罗 湘 王志霞 张志强 杨 洋 王利江 李运霞

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种常见的、可以预防和治疗的疾病，其特征是持续存在的呼吸系统症状和气流受限，通常与显著暴露于有害颗粒或气体引起的气道和(或)肺泡异常有关。COPD是一种慢性炎症性阻塞性肺疾病，是全世界致残和死亡的常见原因，超过3亿人患有慢性阻塞性肺疾病[1]。

外泌体是由多种细胞分泌含有特殊蛋白质及核酸的细胞外囊泡，其中包括支气管上皮细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、间充质干细胞、脂肪干细胞等[2]。外泌体(exosomes)是由多囊内体(MVE)与细胞膜融合后分泌到细胞外微环境中的一种直径为30～100nm的纳米囊泡[3]。这些囊泡包含亲代细胞的许多成分，包括细胞表面蛋白质、遗传物质(DNA、mRNA、非编码RNA，包括miRNA和lncRNA)、脂质和代谢物等[4]。外泌体广泛分布于各种体液中，具有不同于其他细胞的磷脂双分子层结构，正是这种特殊磷脂双分子层保护外泌体中的内容物不易被酶降解，从而稳定地存在于细胞外环境中[5]。外泌体通过携载蛋白质、核酸、脂类等信号分子调控受体细胞的表型和功能，是细胞间通讯的重要媒介，参与多种疾病发生、发展的过程，特别在疾病诊断和纳米载药领域具有重要的应用前景，越来越成为疾病研究领域的热点。

一、外泌体lncRNA的生物学特性

非编码RNA(ncRNAs)包括ceRNAs、microRNA(miRNA)和长非编码RNA(lncRNAs)等。在这些缺乏蛋白质编码能力的RNA序列中，lncRNAs是长度超过200nt的表达RNA，参与基因调控过程，特别在转录、转录后翻译、表观遗传水平调控基因的表达方面起至关重要的作用[6]。有研究结果证实，外泌体lncRNA可以稳定的存在于多种体液中，例如血浆、唾液、支气管肺泡灌洗液和其他体液中，同时该外泌体不易受内源性RNA酶干扰[7]。随着人们对外泌体lncRNA的认识越来越深入，了解到这种非编码RNA具有各种不同的调节功能，而且与人类疾病的发生密切相关[8]。近年来随着lncRNA测序研究的深入，越来越多的研究结果证实lncRNAs表达异常在COPD疾病进展中发挥重要作用。例如，Zheng等[9]研究表明lncRNA COPDA1促进HBSMC(人支气管平滑肌细胞)的增殖，并可能参与促进COPD中的气道重塑。Liu等[10]通过研究阐明lncRNA MALAT1可能促进炎性细胞因子(如TNF-α和IL-6)的释放并放大炎症，从而导致急性加重期(AECOPD)风险升高；lncRNA MALAT1可能通过调节其下游通路(如p38 MAPK/p65 NF-κB信号通路)导致组织损伤和肺损伤，从而导致COPD的加重。

二、外泌体lncRNA在COPD发病机制中的作用

表达有差异的几种lncRNAs和蛋白质编码基因进行基因组位点相关分析，结果提示COPD肺组织中差异表达的lncRNAs大多数是基因间lncRNAs[例如TUG1(牛磺酸上调基因1)lncRNAs]，通过转化生长因子β(TGF-β)处理敲除lncRNA TUG1可抑制BEAS-2B(人肺上皮细胞)和HFL1(人肺成纤维细胞)中α-SMA(α-平滑肌肌动蛋白)和纤维连接蛋白的表达水平，表明体外沉默lncRNA TUG1的结果有力地支持了这种lncRNA在COPD发病机制中起作用的观点[11]。在一项对22例对照组患者和12例COPD患者的肺组织lncRNAs的研究中发现，与对照组比较，COPD患者肺组织中衰老相关lncRNAs(SAL-RNAs)高表达，特别是SAL-RNA2和SAL-RNA3，以及p53和p21水平表达显著增加；然而SAL-RNA1水平和SIRT1/FoxO3a通路均显著下调。这表明lncRNAs在Ⅱ型气道上皮细胞衰老过程中的错误调控可能参与COPD的发病机制[12]。同时有研究阐明在COPD患者肺组织活检标本中lncRNA MALAT1表达上调，MALAT1在mTOR通路中起调节作用，与间充质蛋白表达有关，表明MALAT1可能作为探讨COPD发病机制的靶点，为进一步研究外泌体lncRNA在COPD中的作用奠定了基础[13]。

1.外泌体lncRNA参与慢性气道炎症的调控:COPD的炎症表现主要为气道、肺实质和肺血管炎性改变，其中中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞等炎性细胞参与了COPD的发病过程。香烟烟雾提取物(CSE)可能通过直接损伤内皮细胞引发肺血管损伤，然后促进细胞凋亡增强、上皮屏障功能形成减少和高水平氧化应激激活，最终导致肺组织持续的炎性反应[14]。当前研究表明，用CSE刺激人支气管上皮细胞后，外泌体lncRNA-1水平升高，因此，推测外泌体lncRNA-1可能通过促进气道炎症，从而参与COPD的发生[15]。

COPD发病的核心机制是慢性炎症，研究发现lncRNA通过调控基因的表达，从而促进、微调和抑制炎症发生、发展，多种lncRNA参与COPD炎症发生机制[16]。其中MIR155宿主基因是一种内源性lncRNA,相关研究提示MIR155HG参与了COPD的发生、发展，lncRNA MIR155HG通过促进M1巨噬细胞的极化和抑制M2巨噬细胞的极化而起到促炎症调节作用[17]。一项研究结果提示，与非COPD吸烟者比较，COPD患者中有120个lncRNAs高表达，43个lncRNAs表达降低，提示吸烟改变了lncRNAs的表达，这些lncRNAs可能与吸烟引起COPD关键致病过程的改变有关[18]。Ge等[19]检测了136例COPD急性加重期(AECOPD)患者、138例稳定期COPD患者和140例健康对照者外周血细胞中lncRNA-ANRIL的表达以及血浆中相关的炎性细胞因子；他们观察到AECOPD患者的ANRIL表达低于稳定期COPD患者和健康人；此外，ANRIL在AECOPD和稳定期COPD患者中的表达与促炎细胞因子呈负相关，在AECOPD患者中与GOLD分级呈负相关，而在稳定期COPD患者中则与GOLD分级无关。

2.外泌体lncRNA参与肺气肿的生成:有害物质和有害气体的吸入能够导致蛋白酶产生增多或活性增强，抗蛋白酶产生减少或灭活加快；与此同时氧化应激、吸烟等危险因素也可以降低抗蛋白酶的活性。CSE可引发巨噬细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞和肺泡上皮细胞系的凋亡，被认为是COPD的最佳定义风险因素，并可导致肺组织不可逆病理变化，包括气道重塑和肺气肿[20]。人支气管上皮细胞在香烟烟雾提取物刺激下产生的外泌体中含有半胱氨酸富集蛋白 61(cysteine-rich protein 61,CYR61/CCN1) 的阳性胞体从29%升高至 45%,分泌的纤维蛋白质溶解酶在细胞外基质中将全长型CCN1(flCCN1)转化为裂解的CCN1(cCCN1)，cCCN1促进CSE后基质金属蛋白酶(MMP)-1的产生(matrix metalloproteinase 1, MMP 1)，而MMP 1是导致肺气肿发生密切相关的蛋白酶，其升高引起肺泡细胞凋亡增加，肺泡间隔破坏，促进肺气肿发生[21]。支气管上皮细胞在香烟烟雾刺激下分泌出含有更多 CCN1 的外泌体，可能通过MMP1导致肺气肿的产生[2]。

3.外泌体lncRNA参与调控上皮间质转化(EMT)：在COPD中，EMT是气道疾病的一个组成部分。HOX转录物反义基因间RNA(HOTAIR)是一种lncRNA，与氧化应激和炎症相关[22]。之前有研究结果表明，在长期暴露于CSE的人支气管上皮(HBE)细胞后，HOTAIR介导EMT的形成[23]。Xia等[24]通过实验研究发现，暴露于CSE后的小鼠，肺组织中lncRNA HOTAIR升高，上皮标志物E-钙黏蛋白水平降低，相反，N-钙黏蛋白、波形蛋白和α-平滑肌肌动蛋白高表达，它们可致上皮间质形成，提示通过IL-6/STAT3/HOTAIR轴促进EMT和肺功能障碍。

三、外泌体lncRNA的临床意义

外泌体lncRNA参与许多疾病的表达，近年来，外泌体lncRNA在COPD中的异常表达相关研究越来越多，这种表达与香烟烟雾刺激等多种因素有关，对COPD患者进行lncRNA相关检测具有十分重要的意义。

1.外泌体lncRNA是一种新型的COPD诊断标志物：既往COPD诊断主要结合患者相关症状、体征及肺功能检查等，对于不能配合检查及病情较重无法完成肺功能检查患者，诊断上存在一定难度，这就需要一种新的诊断标志物以方便检测所有疑似COPD患者，从而提高诊断准确率，进而能够进行针对性治疗。王红军等[25]通过对急性加重期COPD患者56例，稳定期COPD患者48例，健康体检者46例进行相关研究发现，稳定期和急性加重期COPD患者血清lncRNA MIR155HG水平高于健康体检者，且急性加重期患者表达水平相对更高，稳定期和急性加重期COPD患者血清lncRNA MIR155HG水平与 FEV1、FVC等肺功能指标水平均呈负相关，表明临床中可通过检测其水平变化作为COPD诊断参考指标。综上，外泌体lncRNA有望成为一种新型的COPD诊断标志物。

2.外泌体lncRNA作为未来治疗的潜在靶点:一项研究lncRNA-MEG3(长非编码RNA母系表达基因3)shRNA对CSE诱导的HPMECs具有保护作用，提示lncRNA-MEG3可能是治疗COPD一种新的治疗途径[26]。实验结果表明lncRNA SNHG5可以通过分泌miR-132和介导PTEN表达来调节COPD的进展，这一发现为寻找COPD治疗靶点提供了新思路[27]。还有一项研究发现LINC00987(lncRNA长基因间非编码00987)在调节COPD发病机制中的一个新机制，即LINC00987可以通过海绵状let-7b-5p上调SIRT1表达，从而阻止脂多糖(LPS)诱导的细胞凋亡、氧化应激、炎症和自噬，提示LINC00987可能是COPD治疗的一个潜在靶点，可用于制备治疗COPD的寡核苷酸药物，进一步提高临床疗效[28]。另有研究结果表明lncRNA NNT-AS1基因敲除在体外可抑制COPD炎症和气道重塑,此外，初步发现NNT-AS1的调节作用是通过靶向miR-582-5p/FBXO11轴实现,这些发现可能为发展NNT-AS1作为COPD新的治疗靶点提供一些依据[29]。通过研究发现lncRNA-LUCAT1可能是鉴别COPD的一个有价值的指标，此外，lncRNA LUCAT1/miR-181-5p/Wnt/β-连环蛋白轴在COPD发展中起着关键作用，为临床治疗开辟了新视野[30]。

四、展 望

综上所述，外泌体lncRNA参与COPD发展过程，对COPD诊断及治疗具有重要意义，有望成为COPD诊断和治疗新靶点。目前对外泌体lncRNA的研究越来越多，特别是外泌体lncRNA在COPD中的异常表达是目前研究热点，但是还未找到统一的表达因子用于COPD特异性诊断，这就需要未来的研究者更加努力投入到COPD外泌体lncRNA研究中来，相信会有重大突破。