Malat1消融的肺泡巨噬細(xì)胞中進(jìn)一步增多。這些研究表明，巨噬細(xì)胞Malat1對(duì)肺纖維化的發(fā)展過程具有重要的阻斷作用。

2.2 lncRNA促進(jìn)纖維化的調(diào)控

lncRNA更多地參與了促進(jìn)肺纖維化的調(diào)控。肺纖維化的特征之一在于ECM的異常沉積，其主要由膠原組成。肺纖維化的發(fā)展與成纖維細(xì)胞增殖，及向病理性肌成纖維細(xì)胞分化和增加的膠原蛋白含量有關(guān)。lncRNA參與促進(jìn)肺纖維化的過程與miRNAs調(diào)控、TGF-β1相關(guān)傳導(dǎo)通路、內(nèi)皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EndMT)、端粒相關(guān)的凋亡系統(tǒng)等多種因素有關(guān)。

2.2.1 lncRNA與miRNAs調(diào)控

miRNA被廣泛地認(rèn)為是特發(fā)性肺纖維化(IPF)發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵因素。有研究[11]發(fā)現(xiàn)miR-26a可以減輕TGF-β1誘導(dǎo)的MRC-5細(xì)胞中結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)上調(diào)，從而抑制纖維化。ZHAO等[12]發(fā)現(xiàn)lncRNA NONMMUT065582，即肺纖維化相關(guān)RNA(PFAR)，通過作為miR-138的分子海綿調(diào)節(jié)YAP1-Twist軸，從而促進(jìn)肺纖維化；而沉默PFAR可減少TGF-β1誘導(dǎo)的膠原蛋白1和膠原蛋白3的上調(diào)，并減少肺成纖維細(xì)胞中的遷移、增殖和肌成纖維細(xì)胞的形成，從而減輕肺纖維化。最新研究[13]發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)PFAR的表達(dá)可促進(jìn)成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變，再誘導(dǎo)miR-15a過表達(dá)后，這一過程顯著減輕；相反，沉默PFAR可抑制TGF-β1誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞分化，這種作用可以被miR-15a抑制劑逆轉(zhuǎn)，表明PFAR可通過miR-15a調(diào)節(jié)TGF-β1誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞分化。

2.2.2 lncRNA與TGF-β1相關(guān)傳導(dǎo)通路

在對(duì)TGF-β1相關(guān)通路的研究中，SONG等[14]發(fā)現(xiàn)一種在IPF中上調(diào)的新型轉(zhuǎn)錄本并將其命名為lncRNA-ITPF，證實(shí)其為一種真正的lncRNA,通過實(shí)時(shí)細(xì)胞遷移分析系統(tǒng)檢測(cè)活化成纖維細(xì)胞的遷移，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，lncRNA-ITPF降低了遷移，而lncITPF過表達(dá)促進(jìn)遷移。通過各種實(shí)驗(yàn)室技術(shù)驗(yàn)證：lncRNA-ITPF通過影響啟動(dòng)子去H3和H4組蛋白乙?；{(diào)控其宿主基因整合素β樣1(ITGBL1)，從而發(fā)揮其促纖維化的功能；經(jīng)過熒光素酶活性途徑抑制劑和ChIP-qPCR顯示smad2/3與lncITPF啟動(dòng)子結(jié)合，以及TGF-β1-smad2/3是纖維化途徑的上游誘導(dǎo)物。TGF-β1相關(guān)通路與miRNA的調(diào)節(jié)息息相關(guān)，SAVARY等[15]通過研究TGF-β刺激的肺成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的整個(gè)非編碼部分，在肺纖維化的小鼠模型和IPF患者組織樣本中，驗(yàn)證了lncRNA發(fā)動(dòng)蛋白3相反鏈(DNM3OS)及其相關(guān)miRNA的差異表達(dá)，其認(rèn)為DNM3OS通過產(chǎn)生3種促纖維化成熟miRNA(即miR-199a-5p/3p和miR-214-3p)，反式調(diào)節(jié)TGF-β誘導(dǎo)的肺成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，DNM3OS作為下游效應(yīng)物影響samd和TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)的非samd組分。

2.2.3 lncRNA與EndMT

EndMT是內(nèi)皮細(xì)胞失去其特性并轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞的過程，而TGF-β信號(hào)是EndMT的主要誘導(dǎo)物[16]。MALAT1和GATA6反義RNA(GATA6-AS)是典型的特異性的與EndMT相關(guān)的lncRNA。ZBE1(也稱為TCF8或δEF1)是轉(zhuǎn)錄抑制因子復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的重要調(diào)節(jié)因子。QIAN等[17]的實(shí)驗(yàn)表明lncRNA ZEB1反義RNA 1(ZEB1-AS1)通過充當(dāng)miR-141-3p的內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)RNA(ceRNA)，增加ZBE1的表達(dá)，從而促進(jìn)成纖維細(xì)胞活化和肺纖維化，其認(rèn)為ZEB1-AS1/miR-141-3p/ZEB1軸參與了TGF-β1介導(dǎo)的肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞EndMT。有研究[18]表明在二氧化硅暴露情況下，lncRNA的調(diào)節(jié)和表達(dá)會(huì)受到影響，參與硅相關(guān)性肺纖維化(如矽肺)。LIU等[19]發(fā)現(xiàn)lncRNA-ATB，即由TGF-β激活的lncRNA，可通過充當(dāng)miR-200c海綿促進(jìn)EndMT；lncRNA-ATB在肺上皮細(xì)胞的EndMT期間大量表達(dá)；二氧化硅刺激的巨噬細(xì)胞共同分泌TGF-β1，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞中的lncRNA-ATB與miR-200c結(jié)合并釋放ZEB1，從而促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)。

2.2.4 lncRNA與端粒損傷

端粒是與特定蛋白質(zhì)復(fù)合物相關(guān)的遠(yuǎn)端染色體區(qū)域，其作用是保護(hù)染色體不被降解和發(fā)生畸變。端粒的維持能力是健康細(xì)胞群的重要指標(biāo)，在細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化、凋亡或衰老等過程中均出現(xiàn)了端粒損傷。有研究[20]發(fā)現(xiàn)短端粒是IPF的危險(xiǎn)因素。Shelterin是一種多蛋白復(fù)合物，由6種蛋白組成，包括端粒重復(fù)結(jié)合因子(TRF)1和2、TRF1相互作用蛋白2(Tin2)、三肽基肽酶1(TPP1)、阻遏蛋白激活蛋白1(Rap1)和端粒保護(hù)蛋白1(POT1)。Shelterin蛋白與端粒DNA序列結(jié)合，對(duì)端粒長(zhǎng)度維持和端粒完整性至關(guān)重要[21]；其表達(dá)的變化與端粒功能障礙有關(guān)。lncRNAs是RNA轉(zhuǎn)錄本，不作為蛋白質(zhì)模板，而是與其他非編碼RNA亞型一起參與表觀遺傳調(diào)控[22]。含端粒重復(fù)RNA(TERRA)是一種含有端粒重復(fù)的lncRNA，對(duì)端粒穩(wěn)定性非常重要，TERRA與非轉(zhuǎn)化細(xì)胞中的Shelterin復(fù)合物結(jié)合，調(diào)節(jié)端粒酶復(fù)制活性[23]。GAO等[24]發(fā)現(xiàn)，與氧化應(yīng)激易感性和凋亡相關(guān)的TERRA在間質(zhì)性肺病患者和博來霉素誘導(dǎo)的纖維化小鼠肺泡上皮2型細(xì)胞中的表達(dá)增加，TERRA的失活改善了博萊霉素誘導(dǎo)的纖維化小鼠的細(xì)胞反應(yīng)。

3 小結(jié)和展望

lncRNA在介導(dǎo)肺纖維化過程的基因表達(dá)和細(xì)胞功能的改變中起關(guān)鍵作用，既有對(duì)肺纖維化進(jìn)展的抑制作用，也有促進(jìn)作用，而后者似乎更加突出。雖然有諸多因素的影響，但大多數(shù)都無法提供具體的解決策略。lncRNA對(duì)不止一種miRNA有競(jìng)爭(zhēng)或影響作用，是否意味著上游還有更加具體的調(diào)控基因，或者能在不同lncRNA中找到交集，其在肺纖維化中具體的作用機(jī)制尚不清楚。EndMT的表觀遺傳調(diào)控代表了一個(gè)非常有希望但尚未充分研究的領(lǐng)域，具有終止靶向EndMT相關(guān)肺纖維化的潛力。如何將EndMT的表觀遺傳調(diào)控與肺纖維化相關(guān)信號(hào)通路的作用聯(lián)系起來，在lncRNA調(diào)控下統(tǒng)一發(fā)揮控制纖維化進(jìn)程、乃至逆轉(zhuǎn)纖維化的作用，尚無臨床研究。但可以樂觀地認(rèn)為該研究領(lǐng)域的發(fā)展前景充滿希望。lncRNA在肺纖維化中的作用研究,將是未來研究和治療肺纖維化這一目前不可治愈疾病的新希望。