长非编码RNA在脓毒症性急性肾损伤中的研究进展

长非编码RNA在脓毒症性急性肾损伤中的研究进展

白冬梅1   周丽华2

内蒙古医科大学，呼和浩特 010059

2 内蒙古医科大学附属医院重症医学科， 呼和浩特 010059

【摘要】脓毒症是指宿主对感染的反应失调而导致危机生命的器官功能障碍综合征，是导致急性肾损伤最常见的病因之一。然而，脓毒症性急性肾损伤(SA-AKI)的发病机制尚未完全阐明。既往研究表明，在SA-AKI的发展过程中，长非编码RNA发挥重要调控作用。本文就长非编码RNA在SA-AKI中的分子机制中的调控作用进行综述，并探讨其在临床诊断和治疗中的作用。

【关键词】脓毒症性急性肾损伤；长非编码RNA；炎症反应；氧化应激；程序性细胞死亡

【前言】目前，脓毒症性急性肾损伤（Sepsis-associated Acute Kidney Injury,  S-AKI）缺乏共识定义，基于当前临床和病理生理学理解，倾向于将脓毒症性急性肾损伤定义为一种临床综合征。即将同时符合脓毒症和急性肾损伤（Acute Kidney Injury,  AKI）诊断标准，并排除其他可能引起急性肾损伤因素合并症称之为脓毒症性急性肾损伤。其特征是在脓毒症的存在下，肾功能突然恶化，表现为血肌酐升高、少尿或两者都增加且无其他有意义的解释因素[1]。脓毒症性急性肾损伤的发生严重影响患者的预后并增加死亡率。据研究数据显示，当严重的脓毒症性急性肾损伤出现时，患者的死亡率将升高至70%[2]。所以深入研究SA-AKI的发病机制，能使我们在临床工作中更好地进行预防，靶向性治疗，降低该疾病的发病率和病死率 。脓毒症性急性肾损伤发病过程十分复杂，其发病机制尚未完全阐明，通常认为是多因素造成的，主要包括炎症反应、氧化应激、程序性细胞死亡，而程序性细胞死亡包括凋亡、焦亡和自噬[3,4]。

1. 长非编码RNA概述：长非编码RNA( long non-coding RNA，lncRNA) 是一类长度超过 200 个核苷酸，不编码蛋白质的非编码RNA[5]。研究表明，lncRNA可以调控细胞分化、免疫反应和细胞凋亡等生理过程，并在多种代谢性疾病和癌症的发生与发展中发挥重要作用。Lnc RNAs被鉴定为参与SA-AKI的关键调控因子，不仅可以作为早期预测的生物标志物，还可以作为miRNA的竞争性内源性RNA（competing endogenous RNAs，ceRNAs）调节下游靶基因mRNA的表达，参与SA-AKI发展过程[6]。

2.  IncRNA在SA-AKI中的调控机制：

Lnc RNAs是具有广泛生物学效应的调控分子，通过调控多种信号通路参与脓毒症及脓毒症性急性肾损伤发病过程[7]。LncRNA NEAT1已被认为是脓毒症发病机制中的关键角色和重要诊断生物标志物，并被认为是治疗脓毒症及相关并发症的潜在靶点[8]。Zhou等发现在LPS诱导的AKI细胞模型和CLP诱导的AKI小鼠模型中，NEAT1通过对miR22-3p表达的负调控作用发挥抗凋亡和抗炎作用[9]。Wang及Guo发现在LPS处理的小鼠RAW264.7巨噬细胞中，敲除 NEAT1可以通过miR-125a-5p/TRAF6/TAK1轴促进巨噬细胞M2极化同时抑制M1极化，从而减轻LPS诱导的炎症[10]。此外，Yang等发现NEAT1在脓毒症患者血清和LPS诱导的HK-2细胞中表达上调。NEAT1沉默可通过抑制细胞凋亡、炎症和氧化应激减轻LPS诱导的HK-2细胞损伤。并且，miR-93-5p是 NEAT1的直接靶点，抑制 NEAT1可通过上调HK-2细胞中miR-93-5p来减弱LPS诱导的损伤。TXNIP是miR-93-5p的下游靶点，miR-93-5p通过下调TXNIP来减弱LPS诱导的HK-2细胞损伤。NEAT1通过作为miR-93-5p的海绵来调控TXNIP的表达。总之， NEAT1可能通过调节miR-93-5p/TXNIP轴加重lps诱导的HK2细胞损伤，  NEAT1基因敲除可通过抑制凋亡、炎症和氧化应激减轻lps触发的HK2细胞损伤，提示NEAT1可能促进脓毒症诱导的AKI的进展[11]。

Chen等发现在脓毒症小鼠中，IncRNA HOTAIR通过海绵化miR – 211，增加IFN - γ、IL - 6、IL - 17、TNF - α等炎症因子表达，从而增强炎症反应促进脓毒症的进展[12]。Jiang等研究了IncRNA HOTAIR对脓毒症大鼠急性肾损伤的调节作用及其机制，该研究结果表明炎症反应和肾组织细胞凋亡是导致脓毒症性急性肾损伤的关键因素，IncRNA HOTAIR过表达通过下调miR-34a/Bcl-2信号通路，抑制炎症反应及肾组织细胞凋亡，减轻脓毒症性急性肾损伤[13]。另外， Shen等研究发现，IncRNA HOTAIR在LPS诱导的人肾小管上皮细胞(HK-2细胞)中表达上调，并通过负向调控miR-22 增加HMGB1表达，促进HK-2细胞凋亡加重脓毒症性急性肾损伤

[14]。

结直肠癌差异表达(Colorectal neoplasia differentiation expression, CRNDE)最初被认为是结直肠癌中的一种lncRNA，在结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭中发挥重要作用[15]。此外，有研究表明， CRNDE在胶质瘤和肾细胞癌中表达增加[16]。除了癌症，CRNDE还被发现促进炎症反应。例如，研究发现  CRNDE可通过调控TLR3/NF-κB信号通路，在星形胶质细胞中发挥促炎作用[17]。Wang等发现 CRNDE通过miR-181a-5p/PPARα通路减轻了肾损伤反应[18]。而Sun等则发现相反的结果，即在小鼠肾损伤模型中，抑制 CRNDE可阻断TLR3/NF-κB通路的激活，从而抑制肾损伤反应[19]。然而， CRNDE在脓毒症及与脓毒症性AKI发病机制中的作用尚未完全阐明。Wu等发现，过表达 CRNDE可通过调控miR-146a激活TLR4/NF-κB信号通路，从而加速LPS诱导的HK-2细胞的炎症和凋亡。[20]。

LncRNA生长阻滞特异性转录本5 (GAS5)已被报道调节细胞生长和迁移[21]，研究发现lncRNA  GAS5在脓毒症患者血清中下调[22]。Gao等发现IncRNA  GAS5在LPS处理的THP - 1细胞中上调，并通过调节miR - 23a - 3p/TLR4轴促进LPS诱导的THP - 1细胞的炎症和凋亡从而加重脓毒症[23]。此外， GAS5通过海绵化miR-155-5p上调SIRT1表达，从而抑制HMGB1乙酰化和释放。HMGB1是一种促炎介质，在细胞死亡后被释放或主动分泌产生炎症反应。因此，抑制HMGB1的释放可以减轻脓毒症的炎症反应。总之，Zeng等的研究结果表明  GAS5通过调节miR-155-5p/SIRT1/HMGB1轴来抑制脓毒症的炎症反应，为脓毒症的炎症治疗提供了一个新的靶点[24]。最近报道 GAS5水平在足细胞损伤模型中下调，并通过PI3K/AKT/ GSK3b通路调节足细胞功能障碍[25]。

3 IncRNA在SA-AKI中的预测价值:

临床上判断肾功能情况最常用的指标是血清肌酐 （Serum Creatinine, SCr）测定以及尿液检查。其中，血清肌酐不仅易受到如肌肉量、运动情况、饮食等多种因素的影响，而且由于肾脏自身的强大代偿与储备功能，在早期肾损伤时能有效缓冲对损伤的冲击，因此即使在肾损伤72 h后血清肌酐仍无太大变化，但当 SCr 水平升高时则意味着肾实质已经受到损伤[26]。另外，尿量对判断肾功能来说缺乏敏感性和特异性。因为，即便已有Scr明显升高的严重肾损伤患者其尿量可以仍然正常甚至增加，并且尿量易受输液及利尿剂的影响而不能准确反映肾损伤[27]。因此，血清肌酐和尿量变化对AKI早期诊断的敏感度和特异度较差。然而，在脓毒症患者中早期诊断和预测 AKI 对于提供患者最佳治疗和避免进一步的肾损伤具有重要作用。因此，我们亟需找到快速、敏感、特异的早期诊断生物标志物。Lorenzen等发现LncRNA TapSAKI 在重症急性肾损伤患者中表达上调，Cox回归和Kaplan-Meier曲线分析显示，lncRNA  TapSAKI是28天生存的独立预测因子。因此，对于AKI危重症患者，LncRNA TapSAKI可以作为生存的强大独立预测因子，其水平变化可作为预测评估患者死亡率指标[28]。研究发现，与健康对照组相比，脓毒症患者的lncRNA  CASC2和lncRNA KCNQ1OT1降低，并与疾病严重程度及多器官损伤呈反向相关(由SOFA和APACHE II评分反映)，且lncRNA CASC2与炎症呈负相关并可以预测脓毒症患者的高死亡率。总之，在脓毒症患者中，循环lncRNA CASC2和 lncRNA KCNQ1OT1可作为一个生物标志物，反映炎症因子、多器官功能障碍、疾病严重程度和高死亡率[29] [30]。Fu等发现IncRNA PlncRNA-1在脓毒症性急性肾损伤患者的血清和脂多糖诱导的脓毒症性急性肾损伤细胞模型中表达下调。过表达IncRNA PlncRNA-1可能通过调控BCL-2的表达促进脓毒症性急性肾损伤细胞增殖，抑制细胞凋亡和自噬缓解SA-AKI。因此，lncRNA  PlncRNA-1可作为诊断和治疗脓毒症性急性肾损伤的潜在生物标志物或靶点[31]。

4. IncRNA参与SA-AKI中的治疗：

目前，脓毒症性急性肾损伤治疗手段主要包括药物治疗、液体复苏、肾脏替代治疗、机械通气等，但是往往效果不佳[32]。相关证据表明，改变IncRNAs的表达可以改善脓毒症引起的肾脏损害，发挥潜在的治疗作用。例如，白藜芦醇可显著降低盲肠结扎穿刺术(CLP)诱导的脓毒症模型大鼠血清炎症因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)、肾功能指标(Scr、BUN、Scys C)、AKI生物标志物(NGA L、KIM -1)水平并通过失活lncRNA MALAT1/MiR-205轴减轻脓毒症性急性肾损伤从而延长脓毒症大鼠的生存期

[33]。另一项研究表明，姜黄素通过降低LPS诱导的小鼠脓毒症急性肾组织中lncRNA PVT1的表达，减轻LPS诱导的小鼠脓毒症急性肾损伤。这可能与姜黄素通过抑制lncRNA  PVT1/JNK/NF-κB通路有关[34]。另一项研究表明，紫杉醇可通过调控lnc-MALAT1/miR-370-3p/HMGB1轴及TNF-α、IL-6、IL-1β的表达来对抗LPS诱导的AKI，提示紫杉醇可能作为一种治疗药物通过lnc-MALAT1作为靶点减轻脓毒症相关的AKI [35]。这些研究表明，改变IncRNAs的表达可以减轻SA-AKI，并可作为SA-AKI的潜在治疗方法。

4. 总结与展望

综上所述，IncRNA在脓毒症性急性肾损伤的发病机制中有着重要的调控功能，同时作为检测较为便捷的生物学指标，在SA-AKI的早期诊断、治疗及预后中具有较高的临床价值。但是，目前关于IncRNA的相关研究大部分局限于细胞或动物实验，所以其分子靶向治疗距离临床实际应用仍有许多困难需要克服。因此，我们亟需进一步深入探讨IncRNA在SA-AKI中复杂的致病机制及诊断价值，从而帮助我们进一步阐明疾病的发病机制，进而为找到更为早期、可靠的临床诊断指标和探索分子靶向治疗方法提供一种新的思路与策略。  

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 通信作者：周丽华，Email：xiulika@163.com

作者简介：白冬梅（1997.3-），女，内蒙古医科大学附属医院2021级重症医学专业在读硕士研究生

通讯作者：周丽华（1970.3-）， 女，医学博士，内蒙古医科大学附属医院重症医学科主任医师