长链非编码RNA调节自噬在疾病治疗过程中的研究进展

贡 歌，殷 建，杨 翔，张兴虎，张 瑗，万文辉

1中国人民解放军南京总医院干部病房一科，南京 210002 2南京医科大学附属江宁医院骨科，南京 211100

分子生物学的中心法则是将遗传信息从DNA转录到RNA再翻译成蛋白质。然而研究表明，尽管人类基因组中75%的DNA被转录为RNA，但只有3%RNA被翻译成蛋白质[1]。被翻译为蛋白质的RNA为编码RNA，其他未翻译为蛋白质的为非编码RNA。非编码RNA是指不能翻译为蛋白质的功能性RNA分子，分为看家非编码RNA和调控非编码RNA。其中具有调控作用的非编码RNA按其长度主要分为两类：短链非编码RNA(包括 小干扰RNA、微小RNA、与Piwi蛋白相作用的RNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)。lncRNA是指一类长度超过200个核苷酸，具有较低的编码潜力的RNA[2]。与短链非编码RNA不同的是，lncRNA的长度允许其在更复杂的转录和翻译网络中调控基因的表达水平。自噬根据细胞物质运送到溶酶体内的途径不同将自噬分为3类：巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。巨自噬即通常所指的自噬，由吞噬泡包裹待降解物形成自噬体，与溶酶体形成自噬性溶酶体进行降解。自噬对细胞本身的代谢需要及某些细胞器的更新对维持细胞稳态具有重要意义。但自噬是一把双刃剑，过度激活或不恰当地激活自噬可能发挥损伤性作用导致细胞死亡。自噬在治疗肿瘤、心脑血管疾病、神经退行性疾病及细菌的感染等方面都已有较为深入的研究。研究表明lncRNA参与自噬调控网络并介导自噬相关基因的转录调控[3]。本文将对lncRNA在治疗上述疾病中调节自噬的机制做一综述，以期为进一步地深入研究及应用于临床治疗提供思路。

lncRNA调节自噬在肿瘤治疗中的应用

在调控肿瘤细胞自噬中，lncRNA可作为癌基因或抑癌基因发挥促肿瘤细胞生长或死亡的作用。目前临床上尚缺乏有效解决化疗药物耐药的方法，lncRNA通过调节自噬可以提高化疗药物的敏感性、减少化疗药物的耐药性。Sun[1]总结了4种lncRNA的功能：(1)同源盒转录反义基因RNA(homeobox transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR)、在肝癌高表达RNA(highly up-regulated in liver cancer，HULC)、肺腺癌转移相关转录因子(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)、BRAF激活的非编码RNA、肝细胞核因子1同源盒A反义链RNA 1、浆细胞瘤易位Ⅰ、肺癌相关RNA可以通过促进自噬的发生从而促进肿瘤细胞的增殖，降低化疗的敏感性及多重耐药；(2)磷酸酯酶和张力蛋白同源伪基因-1、乳腺癌易感基因的邻近基因、UK4位点反义非编码RNA、人母系表达基因3(maternally expressed gene 3，MEG3)、同源盒转录反义基因RNA髓样1通过促进自噬的发生从而抑制肿瘤细胞的增殖和血管的生成；(3)MEG3、特异性阻滞生长因子5、睾丸肿瘤抗原可以通过抑制自噬的发生抑制细胞增殖，增强顺铂敏感性，降低阿霉素耐药性；(4)MALAT1、前列腺癌抗原3、lncRNA-LINC01116通过抑制自噬的发生促进化疗抵抗、侵袭和迁移及细胞增殖。因此，如果lncRNA调节自噬的过程可以增强化疗药物敏感性、减少耐药性，将开辟肿瘤治疗的另一新途径。

肺癌SUN等[4]发现在接受顺铂化疗的非小细胞肺癌患者的不良反应中，lncRNA-XIST基因是一个潜在的靶点，lncRNA-XIST/miR-17/自噬通路可能提供了治疗耐药的非小细胞肺癌的新靶点。lncRNA糖基化终产物特异受体通过增强自噬促进了肺癌细胞凋亡[5]。

神经系统肿瘤研究表明自噬参与替莫唑胺(temozolomide，TMZ)抗胶质瘤的作用，Jiang等[6]发现在胶质瘤组织及细胞中发现lncRNA-癌症易感基因2 的下调导致mir-193a-5p水平升高和雷帕霉素受体蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)的表达减少，诱导保护性自噬发生，从而导致胶质瘤对TMZ产生耐药。因此，癌症易感基因2的过表达通过抑制mir-193a-5p引起mTOR上调从而降低TMZ诱导的自噬作用，使TMZ在胶质瘤细胞中敏感性提升。Ma等[7]提出降低lncRNA MEG3诱导的自噬可以提高胶质母细胞对顺铂的敏感性。

消化系统肿瘤Xiong等[8]发现 HULC/泛素特异蛋白酶22/组蛋白去乙酰化酶/自噬通路减弱了肝癌细胞对化疗药物的敏感性，Zhang等[9]提出lncRNA-氨甲酰磷酸合成酶1内含子转录物1可能通过缺氧诱导因子的失活抑制缺氧诱导的自噬从而抑制结直肠癌细胞的转移和上皮间质转化。

其他肿瘤lncRNA MALAT1参与调节视网膜母细胞瘤细胞、弥漫性大B细胞淋巴瘤、多发性骨髓瘤、胃癌等疾病的自噬过程[10-11]。lncRNA HULC可能通过抑制自噬基因Atg7的表达促进卵巢癌细胞的增殖[12]。Sun等[13]发现lncRNA HOTAIR可以增加子宫内膜癌化疗敏感性，也可以作为软骨肉瘤的预后标志物和潜在的治疗靶点[14]。Liu等[15]研究发现LncRNA-小核仁RNA宿主基因15(small nucleolar RNA host gene 15，SNHG15)通过促进自噬增加骨肉瘤细胞的增殖、侵袭、迁移的作用，SNHG15与miR-141呈负相关，因此，lncRNA对治疗骨肉瘤提供了新的靶点，并成为预后的一个生物学标志。

肿瘤放疗在肿瘤的放疗中，lncRNA也发挥着重要作用，Shen等[16]发现lncRNA-P21通过诱导肝癌细胞及胶质瘤细胞的G2/M期阻滞，促进细胞凋亡，减少细胞增殖和迁移能力，并减少通过HIF-1/Akt/mTOR/p70S6K途径引起的自噬，从而提高缺氧的肿瘤细胞的放射敏感性。

目前，lncRNA在肿瘤中的研究发展迅速。因为lncRNA可激活或抑制自噬，自噬可以促进或抑制癌细胞的发展，所以其机制非常复杂。lncRNA用于治疗肿瘤靶向目标的特异性仍然较差，有很多挑战必须克服。

lncRNA调节自噬在心脑血管疾病治疗中的作用

近年来，越来越多的研究揭示了在各种心脑血管疾病中lncRNA表达异常，包括心肌梗死、心力衰竭、脑卒中等。自噬与多种心脑血管疾病相关，而lncRNA的差异表达是心脑血管疾病发病机制中的重要因素[17]，因此，lncRNA通过调节自噬可能成为治疗心脑血管疾病的新方法。最近研究表明，一种新的lncRNA被命名为自噬促进因子(APF)，它可以通过与miR-188-3p结合抑制心肌细胞活性，而miR-188-3p可以抑制自噬相关蛋白7(ATG7)，因此APF水平的调节可以作为心肌梗死和心力衰竭的新型治疗策略的潜在目标和诊断工具[18-19]。Yang等[20]在人左心室细胞中发现18 480条lncRNAs，并确定了心脏缺血和非缺血区域的lncRNA表达模式。基于以上研究，Gu等[17]利用基因芯片检测技术，发现心肌细胞自噬的lncRNA表达谱，但这些差异性表达的lncRNA功能目前还不完全清楚。Guo等[21]发现MALAT1在脑卒中的发生发展中有重要作用，它通过直接抑制miR-26b并提高脑微循环血管内皮细胞的自噬与存活率。另外，Yu等[22]认为lncRNA MALAT1可能通过负调控miR-204的表达增加心肌细胞缺氧复氧期间自噬和心肌损伤。但是，这种推测需要实验证据进一步证明。Zhuo等[23]发现在大鼠糖尿病模型中lncRNA H19的表达下调，在心肌细胞中H19可能通过沉默 DIRAS3抑制自噬，H19基因的变异增加缺血性卒中的风险，lncRNA H19通过干扰H19基因的表达抑制自噬成为缺血性脑卒中治疗的新靶点，这为治疗糖尿病性心肌病及脑卒中提供了新的研究方向。

lncRNA调节自噬在神经退行性疾病中的应用

神经退行性病变包括阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)、帕金森病(Parkinson’s disease，PD)、亨廷顿氏病(Huntington’s disease，HD)、肌萎缩性侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis，ALS)、多系统萎缩(multiple system atrophy，MSA)、额颞叶变性(frontotemporal lobe degeneration，FTLD)和青光眼等[24]。在神经退行性疾病中，lncRNA调节自噬的机制研究可能成为新的有效治疗方法[25]。其中lncRNA[β-分泌酶反义RNA(beta-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1-antisense RNA，BACE1-AS)、脑胞质RNA 1、胶质细胞源性神经营养因子-反义链、SOX 2OT、DNA修复相关酶18的反义链] 在AD中、lncRNA(BC200、SOX2基因重叠本、PTEN诱导的激酶1、泛素羧基末端水解酶L1 反义链)在PD中、lncRNA(脑源性神经营养因子、人类加速区1、亨廷顿素反义链、抵抗HTT蛋白神经元毒性、牛磺酸上调基因1、富含核富集的转录物1、MEG3、迪格奥尔格综合征关键区基因5)在HD中、lncRNA(ASC9ORF72)在ALS中分别扮演着重要的角色。

LncRNA MALAT1在多种组织中表达，最近有研究发现它在突触形成中具有重要作用，突触是神经细胞信号传导的重要结构基础，研究发现MALAT1调控神经纤维蛋白1和突触黏附分子1的mRNA水平影响自噬的水平，从而调节神经元中突触的密度，这为神经系统疾病的治疗提供了新思路[26]。最近的研究证实，在神经退行性变中lncRNA利用反义寡核苷酸操纵miRNA从而调控自噬，使之成为有吸引力的治疗靶点[25]。lncRNA参与阿尔茨海默病发病的病理过程，其特点是大脑中的淀粉样斑块沉积，β-分泌酶(beta-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1，BACE1)切割淀粉样前体蛋白并产生可聚集形成斑块淀粉样肽。BACE1-AS和BACE1 mRNA形成双螺旋，可以改变BACE1二级或三级结构、增加BACE1 mRNA的稳定性。与对照组相比，AD患者在大脑部分区域显示BACE1-AS水平明显升高。BACE1作为miR-124的下游靶向基因，被证实可以通过自噬途径对神经退行性变具有保护作用，由此可见，调节lncRNA BACE1-AS的表达是AD治疗的一个可行方法，lncRNA的改变影响神经细胞的自噬过程，有助于找到这类疾病的有效治疗方法[27]。

lncRNA调节自噬在细菌感染中的应用

lncRNA在哺乳动物对细菌感染的免疫反应中具有重要的调节作用。lncRNA的表达可以改变细胞抵抗细菌的能力，其机制可能是调节自噬控制炎症反应，因此，lncRNA调节自噬尤其是治疗多重耐药菌感染方面具有重要前景。在抵抗细菌病原体感染中，lncRNA MEG3调节自噬有着重要的作用。Pawar 等[28]发现在接种卡介苗后，人巨噬细胞中MEG3明显减少，其机制是通过MEG3的减少抑制mTOR信号通路诱导细胞自噬，从而预防细胞内结核分枝杆菌感染。 肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)在细菌感染过程中也是一个重要的靶点，Zur Bruegge等[29]研究发现，在控制结核分枝杆菌感染的宿主反应中，为了促进感染并确保宿主细胞的持久性和复制性，结核杆菌成功地通过利用lncRNA调节miRNA宿主反应增加细胞的自噬抑制TNF-α的产生。在病原体感染中，lncRNA调节自噬的过程可能成为根除病原体、抵抗炎症反应的重要途径。

小 结

lncRNA调控自噬治疗相关疾病提供新的干预方法[30]。目前，RNA测序方法发现很多疾病相关的lncRNA，虽然大部分的功能并不清楚，但通过目前的许多研究揭示lncRNA调节自噬的作用有望成为疾病治疗的新领域。

lncRNA在肺癌、神经系统肿瘤、消化系统肿瘤及其他肿瘤中调节自噬可以增强化疗药物敏感性、减少耐药性；在心肌细胞及脑细胞缺血再灌注中，lncRNA通过调节自噬减少细胞凋亡；lncRNA的改变影响了神经细胞的自噬过程，找到了治疗神经退行性疾病的新方法；在细菌的感染中，lncRNA调节自噬的过程可能成为根除病原体、抵抗炎症反应的重要途径。另外，不仅局限在以上疾病中，还有研究提示，lncRNA通过调节细胞自噬影响治疗药物的敏感性，如胰岛素[31]。因此，在更多领域中进一步研究lncRNA调控自噬过程仍有许多挑战。