LncRNA MALAT1與肺部疾病關(guān)系的研究進(jìn)展①

羅 琴,牛海文

（新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院呼吸神經(jīng)內(nèi)科，烏魯木齊830011）

長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是轉(zhuǎn)錄長度超過200 nt且缺乏蛋白質(zhì)編碼能力的RNA分子，因其異常表達(dá)與疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)而成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)[1]。肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1），也被稱為核富集豐富轉(zhuǎn)錄本2(NEAT2)，長度大約為8 7 00 bp，位于第13號染色體上[2]，MALAT1 3‘端的腺苷酸聚集區(qū)和尿嘧啶聚集片段形成保守的三股螺旋結(jié)構(gòu)，能夠降低3‘→5‘外切酶活性，使其更加穩(wěn)定地進(jìn)行翻譯[3]。研究證實(shí)MALAT1能夠參與調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞增殖、凋亡、分化、遷移、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)等[4]，它還與腫瘤位置、腫瘤大小、分化程度和腫瘤分期等[5]密切相關(guān)，并且在腫瘤的早期診斷、治療及預(yù)后評估等領(lǐng)域也存在著潛在的應(yīng)用價(jià)值[6]。除腫瘤以外，MALAT1在一些非腫瘤性疾病中的作用也被揭示。例如，MALAT1在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞和血管生長的功能機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用，在心血管系統(tǒng)中處于不可或缺的位置[7]。MALAT1還參與神經(jīng)系統(tǒng)疾病與呼吸性疾病的發(fā)生、發(fā)展過程[8]。本研究將MALAT1與肺部疾病的相關(guān)性研究成果綜述如下，旨在闡明MALAT1在肺部疾病中的具體作用及機(jī)制，以期為臨床上呼吸方面疾病的治療提供新的靶點(diǎn)及策略。

1 MALAT1對肺癌的影響及作用機(jī)制

MALAT1最早是在非小細(xì)胞肺癌中發(fā)現(xiàn)，不但有助于識別發(fā)生轉(zhuǎn)移的高風(fēng)險(xiǎn)初期患者，而且是判斷腫瘤預(yù)后的重要指標(biāo)。Gutschner等人利用鋅指核酸修飾的基因組工程在A549肺癌細(xì)胞中建立了一個(gè)有效的基因敲除系統(tǒng)，利用鋅指核酸酶（ZFN）技術(shù)將人肺癌細(xì)胞中的MALAT1敲低1 000倍，結(jié)果細(xì)胞的遷移能力受損，提示MALAT1作為肺癌轉(zhuǎn)移標(biāo)記可能是治療轉(zhuǎn)移性肺癌的潛在策略，以研究MALAT1在調(diào)節(jié)癌癥表型中的作用[9-10]。miRNA作為一類轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的重要因子，其活性可被MALAT1通過海綿吸附的方式調(diào)控，從而抑制肺癌細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡，阻止肺癌的進(jìn)一步惡化。最近研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1通過靶向控制miR-206的表達(dá)，誘導(dǎo)PI3K/AKT信號通路的激活，使哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)、核糖體蛋白S6激酶1等相關(guān)蛋白的磷酸化水平顯著增加，從而促進(jìn)肺癌的增殖轉(zhuǎn)移過程[11]。MALAT1還可以通過Wnt/β-catenin信號通路海綿miR-101，在順鉑耐藥的癌細(xì)胞中上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子性別決定區(qū)Y框蛋白9的表達(dá)，從而提高肺癌細(xì)胞對順鉑的化療耐藥敏感性[12]。MALAT1作為“分子海綿”競爭結(jié)合一些內(nèi)源性的microRNA并調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)水平，也可以通過PI3K/AKT、Wnt/β-連環(huán)素等多種信號通路調(diào)控肺癌細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移以及凋亡等過程。這些研究結(jié)果表明MALAT1可能成為肺癌的治療靶標(biāo)。

2 MALAT1與肺血管疾病的的相關(guān)研究

2.1 MALAT1對肺栓塞的影響及作用機(jī)制近年來肺栓塞的診斷和治療已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但仍面臨肺栓塞相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評估和臨床患者管理的巨大挑戰(zhàn)[13]。李振國等[14]研究發(fā)現(xiàn)MALAT1表達(dá)水平在肺栓塞模型組大鼠中呈現(xiàn)高表達(dá)。最近的研究證實(shí)MALAT1在LPS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)中的重要作用，表明MALAT1在炎癥和天然免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用[15]，而炎癥反應(yīng)參與了肺栓塞大鼠模型的心臟損傷進(jìn)程，炎癥被認(rèn)為是肺栓塞導(dǎo)致心臟損傷的重要機(jī)制，此研究結(jié)果揭示了MALAT1可能成為肺栓塞治療的靶標(biāo)[16]。

2.2 MALAT1對肺動脈高壓的影響及作用機(jī)制肺動脈高壓(pulmonary arterial hypertension，PAH)是一種罕見的進(jìn)行性致命性血管疾病，其特征是各種原因所導(dǎo)致的肺動脈壓力升高、血管重構(gòu)，最終導(dǎo)致右室心力衰竭[17]。靶向藥物的出行現(xiàn)使我國PAH患者5年生存率從20.8%升高到50%以上，仍難以阻止或逆 轉(zhuǎn)PAH的 病 程 進(jìn) 展[18]。Zhou等[19]研 究 表 明，MALAT1基因的rs619586A＞G單核苷酸多態(tài)性與肺動脈高壓的風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)，miR-214可直接針對rs619586G等 位 基 因 的MALAT1，抑 制MALAT1及XBP1的表達(dá)，MALAT1的rs619586A＞G單核苷酸多態(tài)性可以通過作為miR-214的ceRNA，使XBP1表達(dá)量升高，縮短S-M相變，抑制體外血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移。證明MALAT1在肺動脈高壓發(fā)病機(jī)制中起重要作用，可成為肺動脈高壓易感性的潛在指標(biāo)。

3 MALAT1與氣流受限性肺疾病的相關(guān)研究

3.1 MALAT1對哮喘的影響及作用機(jī)制哮喘是一種涉及多種細(xì)胞和因素炎癥性疾病[20]。根據(jù)全球哮喘倡議(GINA)，哮喘已影響到世界人口的5%～10%，通過炎癥表型分類可以對患者進(jìn)行個(gè)性化治療，因此迫切需要識別哮喘類型的生物標(biāo)記物[21]。Liang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，與健康人比較，MALAT1在哮喘患者的外周血中高表達(dá)，MALAT1直接或間接作用于miR-155，使得miR-155表達(dá)水平下調(diào)，導(dǎo)致GATA結(jié)合蛋白3（GATA-3）表達(dá)量升高，T-bet表達(dá)下調(diào)，從而導(dǎo)致Th1/Th2比率降低，表明MALAT1表達(dá)量與Th1/Th2比率呈負(fù)相關(guān)。最終導(dǎo)致黏膜分泌過多和氣道平滑肌收縮等促進(jìn)哮喘的發(fā)生，這也明確了MALAT1是哮喘發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。Liao等人[23]利用Starbase數(shù)據(jù)庫下載lncRNA-miRNA相互作用數(shù)據(jù)和mRNA-miRNA相互作用數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)MALAT1是被認(rèn)為最關(guān)鍵的長鏈非編碼RNA，因?yàn)樗歉嗟呐c哮喘相關(guān)的lncRNA，提示MALAT1在哮喘發(fā)病中起重要作用。MALAT1可能成為潛在的治療靶點(diǎn)和預(yù)測預(yù)后的生物標(biāo)志物。

3.2 MALAT1對慢性阻塞性肺疾病（COPD）的影響及作用機(jī)制慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種異質(zhì)性疾病，其定義是氣流持續(xù)受限且不完全可逆，肺功能進(jìn)行性惡化和氣道阻塞[24-25]，是全球第四大死亡原因，每年有300多萬人死亡[26]，故尋找潛在的生物標(biāo)志物對于早期、及時(shí)地識別COPD患者發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)和疾病管理是非常必要的。研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1可促進(jìn)促炎癥的M1肺泡巨噬細(xì)胞的激活，抑制M2肺泡巨噬細(xì)胞的交替激活，這與肺部炎癥和損傷有關(guān)[27]。Liu等[28]研究表明MALAT1通過與其靶標(biāo)miR125b、miR-146a和miR-203的內(nèi)在相關(guān)性，在COPD患者急性加重風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測和管理中顯示出臨床意義。結(jié)果顯示，MALAT1在穩(wěn)定期COPD患者中，與GOLD分期和炎癥細(xì)胞因子呈正相關(guān)，還可以與miR-125b、miR-146a和/和miR-203相互作用，促進(jìn)炎癥，加速COPD患者疾病的嚴(yán)重程度，其分子機(jī)制可能是MALAT1通過調(diào)節(jié)其下游通路MAPK/NF-κB來引起組織損傷和肺損傷，從而導(dǎo)致慢性阻塞性肺疾病的加重。另一研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1高甲基化的COPD患者中MALAT1表達(dá)水平較低，雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)說明miR-146a靶向MALAT1，過表達(dá)MALAT1可顯著增強(qiáng)MALAT1和COX2的mRNA和蛋白表達(dá)，而降低miR146a的表達(dá)，表明MALAT1高甲基化啟動子與輕度COPD、肺功能改善以及COX2和PGE1表達(dá)增加相關(guān)[29]。這些研究表明MALAT1可作為預(yù)測COPD嚴(yán)重程度的新的生物標(biāo)志物，有助于更精確和有效的疾病管理。

4 MALAT1與肺實(shí)質(zhì)疾病的相關(guān)研究

4.1 MALAT1對矽肺的影響及作用機(jī)制矽肺屬于一種慢性、進(jìn)展性、難治性肺纖維化疾病，通常由職業(yè)性接觸矽塵引起[30]。肺纖維化是一個(gè)間質(zhì)成纖維細(xì)胞活化的過程，這些成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，參與纖維化過程的成纖維細(xì)胞群體被認(rèn)為起源于上皮細(xì)胞通過EMT（上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化）過程的轉(zhuǎn)變[31]。肺纖維化將導(dǎo)致肺實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞和功能喪失，目前無法完全治愈，且患者確診后中位生存期僅為3～5年[32]。Yan等[33]研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)的MALAT1作為競爭內(nèi)源性RNA（ceRNA）可直接與miR-503靶向結(jié)合，通過PI3K/Akt/mTOR/Snail信號通路導(dǎo)致miR-503的表達(dá)下降，加重了病變的嚴(yán)重程度和在體內(nèi)的分布，進(jìn)一步導(dǎo)致二氧化硅誘導(dǎo)的肺纖維化發(fā)生、發(fā)展。綜上所述，MALAT1作為分子海綿競爭性降低miR-503的mRNA的表達(dá)，可以在一定程度上為肺纖維化的分子治療靶點(diǎn)提供研究策略。

4.2 MALAT1對特發(fā)性肺纖維化（IPF）的影響及作用機(jī)制特發(fā)性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)是病因不明的不可逆肺實(shí)質(zhì)疾病中最常見的一種，其特征是肺結(jié)構(gòu)大量重塑，繼而肺功能進(jìn)行性喪失。流行病學(xué)研究顯示，IPF的發(fā)病率為2-30例/10萬人·年，患病率為10～60例/10萬人，相當(dāng)于美國13萬人、歐洲30萬人、東亞64萬人以及全世界約300萬人的患病率[34-36]，因此尋找潛在的生物標(biāo)志物和治療靶標(biāo)，對IPF的預(yù)防、早期診斷和干預(yù)具有重大的意義。王凡等[37]研究發(fā)現(xiàn)MALAT1是參與調(diào)控肺纖維化的關(guān)鍵基因。敲低MALAT1能通EMT過程抑制肌成纖維細(xì)胞的形成，使磷酸化的Rb基因以及Cyclin D1、CDK4表達(dá)下降，使得E2F1過表達(dá)，說明MALAT1能通過Cyclin D1-CDK4-Rb信號軸來正向調(diào)節(jié)E2F1表達(dá)來發(fā)揮EMT作用，并促進(jìn)肺纖維化的發(fā)生發(fā)展。常青等[38]研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β在誘導(dǎo)肺纖維化和肌成纖維細(xì)胞的分化中起著“總開關(guān)”的作用，而沉默MALAT1后，經(jīng)TGF-β1誘導(dǎo)活化的人肺成纖維細(xì)胞中α-SMA及COL1的mRNA和蛋白表達(dá)水平下降，從而抑制人肺成纖維細(xì)胞的增殖活力，可能成為IPF治療的新的作用靶點(diǎn)。

5 MALAT1與其他肺部疾病中的相關(guān)研究

5.1 MALAT1對支氣管肺發(fā)育不良的影響及作用機(jī)制支氣管肺發(fā)育不良（Bronchopulmonary dysplasia BPD）是早產(chǎn)兒常見的慢性肺部疾病[39]，迄今為止有關(guān)此病的分子機(jī)制報(bào)道甚少。早期研究認(rèn)為MALAT1在支氣管肺發(fā)育不良過程中起到保護(hù)作用，Zhang等[40]證實(shí)了這個(gè)觀點(diǎn)，結(jié)果顯示與對照組相比，BPD早產(chǎn)兒MALAT1表達(dá)顯著增加，AIF表達(dá)顯著降低。在A549高氧性肺損傷模型中，與空氣組相比，高氧組MALAT1的表達(dá)明顯降低，Keap1和Nrf2的表達(dá)明顯增加，可起到抗炎和抗氧化的作用。提示MALAT1可通過減少細(xì)胞凋亡和抗氧化作用發(fā)揮對BPD的保護(hù)作用，為臨床防治BPD提供了新途徑。然而新的研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1過表達(dá)可以降低miR-129-5p的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞活力，阻斷支氣管肺發(fā)育不良的發(fā)展。盡管MALAT1的上調(diào)和miR-129-5p的抑制減少了肺上皮細(xì)胞的凋亡，但其持續(xù)的失調(diào)可能加劇了炎癥反應(yīng)，通過上調(diào)HMGB1參與了BPD的病理生理過程[41]。其具體作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究揭示。

5.2 MALAT1對急性呼吸窘迫綜合征的影響及作用機(jī)制急性呼吸窘迫綜合征（Acute respiratory distress syndrome ARDS）是一種嚴(yán)重的急性肺損傷，伴隨著炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、自噬和纖維化。研究發(fā)現(xiàn)[42]，ARDS患者M(jìn)ALAT1表達(dá)上調(diào)，miR-181a-5p表達(dá)下調(diào)。MALAT1與miR-181a-5p相互作用，MALAT1基因敲除后miR-181a-5p的表達(dá)增加，細(xì)胞凋亡減少，炎癥因子減少，敲除MALAT1和miR-181a-5p均可改善ARDS大鼠的預(yù)后。此研究表明可以利用MALAT1的拮抗作用在ARDS患者中進(jìn)行的實(shí)時(shí)臨床干預(yù)。Yao等[43]研究發(fā)現(xiàn)沉默MALAT1或者過表達(dá)miR-150-5p則會抑制人肺血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，減少炎性因子的產(chǎn)生，從而緩解肺損傷。這為急性呼吸窘迫綜合征的治療提供了新的靶標(biāo)。

6 展望

綜上所述，lncRNA MALAT1在呼吸性疾病中表達(dá)量異常，其發(fā)病機(jī)制具有重要的調(diào)控作用。但MALAT1在肺栓塞中的分子作用機(jī)制還不清楚，存在一定的局限性，需要在臨床肺栓塞患者及肺栓塞動物模型中進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)來探索和驗(yàn)證其功能。基于本研究對于MALAT1的應(yīng)用也是多樣的，MALAT1在肺部疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制，這些機(jī)制的闡明對其他疾病的發(fā)病機(jī)制研究有一定的參考價(jià)值，也為其治療提供了理論依據(jù)。同時(shí)MALAT1作為診斷及預(yù)測疾病預(yù)后的生物標(biāo)志物具有顯著的特異性，基于MALAT1在腫瘤診斷和治療的研究過程中，對其作為治療靶點(diǎn)的藥物應(yīng)用研究也是一個(gè)很好的的臨床應(yīng)用研究方向。