LncRNA在哮喘中的作用及其研究進(jìn)展

舒敏 梁永勝 石夢娟 伍家毅 吳文滔 于長久 陳明 施雄飛

支氣管哮喘（bronchial asthma，哮喘）是最常見的慢性呼吸道疾病，以氣道慢性炎癥為特征，發(fā)病機制復(fù)雜，是一種由身體內(nèi)外環(huán)境共同作用的結(jié)果。外部環(huán)境中空氣混濁程度和可吸入顆粒物是關(guān)鍵因素，而長鏈非編碼RNA（lncRNA）可能在機體內(nèi)部環(huán)境中發(fā)揮不可或缺的作用，調(diào)控細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡、轉(zhuǎn)錄等生理病理過程。研究lncRNA 對評估發(fā)生發(fā)展、病理機制的影響以及作為生物標(biāo)志物的潛力，對今后的臨床診治具有重要的參考價值，為哮喘的早期防治提供理論依據(jù)。

1 lncRNA 概述

長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是一類長度超過200 個核苷酸的RNA 分子，不編碼蛋白質(zhì)或肽。lncRNA 的表達(dá)水平在體內(nèi)通常低于mRNA，看起來像是基因組轉(zhuǎn)錄的噪音，但它們顯示出強烈的組織特異性表達(dá)模式，表明在細(xì)胞類型特異性中發(fā)揮著不可或缺的作用［1］。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，越來越多的證據(jù)表明lncRNA 在轉(zhuǎn)錄、翻譯、蛋白質(zhì)定位、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡等方面發(fā)揮著精確的調(diào)控作用，參與機體重要的生物學(xué)過程。lncRNA 可以基于二級結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)結(jié)合使染色質(zhì)重塑，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的功能；還可以通過“海綿”作用吸附miRNA，影響mRNAs 的翻譯、剪切和降解，從而影響mRNA的表達(dá)［2］。lncRNA 是控制先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞分化和功能的關(guān)鍵，其表達(dá)失調(diào)可能涉及癌癥、炎癥性疾病等的發(fā)生發(fā)展。隨著對lncRNA 生物學(xué)功能和特性研究的深入，靶向lncRNA 有助于復(fù)雜疾病的早期診斷和治療。

2 哮喘中l(wèi)ncRNA 的鑒定

在過去幾十年里，RNA 檢測技術(shù)的迅速發(fā)展使得新RNA 轉(zhuǎn)錄本源源不斷地被檢測，在哮喘疾病上也得到了廣泛的科學(xué)實踐。Chen 等通過RNA-seq 鑒定了哮喘患者和重癥哮喘患者全面的RNA 表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)，二者共鑒定到217個共同差異表達(dá)的lncRNA［3］。通過檢測哮喘患者和健康對照外周血T 細(xì)胞lncRNA 表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)，差異的lncRNA 一方面與肺功能相關(guān)的臨床指標(biāo)存在聯(lián)系，另一方面通過調(diào)控Th2 型細(xì)胞因子表達(dá)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，參與哮喘的發(fā)生發(fā)展［4］。這些研究都為開發(fā)lncRNA 用作哮喘診斷和治療筑牢了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提供了廣闊的研究視野。

3 lncRNA 在哮喘中的功能

哮喘是一種由身體內(nèi)外環(huán)境共同作用的結(jié)果，lncRNA可能在機體內(nèi)發(fā)揮著獨特而重要的作用。面對日益嚴(yán)重的哮喘病，研究lncRNA 在哮喘中的生物學(xué)功能并挖掘有效的生物標(biāo)志物，對今后的臨床診治具有重要的參考價值。

3.1 與氣道炎癥相關(guān)的lncRNA氣道炎癥引起可逆性氣道阻塞和氣道高反應(yīng)性，是導(dǎo)致臨床癥狀的根本原因。研究表明輕度哮喘患者即已存在氣道炎癥，即使控制良好的輕度哮喘患者中，也有殘留的炎癥［5］。因此，評估哮喘患者的氣道炎癥程度對病情分級和治療方案制定具有重要意義。Zhang 等發(fā)現(xiàn)卵清蛋白（ovalbumin，OVA）誘導(dǎo)的哮喘小鼠中l(wèi)ncRNA-AK149641 通過腺病毒調(diào)節(jié)NF-κB 信號通路的表達(dá)，改善氣道順應(yīng)性和炎癥細(xì)胞的浸潤［6］。lncRNA ANRIL/miR-125a 軸與哮喘患者的促炎細(xì)胞因子呈正相關(guān)，可能指示哮喘疾病惡化、嚴(yán)重程度和炎癥發(fā)生［7］。lncRNA 可以通過作為miRNA 的海綿或與競爭性內(nèi)源RNA互作，形成大規(guī)模的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。例如，lncRNA NEAT1 海綿化miR-200a/b 調(diào)節(jié)MMP-16 的表達(dá)，加重哮喘炎癥［8］。正常情況下，機體中Th1/Th2 細(xì)胞處于相對平衡狀態(tài)，當(dāng)T 細(xì)胞向Th2 細(xì)胞傾斜會使Th1/Th2 細(xì)胞失衡導(dǎo)致機體功能異常，加重氣道高反應(yīng)性和炎癥的發(fā)作和進(jìn)展。lncRNA MALAT1 可通過海綿化miR-155 參與調(diào)節(jié)CD4+ T 細(xì)胞內(nèi)Th1/Th2 平衡的效力［9］。此外，Treg/Th17 失衡也在哮喘的發(fā)展中起重要作用，Treg/Th17 失衡程度越大，小鼠氣道炎癥反應(yīng)越強，藥物干預(yù)后，這種失衡得到糾正，癥狀也得到緩解［10］。這些研究都表明了lncRNA 參與氣道炎癥的發(fā)生，為臨床治療提供有力證據(jù)。

3.2 與巨噬細(xì)胞極化相關(guān)的lncRNA巨噬細(xì)胞是過敏性哮喘的重要調(diào)節(jié)因子，巨噬細(xì)胞極化對哮喘發(fā)病有重要影響。臨床和動物模型研究表明，哮喘嚴(yán)重程度與M2 巨噬細(xì)胞數(shù)量相關(guān)，過敏性哮喘患者中l(wèi)ncRNA PTPRE-AS1在IL-4 驅(qū)動的M2 極化過程中顯著上調(diào)，主要通過募集WDR5 進(jìn)行負(fù)調(diào)節(jié)［11］。Xia 等分析發(fā)現(xiàn)哮喘患兒外周血單核細(xì)胞中Lnc-BAZ2B 表達(dá)明顯升高，其與M2 型活化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子IRF4 啟動子區(qū)H3K14ac 乙?；稽c結(jié)合，促進(jìn)IRF4 的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而促進(jìn)M2 型巨噬細(xì)胞活化［12］。因此，靶向lncRNA 分子干預(yù)巨噬細(xì)胞極化可能在治療過敏性疾病方面具有一定的治療潛力。

3.3 與氣道平滑肌細(xì)胞（ASMC）增殖相關(guān)的lncRNA氣道重塑是哮喘病程中的一個重要環(huán)節(jié)，而ASMC 是哮喘患者支氣管痙攣和急性狹窄的效應(yīng)細(xì)胞，從哮喘患者中提取的ASMC 在體外增殖速度快于健康者，反映了ASMC 的關(guān)鍵作用［13］。許多研究顯示，lncRNA 通過海綿化miRNA 靶向基因或蛋白通過信號通路調(diào)節(jié)ASMC 的增殖、遷移等，加劇哮喘炎癥的發(fā)生，增加患者吸氣和呼氣的阻力，例如lncRNA GAS5 在哮喘患者中上調(diào)表達(dá)，通過海綿化miR-10a，促進(jìn)BDNF 的表達(dá)，從而促進(jìn)ASMC 的增殖，增加氣道高反應(yīng)性［14］。lncRNA H19 在哮喘患者中下調(diào)表達(dá)，通過靶向miR-21 降低了PTEN 的表達(dá)，通過Akt 信號通路促進(jìn)ASMC 的增殖，減少細(xì)胞凋亡［15］。這些研究為減少ASMC增殖、減輕氣道重塑等提供了潛在的治療靶點。

3.4 與皮質(zhì)類固醇激素不敏感相關(guān)的lncRNA吸入性皮質(zhì)類固醇是一種治療哮喘的有效藥物，對不同嚴(yán)重程度的持續(xù)性哮喘患者均有療效。盡管如此，仍然有不少的哮喘患者即使長期或大劑量給予激素治療，療效也不理想。Austin 等研究發(fā)現(xiàn)lncRNA PVT1 的表達(dá)在皮質(zhì)類固醇敏感的非重癥哮喘患者中降低，而在皮質(zhì)類固醇不敏感的重度哮喘患者中表達(dá)增加［16］。重癥哮喘患者的AMSC 中的lncRNA CASC7 表達(dá)受到抑制，并靶向miR-21 促進(jìn)PI3K 和AKT 的表達(dá)，降低了皮質(zhì)類固醇的敏感性［17］。發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)氣道重塑和轉(zhuǎn)錄過程中糖皮質(zhì)激素敏感性的lncRNA，有助于使其成為改善患者利益的潛在生物標(biāo)志物。

3.5 與哮喘藥物相關(guān)的lncRNA隨著對哮喘發(fā)病機制和靶向藥物研究的不斷深入，已經(jīng)開發(fā)了許多藥物用于治療哮喘。孟魯司特鈉是一種有效且耐受性良好的抗哮喘藥物，研究發(fā)現(xiàn)其有助于哮喘兒童和小鼠的抗炎和肺保護作用，且lncRNA PCGEM1 的過表達(dá)增強了這種抗炎作用［18］。五味子乙素是從北五味子中提取出來的一種木脂素，用于肝炎、平喘等，Zhang 等［19］使用五味子乙素治療哮喘大鼠發(fā)現(xiàn)，lncRNA BCYRN1 表達(dá)下降，并提高了miR-150 表達(dá)，從而抑制ASMC 增殖和遷移，減弱吸氣和呼氣阻力。α-細(xì)辛醚是石菖蒲的主要有效成分，臨床上用于治療哮喘，Yu 等［20］通過構(gòu)建呼吸道合胞病毒（RSV）誘導(dǎo)的哮喘大鼠模型發(fā)現(xiàn)，lncRNA PVT1 靶向E2F3 參與α-細(xì)辛醚治療功效。lncRNA 多樣化的作用提示基于lncRNA 開發(fā)的新靶向藥物可能是治療哮喘的有效手段。

3.6 其他與哮喘相關(guān)的一些lncRNA除了上述報道較多的與氣道炎癥、巨噬細(xì)胞極化、氣道平滑肌細(xì)胞增殖、皮質(zhì)類固醇激素不敏感以及一些哮喘藥物相關(guān)的lncRNA 以外，還有一些其他與哮喘發(fā)生發(fā)展、診斷、治療和預(yù)后的一些lncRNA。lncRNA MEG3 在哮喘患者中低表達(dá)，尤其在混合粒細(xì)胞型哮喘中表達(dá)最低，與病程密切相關(guān)，可用于判斷患者病程和康復(fù)情況［21］。LncRNA PTTG3P 在哮喘患兒外周血中高表達(dá)，敲除PTTG3P 可抑制人支氣管上皮細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、增殖和遷移［22］。LncRNA PVT1 敲低減弱了血小板活化因子誘導(dǎo)的炎癥因子水平和細(xì)胞屏障功能的破壞，PVT1 的靶基因miR-149 過表達(dá)可逆轉(zhuǎn)其對人小氣道上皮細(xì)胞的影響［23］。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和纖維化是氣道重塑的關(guān)鍵事件，lncRNA TUG1 被鑒定可以充當(dāng)miR-181b 的海綿調(diào)節(jié)哮喘小鼠HMGB1 的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)小鼠呼吸阻力、炎癥浸潤、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和纖維化，為氣道重塑提供思路［24］。

隨著測序技術(shù)的不斷發(fā)展，lncRNA 與哮喘之間的關(guān)系逐漸顯現(xiàn)。哮喘發(fā)病機制復(fù)雜且影響因素較多，還有許多尚未明確的lncRNA 可能與哮喘有著密切的聯(lián)系。目前已有許多研究表明干預(yù)lncRNA 的表達(dá)可以通過各種機制影響氣道炎癥、巨噬細(xì)胞極化、氣道平滑肌細(xì)胞增殖、皮質(zhì)類固醇激素敏感等，為哮喘新治療靶點和預(yù)后生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)提供了新的見解。然而由于哮喘中l(wèi)ncRNA 和炎癥途徑之間的串?dāng)_復(fù)雜，單個lncRNA 的表達(dá)可能不是真正可靠的生物標(biāo)志物，研究者可以在一些與哮喘相關(guān)的通路上進(jìn)行嘗試，以提供哮喘治療的新思路。