長鏈非編碼RNA調控巨噬細胞功能的作用機制研究進展①

左 瑤 尤燕舞（右江民族醫學院附屬醫院，百色 533000）

巨噬細胞是一種特殊類型的白細胞，由骨髓中的髓樣祖細胞分化為單核細胞并遷移浸潤至組織間質中再分化而來。作為機體固有免疫中對抗微生物入侵的第一道防線，巨噬細胞在炎癥反應和宿主防御中發揮重要作用，可吞噬并消化細胞碎片、異物、微生物、癌細胞和其他任何表面擁有非正常健康細胞識別抗原的細胞，也可通過連接其他免疫細胞如淋巴細胞啟動特定特異性免疫防御機制［1］。巨噬細胞可塑性較強，具有功能多樣性，也可作為抗原提呈細胞激活Th細胞。不同病理條件下，巨噬細胞表現出截然不同的表型和功能。Toll 樣受體（toll-like receptor，TLR）配體如LPS、Th1細胞相關細胞因子如IFN-γ 使巨噬細胞向M1型（又稱經典活化型巨噬細胞）活化，M1 型巨噬細胞表面標志物主要為CCR7、CD86 及誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS），可分泌TNF-α、IL-6、IL-1β等促炎因子防御病原體，提供抗原和啟動適應性免疫應答功能。Th2 細胞相關細胞因子如IL-4使巨噬細胞向M2 型（又稱替代活化型巨噬細胞）活化，M2型巨噬細胞表面標志物主要為MRC1 和CD163，可分泌IL-10、TGF-β、Arg1 等抗炎因子，抑制免疫應答，抑制和調節免疫炎癥［2-3］。

1 lncRNA在巨噬細胞炎癥反應過程中的作用

lncRNA 是一類本身不編碼蛋白的RNA［4］。近年研究證實，lncRNA 參與X 染色體沉默、染色體修飾和基因組修飾、轉錄激活、轉錄干擾、核內運輸等過程。lncRNA 可介導腫瘤及自身免疫性疾病發生發展，在調節免疫功能和自身免疫方面起關鍵性作用。目前發現lncRNA 與系統性紅斑狼瘡、類風濕關節炎（rheumatoid arthritis，RA）等自身免疫性疾病相關，且在巨噬細胞介導的機體炎癥反應過程中發揮重要作用［5-6］。

lncRNA 心肌梗死相關轉錄本（myocardial infarction associated transcript，MIAT）是一種主要表達于心肌細胞和腎臟細胞具有調控蛋白合成功能的lncRNA，主要與炎癥反應激活相關，從而在多種疾病的發生中發揮重要作用［7-8］。FAGERBERG 等［9］發現lncRNA MIAT 在骨髓中高表達。RA 是一種以滑膜關節慢性侵襲性炎癥為主要臨床表現的自身免疫性疾病，其早期主要病理表現為以骨髓內單核巨噬細胞為主的炎癥細胞浸潤增加，從而導致骨髓水腫，這一病理過程貫穿于RA各階段［10］。王子葉等［11］在小鼠巨噬細胞炎癥反應模型中發現lncRNA MIAT可通過抑制ERK5 磷酸化減少IL-1β、TNF-α 合成，從而發揮抑制巨噬細胞炎癥反應的作用。miR-23b可通過A20/NF-κB信號通路加強氧化低密度脂蛋白（oxLDL）誘導的巨噬細胞炎癥反應，從而導致動脈粥樣硬化，lncRNA 在此過程中發揮重要作用。研究者通過誘導人單核細胞THP1 向巨噬細胞分化，oxLDL 刺激炎癥反應，在oxLDL 誘導的巨噬細胞炎癥反應中，LINC01140表達下調，p53和miR-23b表達上調，p53 可與LINC01140 啟動子區結合，抑制LINC01140 轉錄，抑制p53 可促 進LINC01140 表達從而降低NF-κB 活動和炎癥細胞因子表達，此研究進一步表明，LINC01140 通過負調控miR-23/A20 軸發揮巨噬細胞抗炎因子作用［12］。LNC ROR 位于染色體18q21，是肝癌細胞維持多能干細胞和缺氧信號通路的調節劑。相對于正常肝細胞來源的外泌體，肝癌細胞PLC/PRF/5 來源的外泌體中LNC ROR存在高表達。巨噬細胞中LNC ROR 基因沉默后，在LPS 誘導的炎癥反應下，巨噬細胞促炎癥因子IL-1β表達明顯增強。肝癌細胞分泌的外泌體中LNC ROR可調控鄰近巨噬細胞的炎癥反應［13］。沉默信息調節因子2 相關酶1（sirtuin1，SIRT1）是一個與細胞分化、衰老、凋亡和能量代謝密切相關的NAD＋依賴的組蛋白去乙酰化酶［14］。小鼠膿毒癥模型或經LPS刺激活化后巨噬細胞中SIRT1 表達下調。SIRT1 在巨噬細胞中的表達與lncRNA-CCL2 低水平相關，lncRNA-CCL2 下調抑制炎癥細胞因子表達，通過降低SIRT1 活性可部分逆轉其抑制作用，SIRT1 與lncRNA 可聯合調控巨噬細胞炎癥反應機制［15］。與肥胖和代謝綜合征相關的全身性低度炎癥狀態是糖尿病及其相關心血管并發癥發生的重要危險因素，這種炎癥狀態由巨噬細胞釋放促炎細胞因子引起，特別是在脂肪組織中。lncRNA巨噬細胞抑制炎癥轉錄物（macrophage inflammationsuppressing transcript，Mist）是一種新型的保護性長鏈非編碼RNA，在肥胖過程中丟失，通過表觀遺傳機制導致巨噬細胞代謝功能障礙和促炎表型［16］。敲除Mist 可在體內外上調與免疫應答和炎癥相關的基因表達，并增加巨噬細胞中修飾型oxLPL 攝取，相反，Mist 過表達則可降低基礎蛋白和LPS 誘導的炎癥反應基因表達。此外，DAS 等［17］也發現糖尿病患者中，新型lncRNA Dnm3os（dynamin 3 opposite strand）在巨噬細胞中過表達，由此可改變整體組蛋白修飾，上調炎癥和免疫應答基因，從而促進糖尿病巨噬細胞炎癥表型靶基因的表觀遺傳修飾。表明lncRNA 可調控巨噬細胞介導的機體炎癥反應（表1）。

表1 lncRNA在巨噬細胞炎癥反應過程中的作用Tab.1 Role of lncRNA in inflammatory response of macrophages

2 lncRNA參與巨噬細胞極化

lncRNA 可參與巨噬細胞極化，但其相關機制尚未明確［18］。近年研究發現，組蛋白甲基化和DNA 甲基轉移酶3b（DNA methyltransferase 3b，Dnmt3b）介導的DNA 甲基化參與巨噬細胞極化調控［19］。但目前尚無lncRNA 調控Dnmt3a表達介導的巨噬細胞極化過程中DNA 甲基化的研究。LI 等［20］發現數量眾多的lncRNA 在極化的骨髓來源巨噬細胞中有不同表達，其中對DNA 甲基轉移酶3a 反義鏈（DNA methyltransferase 3a opposite strand，Dnmt3aos）是已知的lncRNA，位于Dnmt3a 反義鏈。功能實驗進一步證實Dnmt3aos 在M（IL-4）巨噬細胞中高表達，參與調節Dnmt3a表達，并在巨噬細胞極化中發揮關鍵作用。采用MeDIP-seq 技術測定Dnmt3aos敲除的M（IL-4）巨噬細胞DNA 甲基化譜系確認了巨噬細胞極化相關基因IFN-γ。

2.1 lncRNA在腫瘤巨噬細胞極化中的作用 lncRNA核斑點旁組裝轉錄本1（nuclear paraspeckle assembly transcript 1，NEAT1）與多發性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）發生有關。YIN 等［21］發現MM 患者NEAT1 和B7-H3 表達上調，而miR-214 表達明顯下調。B7-H3、NEAT1和miR-214與MM 患者總生存時間相關。NEAT1沉默誘導miR-214，抑制B7-H3表達和釋放，進而通過抑制JAK2/STAT3 信號通路抑制M2 型巨噬細胞極化。NEAT1 可直接靶向miR-214，miR-214 直接 與B7-H3 結合。miR-214 抑制劑可逆轉shNEAT1 引起的B7-H3 和M2 型巨噬細胞極化的下調和釋放，因此lncRNA NEAT1通過下調miR-214促進M2 型巨噬細胞極化，進而調控B7-H3，從而通過JAK2/STAT3信號通路加速MM進展。

腫瘤相關巨噬細胞在肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）發生發展中起重要作用。LINC00662 在HCC 中上調，而高水平的LINC00662與HCC 患者生存期較短相關。LINC00662 通過競爭性結合miR-15a、miR-16 和miR-107 上調WNT3A表達和分泌。通過誘導WNT3A 分泌，LINC00662激活Wnt/β-catenin 信號在肝癌細胞自分泌的方式，進一步促進肝癌細胞增殖、細胞周期和入侵，抑制肝癌細胞凋亡。此外，通過分泌WNT3A，LINC00662可激活巨噬細胞Wnt/β-catenin 信號通路，進一步促進M2 型巨噬細胞極化。通過激活Wnt/β-catenin 信號和M2型巨噬細胞極化，LINC00662顯著促進體內HCC 腫瘤生長和轉移［22］。YE 等［23］也發現lncRNA cox-2 可降低M1 型巨噬細胞抑制肝癌細胞增殖、侵襲、遷移、EMT、血管生成和促進細胞凋亡的能力，同時增強M2 型巨噬細胞促進肝癌細胞增殖和抑制細胞凋亡的能力，lncRNA cox-2通過抑制M2型巨噬細胞極化抑制HCC 免疫逃逸和腫瘤生長。lncRNA NR028 可能是胃癌巨噬細胞向M2 表型極化的重要因素，敲低lncRNA NR028，巨噬細胞向M1 型分化。M2 型巨噬細胞可調節腫瘤微環境中胃癌細胞生長和轉移，促進其增殖、遷移和侵襲，敲低lncRNA NR028 基因后的M2 型巨噬細胞促進胃癌細胞轉移功能減弱，并可降低腫瘤細胞在裸鼠體內的轉移，lncRNA NR028 定位于細胞核，可能與ARG1 和CHI3L1蛋白結合影響胃癌進展［24］。

2.2 lncRNA 在炎癥和過敏性疾病巨噬細胞極化中的作用 CHI等［25］在肺炎患兒外周血中觀察到巨噬細胞向M2 表型極化。此外，肺炎患兒人單核細胞衍生的巨噬細胞中lncRNA GAS5 和細胞因子信號轉導抑制因子3（suppressors of cytokine signaling 3，SOCS3）表達上調，miR-455-5p 表達下調。生長阻滯特異性轉錄本5（growth arrest-specific 5，GAS5）是一個全長651 個核苷酸的lncRNA，在多種腫瘤中低表達，且其表達水平與腫瘤臨床病理特征及患者預后關系密切［26］。進一步研究發現，GAS5 發揮“海綿”作用，可下調miR-455-5p 表達以促進SOCS3表達。此外，miR-455-5p 模擬物和SOCS3 敲低顯著逆轉了GAS5 過量表達介導的JAK2/STAT3 信號轉導抑制和M1 極化促進。因此，lncRNA GAS5 可通過參與競爭而促進M1型巨噬細胞極化。

巨噬細胞極化調節因子可能在過敏性哮喘（allergic asthma，AA）發生發展中起關鍵作用。PEI等［27］同樣發現在皮膚噬菌蛋白1（dermatophagoides farinae protein 1，Der f1）誘導的AA 發病機制中lncRNA 可調節巨噬細胞極化過程。lncRNA AK085865作為巨噬細胞極化的關鍵調控因子，延緩哮喘氣道炎癥病理進展。為應對Der f1 的挑戰，AK085865-/-小鼠表現出減毒的過敏性氣道炎癥，包括BALF 中嗜酸性粒細胞減少和IgE 產生減少，而后者與黏膜腺體減少和杯狀細胞增生有關。此外，與WT 哮喘小鼠相比，Der f1處理的AK085865-/-小鼠M2型巨噬細胞減少，進一步研究發現AK085865-/-哮喘小鼠中，Ⅱ型先天免疫淋巴細胞（group 2 innate lymphoid cells，ILC2s）比例下降。此外，M2型巨噬細胞可能通過自身分泌的外泌體途徑促進ILC2s 分化。AK085865消耗可通過調節巨噬細胞極化改善哮喘氣道炎癥，而M2 型巨噬細胞可促進先天淋巴樣細胞前體細胞（innate lymphoid cells progenitor，ILCP）向ILC2s 分化（表2）。

表2 lncRNA參與巨噬細胞極化Tab.2 lncRNA is involved in polarization of macrophages

3 lncRNA調節巨噬細胞活化及吞噬功能

合歡木莖皮中的皂苷活性成分（albizia julibrissin，AJSAF）是理想的疫苗佐劑，研究表明AJSAF 可影響RAW264.7 巨噬細胞活化，顯著增強RAW264.7 細胞吞噬活性，誘導活性氧（reactive oxygen species，ROS）產生，促進表面分子表達，并上調細胞因子和趨化因子mRNA 和蛋白表達。AJSAF 誘導RAW264.7 細胞中223 個mRNA 和103 個lncRNA 差異表達，其中包括上調lncRNA A30P01018532，A30P01018532 與炎癥和免疫反應有關。AJSAF 可通過Ca2+-ERK1/2-CREB途徑激活RAW264.7細胞，而A30P01018532 可能是AJSAF 激活的巨噬細胞中mRNA表達的重要調節劑［28］。

葉子明［29］發現lncRNA MIAT 在不穩定頸動脈斑塊的急性缺血性卒中血漿中顯著升高，且與動脈粥樣硬化斑塊穩定性顯著相關。巨噬細胞可通過胞葬作用持續吞噬凋亡的細胞，以防止組織壞死并促進損傷修復［30］。胞葬作用異常與動脈粥樣硬化密切相關［31］。lncRNA MIAT 通過miR-149-5p 調控CD47 表達，調控斑塊內巨噬細胞的胞葬作用，從而促進斑塊進展和不穩定，lncRNA MIAT 是監測和干預動脈粥樣硬化斑塊易損性的關鍵靶標。缺血性腦卒中后lncRNA 表達譜改變。WANG 等［32］提出lncRNA 通過改變巨噬細胞功能調節腦損傷的假說。通過RNA 深度測序，研究者發現單核細胞來源的巨噬細胞（monocyte-derived macrophages，MoDMs）和小膠質細胞來源的巨噬細胞（microglia-derived macrophages，MiDMs）中有73 種lncRNA 差異表達。其中lncRNA GM15628 在MoDMs 中高表達，而在MiDMs中不表達，其功能與其鄰近基因淋巴細胞胞漿蛋白1（lymphocyte cytosolic protein 1，LCP1）有關，LCP1 在維持細胞形態和細胞遷移中發揮作用。研究者將此lncRNA 稱為macrophage contained LCP1 related pro-inflammatory lncRNA（Maclpil）。進一步體外實驗證實巨噬細胞中Maclpil 下調可抑制LCP1 表達，進而降低MoDMs遷移和吞噬能力。

4 lncRNA可誘導巨噬細胞凋亡

盡管目前HIV 療法可控制病毒活動性感染，但HIV 可在組織儲存庫（包括巨噬細胞）中長久存活，仍是一個持久性問題。lncRNA（fas-antisense 1，SAF）可調節HIV 感染的巨噬細胞中凋亡效應因子caspase。巨噬細胞是HIV-1的一個長期存在的細胞庫，對病毒誘導的細胞死亡免疫力較強。在HIV-1感染的人單核細胞來源巨噬細胞（human monocyte derived macrophages，MDM）中，SAF表達明顯高于對照組細胞和病毒未暴露的細胞。HIV-1 感染者支氣管肺泡灌洗得到的氣道巨噬細胞中也檢測到類似SAF RNA 表達增強。siRNA 處理下調SAF后可增加病毒感染MDMs 中caspase-3/7活性。這種凋亡效應因子caspase 的誘導僅發生于HIV-1 感染的巨噬細胞中，而不在旁觀者細胞中發生，從而導致HIV-1復制顯著減少及有選擇性地清除HIV 病毒儲存庫細胞。表明lncRNA SAF 可作為特異性誘導HIV-1 感染巨噬細胞死亡的潛在靶標［33］。

值得一提的是，長鏈非編碼RNA肺腺癌轉錄本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）可參與巨噬細胞多種功能調控。MALAT1是一段廣泛存在于哺乳動物體內的保守lncRNA 序列，已被證實在選擇性剪接和基因表達等表觀遺傳調控中發揮重要作用［34］。MALAT1與多種病理過程密切相關，包括癌細胞和非癌細胞的增殖和凋亡等［35］，且發現MALAT1 高表達可能與腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）激活密切相關［35-36］。AMPK 是調節糖、脂肪和蛋白質代謝、維持細胞能量穩態的關鍵代謝調節酶［37］。AMPK 激活促進多種細胞凋亡，AMPKα 是AMPK 5'端的催化亞基，是哺乳動物細胞中最廣泛表達的AMPK 亞型之一［38-39］。饒兵［40］發現HBV-DNA 陽性者外周血單核巨噬細胞中MALAT1 表達增加。高表達HBV-X蛋白促進MALAT1 表達及促進巨噬細胞凋亡和AMPKα 活化，因此，MALAT1 上調是導致HBV 感染巨噬細胞發生凋亡及AMPKα 活化的關鍵調節因子。黃舒穎等［41］同樣發現結核桿菌H37Rv 感染巨噬細胞后可促進MALAT1 表達上調，沉默MALAT1后TNF-α mRNA 表達明顯上調，結核菌清除能力增強，認為lncRNA MALAT1可增強巨噬細胞對H37Rv的抗炎作用和清除能力。MALAT1同樣可參與調控巨噬細胞極化，干擾MALAT1 表達可有效抑制M2型巨噬細胞極化，促進M1型巨噬細胞極化［42］。

綜上，lncRNA 與巨噬細胞關系密切。不同疾病中，不同lncRNA 可對巨噬細胞介導的炎癥反應、巨噬細胞活化、極化、吞噬功能、凋亡等過程發揮重要調控作用，為lncRNA 調控巨噬細胞介導的多種疾病發生發展提供新的治療策略。