胡元慧 李 歡綜述 湯冬玲 張平安審校

膿毒癥是宿主對(duì)感染失控引起的危及生命的全身炎癥反應(yīng)綜合征，常導(dǎo)致多器官功能障礙。全球每年有近5 000萬(wàn)膿毒癥病例發(fā)生[1]，1992年美國(guó)胸科醫(yī)師學(xué)會(huì)和重癥監(jiān)護(hù)醫(yī)學(xué)會(huì)首次定義了全身炎癥反應(yīng)綜合征、膿毒癥、嚴(yán)重膿毒癥和膿毒癥休克，其中膿毒癥休克可導(dǎo)致高達(dá)40%住院患者死亡[2]。2016年美國(guó)重癥醫(yī)學(xué)會(huì)和歐洲重癥醫(yī)學(xué)會(huì)聯(lián)合發(fā)布膿毒癥最新定義，即由于機(jī)體對(duì)感染反應(yīng)的失控引起的致命性器官功能障礙。膿毒癥延時(shí)治療會(huì)導(dǎo)致器官不可逆轉(zhuǎn)損傷和功能衰竭，臨床死亡率與延誤時(shí)間成正相關(guān)[3]，當(dāng)膿毒癥累及4到5個(gè)器官時(shí)，其死亡率增到90%以上。由于膿毒癥發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，對(duì)其機(jī)制研究，將對(duì)疾病的診斷、治療以及降低死亡率有重要意義。近期長(zhǎng)鏈非編碼RNA(Long Non-coding RNA，lncRNA)功能的研究被重視，在炎癥反應(yīng)、器官功能障礙等過(guò)程中，lncRNA參與了各種信號(hào)通路并發(fā)揮了重要作用。本文就目前l(fā)ncRNA在膿毒癥引起的常見器官功能損傷中可能的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 lncRNA概述

lncRNA是一種長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸的非編碼轉(zhuǎn)錄物，主要分布在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，參與多種細(xì)胞過(guò)程，如增殖、凋亡、遷移和細(xì)胞特性的建立等[4]。DNA的保守基因組區(qū)域可以轉(zhuǎn)錄lncRNA，lncRNA也可以通過(guò)環(huán)RNA外顯子的反剪接產(chǎn)生。由于lncRNA缺乏有意義的開放閱讀框，因此它不編碼蛋白質(zhì)，以前被認(rèn)為是基因轉(zhuǎn)錄組的噪音。但是隨著基因研究技術(shù)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)lncRNA作用多樣，且能在多層面調(diào)控基因表達(dá)，在許多生理過(guò)程和疾病中起關(guān)鍵作用。lncRNA主要分類包括反義、雙向、增強(qiáng)子相關(guān)、基因間lncRNA和假基因，其功能取決于它們的定位、序列和二級(jí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)與蛋白質(zhì)、DNA和RNA結(jié)合參與基因組印跡、染色質(zhì)重塑、RNA選擇性剪接和衰變、細(xì)胞分化和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)等[5]。如研究發(fā)現(xiàn)，HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOX Transcript Antisense RNA，HOTAIR)通過(guò)激活核因子κB(NF-κB)上調(diào)腫瘤壞死因子-α(TNF-α)，在癌癥發(fā)生、心臟病以及類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等疾病中發(fā)揮作用，而lncRNA結(jié)直腸腫瘤差異表達(dá)(Colorectal Reoplasia Differential Expression，CRNDE)則通過(guò)與不同的microRNAs相互作用引起膿毒癥患者相關(guān)器官的損傷。還有很多有關(guān)lncRNA在膿毒癥導(dǎo)致多臟器損傷的機(jī)制研究，對(duì)其展開探索，將有助于對(duì)膿毒癥致病機(jī)理的進(jìn)一步了解，以期為疾病的臨床治療提供新的思路。

2 lncRNA與膿毒癥器官損傷

2.1 lncRNA與膿毒癥腎損傷

急性腎損傷(Acute Kidney Injury，AKI)是ICU住院膿毒癥患者常見的嚴(yán)重并發(fā)癥，占ICU中病例的50%以上，且死亡率高。膿毒癥患者腎組織中炎性因子釋放增多，導(dǎo)致腎細(xì)胞凋亡從而引起AKI。Jiang等[6]探討了lncRNA HOTAIR對(duì)膿毒癥大鼠AKI的調(diào)節(jié)作用及其機(jī)制，該研究將SD大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、模型組和lncRNA HOTAIR模擬組，采用盲腸結(jié)扎穿刺法(Cecal Ligation and Perforation，CLP)建立大鼠膿毒癥AKI模型，結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，模型組大鼠腎臟病理形態(tài)受損，TNF-α、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)含量升高，腎組織細(xì)胞凋亡，腎組織miR-34a水平上調(diào)，Bcl-2 mRNA水平顯著降低；與模型組比較，lncRNA HOTAIR模擬組大鼠腎組織病理形態(tài)改善，TNF-α、IL-1β含量明顯下降，腎組織細(xì)胞凋亡率降低，腎組織miR-34a水平下降，Bcl-2 mRNA水平顯著升高。該結(jié)果提示腎組織細(xì)胞凋亡是導(dǎo)致膿毒癥AKI的關(guān)鍵因素，lncRNA HOTAIR過(guò)表達(dá)通過(guò)下調(diào)miR-34a/Bcl-2信號(hào)通路，抑制腎組織細(xì)胞凋亡，減輕膿毒癥誘導(dǎo)的AKI。

Wu和Zheng等[7,8]探討了lncRNA CRNDE對(duì)膿毒癥相關(guān)AKI的影響及其機(jī)制，利用脂多糖(Lipopolysaccharides，LPS)體外誘導(dǎo)人腎近端小管上皮細(xì)胞(Human Kidney Cell 2，HK-2)損傷后,發(fā)現(xiàn)LPS處理可促進(jìn)HK-2細(xì)胞CRNDE的表達(dá)，而過(guò)表達(dá)的CRNDE可通過(guò)調(diào)節(jié)miR-146a激活Toll樣受體/NF-κB(Toll-like Receptors/Nuclear Factor Kappa-B，TLR4/NF-κB)通路，顯著增加TNF-α、IL-6、IL-8和IL-1β等炎性細(xì)胞因子水平，促使細(xì)胞凋亡，指出CRNDE過(guò)表達(dá)可以加速LPS導(dǎo)致的炎癥進(jìn)展和HK-2細(xì)胞凋亡。對(duì)膿毒癥患者腎組織lncRNA核富集轉(zhuǎn)錄體1(Nuclear Enriched Abundant Transcript 1，NEAT1)和lncRNA轉(zhuǎn)移相關(guān)的肺腺癌轉(zhuǎn)錄體1(Metastasis-associated Lung Adenocarcinoma Transcript 1，MALAT1)的研究表明，lncRNA NEAT1可以通過(guò)靶向miR-204或調(diào)節(jié)let-7b-5p/TRAF6軸促進(jìn)細(xì)胞凋亡和促炎癥反應(yīng)，并與LPS誘導(dǎo)的系膜損傷密切相關(guān)[9]。

Lu等[10]在膿毒癥導(dǎo)致AKI的患者發(fā)現(xiàn)其lncRNA膿毒癥所致腎損傷相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子1(Sepsis-Induced Kidney Injury Associated Transcript 1，SIKIAT1)表達(dá)上調(diào)。足細(xì)胞是腎小球?yàn)V過(guò)屏障的重要組成成分，LPS可誘導(dǎo)足細(xì)胞損傷進(jìn)而促進(jìn)炎性因子的釋放[11]。采用LPS刺激HK-2建立的體外模細(xì)胞損傷型發(fā)現(xiàn)，SIKIAT1作為miR-96-3p的競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA可增強(qiáng)叉頭框蛋白A1(FOXA1)抗體的表達(dá)，促進(jìn)HK-2細(xì)胞凋亡，提示下調(diào)SIKIAT1表達(dá)水平或可降低AKI患者HK-2細(xì)胞凋亡，保護(hù)腎臟功能。

2.2 lncRNA與膿毒癥心肌損傷

膿毒癥性心肌病(Sepsis-induced Cardiomyopathy，SIC)是膿毒癥引起的心臟功能障礙。膿毒癥患者中約有40%—60%伴發(fā)心肌損傷，SIC死亡率為70%—90%。成人膿毒癥休克患者中約有25%—50%發(fā)生膿毒癥心肌功能障礙(Sepsis-induced Myocardial Dysfunction，SIMD)。SIMD是可逆性心肌損傷，包括外周血管功能障礙和心肌功能失調(diào)，其

特點(diǎn)是左心室擴(kuò)張、射血分?jǐn)?shù)降低和心肌損傷[12]。膿毒癥會(huì)導(dǎo)致過(guò)度炎癥反應(yīng)、免疫抑制、組織損傷，同時(shí)增加繼發(fā)感染幾率。肺腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)轉(zhuǎn)錄子1(MALAT1)最初被發(fā)現(xiàn)是一種與腫瘤相關(guān)的lncRNA，主要參與基因表達(dá)的剪切和表觀遺傳調(diào)節(jié)，最近研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1水平在盲腸結(jié)扎穿刺法構(gòu)建的膿毒癥模型中升高[13]。MALAT1可在內(nèi)皮細(xì)胞中調(diào)節(jié)炎性介質(zhì)如TNF-α和IL-6的合成，也可上調(diào)血清淀粉樣抗原3(Serum Amyloid Antigen 3，SAA3)的表達(dá)。TNF-α已被證實(shí)是心肌功能不全的重要誘因之一，TNF-α不僅對(duì)心臟功能有負(fù)性肌力作用，還會(huì)引起細(xì)胞凋亡。SAA3是一種血清淀粉樣蛋白A家族的主要急性時(shí)相反應(yīng)蛋白，可以刺激TNF-α和IL-6產(chǎn)生的炎癥配體。SAA3上調(diào)與心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)，并預(yù)示急性冠脈綜合征患者預(yù)后較差。Zhuang等[14]發(fā)現(xiàn)在miR-125b和p38 MAPK/NF-κB通路作用下，LPS刺激MALAT1表達(dá)上調(diào)，TNF-α增多，導(dǎo)致心肌炎癥和功能紊亂，可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞死亡。Wu等[15]發(fā)現(xiàn)HOTAIR參于膿毒病理過(guò)程，在膿毒小鼠心肌細(xì)胞中上調(diào)，通過(guò)NF-κB通路促進(jìn)TNF-α合成增多，導(dǎo)致心肌損傷。

有研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA 心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2(Myocardial Infarction Associated Rranscript 2，Mirt2)通過(guò)與microRNA相互作用調(diào)控免疫反應(yīng)，Mirt2可抑制LPS誘導(dǎo)的HK-2細(xì)胞損傷引起的炎癥反應(yīng)。膿毒癥大鼠心臟組織lncRNA Mirt2表達(dá)降低，而經(jīng)腺病毒載體轉(zhuǎn)染技術(shù)上調(diào)膿毒癥大鼠Mirt2的表達(dá)后，通過(guò)PI3K/AKT信號(hào)通路可減少炎性因子的分泌，改善心肌收縮力。提示Mirt2參與膿毒癥炎癥反應(yīng)和心功能的調(diào)節(jié)[16]。lncRNA NEAT1在LPS處理的心肌細(xì)胞中上調(diào)，敲除后可促進(jìn)LPS誘導(dǎo)損傷的心肌細(xì)胞的活力提升、抑制凋亡和減輕炎癥反應(yīng)。MiR-144-3p在LPS處理的心肌細(xì)胞中下調(diào)，其過(guò)表達(dá)對(duì)LPS誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞損傷的作用與NEAT1基因敲除的作用相似。同時(shí)，NEAT1可刺激miR-144-3p表達(dá)，其抑制劑可逆轉(zhuǎn)NEAT1基因敲除對(duì)LPS誘導(dǎo)心肌細(xì)胞損傷的作用。作用途徑均是通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)通路的活性，調(diào)控膿毒癥心肌細(xì)胞損傷[17]。

最近有研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥大鼠心肌組織lncRNA KCNQ1重疊轉(zhuǎn)錄物1(KCNQ1 Opposite Strand/antisense Transcript 1，KCNQ1OT1)顯著下調(diào)，而miR-192-5p顯著升高，KCNQ1OT1可抑制miR-192-5p的表達(dá)，KCNQ1OT1過(guò)表達(dá)或通過(guò)轉(zhuǎn)染miR-192-5p抑制劑，可促進(jìn)H9c2心肌細(xì)胞的存活，抑制其凋亡[18]。其作用機(jī)制是miR-192-5p與X連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked Inhibitor of Apoptosis Protein，XIAP)的3’UTR配對(duì)，抑制XIAP蛋白表達(dá)，而XIAP受KCNQ1OT1的正調(diào)控，因此KCNQ1OT1的下調(diào)通過(guò)調(diào)節(jié)miR-192-5p/XIAP軸來(lái)造成心臟損傷。

2.3 lncRNA與膿毒癥肺損傷

急性肺損傷(Acute Lung Injury，ALI)是膿毒癥的常見并發(fā)癥之一，膿毒癥誘發(fā)ALI的主要機(jī)制之一是炎性介質(zhì)的過(guò)度釋放導(dǎo)致免疫反應(yīng)失控，誘導(dǎo)肺上皮細(xì)胞凋亡[19]。有研究探討了lncRNA腫瘤易感性候選基因9(Cancer Susceptibility Candidate 9，CASC9)在膿毒癥肺損傷種的作用，發(fā)現(xiàn)膿毒癥大鼠肺組織中CASC9表達(dá)明顯下調(diào)，miR-195-5p表達(dá)顯著上調(diào)，CASC9過(guò)度表達(dá)或轉(zhuǎn)染miR-195-5p抑制劑可顯著提高人小氣道上皮細(xì)胞(Human Small Airway Epithelial Cells，HSAECs)的活性，而轉(zhuǎn)染miR-195-5p則作用相反。其作用機(jī)制是miR-195-5p靶向作用于丙酮酸脫氫酶激酶4(Pyruvate Dehydrogenase Kinase Isozyme 4，PDK4)基因的3’UTR，抑制PDK4蛋白水平，而PDK4由CASC9間接調(diào)控。CASC9通過(guò)調(diào)節(jié)miR-195-5p/PDK4軸，保護(hù)膿毒癥肺上皮細(xì)胞免受損傷。

lncRNA?；撬嵘险{(diào)基因1(Taurine Up-regulated Gene 1，TUG1)在小鼠ALI模型和LPS刺激的原代小鼠肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞(Pulmonary Microvascular Endothelial Cells，PMVECs)中具有調(diào)節(jié)作用。研究表明TUG1在ALI小鼠中的過(guò)度表達(dá)可減輕膿毒癥所致的肺損傷、細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)，且TUG1對(duì)LPS處理的PMVECs也有保護(hù)作用，而MiR-34b-5p的表達(dá)與TUG1水平呈負(fù)相關(guān)。miR-34b-5p過(guò)表達(dá)會(huì)降低由TUG1抑制LPS刺激導(dǎo)致的PMVECs的凋亡與炎癥發(fā)生概率。此外接頭蛋白(Grb2-associated Binder1，GAB1)與miR-34b-5p表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)，但與TUG1表達(dá)呈正相關(guān)，TUG1通過(guò)靶向miR-34b-5p和GAB1減輕膿毒癥誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡[20]。

有研究[21]探討了lncRNA NEAT1和miR-125a在膿毒癥中肺損傷的臨床作用，發(fā)現(xiàn)與健康對(duì)照相比，膿毒癥患者lncRNA NEAT1升高，miR-125a降低；受試者工作特征曲線(Receiver Operating Characteristic Curve，ROC)分析結(jié)果顯示，高NEAT1或低miR-125a對(duì)急性呼吸窘迫綜合征(Acute Respiratory Distress Syndrome，ARDS)風(fēng)險(xiǎn)有一定的預(yù)測(cè)價(jià)值。此外，與存活大于28天的患者相比，存活天數(shù)小于28天的患者觀察到較高的NEAT1和較低的miR-125a，并且與膿毒癥患者的累積死亡率增加相關(guān)，因此膿毒癥患者NEAT1高表達(dá)和miR-125a低表達(dá)與ARDS風(fēng)險(xiǎn)增加、疾病嚴(yán)重程度增加和28天死亡率增高相關(guān)，而二者呈負(fù)相關(guān)。

核內(nèi)不均一核糖核蛋白L相關(guān)免疫調(diào)節(jié)lncRNA(Heterogeneous Nuclear Ribonucleoprotein L (hnRNPL)-related Immunoregulatory LncRNA，THRIL)作為一種新lncRNA，最初被認(rèn)為是炎癥和免疫反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)，用于調(diào)節(jié)TNF-α的表達(dá)。THRIL與膿毒癥患者APACHE Ⅱ評(píng)分和SOFA評(píng)分成正相關(guān)，可能機(jī)制為THRIL通過(guò)與hnRNPL形成復(fù)合物后與TNF-α啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合影響IL-1β、IL-6和IL-8炎性因子的表達(dá)，促進(jìn)膿毒患者炎癥反應(yīng)，從而加重膿毒癥患者的病情[21]。近四分之一的膿毒癥患者會(huì)發(fā)生ARDS，繼而引發(fā)肺損傷，這些患者的預(yù)后較差。THRIL在膿毒癥患者發(fā)生ARDS時(shí)上調(diào)，對(duì)區(qū)分ARDS和非ARDS的膿毒癥患者有很好的價(jià)值。原因可能是THRIL上調(diào)可誘導(dǎo)TNF-α的釋放以及促進(jìn)隨后炎性介質(zhì)的增加，提高肺微循環(huán)中自由基的水平，損傷肺泡上皮細(xì)胞，破壞肺微循環(huán)屏障，從而增加膿毒癥患者發(fā)生ARDS的風(fēng)險(xiǎn)。有研究報(bào)道THRIL與多種microRNA結(jié)合，如miR-99a，miR-99a的過(guò)表達(dá)可抑制TNF-α、IL-6、IL-1β和單核細(xì)胞趨化蛋白1的產(chǎn)生[22]。因此THRIL可以通過(guò)富集結(jié)合抗炎microRNAs，在膿毒癥患者中增強(qiáng)炎癥水平。

2.4 lncRNA與膿毒癥肝損傷

在膿毒癥患者中，膿毒癥導(dǎo)致的肝功能不全和肝功能衰竭的發(fā)生率分別高達(dá)46%和22%[23]。急性肝損傷(Acute Hepatic Injury，AHI)可發(fā)生在膿毒癥的任何階段，肝功能不全是膿毒癥逐漸發(fā)展為多器官功能障礙的標(biāo)志之一。

Bao等[24]采用CLP建立膿毒癥AHI動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)，lncRNA X失活特異性轉(zhuǎn)錄體(X Inactivate-specific Transcript，XIST)和溴樣結(jié)構(gòu)域蛋白4(Bromodomain Containing 4，BRD4)蛋白在膿毒癥AHI模型中高表達(dá)；XIST基因敲除可顯著抑制BRD4的表達(dá)，改善膿毒癥所致AHI且抑制炎癥、氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡過(guò)程。髓系細(xì)胞中缺乏BRD4的小鼠對(duì)LPS誘導(dǎo)的膿毒癥有抵抗力。BRD4的過(guò)表達(dá)可消除XIST基因敲除對(duì)LPS誘導(dǎo)的Kupffer細(xì)胞炎癥、氧化應(yīng)激和凋亡的影響。因此可通過(guò)沉默XIST抑制BRD4的表達(dá)來(lái)減輕膿毒癥誘導(dǎo)的AHI。

lncRNA-CRNDE起初被發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸腫瘤中有差異表達(dá)，隨后大量報(bào)道證實(shí)其在多種癌癥中均有異常表達(dá)。有研究[25]顯示膿毒癥模型肝組織和肝細(xì)胞CRNDE顯著降低，而CRNDE上調(diào)可促進(jìn)L02細(xì)胞的存活并抑制其凋亡，下調(diào)CRNDE則作用相反。且CRNDE在膿毒癥大鼠肝組織中的表達(dá)與miR-126-5p的表達(dá)有關(guān)，轉(zhuǎn)染miR-126-5p模擬物可逆轉(zhuǎn)CRNDE對(duì)L02細(xì)胞凋亡的抑制作用。此外CRNDE能特異性結(jié)合miR-126-5p，降低其表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)Bcl2樣蛋白12(Bcl2 Like Protein 12，Bcl2L12)抗體的表達(dá)。因此CRNDE的過(guò)度表達(dá)可減輕膿毒癥所致的肝損傷，而CRNDE表達(dá)下調(diào)通過(guò)調(diào)節(jié)miR-126-5p和Bcl2L2加重膿毒癥肝損傷。

3 結(jié) 語(yǔ)

膿毒癥的發(fā)病率和死亡率都很高，是ICU的主要死亡原因。膿毒癥的發(fā)生和進(jìn)展迅速，了解膿毒癥所致器官損傷機(jī)制是臨床探索有效預(yù)防和治療措施的基礎(chǔ)。lncRNA是一類缺乏蛋白質(zhì)編碼能力的轉(zhuǎn)錄物，近年來(lái)被認(rèn)為是多種疾病發(fā)生發(fā)展的驅(qū)動(dòng)因素，雖然目前有一定研究初步探討了lncRNA導(dǎo)致器官損傷的機(jī)制，由于與膿毒癥相關(guān)lncRNA種類繁多，且對(duì)其認(rèn)知甚少，未來(lái)還需要更多進(jìn)一步的探索，為膿毒癥的臨床早期診斷，以及采取合適治療措施和判斷預(yù)后提供幫助。