长链非编码RNA在慢性阻塞性肺疾病中的研究进展.docx

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1、长链非编码RNA在慢性阻塞性肺疾病中的研究进展【摘要】慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种以持续性气流受限为特征的疾病，气流受限不完全可逆，呈进行性发展。其发病率逐年上升，造成了极大的疾病负担，目前已成为全球第三大死因。研究表明，CoPD的发生、发展过程与多种因素相关。长链非编码RNA(IncRNA)是长度200bp,缺乏开放读框的一类功能性非编码RNA,近年来，许多研究表明，IncRNA在细胞炎症、恶性肿瘤、自身免疫、血管疾病等方面发挥重要作用，部分InCRNA在CoPD患者中差异表达，与COPD的发病过程密切相关，有望成为COPD早期识别的生物学标志物及治疗的潜在靶点。【关键词】肺疾病，慢性

2、阻塞性；炎症；长链非编码RNA；氧化应激COPD是一种以持续性气流受限为特征，常见的、可以预防和治疗的疾病。2018年王辰院士牵头的“中国成人肺部健康研究”显示，我国20岁及以上成人COPD患病率为8.6%,而40岁以上人群则高达13.7%1o并且在未来几十年里，COPD的患病率将呈现出持续上升的态势，至2060年死于COPD及其相关疾病的人数将超过540万/年2o目前，CoPD已经成为全球第三大疾病死亡原因，仅次于缺血性心脏病和卒中。肺部疾病起病隐匿，早期症状不明显，因此患者就诊时常处于疾病晚期，且目前临床上并没有药物可以治愈CoPD,也不能改善患者肺功能的进行性下降。作为拥有世界近1/5人

3、口的国家，加之人口老龄化的加剧，我国CoPD的疾病负担将会越来越严重，积极寻求新的治疗方法显得尤为迫切。近年来，国内外许多研究表明，长链非编码RNA（InCRNA）在COPD患者肺组织及外周血中差异表达，可能与COPD的疾病发展相关。因此，本文就InCRNA在COPD中的研究现状作一综述。一、InCRNA概述随着高通量测序技术及生物信息学的快速发展，科研人员对人类基因组的探索已不仅仅局限于蛋白编码基因，对于非编码基因的研究正不断深入，如InCRNA。科学家在对InCRNA进行序列测定、基因表达及转录后调控等一系列研究时发现，几乎在整个生命活动过程中都能找到它的踪迹。（一）InCRNA的生物学特

4、性InCRNA的长度200bp、一般无转录功能，广泛存在于动植物体内，参与机体生长发育、自身免疫、恶性肿瘤等多种疾病的发生、发展过程。与mRNA类似的是，多数InCRNA也是由RNA聚合酶转录，形成5,端戴帽、3,端加尾的结构，再经过转录后加工修饰而成，是基因组中含量最多的RNA。但是，相较于mRNA,InCRNA的表达丰度低，物种间的保守性差，在组织细胞中表达特异。另外，InCRNA根据其相对于蛋白编码基因位点的位置分为5类：正义IncRNA反义IncRNA双向InCRNA、基因间IncRNA以及基因内InCRNA。（二）InCRNA的调控机制现有研究表明，IncRNA参与多项生物学进程，在

5、基因转录、转录后修饰及翻译层面均发挥重要作用，而其发挥作用的主要机制是通过与DNARNA及蛋白质相互作用。例如，InCRNA与DNA形成IncRNA:DNA：DNA三复合体结构，从而作为靶向DNA序列的一般机制，调节生物学过程。InCRNA可作为内源竞争性RNA与不同的微小RNA相结合,促进肿瘤细胞的增殖、转移。此外，IncRNA还可以与蛋白质相结合来调节信号通路，从而促进或抑制疾病的发生、发展，如：InCRNA通过与DNA甲基转移酶DNMT1结合的模式，参与DNA甲基化，进而促进肿瘤的发生、发展。而1iU等研究显示NKI1A与核因子B/B抑制因子激酶(inhibitorofKBkinase,

6、IKB)复合物结合，通过掩盖IKB的磷酸化位点并稳定复合物来抑制核因子KB信号通路，进而抑制肿瘤转移。越来越多的研究表明，InCRNA在整个生命进程中都发挥重要作用，调控某些关键的生物学过程。二、InCRNA在COPD疾病发展过程中的作用(一)InCRNA参与炎症反应慢性炎症反应被认为是COPD发生、发展过程中最重要的环节,其机制可能与中性粒细胞、巨噬细胞、CD8T淋巴细胞及其释放的化学趋化因子如I1-6、I1-8、肿瘤坏死因子(tumornecrosisfactor-,TNF-)等有关。近年来，大量研究表明InCRNA在细胞炎症反应过程中扮演重要角色。例如，GUO等16通过基因敲除小鼠的体内

7、实验证明，InCRNA-FA2H-2通过抑制M1K1的表达来减轻氧化型低密度脂蛋白(oxidation1ow1ipoprotein,OX-1D1)导致的炎症反应，进而调控动脉粥样硬化动脉壁的慢性炎症反应。OX-1D1在炎症反应过程中主要有两方面作用，一方面OX-1D1可以增加TNF-、I1-8、I1-6、血管细胞黏附分子1和单核细胞趋化蛋白1的产生，参与炎症反应过程；另一方面OX-1D1也能被巨噬细胞吞噬，氧化诱导巨噬细胞炎性蛋白基因的改变，因此OX-1D1在炎症反应中发挥重要的作用。Xia等研究表明1nC-BAZ2B在过敏性哮喘患儿中表达高于健康儿童，1nc-BAZ2B通过增强BAZ2B的表

8、达来促进M2巨噬细胞的活化，进而加重疾病的严重性。除此之外，InCRNA在炎症相关的细胞信号通路中也发挥“调理”功能。例如，InCRNA-MAP3K4的敲低可以降低炎症因子（如细胞间黏附分子1、E-选择素、单核细胞趋化蛋白1）的表达，减少内皮细胞与单核细胞的黏附，同时也降低了TNF-a、I1TB、环氧化酶2等炎症因子在巨噬细胞中的表达，而进一步的研究证明，1ncRNA-MAP3K4通过调节p38丝裂原活化蛋白激酶、信号通路来调节炎症反应。实验使用TNF-（25ngm1）处理内皮细胞，并评估炎症通路中的一些关键蛋白的氧化磷酸化（包括p38MAPkJNK、ERK.IB）o最终发现，InCRNA-M

9、AP3K4显著降低了p38MAPK的磷酸化，而对其他信号通路没有影响。此外，通过TNF-。处理的角质细胞及建立银屑病小鼠模型研究自噬和炎症反应时发现，InCRNAMEG3通过阻断TNF-a导致的PI3KAKT/mTOR信号通路活化来发挥炎症抑制作用。同样地，在对COPD患者和健康人进行血清学分析时，健康人血清IncRNAMEG3、SNHG5较COPD组高，对血清中InCRNAMEG3、SNHG5与COPD患者疾病严重程度进行相关性分析得出：血清IncRNAMEG3.SNHG5水平越低、疾病越严重。进一步证实，InCRNASNHG5通过调节miR-132PTEN轴来调节COPD进展，在这条轴中，

10、InCRNASNHG5作为miR-132的分子海绵发挥作用，PTEN则作为miR-132的下游靶基因。在对2%香烟烟雾提取物处理过的人支气管上皮样细胞进行试验时，酶联免疫吸附试验结果显示，2%香烟烟雾提取物增加了炎症细胞因子水平（I1T、I1-6和TNF-）的表达，而上调IncRNASNHG5表达则消除了该影响。上述研究证实，InCRNA通过控制其下游靶基因发挥抗炎或促炎作用，提供了关于CoPD治疗的新思路。（二）InCRNA参与气道重塑气道重塑是COPD发生、发展过程中的又一重要环节，由于气道壁和肺实质的慢性炎症引起组织破坏，在对损伤进行修复使其结构改变时，可导致气道壁增厚、管腔狭窄、弹性减

11、弱和气流受限，最终引起气道的不完全可逆性阻塞。在这个过程中，平滑肌细胞增生、成纤维细胞增殖以及细胞外基质沉积发挥关键作用。研究表明，某些IncRNA在平滑肌细胞增殖和成纤维细胞的生成中发挥调控作用。例如，通过对哮喘患者和健康人的血清样本进行qPCR定量分析发现，InCRNAMA1AT1在哮喘患者中上调，同时构建的哮喘大鼠模型也证实了这一结论。他们还通过进一步实验证明，下调InCRNAMA1AT1可以减少支气管平滑肌细胞（airwaysmoothmusc1ece11,ASMC）的增殖、迁移和侵袭，促进细胞凋亡。因此，笔者认为，InCRNAMA1AT1的上调可以导致ASMC增殖，参与气道重塑。从而

12、推测InCRNAMA1AT1可能也参与COPD患者气道重塑，但还需进一步的实验来证实这一观点。此外，InCRNAH19过表达可以抑制重组人血小板衍生生长因子BB诱导的ASMC的增殖和迁移，也可以通过miR-21/PTEN/AKT轴来抑制ASMC的扩散和迁移。InCRNAeOPDA1、MCM3AP-ASI同样也参与促进COPD患者ASMC的增殖，从而对气道重塑产生影响。除外平滑肌细胞，成纤维细胞也对气道重塑做出贡献。成纤维细胞是气道纤维化和细胞外基质蛋白沉积的主要来源，是CoPD患者小气道狭窄的原因。在香烟烟雾提取物处理的人支气管上皮细胞中，抑制InCRNANNT-AS1,可以使-平滑肌肌动蛋白

13、和胶原I水平降低，进而减弱气道重塑功能。（三）InCRNA参与氧化应激机体拥有一套完善的抗氧化系统可保护机体免受氧化剂的攻击，但是，当氧化剂的作用超过抗氧化剂的保护极限时就会导致组织损伤，自由基主要是活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS）、活性氮与细胞膜或脂蛋白上的多价不饱和脂肪酸侧链发生反应造成脂质过氧化，同时产生新的自由基，形成链条式反应，导致细胞膜受到持续损害。而氧化应激水平在COPD中呈现升高状态。多种InCRNA参与氧化应激过程，例如，IncRNAMEG3（表达水平在氧化应激状态下降低）、InCRNAgadd7（低表达能显著降低RoS水平）29、IncRNABD

14、NF-AS（表达沉默可抑制氧化应激）30、1INC00612（逆转肺微血管内皮细胞中RoS和MDA水平）31、Fantom3_F830212120（过表达减弱香烟烟雾诱导的氧化应激）32等。IncRNA通过高/低表达来对氧化应激产生影响，可以通过沉默/启动参与氧化应激的IncRNA来抑制COPD患者肺组织氧化应激水平，从而可能找到COPD新的治疗方法。（四）InCRNA参与自身免疫过去，吸烟与气道慢性炎症被认为是COPD发病的最重要的环境因素和关键环节。近年来，大量研究表明COPD与非炎性自身免疫息息相关，CoPD患者体内的IgA、IgMIgG水平升高，且升高水平与疾病严重程度呈正相关33-3

15、4。而IncRNAGABPB-AS1被证实在原发性干燥综合征患者中显著上调，其表达水平与B细胞百分比和IgG水平呈正相关35。同样地，Shi等研究表明IncRNA（ENST9.1、ENST0000455309.1）的表达水平与IgA显著相关，NR-002712与IgM相关。目前还没有相关研究证实InCRNA是否直接参与COPD患者非炎性免疫，但可以推测，InCRNA可能通过调控某些信号通路或其下游靶点来对COPD患者体内免疫球蛋白水平产生影响，从而参与COPD患者自身免疫，当然，这一假设还需进一步的实验来验证。（五）InCRNA与蛋白酶、抗蛋白酶正常生理情况下，机体蛋白酶与抗蛋白酶处于动态平衡

16、，这是维持肺泡扩张与回缩最重要的因素。当这个平衡状态打破，肺弹性蛋白含量下降，就会导致肺气肿和COPD的发生。T抗胰蛋白酶主要是由肝细胞合成，通过抑制肺弹性蛋白酶的活性保护肺组织免受损伤。a-1抗胰蛋白酶缺乏症是一种极其罕见的遗传性疾病，它参与了非吸烟者COPD的发生、发展过程。研究表明，Q-1抗胰蛋白酶的表达由不同的5-UTR1抗胰蛋白酶未翻译区域）控制的转录后调节程序所操控，而转录后调控程序又由RNA结构所控制，通过该机制最终发现：非编码基因区域的遗传改变可能导致aT抗胰蛋白酶缺乏症。这一结果提示，InCRNA碱基改变有可能导致QT抗胰蛋白酶水平的改变，从而参与COPD的发生、发展，这也可能提供了一个CoPD早期诊断的分子靶点。此外，通过靶向调控InCRNA及其转录后水平，还可能找到新的治疗CoPD的方法。三、总结与展望随着对InCRNA研究的不断深入，它