非編碼RNA在氡致肺癌中的研究進展

鄒細歡, 周月月, 劉 星

(揚州大學 公共衛生學院, 江蘇 揚州, 225009)

氡(Rn)是一種無色、無味、無臭的天然放射性氣體，通常由地殼中的鐳和鈾衰變產生，與人們的工作和生活環境密切相關。Rn的同位素大約有40種，與人類健康關系最密切的是222Rn。222Rn是226Ra和238U的衰變產物，主要存在于地殼含量最豐富的花崗巖和黏土鈾中[1]。Rn的半衰期為3.8 d, 經過衰變后釋放出α粒子, α粒子通過呼吸道進入人體，在支氣管上皮細胞和肺上皮細胞沉積并產生內照射引起雙鏈DNA斷裂和染色體畸變。同時，產生的活性氧對DNA造成間接損傷，導致細胞周期縮短、凋亡，增大癌變可能性[2]。

肺癌是全球發病率和病死率最高的惡性腫瘤，對人類的健康危害較大。相關統計數據顯示, 2020年全球肺癌死亡病例數占所有癌癥死亡病例數的18%, 肺癌患病人數占癌癥總病例數的11.4%[3]。流行病學調查研究證明，高濃度Rn的暴露人群主要是鈾礦工人。北美和歐洲的聯合鈾礦工隊列研究結果顯示，加拿大、德國和墨西哥每100個工作水平月(WLM)肺癌發生的超額相對危險度(ERR)為0.96(95%CI為0.56～1.56)、0.19(95%CI為0.16～0.22)、1.8(95%CI為0.7～5.4)[4]; 法國和捷克為0.73(95%CI為0.32～1.33)[5]、0.54(95%CI為0.33～0.83)[6]。日常生活中，較低濃度的Rn對普通人群的健康幾乎無影響。然而，在封閉的空間中, Rn的濃度會隨著時間的延長而積累，增加對人體健康的危害。一項對西班牙保加利亞地區居民室內Rn暴露和肺癌發病風險關系的Meta分析[7]發現，居民Rn暴露量與肺癌發生風險呈顯著正相關(OR=1.48, 95%CI為1.26～1.73)。另外，挪威的一項關于家庭Rn暴露與肺癌的研究[8]也表明，每增加100 Bq/m3Rn輻射，肺癌發生風險增大1.14%。以上研究結果均證明，室內Rn濃度的升高會增大患肺癌的風險。

在Rn暴露的動物模型和細胞惡性轉化中均發現，長時間Rn暴露會造成肺損傷[9-12], 長期低劑量Rn暴露會誘發上皮間質轉化[13]、線粒體損傷[11, 14-15]和表觀遺傳改變[16-20]等生物學效應。近年來，雖然Rn致肺癌的機制研究取得了很大的進展，但是這些研究尚不能具體闡明Rn致肺癌的作用機制。

非編碼RNA是一類不能對蛋白質進行編碼的RNA分子[21]。研究[22]顯示，人類基因組中大約有2%的基因可以編碼蛋白質，剩下大部分基因則進行轉錄形成非編碼RNA。根據非編碼RNA的長度可以將其分為微小RNA(miRNA)、長鏈非編碼RNA(lncRNA)和環狀RNA(circRNA)。在Rn暴露致肺癌的作用機制相關研究中，非編碼RNA的研究內容主要集中于miRNA。

1 miRNA在Rn致肺癌中的研究進展

據估計, miRNA可以調控人類大約30%的蛋白編碼基因。miRNA能夠識別特定的目標信使RNA(mRNA), 轉錄后能夠發揮促進靶mRNA的降解和(或)抑制翻譯過程中調控基因表達的作用[23]。同時, Rn的同位素衰變產生的電離輻射引起DNA斷裂，導致染色體重排和某些miRNA分子的變化[24]。因此, Rn暴露致肺癌的發生和發展中，表達水平發生變化的 miRNA可能成為預防Rn致肺癌的潛在靶點。

CUI F M等[25]利用永生化人支氣管上皮細胞(BEAS-2B)作為研究對象進行長期Rn暴露建立細胞惡性轉化模型。該細胞模型中有378個miRNA發生異常表達。DANG X H等[24]通過α粒子照射BEAS-2B細胞，建立了長期低劑量惡性轉化細胞模型，從6組不同劑量的BEAS-2B惡性轉化模型中篩選出了5個有差異表達的miRNA, 包括hsa-miR-3907、hsa-miR-6732-3P、hsa-miR-4788、hsa-miR-5001-5p和hsa-miR-4257。同時, SUN L等[26]研究發現，長期Rn暴露礦工的外周血中miR-19a、miR-30e、miR-335和miR-451a的表達明顯降低。以上研究提示, miRNA在Rn暴露誘導的肺癌中發揮重要作用。

研究[27-37]發現, miR-let-7、miR-194-3p、miR-34和miR-200在長期Rn暴露的模型中參與了細胞的增殖、分化和惡性轉化。研究[27]顯示, let-7在多種癌癥中的蛋白水平表達較低，并在肺癌的發生、發展過程中發揮著抑癌作用。let-7可以抑制原癌基因Kirsten-Rous肉瘤病毒(K-RAS)、高遷移率族蛋白A2(HMGA2)、原癌基因蛋白質C-MYC、編碼區決定子結合蛋白(CRD-BP)等細胞周期相關基因和阻斷細胞周期相關蛋白D2的表達。CHEN Z H等[28]研究發現，長期Rn暴露的大鼠肺組織和人支氣管上皮細胞(HBE)中let-7a-2p/let-7b-3p表達量均下調，并且let-7a-2p/let-7b-3p表達量下調程度與Rn暴露濃度呈明顯的劑量依賴性。

Rn暴露的BEAS-2B細胞惡性轉化模型[29]發現, miR-194-3p表達水平明顯降低，通過下調骨形態發生蛋白1(BMP1)抑制轉化生長因子β(TGFβ)的活性水平，進而降低基質金屬蛋白酶2(MMP-2)和基質金屬蛋白酶9(MMP-9)的活性，加快細胞惡性化進程。WU J等[30]利用Rn暴露的BEAS-2B建立細胞惡性轉化模型發現, miR-34a表達量明顯增高，促凋亡蛋白BCL-2相關X蛋白(Bax)表達增加以及抗凋亡蛋白B細胞淋巴瘤/白血病-2(BCL-2)和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1(PARP-1)的表達量降低。

在α粒子誘導的人乳頭狀病毒永生化的人支氣管上皮細胞(BEP2D)轉化模型[31]中, miR-200家族的表達顯著下調，同時其轉錄因子E盒結合鋅指蛋白1(ZEB1)、E盒結合鋅指蛋白2(ZEB2)和間質相關標志神經-鈣連接素(N-cad)mRNA的表達顯著上調。過表達的miR-200可以下調ZEB家族的表達，并抑制腫瘤細胞上皮間質轉化和侵襲轉移能力。高剛[32]在高Rn暴露地區居民肺癌組織中也發現, miR-200a/200b的表達顯著下調，與α粒子誘導BEP2D惡性轉化中miR-200的表達結果相似，提示miR-200家族在Rn致肺癌過程中具有重要作用。

2 其他非編碼RNA在Rn致肺癌中的作用

lncRNA作為非編碼RNA參與轉錄調控、細胞內物質轉運、染色體重構和表觀遺傳調控等生物過程, 在細胞分化、生長發育、應激反應和疾病的發生和發展中起著重要作用[33], 是近年來發現的新興癌癥生物標志物[34]。在肺癌發病機制的研究中，很多學者對lncRNA開展研究，但關于Rn暴露的相關研究較少。目前只發現1項研究[35]探討了lncRNA在Rn暴露后的肺損傷中作用。該研究發現, Rn暴露的大鼠肺組織中約有1 000個lncRNA表達失調，并對Rn暴露后表達上調的lncRNA-FR052959進行了深入研究，結果表明, lncRNA-FR05295通過表皮生長因子受體(ErbB)信號通路調控非受體酪氨酸激酶C-abl的表達，提示lncRNA-FR05295可能在Rn暴露的肺損傷中起重要作用。

circRNA作為一種共價閉合的非編碼RNA，其表達在組織和發育階段具有特異性。circRNA參與調控機體的多種病理和生理過程，并可成為癌癥診斷、治療和預后的臨床生物標志物[36-37]。有研究在肺癌發病機制中對circRNA進行了大量探索，但是較少涉及Rn暴露致肺癌的相關研究。PEI W W等[38]研究顯示，暴露于Rn(劑量為100 000 Bq/m3, 12 h/d, 累計60 WLM)的小鼠肺組織發生了炎癥反應。利用基因測序篩查出107個上調和83個下調的circRNA, 選擇了具有最高倍數變化的circRNA以預測miRNA結合位點，證明其與最高暴露劑量(劑量為100 000 Bq/m3, 12 h/d, 累計60WLM)中的circRNA具有一致性，提示circRNA與miRNA的相互作用在Rn誘導的肺損傷中發揮了重要作用。

3 小 結

非編碼RNA在肺癌的發生、發展、診斷和治療中具有非常重要的意義。雖然Rn致肺癌作用機制取得了較大進展，但對非編碼RNA在Rn致肺癌的發生和發展中的作用認識不足，其在Rn致肺癌的分子作用機制中研究仍較少。相關研究通過基因測序等手段發現大量表達差異的非編碼RNA, 但一直未深入研究。因此，應對非編碼RNA在Rn致肺癌中的作用機制進行深入研究，分析非編碼RNA在Rn致肺癌中的作用機制，為Rn致肺癌的防治提供新思路。