長鏈非編碼RNA在肺纖維化中的作用研究進展

孫鑫鑫，舒 靜，許 萍

(南昌大學第四附屬醫院呼吸內科，南昌 330003)

肺纖維化是肺損傷、間質性肺疾病等多種肺部疾病終末期的病理過程。肺組織的纖維化導致正常肺組織結構改變、功能喪失，患者由缺氧最終進展為呼吸衰竭、死亡。近年來對肺纖維化的發病機制及過程的深入研究不斷為疾病的治療提供至關重要的新思路。文章總結了長鏈非編碼RNA(lncRNA)在促進和抑制肺纖維化過程中的調節機制研究進展。

1 lncRNA及肺纖維化的概述

1.1 lncRNA

隨著對人類基因組的復雜性逐漸深入的了解，研究者們認識到RNA調控潛力。lncRNA被廣泛定義為長度超過200個核苷酸的非編碼RNA分子，參與多種疾病的發生與發展。lncRNAs通過廣泛的功能調節基因表達，包括：直接轉錄的影響；染色質修飾復合物的調節；通過信使RNA(mRNA)加工和穩定性調節轉錄后調節；作為海綿作用于微小RNA(miRNA)以防止它們發揮作用[1]。lncRNA與多種器官纖維化有關，如：lncRNA APTR促進肝星狀細胞的活化和肝纖維化的進展[2]；lncRNA CYP4B1-PS1-001與腎臟纖維化緊密相關[3]；lncRNA MIAT及H19促進心肌纖維化[4-5]；lncRNA H19還能促進膽汁淤積性肝纖維化的發生[6]。順著這樣的思路，近年來探尋lncRNA在肺纖維化的發生或進展過程中的作用成為研究熱點。

1.2 肺纖維化

肺纖維化是以成纖維細胞增殖及大量細胞外基質(ECM)聚集并伴炎癥損傷、組織結構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尼布克可緩解肺纖維化進展，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。隨著非編碼人類轉錄組越來越多的作用被發掘，研究者們開始從中探索新的治療策略，尋求新的機遇。

2 lncRNA在肺纖維化中的雙重調控作用

2.1 lncRNA抑制纖維化的調控

lncRNA可能參與抑制纖維化的調控。LIU等[9]發現lncRNA前列腺癌相關轉錄物29(lncRNA PCAT29)可抑制肺成纖維細胞中miRNA-221介導的轉化生長因子β1(TGF-β1)下游的RASAL1/ERK1/2信號通路，從而抑制某些與肺纖維化息息相關的炎性細胞因子(如N4bp2和Plxna4)的表達，最終抑制肺纖維化的進程。巨噬細胞活化在許多病理生理過程中起關鍵作用。CUI等[10]發現在博來霉素誘導的肺纖維化的小鼠中，肺泡巨噬細胞是聚合體，由定植的肺泡巨噬細胞和從肺間質浸潤的肺泡巨噬細胞(通常也稱為動員的肺泡巨噬細胞)組成，其中博來霉素處理的小鼠的定植肺泡巨噬細胞和動員巨噬細胞中，肺腺癌轉移相關轉錄本1(MALAT1)水平降低。CUI等[10]通過對肺膠原的Masson三色染色，肺組織學檢查以及α平滑肌肌動蛋白(α-SMA)和纖維連接蛋白的免疫組織化學分析均證實巨噬細胞-Malat1-消融小鼠中博來霉素誘導的肺纖維化的嚴重程度增加；博來霉素處理的對照小鼠的肺泡巨噬細胞中精氨酸酶1(Arg-1)、巨噬細胞清道夫受體1(MSR1)、過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)和Krüppel樣因子4(KLF4)的表達升高，更重要的是，這些分子在Malat1消融的肺泡巨噬細胞中進一步增多。這些研究表明，巨噬細胞Malat1對肺纖維化的發展過程具有重要的阻斷作用。

2.2 lncRNA促進纖維化的調控

lncRNA更多地參與了促進肺纖維化的調控。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。肺纖維化的發展與成纖維細胞增殖，及向病理性肌成纖維細胞分化和增加的膠原蛋白含量有關。lncRNA參與促進肺纖維化的過程與miRNAs調控、TGF-β1相關傳導通路、內皮-間質轉化(EndMT)、端粒相關的凋亡系統等多種因素有關。

2.2.1 lncRNA與miRNAs調控

miRNA被廣泛地認為是特發性肺纖維化(IPF)發病機制的關鍵因素。有研究[11]發現miR-26a可以減輕TGF-β1誘導的MRC-5細胞中結締組織生長因子(CTGF)上調，從而抑制纖維化。ZHAO等[12]發現lncRNA NONMMUT065582，即肺纖維化相關RNA(PFAR)，通過作為miR-138的分子海綿調節YAP1-Twist軸，從而促進肺纖維化；而沉默PFAR可減少TGF-β1誘導的膠原蛋白1和膠原蛋白3的上調，并減少肺成纖維細胞中的遷移、增殖和肌成纖維細胞的形成，從而減輕肺纖維化。最新研究[13]發現，誘導PFAR的表達可促進成纖維細胞-肌成纖維細胞轉變，再誘導miR-15a過表達后，這一過程顯著減輕；相反，沉默PFAR可抑制TGF-β1誘導的成纖維細胞-肌成纖維細胞分化，這種作用可以被miR-15a抑制劑逆轉，表明PFAR可通過miR-15a調節TGF-β1誘導的成纖維細胞分化。

2.2.2 lncRNA與TGF-β1相關傳導通路

在對TGF-β1相關通路的研究中，SONG等[14]發現一種在IPF中上調的新型轉錄本并將其命名為lncRNA-ITPF，證實其為一種真正的lncRNA,通過實時細胞遷移分析系統檢測活化成纖維細胞的遷移，發現與對照組相比，lncRNA-ITPF降低了遷移，而lncITPF過表達促進遷移。通過各種實驗室技術驗證：lncRNA-ITPF通過影響啟動子去H3和H4組蛋白乙酰化，調控其宿主基因整合素β樣1(ITGBL1)，從而發揮其促纖維化的功能；經過熒光素酶活性途徑抑制劑和ChIP-qPCR顯示smad2/3與lncITPF啟動子結合，以及TGF-β1-smad2/3是纖維化途徑的上游誘導物。TGF-β1相關通路與miRNA的調節息息相關，SAVARY等[15]通過研究TGF-β刺激的肺成纖維細胞轉錄組的整個非編碼部分，在肺纖維化的小鼠模型和IPF患者組織樣本中，驗證了lncRNA發動蛋白3相反鏈(DNM3OS)及其相關miRNA的差異表達，其認為DNM3OS通過產生3種促纖維化成熟miRNA(即miR-199a-5p/3p和miR-214-3p)，反式調節TGF-β誘導的肺成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化，DNM3OS作為下游效應物影響samd和TGF-β信號傳導的非samd組分。

2.2.3 lncRNA與EndMT

EndMT是內皮細胞失去其特性并轉化為成纖維細胞樣細胞的過程，而TGF-β信號是EndMT的主要誘導物[16]。MALAT1和GATA6反義RNA(GATA6-AS)是典型的特異性的與EndMT相關的lncRNA。ZBE1(也稱為TCF8或δEF1)是轉錄抑制因子復雜網絡中的重要調節因子。QIAN等[17]的實驗表明lncRNA ZEB1反義RNA 1(ZEB1-AS1)通過充當miR-141-3p的內源競爭RNA(ceRNA)，增加ZBE1的表達，從而促進成纖維細胞活化和肺纖維化，其認為ZEB1-AS1/miR-141-3p/ZEB1軸參與了TGF-β1介導的肺泡Ⅱ型上皮細胞EndMT。有研究[18]表明在二氧化硅暴露情況下，lncRNA的調節和表達會受到影響，參與硅相關性肺纖維化(如矽肺)。LIU等[19]發現lncRNA-ATB，即由TGF-β激活的lncRNA，可通過充當miR-200c海綿促進EndMT；lncRNA-ATB在肺上皮細胞的EndMT期間大量表達；二氧化硅刺激的巨噬細胞共同分泌TGF-β1，誘導上皮細胞中的lncRNA-ATB與miR-200c結合并釋放ZEB1，從而促進上皮-間質轉化(EMT)。

2.2.4 lncRNA與端粒損傷

端粒是與特定蛋白質復合物相關的遠端染色體區域，其作用是保護染色體不被降解和發生畸變。端粒的維持能力是健康細胞群的重要指標，在細胞的惡性轉化、凋亡或衰老等過程中均出現了端粒損傷。有研究[20]發現短端粒是IPF的危險因素。Shelterin是一種多蛋白復合物，由6種蛋白組成，包括端粒重復結合因子(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)和端粒保護蛋白1(POT1)。Shelterin蛋白與端粒DNA序列結合，對端粒長度維持和端粒完整性至關重要[21]；其表達的變化與端粒功能障礙有關。lncRNAs是RNA轉錄本，不作為蛋白質模板，而是與其他非編碼RNA亞型一起參與表觀遺傳調控[22]。含端粒重復RNA(TERRA)是一種含有端粒重復的lncRNA，對端粒穩定性非常重要，TERRA與非轉化細胞中的Shelterin復合物結合，調節端粒酶復制活性[23]。GAO等[24]發現，與氧化應激易感性和凋亡相關的TERRA在間質性肺病患者和博來霉素誘導的纖維化小鼠肺泡上皮2型細胞中的表達增加，TERRA的失活改善了博萊霉素誘導的纖維化小鼠的細胞反應。

3 小結和展望

lncRNA在介導肺纖維化過程的基因表達和細胞功能的改變中起關鍵作用，既有對肺纖維化進展的抑制作用，也有促進作用，而后者似乎更加突出。雖然有諸多因素的影響，但大多數都無法提供具體的解決策略。lncRNA對不止一種miRNA有競爭或影響作用，是否意味著上游還有更加具體的調控基因，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制尚不清楚。EndMT的表觀遺傳調控代表了一個非常有希望但尚未充分研究的領域，具有終止靶向EndMT相關肺纖維化的潛力。如何將EndMT的表觀遺傳調控與肺纖維化相關信號通路的作用聯系起來，在lncRNA調控下統一發揮控制纖維化進程、乃至逆轉纖維化的作用，尚無臨床研究。但可以樂觀地認為該研究領域的發展前景充滿希望。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。