長(zhǎng)鏈非編碼RNA在哮喘中的研究進(jìn)展

曹鼎，莫碧文

（桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科，廣西 桂林）

0 引言

哮喘是一種常見(jiàn)的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，其特征是持續(xù)的氣道炎癥、氣道高反應(yīng)性和氣道重塑，并影響5%的成年人和10%的兒童，發(fā)病率增加[1]。氣道重塑的特征是上皮下纖維化，氣道壁增厚，上皮細(xì)胞脫落，氣道平滑肌（airway smooth muscle ceus,ASMC）增生和肥大，血管生成和黏液過(guò)度分泌。最近，越來(lái)越多的證據(jù)表明長(zhǎng)鏈非編碼RNA在哮喘氣道重塑和氣道炎癥中具有重要的作用。本文將對(duì)LncRNA在哮喘中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 LncRNA的概述

1.1 概念與認(rèn)識(shí)

LncRNA是一類轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度＞200核苷酸且不具有蛋白質(zhì)編碼功能的長(zhǎng)鏈RNA分子[2]。絕大多數(shù)由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄并經(jīng)可變剪接而來(lái)，廣泛存在于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，其種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，在多種層面上調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)，具有極其復(fù)雜且重要的生物學(xué)功能。

1.2 來(lái)源與類型

LncRNA主要有以下5種來(lái)源：①蛋白質(zhì)編碼基因結(jié)構(gòu)中斷產(chǎn)生；②染色質(zhì)重組生成；③非編碼基因反轉(zhuǎn)錄生成；④復(fù)制子串聯(lián)產(chǎn)生；⑤編碼基因中插入轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生[3]。根據(jù)LncRNA在基因組上位置可分為正義、反義、雙向、基因內(nèi)及基因間5種類型。這些LncRNA的表達(dá)具有時(shí)空特異性和組織特異性[4]。

1.3 功能及作用機(jī)制

近年來(lái)，諸多研究表明LncRNA的生物功能包括染色體修飾、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、表觀調(diào)控、細(xì)胞凋亡及細(xì)胞周期調(diào)控等[5]，主要方式：①通過(guò)與mRNA形成互補(bǔ)雙鏈干擾mRNA的剪切；②通過(guò)直接結(jié)合到特定蛋白質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)相應(yīng)蛋白質(zhì)的活性；③通過(guò)結(jié)合到特定蛋白質(zhì)上改變?cè)摰鞍椎募?xì)胞質(zhì)定位；④通過(guò)抑制mRNA聚合酶Ⅱ或介導(dǎo)染色質(zhì)重構(gòu)及組蛋白修飾來(lái)影響下游基因的表達(dá)；⑤通過(guò)在蛋白編碼基因上游啟動(dòng)子區(qū)發(fā)生轉(zhuǎn)錄來(lái)干擾下游基因的表達(dá)[6]。另外，LncRNA基因可發(fā)生遺傳變異，并導(dǎo)致其基因多態(tài)性[7]。

總之，LncRNA可通過(guò)與DNA、RNA或蛋白質(zhì)等分子相互作用，作用于細(xì)胞增殖、分化、代謝和凋亡等，從而參與哮喘的發(fā)生發(fā)展。

2 LncRNA在哮喘中的異常表達(dá)

目前有許多文獻(xiàn)報(bào)道哮喘外周血以及支氣管平滑肌中LncRNA的異常表達(dá)。諸如LncRNA-GAS5；LncRNAMalat1等已確定對(duì)哮喘氣道平滑肌增殖、遷移等功能有影響；同樣，隨著基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展已有越來(lái)越多的LncRNA被確認(rèn)與哮喘的發(fā)病發(fā)展有關(guān)。

2.1 LncRNA與哮喘診斷標(biāo)志物

2.1.1 LNC_000127

Zhu等[8]研究確認(rèn)了來(lái)源自嗜酸性粒細(xì)胞（Eos）與嗜中性粒細(xì)胞（Neu）哮喘外周血中LncRNA表達(dá)譜有差異。其中Eos樣品包含190個(gè)差異LncRNA，Neu樣品擁有166個(gè)差異LncRNA。體外敲低LNC_000127后降低了CCR8，CRLF2和CD40L（Th2炎癥受體）的表達(dá)，提示了LNC_000127參與哮喘Th2炎癥的發(fā)展。這說(shuō)明了LncRNA可為作為不同表型哮喘的診斷指標(biāo)的可能性。

2.1.2 ENST00000444682

Qi等[9]發(fā)現(xiàn)哮喘患者外周血CD4+T細(xì)胞中有2725個(gè)LncRNA差異表達(dá)。通過(guò)驗(yàn)證3個(gè)上調(diào) 基 因（ENST00000444682，ENST00000566098，ENST00000583179）和1個(gè)下調(diào)基因（ENST00000579468）后進(jìn)行Spearman相關(guān)分析。表明ENST00000566098與IL-13正相關(guān)，而ENST00000579468與峰值呼氣流量正相關(guān)。這也許告訴我們LncRNA作為肺功能預(yù)測(cè)指標(biāo)的可能性。

2.1.3 lncRNA fantom3_9230106C11

Wang等[10]通過(guò)構(gòu)建哮喘模型，發(fā)現(xiàn)急性哮喘組中有36個(gè)上調(diào)的LncRNA和98個(gè)下調(diào)的LncRNA。哮喘CD4+T細(xì)胞中的lncRNA fantom3_9230106C11明顯減少。生物信息學(xué)分析表明，lncRNA fantom3_9230106C11具有與許多與Th2分化相關(guān)的miRNA和轉(zhuǎn)錄因子相互作用的潛力。

綜上所述，可以確定的是隨測(cè)序技術(shù)進(jìn)步，未來(lái)依靠LncRNA確診哮喘或者確認(rèn)哮喘表型在逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

2.2 LncRNA與哮喘治療新靶點(diǎn)

2.2.1 LncRNA-Malat1 ( metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)

Li等[11]研究發(fā)現(xiàn)LncRNA-Malat1的沉默能有效抑制PDGF-BB誘導(dǎo)的人ASMC增殖和遷移，機(jī)制是Malat1作為miR-150的ceRNA，而miR-150抑制氣道平滑肌的增殖和遷移。同時(shí)miR-150e是依靠IF4E（翻譯起始因子4E）發(fā)揮作用的，eIF4E增加Akt的磷酸化和激活A(yù)kt來(lái)發(fā)揮功能。這項(xiàng)研究結(jié)果不僅拓寬了LncRNA與哮喘的關(guān)系，而且加深了我們對(duì)哮喘的認(rèn)識(shí)，為哮喘的治療提供了新的靶點(diǎn)。

2.2.2 LncRNA-BCYRN1（BCYRN1 brain cytoplasmic RNA 1）

Zhang等[12]研究發(fā)現(xiàn)哮喘ASMC中BCYRN1和TRPC1的高表達(dá)。BCYRN1的高表達(dá)促進(jìn)了ASMC的增殖和遷移。另外，沉默BCYRN1可降低OVA攻擊大鼠的吸氣阻力和呼氣阻力。Zhang等[13]研究發(fā)現(xiàn)五味子乙素上調(diào)OVA大鼠miR-150表達(dá)，下調(diào)BCYRN1表達(dá)從而抑制了ASMC的活力、增殖和遷移。研究結(jié)果顯示了LncRNA與哮喘治療潛在的可能性。

2.2.3 LncTCF7（lncTCF7）

Fan等[14]研究12例哮喘患者和12例健康對(duì)照者ASMC發(fā)現(xiàn)lncTCF7通過(guò)靶向TIMMDC1促進(jìn)人類ASMC的生長(zhǎng)和遷移，其機(jī)制可能與AKT信號(hào)通路激活有關(guān)。這項(xiàng)研究揭示了哮喘患者ASMC的LncRNA的差異表達(dá)普遍存在，基因治療或許能為哮喘治療提供了新的可能靶點(diǎn)。

2.2.4 LncRNA-TUG1（taurine up-regulated 1）

Lin等[15]研究發(fā)現(xiàn)在哮喘大鼠模型lncTUG1表達(dá)升高。lncTUG1促進(jìn)了ASMC的增殖和遷移，并減少了細(xì)胞凋亡。生物信息學(xué)預(yù)測(cè)揭示了TUG1轉(zhuǎn)錄本3’-UTR中可能存在的miR-590-5p結(jié)合位點(diǎn)，體外實(shí)驗(yàn)證明miR-590-5p與lncTUG1結(jié)合位點(diǎn)，并靶向成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子1（fibroblast growth factor 1,FGF1）參與ASMC的增殖和遷移。而FGF1是促血管生成生長(zhǎng)因子的重要構(gòu)件，參與的VEGF介導(dǎo)的血管重塑。

2.2.5 LncRNA-GAS5 (growth arrest specific 5)

Zhang等[16]構(gòu)建大鼠哮喘模型發(fā)現(xiàn)哮喘組的吸氣阻力和呼氣阻力增加；GAS5、miR-10a和BDNF的表達(dá)分別較高、較低和較高。血小板衍生的生長(zhǎng)因子-BB（platelet derived growth factor BB,PDGF-BB）分別升高和抑制了GAS5和miR-10a的表達(dá)。GAS5通過(guò)miR-10a調(diào)節(jié)BDNF表達(dá)。PDGF-BB通過(guò)miR-10a / BDNF促進(jìn)ASMC的細(xì)胞增殖。敲除GAS5可以顯著降低哮喘大鼠的氣道高反應(yīng)性。

2.2.6 LncRNA -PVT1

Philip J等[17]研究了從健康受試者（n=9）和分類為非嚴(yán)重（n=9）或嚴(yán)重（n=9）哮喘的患者中分離出原代ASMC，發(fā)現(xiàn)了非嚴(yán)重哮喘患者的ASMC中只有PVT1降低，而重度哮喘患者的ASMC中只有PVT1升高。通過(guò)對(duì)哮喘過(guò)度增殖和皮質(zhì)類固醇不敏感性模型中對(duì)該LncRNA進(jìn)行功能研究發(fā)現(xiàn)在患有嚴(yán)重哮喘的患者的ASMC中，TGF-β和FCS不僅誘導(dǎo)IL6 mRNA表達(dá)和蛋白釋放，而且誘導(dǎo)PVT1表達(dá)。用siRNA抑制這些ASMC中的PVT1時(shí)，觀察到IL6 mRNA和IL-6蛋白釋放的減少，以及細(xì)胞增殖的同時(shí)增加。而在非哮喘性健康受試者的ASMC中，TGF-β加FCS誘導(dǎo)IL6 mRNA表達(dá)，轉(zhuǎn)化為IL-6蛋白釋放。所以PVT1在人類原代ASMC中的作用機(jī)制十分復(fù)雜，在不同嚴(yán)重程度的哮喘中發(fā)揮不同的功能，極大程度上拓寬了LncRNA在哮喘研究中的方向，為哮喘的治療提供新的靶點(diǎn)。

Yu等[18]研究發(fā)現(xiàn)lncRNA -PVT1參與了α-細(xì)辛醚治療RSV誘導(dǎo)的哮喘的機(jī)制，α細(xì)辛腦通過(guò)靶向lncRNAPVT1/的miR-203A/E2F3信號(hào)在RSV感染的大鼠途徑抑制氣道平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移。

2.2.7 LncRNA -MEG3

Qiu等[19]鑒定了哮喘患者和健康對(duì)照者外周血CD4+T細(xì)胞中差異表達(dá)的LncRNA，篩選出LncMEG3，并發(fā)現(xiàn)LncMEG3能增加Th17細(xì)胞的百分比，其機(jī)制是作為ceRNA靶向microRNA-17從而調(diào)節(jié)RORγt并最終影響哮喘中Treg/Th17的平衡。這項(xiàng)研究告訴我們，調(diào)控LncRNA將會(huì)減輕炎癥，這或許是哮喘氣道炎癥治療的新方向。

目前比較明確的是多種LncRNA參與調(diào)控了ASMC生物功能的各個(gè)方面，包括增殖和遷移，炎性因子的分泌等方面。因此，需認(rèn)真考慮是否可以將這些LncRNA作為哮喘及其他與ASMC異常調(diào)節(jié)有關(guān)的氣道疾病的臨床治療靶點(diǎn)。

3 小結(jié)

哮喘是一種慢性終身性疾病，在病情初期，氣道受限可逆，但如果得不到及時(shí)治療，氣道嚴(yán)重重塑，可逆就會(huì)變成不可逆，對(duì)患者的生活和生命都會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。LncRNAs在哮喘方面的研究，不僅僅是針對(duì)長(zhǎng)鏈非編碼RNA的研究，還有更多與氣道重構(gòu)相關(guān)的方面需要我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和探討。雖然研究處于理論階段，未有臨床應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道，盡管如此，闡明長(zhǎng)非編碼RNA與哮喘相關(guān)因素的潛在關(guān)系將為疾病的診斷和治療提供新的方向。