长链非编码RNA调控巨噬细胞功能的作用机制研究进展①

左 瑶 尤燕舞（右江民族医学院附属医院，百色 533000）

巨噬细胞是一种特殊类型的白细胞，由骨髓中的髓样祖细胞分化为单核细胞并迁移浸润至组织间质中再分化而来。作为机体固有免疫中对抗微生物入侵的第一道防线，巨噬细胞在炎症反应和宿主防御中发挥重要作用，可吞噬并消化细胞碎片、异物、微生物、癌细胞和其他任何表面拥有非正常健康细胞识别抗原的细胞，也可通过连接其他免疫细胞如淋巴细胞启动特定特异性免疫防御机制［1］。巨噬细胞可塑性较强，具有功能多样性，也可作为抗原提呈细胞激活Th细胞。不同病理条件下，巨噬细胞表现出截然不同的表型和功能。Toll 样受体（toll-like receptor，TLR）配体如LPS、Th1细胞相关细胞因子如IFN-γ 使巨噬细胞向M1型（又称经典活化型巨噬细胞）活化，M1 型巨噬细胞表面标志物主要为CCR7、CD86 及诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS），可分泌TNF-α、IL-6、IL-1β等促炎因子防御病原体，提供抗原和启动适应性免疫应答功能。Th2 细胞相关细胞因子如IL-4使巨噬细胞向M2 型（又称替代活化型巨噬细胞）活化，M2型巨噬细胞表面标志物主要为MRC1 和CD163，可分泌IL-10、TGF-β、Arg1 等抗炎因子，抑制免疫应答，抑制和调节免疫炎症［2-3］。

1 lncRNA在巨噬细胞炎症反应过程中的作用

lncRNA 是一类本身不编码蛋白的RNA［4］。近年研究证实，lncRNA 参与X 染色体沉默、染色体修饰和基因组修饰、转录激活、转录干扰、核内运输等过程。lncRNA 可介导肿瘤及自身免疫性疾病发生发展，在调节免疫功能和自身免疫方面起关键性作用。目前发现lncRNA 与系统性红斑狼疮、类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）等自身免疫性疾病相关，且在巨噬细胞介导的机体炎症反应过程中发挥重要作用［5-6］。

lncRNA 心肌梗死相关转录本（myocardial infarction associated transcript，MIAT）是一种主要表达于心肌细胞和肾脏细胞具有调控蛋白合成功能的lncRNA，主要与炎症反应激活相关，从而在多种疾病的发生中发挥重要作用［7-8］。FAGERBERG 等［9］发现lncRNA MIAT 在骨髓中高表达。RA 是一种以滑膜关节慢性侵袭性炎症为主要临床表现的自身免疫性疾病，其早期主要病理表现为以骨髓内单核巨噬细胞为主的炎症细胞浸润增加，从而导致骨髓水肿，这一病理过程贯穿于RA各阶段［10］。王子叶等［11］在小鼠巨噬细胞炎症反应模型中发现lncRNA MIAT可通过抑制ERK5 磷酸化减少IL-1β、TNF-α 合成，从而发挥抑制巨噬细胞炎症反应的作用。miR-23b可通过A20/NF-κB信号通路加强氧化低密度脂蛋白（oxLDL）诱导的巨噬细胞炎症反应，从而导致动脉粥样硬化，lncRNA 在此过程中发挥重要作用。研究者通过诱导人单核细胞THP1 向巨噬细胞分化，oxLDL 刺激炎症反应，在oxLDL 诱导的巨噬细胞炎症反应中，LINC01140表达下调，p53和miR-23b表达上调，p53 可与LINC01140 启动子区结合，抑制LINC01140 转录，抑制p53 可促 进LINC01140 表达从而降低NF-κB 活动和炎症细胞因子表达，此研究进一步表明，LINC01140 通过负调控miR-23/A20 轴发挥巨噬细胞抗炎因子作用［12］。LNC ROR 位于染色体18q21，是肝癌细胞维持多能干细胞和缺氧信号通路的调节剂。相对于正常肝细胞来源的外泌体，肝癌细胞PLC/PRF/5 来源的外泌体中LNC ROR存在高表达。巨噬细胞中LNC ROR 基因沉默后，在LPS 诱导的炎症反应下，巨噬细胞促炎症因子IL-1β表达明显增强。肝癌细胞分泌的外泌体中LNC ROR可调控邻近巨噬细胞的炎症反应［13］。沉默信息调节因子2 相关酶1（sirtuin1，SIRT1）是一个与细胞分化、衰老、凋亡和能量代谢密切相关的NAD＋依赖的组蛋白去乙酰化酶［14］。小鼠脓毒症模型或经LPS刺激活化后巨噬细胞中SIRT1 表达下调。SIRT1 在巨噬细胞中的表达与lncRNA-CCL2 低水平相关，lncRNA-CCL2 下调抑制炎症细胞因子表达，通过降低SIRT1 活性可部分逆转其抑制作用，SIRT1 与lncRNA 可联合调控巨噬细胞炎症反应机制［15］。与肥胖和代谢综合征相关的全身性低度炎症状态是糖尿病及其相关心血管并发症发生的重要危险因素，这种炎症状态由巨噬细胞释放促炎细胞因子引起，特别是在脂肪组织中。lncRNA巨噬细胞抑制炎症转录物（macrophage inflammationsuppressing transcript，Mist）是一种新型的保护性长链非编码RNA，在肥胖过程中丢失，通过表观遗传机制导致巨噬细胞代谢功能障碍和促炎表型［16］。敲除Mist 可在体内外上调与免疫应答和炎症相关的基因表达，并增加巨噬细胞中修饰型oxLPL 摄取，相反，Mist 过表达则可降低基础蛋白和LPS 诱导的炎症反应基因表达。此外，DAS 等［17］也发现糖尿病患者中，新型lncRNA Dnm3os（dynamin 3 opposite strand）在巨噬细胞中过表达，由此可改变整体组蛋白修饰，上调炎症和免疫应答基因，从而促进糖尿病巨噬细胞炎症表型靶基因的表观遗传修饰。表明lncRNA 可调控巨噬细胞介导的机体炎症反应（表1）。

表1 lncRNA在巨噬细胞炎症反应过程中的作用Tab.1 Role of lncRNA in inflammatory response of macrophages

2 lncRNA参与巨噬细胞极化

lncRNA 可参与巨噬细胞极化，但其相关机制尚未明确［18］。近年研究发现，组蛋白甲基化和DNA 甲基转移酶3b（DNA methyltransferase 3b，Dnmt3b）介导的DNA 甲基化参与巨噬细胞极化调控［19］。但目前尚无lncRNA 调控Dnmt3a表达介导的巨噬细胞极化过程中DNA 甲基化的研究。LI 等［20］发现数量众多的lncRNA 在极化的骨髓来源巨噬细胞中有不同表达，其中对DNA 甲基转移酶3a 反义链（DNA methyltransferase 3a opposite strand，Dnmt3aos）是已知的lncRNA，位于Dnmt3a 反义链。功能实验进一步证实Dnmt3aos 在M（IL-4）巨噬细胞中高表达，参与调节Dnmt3a表达，并在巨噬细胞极化中发挥关键作用。采用MeDIP-seq 技术测定Dnmt3aos敲除的M（IL-4）巨噬细胞DNA 甲基化谱系确认了巨噬细胞极化相关基因IFN-γ。

2.1 lncRNA在肿瘤巨噬细胞极化中的作用 lncRNA核斑点旁组装转录本1（nuclear paraspeckle assembly transcript 1，NEAT1）与多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）发生有关。YIN 等［21］发现MM 患者NEAT1 和B7-H3 表达上调，而miR-214 表达明显下调。B7-H3、NEAT1和miR-214与MM 患者总生存时间相关。NEAT1沉默诱导miR-214，抑制B7-H3表达和释放，进而通过抑制JAK2/STAT3 信号通路抑制M2 型巨噬细胞极化。NEAT1 可直接靶向miR-214，miR-214 直接 与B7-H3 结合。miR-214 抑制剂可逆转shNEAT1 引起的B7-H3 和M2 型巨噬细胞极化的下调和释放，因此lncRNA NEAT1通过下调miR-214促进M2 型巨噬细胞极化，进而调控B7-H3，从而通过JAK2/STAT3信号通路加速MM进展。

肿瘤相关巨噬细胞在肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）发生发展中起重要作用。LINC00662 在HCC 中上调，而高水平的LINC00662与HCC 患者生存期较短相关。LINC00662 通过竞争性结合miR-15a、miR-16 和miR-107 上调WNT3A表达和分泌。通过诱导WNT3A 分泌，LINC00662激活Wnt/β-catenin 信号在肝癌细胞自分泌的方式，进一步促进肝癌细胞增殖、细胞周期和入侵，抑制肝癌细胞凋亡。此外，通过分泌WNT3A，LINC00662可激活巨噬细胞Wnt/β-catenin 信号通路，进一步促进M2 型巨噬细胞极化。通过激活Wnt/β-catenin 信号和M2型巨噬细胞极化，LINC00662显著促进体内HCC 肿瘤生长和转移［22］。YE 等［23］也发现lncRNA cox-2 可降低M1 型巨噬细胞抑制肝癌细胞增殖、侵袭、迁移、EMT、血管生成和促进细胞凋亡的能力，同时增强M2 型巨噬细胞促进肝癌细胞增殖和抑制细胞凋亡的能力，lncRNA cox-2通过抑制M2型巨噬细胞极化抑制HCC 免疫逃逸和肿瘤生长。lncRNA NR028 可能是胃癌巨噬细胞向M2 表型极化的重要因素，敲低lncRNA NR028，巨噬细胞向M1 型分化。M2 型巨噬细胞可调节肿瘤微环境中胃癌细胞生长和转移，促进其增殖、迁移和侵袭，敲低lncRNA NR028 基因后的M2 型巨噬细胞促进胃癌细胞转移功能减弱，并可降低肿瘤细胞在裸鼠体内的转移，lncRNA NR028 定位于细胞核，可能与ARG1 和CHI3L1蛋白结合影响胃癌进展［24］。

2.2 lncRNA 在炎症和过敏性疾病巨噬细胞极化中的作用 CHI等［25］在肺炎患儿外周血中观察到巨噬细胞向M2 表型极化。此外，肺炎患儿人单核细胞衍生的巨噬细胞中lncRNA GAS5 和细胞因子信号转导抑制因子3（suppressors of cytokine signaling 3，SOCS3）表达上调，miR-455-5p 表达下调。生长阻滞特异性转录本5（growth arrest-specific 5，GAS5）是一个全长651 个核苷酸的lncRNA，在多种肿瘤中低表达，且其表达水平与肿瘤临床病理特征及患者预后关系密切［26］。进一步研究发现，GAS5 发挥“海绵”作用，可下调miR-455-5p 表达以促进SOCS3表达。此外，miR-455-5p 模拟物和SOCS3 敲低显著逆转了GAS5 过量表达介导的JAK2/STAT3 信号转导抑制和M1 极化促进。因此，lncRNA GAS5 可通过参与竞争而促进M1型巨噬细胞极化。

巨噬细胞极化调节因子可能在过敏性哮喘（allergic asthma，AA）发生发展中起关键作用。PEI等［27］同样发现在皮肤噬菌蛋白1（dermatophagoides farinae protein 1，Der f1）诱导的AA 发病机制中lncRNA 可调节巨噬细胞极化过程。lncRNA AK085865作为巨噬细胞极化的关键调控因子，延缓哮喘气道炎症病理进展。为应对Der f1 的挑战，AK085865-/-小鼠表现出减毒的过敏性气道炎症，包括BALF 中嗜酸性粒细胞减少和IgE 产生减少，而后者与黏膜腺体减少和杯状细胞增生有关。此外，与WT 哮喘小鼠相比，Der f1处理的AK085865-/-小鼠M2型巨噬细胞减少，进一步研究发现AK085865-/-哮喘小鼠中，Ⅱ型先天免疫淋巴细胞（group 2 innate lymphoid cells，ILC2s）比例下降。此外，M2型巨噬细胞可能通过自身分泌的外泌体途径促进ILC2s 分化。AK085865消耗可通过调节巨噬细胞极化改善哮喘气道炎症，而M2 型巨噬细胞可促进先天淋巴样细胞前体细胞（innate lymphoid cells progenitor，ILCP）向ILC2s 分化（表2）。

表2 lncRNA参与巨噬细胞极化Tab.2 lncRNA is involved in polarization of macrophages

3 lncRNA调节巨噬细胞活化及吞噬功能

合欢木茎皮中的皂苷活性成分（albizia julibrissin，AJSAF）是理想的疫苗佐剂，研究表明AJSAF 可影响RAW264.7 巨噬细胞活化，显著增强RAW264.7 细胞吞噬活性，诱导活性氧（reactive oxygen species，ROS）产生，促进表面分子表达，并上调细胞因子和趋化因子mRNA 和蛋白表达。AJSAF 诱导RAW264.7 细胞中223 个mRNA 和103 个lncRNA 差异表达，其中包括上调lncRNA A30P01018532，A30P01018532 与炎症和免疫反应有关。AJSAF 可通过Ca2+-ERK1/2-CREB途径激活RAW264.7细胞，而A30P01018532 可能是AJSAF 激活的巨噬细胞中mRNA表达的重要调节剂［28］。

叶子明［29］发现lncRNA MIAT 在不稳定颈动脉斑块的急性缺血性卒中血浆中显著升高，且与动脉粥样硬化斑块稳定性显著相关。巨噬细胞可通过胞葬作用持续吞噬凋亡的细胞，以防止组织坏死并促进损伤修复［30］。胞葬作用异常与动脉粥样硬化密切相关［31］。lncRNA MIAT 通过miR-149-5p 调控CD47 表达，调控斑块内巨噬细胞的胞葬作用，从而促进斑块进展和不稳定，lncRNA MIAT 是监测和干预动脉粥样硬化斑块易损性的关键靶标。缺血性脑卒中后lncRNA 表达谱改变。WANG 等［32］提出lncRNA 通过改变巨噬细胞功能调节脑损伤的假说。通过RNA 深度测序，研究者发现单核细胞来源的巨噬细胞（monocyte-derived macrophages，MoDMs）和小胶质细胞来源的巨噬细胞（microglia-derived macrophages，MiDMs）中有73 种lncRNA 差异表达。其中lncRNA GM15628 在MoDMs 中高表达，而在MiDMs中不表达，其功能与其邻近基因淋巴细胞胞浆蛋白1（lymphocyte cytosolic protein 1，LCP1）有关，LCP1 在维持细胞形态和细胞迁移中发挥作用。研究者将此lncRNA 称为macrophage contained LCP1 related pro-inflammatory lncRNA（Maclpil）。进一步体外实验证实巨噬细胞中Maclpil 下调可抑制LCP1 表达，进而降低MoDMs迁移和吞噬能力。

4 lncRNA可诱导巨噬细胞凋亡

尽管目前HIV 疗法可控制病毒活动性感染，但HIV 可在组织储存库（包括巨噬细胞）中长久存活，仍是一个持久性问题。lncRNA（fas-antisense 1，SAF）可调节HIV 感染的巨噬细胞中凋亡效应因子caspase。巨噬细胞是HIV-1的一个长期存在的细胞库，对病毒诱导的细胞死亡免疫力较强。在HIV-1感染的人单核细胞来源巨噬细胞（human monocyte derived macrophages，MDM）中，SAF表达明显高于对照组细胞和病毒未暴露的细胞。HIV-1 感染者支气管肺泡灌洗得到的气道巨噬细胞中也检测到类似SAF RNA 表达增强。siRNA 处理下调SAF后可增加病毒感染MDMs 中caspase-3/7活性。这种凋亡效应因子caspase 的诱导仅发生于HIV-1 感染的巨噬细胞中，而不在旁观者细胞中发生，从而导致HIV-1复制显著减少及有选择性地清除HIV 病毒储存库细胞。表明lncRNA SAF 可作为特异性诱导HIV-1 感染巨噬细胞死亡的潜在靶标［33］。

值得一提的是，长链非编码RNA肺腺癌转录本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）可参与巨噬细胞多种功能调控。MALAT1是一段广泛存在于哺乳动物体内的保守lncRNA 序列，已被证实在选择性剪接和基因表达等表观遗传调控中发挥重要作用［34］。MALAT1与多种病理过程密切相关，包括癌细胞和非癌细胞的增殖和凋亡等［35］，且发现MALAT1 高表达可能与腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）激活密切相关［35-36］。AMPK 是调节糖、脂肪和蛋白质代谢、维持细胞能量稳态的关键代谢调节酶［37］。AMPK 激活促进多种细胞凋亡，AMPKα 是AMPK 5'端的催化亚基，是哺乳动物细胞中最广泛表达的AMPK 亚型之一［38-39］。饶兵［40］发现HBV-DNA 阳性者外周血单核巨噬细胞中MALAT1 表达增加。高表达HBV-X蛋白促进MALAT1 表达及促进巨噬细胞凋亡和AMPKα 活化，因此，MALAT1 上调是导致HBV 感染巨噬细胞发生凋亡及AMPKα 活化的关键调节因子。黄舒颖等［41］同样发现结核杆菌H37Rv 感染巨噬细胞后可促进MALAT1 表达上调，沉默MALAT1后TNF-α mRNA 表达明显上调，结核菌清除能力增强，认为lncRNA MALAT1可增强巨噬细胞对H37Rv的抗炎作用和清除能力。MALAT1同样可参与调控巨噬细胞极化，干扰MALAT1 表达可有效抑制M2型巨噬细胞极化，促进M1型巨噬细胞极化［42］。

综上，lncRNA 与巨噬细胞关系密切。不同疾病中，不同lncRNA 可对巨噬细胞介导的炎症反应、巨噬细胞活化、极化、吞噬功能、凋亡等过程发挥重要调控作用，为lncRNA 调控巨噬细胞介导的多种疾病发生发展提供新的治疗策略。