lncRNA在ALIARDS中潜在治疗靶点及调控机制的研究进展2023.docx

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1、IncRNA在ALI/ARDS中潜在治疗靶点及调控机制的研究进展2023急性肺损伤(acutelunginjury,ALI)曾被定义为轻度或中度的肺功能损害,是一种严重的呼吸系统疾病,对肺泡上皮细胞(alveolarepithelialcell,AEC毛细血管内皮细胞造成严重的损害，受损的内皮细胞中富含蛋白质的液体渗入肺泡和间质中，造成弥漫性肺泡损伤；导致肺顺应性降低，肺功能变差，出现严重低氧性呼吸衰竭和双侧肺水肿，严重者引起细胞凋亡、坏死和纤维化。ALI/急性呼吸窘迫综合征(acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS)患者发病率及病死率都很高,且预后差，缺乏有

2、效治疗方法。寻找有效的治疗方法，离不开新的研究手段和新的技术方法。随着近年来高通量测序技术的普及，转录组测序技术开始应用于细胞、组织中转录本种类及表达量的研究。长链非编码RNA(longnon-codingRNA,IncRNA)过去曾被认为是转录过程的副产品,近年来随着测序技术的发展发现InCRNA在多种炎症性疾病中发挥着重要作用ALI/ARDS动物及细胞模型中有着大量差异表达的IncRNA,这说明IncRNA在呼吸系统疾病的发生、发展，治疗和预后中可能起着重要作用，这使得IncRNA成为防治ALI/ARDS的生物标志物。IlnCRNA定义和分类IncRNA是一种长度超过200nt的核酸分子,

3、缺乏完整的特异性开放阅读框，没有编码蛋白的功能；过去曾认为IncRNA是基因组转录的噪音，是RNA聚合酶11转录的副产品，没有任何生物学功能,属于非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA)中的一种。ncRNA包括IncRNAx微RNA(microRNAzmiRNA环状RNA(circularRNA,circRNA)等，近年来已被证明在多种疾病的病理生理过程中发挥重要作用。IncRNA的分类没有确定的标准,随着对IncRNA研究的深入，IncRNA的分类标准也在不断地更新。目前根据InCRNA邻近编码蛋白基因的位置分为正义IncRNAs反义IncRNAs基因间lncRNA(longi

4、ntergenicnon-codingRNA,IincRNA内含子区InCRNA、CirCRNA和增强子InCRNA。还可根据基因功能不同的调节机制进行分类，以及线粒体、细胞质或细胞核等亚细胞定位进行分类。2 InCRNA在ALI/ARDS中调控基因表达的作用机制IncRNA作为信号、诱饵、导向和分子支架在细胞核和细胞质中参与多种生物学过程，在转录、转录后和表观遗传水平三个层面上调控基因。目前的报道认为不同的生物和组织中有着不同的IncRNA,因为InCRNA在不同物种间保守性较差，同一IncRNA从动物到人类可能存在不同的作用,这也限制了InCRNA在急性肺部炎症中调节机制的研究。随着研究的

5、不断深入，我们需要从更多不同的角度去了解整个调控网络。2.1 表观遗传水平表观遗传水平主要包括剂量补偿、基因组印记和染色质修饰。常见研究方向包括：DNA甲基化、组蛋白翻译后修饰、染色质结构和修饰、基因沉默等。InCRNAHOX转录反义RNA(HOXtranscriptantisenseRNA,HOTAIR)作为一种在多种肿瘤发生、发展中发挥着关键作用的致癌基因，通过基因敲低技术使HOTAIR在DNA甲基转移酶1介导的小鼠B细胞淋巴瘤-2启动子的高甲基化中减轻细胞凋亡和肺气肿。从脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激人非小细胞肺癌细胞(A549细胞)模型中就能发现IncRNA

6、HOTAIR表达明显上调，诱导细胞发生自噬造成ALIe2.2 转录水平IncRNA在细胞核内与核内因子作用，通过转录因子和干扰RNA结合蛋白活性或介导RNA聚合酶11及蛋白质在启动子上的聚集来调节基因的转录从而发挥调控作用。与其邻近基因间的位置关系是决定InCRNA调控的关键因素，顺式作用指作用于相近基因的InCRNA调节邻近基因表达，反式作用则是调节间隔较远或位于不同的染色体上的基因。Robinson等应用单细胞测序发现，长链基因间非编码RNA环加氧酶2作为一种反式作用的InCRNA,通过调控中性粒细胞趋化因子相关基因的表达促进中性粒细胞在肺内的聚集。2.3 转录后水平转录后水平是指InCR

7、NA直接参与信使RNqmessengerRNA,mRNA)转录后的调控过程，影响mRNA降解、蛋白翻译和可变剪接。胞质中InCRNA在转录后通过竞争性内源RNA(competingendogenousRNA,ceRNA)机制发挥调控作用，通过竞争性调节特定miRNA影响各自的表达水平。Nan等研究发现，IncRNA肺腺癌转移相关转录本1(metastasisassociatedinlungdenocarcinomatranscript1,MALAT1)作为ceRNA海绵样吸附miR-194-5p和炎症引起增强的叉头框P2基因表达，从而介导LPS触发的人AEC凋亡。IncRNA肿瘤易感候选者9也

8、通过分泌miRNA的方式调控ALI的发生、发展。3 IncRNA参与ALI/ARDS的分子调控机制在ALI/ARDS中，大量不具有蛋白质编码功能的转录物在炎症反应中发挥着重要作用。在Teng等建立的LPS诱导小鼠ALI模型中，高通量测序筛选出201个差异表达的IncRNA,其中有182个参与ALI的IncRNA-miRNA-mRNA网络,网络中差异mRNA主要与炎症反应、发育过程、细胞分化、细胞增殖、凋亡以及核因子B(nuclearfactor-B,NF-B磷脂酰肌醇3-激酶蛋白激酶B、低氧诱导因子-1、丝裂原激活的蛋白激酶、依赖于酪氨酸激酶的Janus激酶家族、DNA结合蛋白的信号转导、转录

9、激活因子、Notch信号通路等相关。Jia等的研究证明这些网络的中心节点是与ALI相关的关键基因。Song等在ALI支气管肺泡灌洗液外泌体中发现大量差异表达的IncRNAo这些都说明差异表达明显的InCRNA是介导ALI/ARDS重要的炎症调控因子，是治疗ALI/ARDS重要的潜在靶点。3.1 InCRNA介导细胞凋亡凋亡作为最常见的调节细胞死亡,有大量研究报道显示IncRNA参与介导ALI/ARDS细胞凋亡,大多数IncRNA通过CeRNA机制促进肺细胞凋亡。IncRNAMALAT1在肺中参与LPS诱导的炎症反应和凋亡。Li等通过分子生物学技术发现，下调MALATl能显著降低ALI小鼠模型中

10、LPS引起的小鼠毛细血管肺泡上皮细胞凋亡。Nan等通过上调MALAT1吸附miR-194-5p,促进下游靶基因促凋亡蛋白的转录因子叉头框P2基因表达，促进人AEC凋亡、促炎症因子释放，加重ALL高水平的InCRNA核富集转录体1(nuclearparaspeckleassemblytranscript1zNEAT1)与脓毒症患者的严重程度增加及不良预后呈正相关,NEAT1在细胞凋亡和炎症反应中也起着关键作用。3.2 InCRNA介导细胞焦亡细胞焦亡是近年来新发现的一种与炎症反应相关的程序性细胞死亡方式,伴有大量促炎症因子的释放。根据炎症小体和胱天蛋白酶(caspase)的种类不同细胞焦亡分为经

11、典通路黑色素瘤缺乏因子2、核苗酸结合寡聚化结构域样受体蛋白(nucleotide-bindingoligomerizationdomainlikereceptorprotein,NLRP)1、NLRP3sNLRC4、caspase-1介导和非经典通路(CaspaseAcaspase-5scaspase-11介导)，细胞焦亡在多种炎症和免疫介导的疾病中起重要作用，其调节机制涉及各种信号通路和多种分子机制。3.2.1 NLRP3介导的经典通路IncRNA通过靶向NLRP3广泛参与调节，涉及各种炎症反应。Luo等通过与焦亡相关ceRNA网络的综合分析发现zIncRNANLRP3通过抑制海绵样miR-

12、138-5p抑制NLRP3触发的炎症反应。通过沉默IncRNA母系表达基因3,海绵样吸附miRNA-7B能下调NLRP3表达，降低白细胞介素(interleukin,IL)T8、ILT0、caspase-1.肿瘤坏死因子c口IL6水平，最终改善LPS诱导的ALIo而在药物应用研究方面，Fu等首次发现七氟酸调节IncRNALINC00839miR-223NLRP3轴,提高miR-223表达从而抑制NLRP3的产生,减轻ALI/ARDS引起的肺部损伤。3.2.2 caspase-1介导的经典通路在LPS诱导的ALl的炎症反应中zcaspase-1表达上调。Liao等研究发现,沉默IncRNA母系表

13、达基因3是通过靶向miRNA-7bNLRP3轴减少LPS诱导的NR8383细胞中IL-18、IL邛以及caspase-1的水平，抑制细胞焦亡，改善肺损伤。在脓毒症所致ALI/ARDS中，组蛋白瓜氨酸化H3通过激活巨噬细胞和caspase-1依赖性炎症小体，使肺组织中的caspase-1发生活化引起ALL在LPS诱导的ALI早期，巨噬细胞以CaSPaSeT依赖性方式释放焦亡体促进上皮细胞的活化，诱导血管渗漏和募集中性粒细胞，加剧肺损伤。临床药物四环素通过选择性抑制caspase-1,从而减少其依赖性IL-1轿口IL-18的产生,减少肺损伤和肺部炎症，提高生存率。这些都说明caspase-1通路的

14、激活与各种疾病的炎症反应密切相关。3.3 InCRNA介导细胞自噬自噬是细胞的自然过程，自噬小体能回收细胞成分，消除功能失调的蛋白质和受损的细胞器。LPS通过触发肺支气管上皮细胞的自噬缓解炎症，但当自噬失去平衡时，LPS能诱发严重的肺损伤。Li等研究发现，在LPS处理A549细胞中，IncRNAHOTAIR明显上调，HOX转录物反义RNA通过海绵样吸附miR175p提高自噬基因的表达发生细胞自噬造成ALL3.4 InCRNA介导NFkB信号通路的激活IncRNAMALAT1通过NF-B信号通路调控支原体感染引起的气道和肺部炎症,支原体肺炎患者人气道上皮细胞中MALAT1、IL-8和肿瘤坏死因子

15、避达显著增加；敲低MALAT可降低NF-KB的激活，抑制炎性细胞因子表达减轻炎症反应。在LPS诱导的小鼠ALl模型和AEc模型中JncRNANEAT1通过高迁移率族蛋白B1/晚期糖基化终末产物受体NF-B信号通路调节AEC损伤,NEAT1诱导AEC损伤和炎症，加重脓毒症,诱发ALIARDSo同样在LPS诱导的肺部炎症中zIncRNA心肌梗死转录本表达上调，通过沉默心肌梗死转录本调节miR-147aNF-B轴能抑制LPS诱导的肺部炎症。肠肺轴肠道菌群失调模型中，肠道菌群通过调节Toll样受体4NFB信号通路可诱导炎症，激活肺氧化应激，介导肺损伤。3.5 InCRNA介导巨噬细胞的激活巨噬细胞在A

16、LI/ARDS发病机制中起着关键作用，两个主要亚群为经典型巨噬细胞和替代性活化巨噬细胞。巨噬细胞是ALI/ARDS发病机制的关键协调因素，当肺泡巨噬细胞耗竭,肺中性粒细胞浸润增加、组织损伤加重,支气管上皮细胞、肺上皮细胞发生凋亡。IncRNAMALAT1与异常巨噬细胞活化相关的肺部发病机制有关，MALAT1可以调节肺泡巨噬细胞的表达,通过敲低MALAT1能减弱LPS诱导的经典型巨噬细胞活化，同时增强IL-4激活的替代性活化巨噬细胞分化以及巨噬细胞促纤维化表型。抑制spinster同源物2表达能抑制肺部炎症反应作为结构与spinster同源物2相似的InCRNA5657,调节InCRNA-5657能调节肺泡巨噬细胞在炎症中的作用，沉默ncRNA-5657抑制了炎症反应,减轻脓毒症诱导的肺损伤。4总结与展望综上所述，一些IncRNA在ALI/ARDS中可能发挥重要作用，这些RNA参与了细胞凋亡、自噬、