长链非编码RNA在肺纤维化中的作用研究进展

孙鑫鑫，舒 静，许 萍

(南昌大学第四附属医院呼吸内科，南昌 330003)

肺纤维化是肺损伤、间质性肺疾病等多种肺部疾病终末期的病理过程。肺组织的纤维化导致正常肺组织结构改变、功能丧失，患者由缺氧最终进展为呼吸衰竭、死亡。近年来对肺纤维化的发病机制及过程的深入研究不断为疾病的治疗提供至关重要的新思路。文章总结了长链非编码RNA(lncRNA)在促进和抑制肺纤维化过程中的调节机制研究进展。

1 lncRNA及肺纤维化的概述

1.1 lncRNA

随着对人类基因组的复杂性逐渐深入的了解，研究者们认识到RNA调控潜力。lncRNA被广泛定义为长度超过200个核苷酸的非编码RNA分子，参与多种疾病的发生与发展。lncRNAs通过广泛的功能调节基因表达，包括：直接转录的影响；染色质修饰复合物的调节；通过信使RNA(mRNA)加工和稳定性调节转录后调节；作为海绵作用于微小RNA(miRNA)以防止它们发挥作用[1]。lncRNA与多种器官纤维化有关，如：lncRNA APTR促进肝星状细胞的活化和肝纤维化的进展[2]；lncRNA CYP4B1-PS1-001与肾脏纤维化紧密相关[3]；lncRNA MIAT及H19促进心肌纤维化[4-5]；lncRNA H19还能促进胆汁淤积性肝纤维化的发生[6]。顺着这样的思路，近年来探寻lncRNA在肺纤维化的发生或进展过程中的作用成为研究热点。

1.2 肺纤维化

肺纤维化是以成纤维细胞增殖及大量细胞外基质(ECM)聚集并伴炎症损伤、组织结构破坏为特征的一大类肺疾病的终末期改变。绝大部分肺纤维化患者病因不明。近年来，有研究[7-8]表明口服吡非尼酮和尼达尼布克可缓解肺纤维化进展，为患者带来新希望，但仍不足以降低肺纤维化的高致死率，需要新的治疗方式和思路。随着非编码人类转录组越来越多的作用被发掘，研究者们开始从中探索新的治疗策略，寻求新的机遇。

2 lncRNA在肺纤维化中的双重调控作用

2.1 lncRNA抑制纤维化的调控

lncRNA可能参与抑制纤维化的调控。LIU等[9]发现lncRNA前列腺癌相关转录物29(lncRNA PCAT29)可抑制肺成纤维细胞中miRNA-221介导的转化生长因子β1(TGF-β1)下游的RASAL1/ERK1/2信号通路，从而抑制某些与肺纤维化息息相关的炎性细胞因子(如N4bp2和Plxna4)的表达，最终抑制肺纤维化的进程。巨噬细胞活化在许多病理生理过程中起关键作用。CUI等[10]发现在博来霉素诱导的肺纤维化的小鼠中，肺泡巨噬细胞是聚合体，由定植的肺泡巨噬细胞和从肺间质浸润的肺泡巨噬细胞(通常也称为动员的肺泡巨噬细胞)组成，其中博来霉素处理的小鼠的定植肺泡巨噬细胞和动员巨噬细胞中，肺腺癌转移相关转录本1(MALAT1)水平降低。CUI等[10]通过对肺胶原的Masson三色染色，肺组织学检查以及α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和纤维连接蛋白的免疫组织化学分析均证实巨噬细胞-Malat1-消融小鼠中博来霉素诱导的肺纤维化的严重程度增加；博来霉素处理的对照小鼠的肺泡巨噬细胞中精氨酸酶1(Arg-1)、巨噬细胞清道夫受体1(MSR1)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和Krüppel样因子4(KLF4)的表达升高，更重要的是，这些分子在Malat1消融的肺泡巨噬细胞中进一步增多。这些研究表明，巨噬细胞Malat1对肺纤维化的发展过程具有重要的阻断作用。

2.2 lncRNA促进纤维化的调控

lncRNA更多地参与了促进肺纤维化的调控。肺纤维化的特征之一在于ECM的异常沉积，其主要由胶原组成。肺纤维化的发展与成纤维细胞增殖，及向病理性肌成纤维细胞分化和增加的胶原蛋白含量有关。lncRNA参与促进肺纤维化的过程与miRNAs调控、TGF-β1相关传导通路、内皮-间质转化(EndMT)、端粒相关的凋亡系统等多种因素有关。

2.2.1 lncRNA与miRNAs调控

miRNA被广泛地认为是特发性肺纤维化(IPF)发病机制的关键因素。有研究[11]发现miR-26a可以减轻TGF-β1诱导的MRC-5细胞中结缔组织生长因子(CTGF)上调，从而抑制纤维化。ZHAO等[12]发现lncRNA NONMMUT065582，即肺纤维化相关RNA(PFAR)，通过作为miR-138的分子海绵调节YAP1-Twist轴，从而促进肺纤维化；而沉默PFAR可减少TGF-β1诱导的胶原蛋白1和胶原蛋白3的上调，并减少肺成纤维细胞中的迁移、增殖和肌成纤维细胞的形成，从而减轻肺纤维化。最新研究[13]发现，诱导PFAR的表达可促进成纤维细胞-肌成纤维细胞转变，再诱导miR-15a过表达后，这一过程显著减轻；相反，沉默PFAR可抑制TGF-β1诱导的成纤维细胞-肌成纤维细胞分化，这种作用可以被miR-15a抑制剂逆转，表明PFAR可通过miR-15a调节TGF-β1诱导的成纤维细胞分化。

2.2.2 lncRNA与TGF-β1相关传导通路

在对TGF-β1相关通路的研究中，SONG等[14]发现一种在IPF中上调的新型转录本并将其命名为lncRNA-ITPF，证实其为一种真正的lncRNA,通过实时细胞迁移分析系统检测活化成纤维细胞的迁移，发现与对照组相比，lncRNA-ITPF降低了迁移，而lncITPF过表达促进迁移。通过各种实验室技术验证：lncRNA-ITPF通过影响启动子去H3和H4组蛋白乙酰化，调控其宿主基因整合素β样1(ITGBL1)，从而发挥其促纤维化的功能；经过荧光素酶活性途径抑制剂和ChIP-qPCR显示smad2/3与lncITPF启动子结合，以及TGF-β1-smad2/3是纤维化途径的上游诱导物。TGF-β1相关通路与miRNA的调节息息相关，SAVARY等[15]通过研究TGF-β刺激的肺成纤维细胞转录组的整个非编码部分，在肺纤维化的小鼠模型和IPF患者组织样本中，验证了lncRNA发动蛋白3相反链(DNM3OS)及其相关miRNA的差异表达，其认为DNM3OS通过产生3种促纤维化成熟miRNA(即miR-199a-5p/3p和miR-214-3p)，反式调节TGF-β诱导的肺成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，DNM3OS作为下游效应物影响samd和TGF-β信号传导的非samd组分。

2.2.3 lncRNA与EndMT

EndMT是内皮细胞失去其特性并转化为成纤维细胞样细胞的过程，而TGF-β信号是EndMT的主要诱导物[16]。MALAT1和GATA6反义RNA(GATA6-AS)是典型的特异性的与EndMT相关的lncRNA。ZBE1(也称为TCF8或δEF1)是转录抑制因子复杂网络中的重要调节因子。QIAN等[17]的实验表明lncRNA ZEB1反义RNA 1(ZEB1-AS1)通过充当miR-141-3p的内源竞争RNA(ceRNA)，增加ZBE1的表达，从而促进成纤维细胞活化和肺纤维化，其认为ZEB1-AS1/miR-141-3p/ZEB1轴参与了TGF-β1介导的肺泡Ⅱ型上皮细胞EndMT。有研究[18]表明在二氧化硅暴露情况下，lncRNA的调节和表达会受到影响，参与硅相关性肺纤维化(如矽肺)。LIU等[19]发现lncRNA-ATB，即由TGF-β激活的lncRNA，可通过充当miR-200c海绵促进EndMT；lncRNA-ATB在肺上皮细胞的EndMT期间大量表达；二氧化硅刺激的巨噬细胞共同分泌TGF-β1，诱导上皮细胞中的lncRNA-ATB与miR-200c结合并释放ZEB1，从而促进上皮-间质转化(EMT)。

2.2.4 lncRNA与端粒损伤

端粒是与特定蛋白质复合物相关的远端染色体区域，其作用是保护染色体不被降解和发生畸变。端粒的维持能力是健康细胞群的重要指标，在细胞的恶性转化、凋亡或衰老等过程中均出现了端粒损伤。有研究[20]发现短端粒是IPF的危险因素。Shelterin是一种多蛋白复合物，由6种蛋白组成，包括端粒重复结合因子(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)和端粒保护蛋白1(POT1)。Shelterin蛋白与端粒DNA序列结合，对端粒长度维持和端粒完整性至关重要[21]；其表达的变化与端粒功能障碍有关。lncRNAs是RNA转录本，不作为蛋白质模板，而是与其他非编码RNA亚型一起参与表观遗传调控[22]。含端粒重复RNA(TERRA)是一种含有端粒重复的lncRNA，对端粒稳定性非常重要，TERRA与非转化细胞中的Shelterin复合物结合，调节端粒酶复制活性[23]。GAO等[24]发现，与氧化应激易感性和凋亡相关的TERRA在间质性肺病患者和博来霉素诱导的纤维化小鼠肺泡上皮2型细胞中的表达增加，TERRA的失活改善了博莱霉素诱导的纤维化小鼠的细胞反应。

3 小结和展望

lncRNA在介导肺纤维化过程的基因表达和细胞功能的改变中起关键作用，既有对肺纤维化进展的抑制作用，也有促进作用，而后者似乎更加突出。虽然有诸多因素的影响，但大多数都无法提供具体的解决策略。lncRNA对不止一种miRNA有竞争或影响作用，是否意味着上游还有更加具体的调控基因，或者能在不同lncRNA中找到交集，其在肺纤维化中具体的作用机制尚不清楚。EndMT的表观遗传调控代表了一个非常有希望但尚未充分研究的领域，具有终止靶向EndMT相关肺纤维化的潜力。如何将EndMT的表观遗传调控与肺纤维化相关信号通路的作用联系起来，在lncRNA调控下统一发挥控制纤维化进程、乃至逆转纤维化的作用，尚无临床研究。但可以乐观地认为该研究领域的发展前景充满希望。lncRNA在肺纤维化中的作用研究,将是未来研究和治疗肺纤维化这一目前不可治愈疾病的新希望。