lncRNA 治疗糖尿病难愈性创面的研究现状

2022-11-23张璟琳

医学信息 2022年8期

张璟琳，汪虹

（昆明医科大学第二附属医院烧伤科/云南省烧伤研究所，云南昆明 650101）

随着人口老龄化加剧、糖尿病发病率逐年升高，以糖尿病创面为代表的慢性难愈合创面的治疗难题亟须解决。糖尿病足部溃疡是糖尿病最常见的并发症[1]，而糖尿病创面通常愈合不良，最终导致严重的足部溃疡、伤口坏疽甚至截肢。糖尿病难愈性创面治疗过程复杂，费用昂贵，不易治愈。随着医学技术不断发展，已有多种技术研究治疗糖尿病难愈性创面，如创面负压技术、干细胞移植技术、富血小板凝胶、外泌体等。有研究指出[2,3]，长链非编码RNA（long non-coding RNAs，lncRNA）可能参与糖尿病创面的愈合过程。目前，在研究lncRNA 在创面愈合中的作用机制及促进糖尿病创面愈合的应用方面均有进展，本文主要就lncRNA 在以上方面的进展进行综述。

1 长链非编码RNA的定义、结构及功能

lncRNA 是一种长度超过200 nt，但不编码蛋白的RNA 分子[4]。据Human GENCODE的统计表明[5]，人类基因组中包含超过16 000 个lncRNA 基因。其主要包括RNA 聚合酶Ⅱ转录的lncRNA、其他RNA聚合酶转录的lncRNA 和来自基因中间的lncRNA，以及与其他基因重叠的正义或反义转录本。

lncRNA 包含两种功能元件，一种是与其他核酸、蛋白质或脂类直接物理交互的相互作用元件；另一种是结构元件，导致二级和/或三级3D RNA 结构的发生，从而指导它们的功能相互作用[6]。正是通过线性形式的碱基配对或二级结构中的化学交互作用，使得lncRNA 比miRNA 具有更多与DNA、RNA以及蛋白质相互作用的能力[7]。

lncRNA 最早被认为是转录副产物，但有越来越多的研究表明lncRNA 具有重要的细胞功能[8]。lncRNA 可通过影响转录因子结合而影响基因表达，也可影响染色质生物学的其他方面，如调控祖蛋白修饰、染色质修饰、调控DNA 复制或对DNA 损伤和修复的反应[9]。此外，lncRNA 还可在多个水平上调控基因表达，lncRNA 与RNAs的相互作用可能会影响RNA的剪接、稳定性和翻译以及信号通路等[4]。同样，lncRNA-蛋白相互作用可能会影响蛋白的稳定性、活性或定位。此外，与lncRNA 长度范围相似的环状RNAs，可作为miRNA的海绵起调控作用。

2 长链非编码RNA 在创面愈合中的机制

lncRNA 与复杂的生物过程有关，如免疫细胞发育和功能、免疫紊乱、神经发育和神经疾病。随着对lncRNA的深入研究，它在伤口愈合方面中的调控作用逐渐被关注到。伤口愈合是一个基本而复杂的过程，需要在受伤后恢复皮肤的完整性，这是通过一系列有序的阶段来实现的：止血、炎症、增殖和重塑[10]。如果不能进行这种有序和及时的修复，就会导致慢性无法愈合的伤口。针对lncRNA的治疗是一种非常有前途的治疗各种疾病的方法，不同功能的lncRNA 其治疗手段需要根据lncRNA的作用方式进行调整[7]。lncRNA的靶向可能包括转录抑制、转录后抑制、二级结构形成或蛋白质相互作用的空间阻碍、合成lncRNA的引入、以及通过CRISPR-Cas9和CRISPR-Cas13 调节lncRNA 基因组位点或表达模式等。

2.1 lncRNA 调控创面愈合中的炎症过程调节炎症对于组织损伤后的修复和内稳态的恢复至关重要。巨噬细胞表型从促炎表型到促溶解/愈合的功能转变有助于组织损伤后的愈合和内稳态的恢复。有报道发现[11]，lncFAO 是炎性巨噬细胞晚期代谢重编程的介质，通过促进巨噬细胞中的脂肪酸氧化，有助于小鼠的炎症消退和组织修复。lncFAO 可直接与线粒体蛋白的HADHB 亚基相互作用并激活脂肪酸氧化，从而调节线粒体代谢，在巨噬细胞中起到免疫代谢调控节点的作用。LOC100130476 又名为WAKMAR2，可限制角质形成细胞产生炎性趋化因子，同时增强细胞迁移，也有促进创面愈合的效果[12]。

2.2 lncRNA 调控创面愈合中的细胞增殖 lncRNA通过调控表观遗传中的DNA 甲基化的功能、靶向与miRNA 结合、调控RNA 翻译，以此实现细胞增殖、创面愈合。LOC105372576 即WAKMAR1 通过隔离DNMT 和干扰E2F1 启动子的甲基化来激活E2F1表达[13]。E2F1 是迁移基因网络上游的一个关键转录因子，所以WAKMAR1 可调控角质形成细胞的运动性和人离体皮肤创面的再上皮化能力。有报道称[14]，XIST/miR29a/Lin28a ceRNA 网络在烧伤后变性真皮修复即调节增殖、迁移和细胞外基质合成中起重要作用。同样的是，LINC00672 通过与miR-619-5p 结合形成海绵效应，调节PI3K-AKT3 通路[15]。当抑制LINC00672 时可促进人皮肤成纤维细胞转化为角质形成细胞样细胞，角质形成细胞样细胞有促进创面愈合的能力。此外，H19 在ADSC-EXOs 中的高表达，通过抑制miR-19b，促进SOX9的表达，以促进HSF 细胞增殖、迁移，从而使皮肤创面愈合[16]。TINCR 编码的泛素样蛋白即TUBL，以一种独立于TINCR的RNA 二级结构的方式促进细胞周期进展，以促进细胞增殖、皮肤伤口的愈合[17]。

2.3 lncRNA 调控创面愈合中的血管新生血管生成是创面愈合过程中增殖期的重要活动，包括内皮细胞增殖和内皮细胞迁移，以及毛细血管样管的形成和成熟为新的血管[18]。有研究表明[1]，lncRNA NONHSAT073641 能促进内皮血管新生功能。HOTAIR 和SCEL 可与miR-126 竞争性结合，发挥竞争性内源RNA的功能。HOTAIR/miR-126/SCEL 轴通过介导血管新生促进烧伤创面愈合[19]。lncRNA ENST00000563492 通过下调miR-205-5p的功能，促进CDH11 和VEGF的表达，间接调控血管新生[20]。

2.4 lncRNA 调控细胞外基质的形成 MMPs 是一个锌依赖性内肽酶家族，降解参与组织重塑的细胞外基质成分。当蛋白酶活性过高会导致伤口愈合延迟，如基质金属蛋白酶-9[21]。有报道称[22]，lncRNA TETILA 调节TET2的活性和定位，通过RNA-TET2的相互作用在lncRNA 和去甲基化蛋白之间建立了功能联系。具体来说，TETILA 作为分子支架，提供结合表面来组装去甲基化酶TET2 和TDG。该支架有助于将该复合物靶向基质金属蛋白酶-9 启动子，促进基质金属蛋白酶-9 去甲基化和转录激活，从而调控细胞外基质的形成。

3 长链非编码RNA 在糖尿病创面愈合中的研究进展

糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer，DFU）是糖尿病常见且重要的并发症，具有发病率高、预后差的特点。目前有越来越多的学者关注到lncRNA 在糖尿病难愈性创面领域的作用。lncRNA 可作为治疗靶标，通过调节炎症反应，促进细胞增殖、成管、迁移能力，抑制细胞凋亡，促进淋巴液产生，调节免疫失衡等全方面多角度地促进糖尿病难愈性创面愈合。长链非编码RNA 也可以作为诊断标记物在糖尿病伤口中发挥作用。

糖尿病创面难愈是多种因素导致，其中一个中心因素为持续存在的慢性炎症[23]。有报道称，在炎性伤口修复过程中，miR-17、miR-18a、miR-19a、miR-19b 和miR-20a 中被上调。从机理上讲，miR-19a/b和miR-20a 分别通过靶向SHCBP1 和SEMA7A 降低TLR3 介导的NF-κB 活化，从而减少了角质形成细胞的炎症趋化因子和细胞因子的产生，从而促进糖尿病创面愈合[24]。另有研究发现[25]，lncRNA GAS5过表达通过显著诱导STAT1 表达促进M1 巨噬细胞表型的表达，参与巨噬细胞极化调节，以促进糖尿病创面愈合。血管新生受损，也是糖尿病创面难愈合的一个重要因素。有报道称lncRNA GAS5 通过与TAF15 结合激活HIF1A/VEGF 通路，促进高糖培养的HUVECs的细胞增殖、创面愈合和小管形成，以加速糖尿病足溃疡的创面愈合[26]。淋巴管生产缓慢是导致糖尿病创面愈合受损的一个重要原因。lncRNA ANRIL 可以通过海绵吸收miR-181a 来增强Prox1的表达，从而促进淋巴管生成，提高糖尿病创面愈合的效果[3]。有研究发现[27]，T 淋巴细胞的免疫功能紊乱可能与DFU的发生密切相关，且lncRNA-ENST00000411554/MAPK1 轴介导的MAPK 信号转导通路的激活可能会影响DFU 免疫调节失衡。lncRNA H19 在触发血管生成中起着重要作用[28]，而lncRNA H19的表达水平在糖尿病中显著降低[29]。有研究将lncRNA H19 装载到细胞外囊泡模拟纳米囊泡中，并将负载藻酸盐水凝胶的lncRNA H19 纳米囊泡作为敷料应用于体内实验模型的伤口床上，表明其确有改善慢性创面的血供、促进再上皮化、创面愈合的作用[2]。有报道称[30]，lncRNA H19 可以募集EZH2 介导的组蛋白甲基化，并调节HIF-1α 信号通路，促进成纤维细胞活化，从而促进糖尿病伤口愈合。此外，lncRNA H19 上调可通过竞争性结合miR-29b 提高FBN1的表达，增强成纤维细胞的增殖、迁移，抑制成纤维细胞凋亡，从而促进糖尿病足溃疡创面愈合[31]。MSC 衍生的外泌体中的lncRNA H19 通过削弱miR-152-3p 介导的PTEN 抑制作用，来防止成纤维细胞的凋亡和炎症，从而刺激糖尿病伤口的愈合[32]。不仅如此，有研究发现H19 也可以作为鉴定糖尿病活动期的新生物标志物存在[33]，但需要更大的队列研究来证明其作为临床生物标志物的能力。

除此之外，其他新鉴定的一些lncRNA 通过某些潜在的治疗靶点，同样可调节糖尿病创面情况。lncRNA MRAK052872 即Lnc-URIDS 可与Plod1的结合，导致Plod1的蛋白质稳定性降低，最终导致胶原生成和沉积的失调，并延迟伤口愈合。当敲除Lnc-URIDS 时，可促进成纤维细胞迁移，加速体内糖尿病伤口愈合。lncRNA Rik 可以作为ceRNA 与miR-181a-5p 结合，从而促进糖尿病角膜上皮伤口的体外愈合[9]。

通过药物或其他不同的治疗手段，同样可以调节lncRNA 促进糖尿病创面愈合。有报道发现[34]，改良的自体血液保存可以有效改善小鼠血液的生理状态，且其中上调的lncRNA MALAT1，可通过激活HIF-1a 信号通路加速糖尿病小鼠的成纤维细胞活化和伤口愈合；局部应用美伐他汀，诱导长链非编码RNA Gas5的表达，从而阻断了c-Myc的表达，逆转了DFUs 中c-Myc的过表达，并通过多种机制促进上皮化，从而加速糖尿病伤口闭合。此外，lncRNA 靶向治疗的方法可通过注射由EMNVs、慢病毒或外泌体携带的过表达lncRNA，用RNAi 沉默靶基因的方式来改善糖尿病伤口愈合情况[33]。