非編碼RNA在氡致肺癌中的研究進(jìn)展

鄒細(xì)歡, 周月月, 劉 星

(揚(yáng)州大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院, 江蘇 揚(yáng)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(chǎn)生，與人們的工作和生活環(huán)境密切相關(guān)。Rn的同位素大約有40種，與人類健康關(guān)系最密切的是222Rn。222Rn是226Ra和238U的衰變產(chǎn)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(jīng)過衰變后釋放出α粒子, α粒子通過呼吸道進(jìn)入人體，在支氣管上皮細(xì)胞和肺上皮細(xì)胞沉積并產(chǎn)生內(nèi)照射引起雙鏈DNA斷裂和染色體畸變。同時(shí)，產(chǎn)生的活性氧對(duì)DNA造成間接損傷，導(dǎo)致細(xì)胞周期縮短、凋亡，增大癌變可能性[2]。

肺癌是全球發(fā)病率和病死率最高的惡性腫瘤，對(duì)人類的健康危害較大。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示, 2020年全球肺癌死亡病例數(shù)占所有癌癥死亡病例數(shù)的18%, 肺癌患病人數(shù)占癌癥總病例數(shù)的11.4%[3]。流行病學(xué)調(diào)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(lián)合鈾礦工隊(duì)列研究結(jié)果顯示，加拿大、德國和墨西哥每100個(gè)工作水平月(WLM)肺癌發(fā)生的超額相對(duì)危險(xiǎn)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(duì)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(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而積累，增加對(duì)人體健康的危害。一項(xiàng)對(duì)西班牙保加利亞地區(qū)居民室內(nèi)Rn暴露和肺癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系的Meta分析[7]發(fā)現(xiàn)，居民Rn暴露量與肺癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈顯著正相關(guān)(OR=1.48, 95%CI為1.26～1.73)。另外，挪威的一項(xiàng)關(guān)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(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增大1.14%。以上研究結(jié)果均證明，室內(nèi)Rn濃度的升高會(huì)增大患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)。

在Rn暴露的動(dòng)物模型和細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化中均發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)時(shí)間Rn暴露會(huì)造成肺損傷[9-12], 長(zhǎng)期低劑量Rn暴露會(huì)誘發(fā)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[13]、線粒體損傷[11, 14-15]和表觀遺傳改變[16-20]等生物學(xué)效應(yīng)。近年來，雖然Rn致肺癌的機(jī)制研究取得了很大的進(jìn)展，但是這些研究尚不能具體闡明Rn致肺癌的作用機(jī)制。

非編碼RNA是一類不能對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)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(zhì)，剩下大部分基因則進(jìn)行轉(zhuǎn)錄形成非編碼RNA。根據(jù)非編碼RNA的長(zhǎng)度可以將其分為微小RNA(miRNA)、長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)和環(huán)狀RNA(circRNA)。在Rn暴露致肺癌的作用機(jī)制相關(guān)研究中，非編碼RNA的研究?jī)?nèi)容主要集中于miRNA。

1 miRNA在Rn致肺癌中的研究進(jìn)展

據(jù)估計(jì), miRNA可以調(diào)控人類大約30%的蛋白編碼基因。miRNA能夠識(shí)別特定的目標(biāo)信使RNA(mRNA), 轉(zhuǎn)錄后能夠發(fā)揮促進(jìn)靶mRNA的降解和(或)抑制翻譯過程中調(diào)控基因表達(dá)的作用[23]。同時(shí), Rn的同位素衰變產(chǎn)生的電離輻射引起DNA斷裂，導(dǎo)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(fā)生和發(fā)展中，表達(dá)水平發(fā)生變化的 miRNA可能成為預(yù)防Rn致肺癌的潛在靶點(diǎn)。

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

研究[27-37]發(fā)現(xiàn), miR-let-7、miR-194-3p、miR-34和miR-200在長(zhǎng)期Rn暴露的模型中參與了細(xì)胞的增殖、分化和惡性轉(zhuǎn)化。研究[27]顯示, let-7在多種癌癥中的蛋白水平表達(dá)較低，并在肺癌的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)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(zhì)C-MYC、編碼區(qū)決定子結(jié)合蛋白(CRD-BP)等細(xì)胞周期相關(guān)基因和阻斷細(xì)胞周期相關(guān)蛋白D2的表達(dá)。CHEN Z H等[28]研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期Rn暴露的大鼠肺組織和人支氣管上皮細(xì)胞(HBE)中l(wèi)et-7a-2p/let-7b-3p表達(dá)量均下調(diào)，并且let-7a-2p/let-7b-3p表達(dá)量下調(diào)程度與Rn暴露濃度呈明顯的劑量依賴性。

Rn暴露的BEAS-2B細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化模型[29]發(fā)現(xiàn), miR-194-3p表達(dá)水平明顯降低，通過下調(diào)骨形態(tài)發(fā)生蛋白1(BMP1)抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGFβ)的活性水平，進(jìn)而降低基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)和基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)的活性，加快細(xì)胞惡性化進(jìn)程。WU J等[30]利用Rn暴露的BEAS-2B建立細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化模型發(fā)現(xiàn), miR-34a表達(dá)量明顯增高，促凋亡蛋白BCL-2相關(guān)X蛋白(Bax)表達(dá)增加以及抗凋亡蛋白B細(xì)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(dá)量降低。

在α粒子誘導(dǎo)的人乳頭狀病毒永生化的人支氣管上皮細(xì)胞(BEP2D)轉(zhuǎn)化模型[31]中, miR-200家族的表達(dá)顯著下調(diào)，同時(shí)其轉(zhuǎn)錄因子E盒結(jié)合鋅指蛋白1(ZEB1)、E盒結(jié)合鋅指蛋白2(ZEB2)和間質(zhì)相關(guān)標(biāo)志神經(jīng)-鈣連接素(N-cad)mRNA的表達(dá)顯著上調(diào)。過表達(dá)的miR-200可以下調(diào)ZEB家族的表達(dá)，并抑制腫瘤細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和侵襲轉(zhuǎn)移能力。高剛[32]在高Rn暴露地區(qū)居民肺癌組織中也發(fā)現(xiàn), miR-200a/200b的表達(dá)顯著下調(diào)，與α粒子誘導(dǎo)BEP2D惡性轉(zhuǎn)化中miR-200的表達(dá)結(jié)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(zhuǎn)錄調(diào)控、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、染色體重構(gòu)和表觀遺傳調(diào)控等生物過程, 在細(xì)胞分化、生長(zhǎng)發(fā)育、應(yīng)激反應(yīng)和疾病的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用[33], 是近年來發(fā)現(xiàn)的新興癌癥生物標(biāo)志物[34]。在肺癌發(fā)病機(jī)制的研究中，很多學(xué)者對(duì)lncRNA開展研究，但關(guān)于Rn暴露的相關(guān)研究較少。目前只發(fā)現(xiàn)1項(xiàng)研究[35]探討了lncRNA在Rn暴露后的肺損傷中作用。該研究發(fā)現(xiàn), Rn暴露的大鼠肺組織中約有1 000個(gè)lncRNA表達(dá)失調(diào)，并對(duì)Rn暴露后表達(dá)上調(diào)的lncRNA-FR052959進(jìn)行了深入研究，結(jié)果表明, lncRNA-FR05295通過表皮生長(zhǎng)因子受體(ErbB)信號(hào)通路調(diào)控非受體酪氨酸激酶C-abl的表達(dá)，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(jià)閉合的非編碼RNA，其表達(dá)在組織和發(fā)育階段具有特異性。circRNA參與調(diào)控機(jī)體的多種病理和生理過程，并可成為癌癥診斷、治療和預(yù)后的臨床生物標(biāo)志物[36-37]。有研究在肺癌發(fā)病機(jī)制中對(duì)circRNA進(jìn)行了大量探索，但是較少涉及Rn暴露致肺癌的相關(guān)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(jì)60 WLM)的小鼠肺組織發(fā)生了炎癥反應(yīng)。利用基因測(cè)序篩查出107個(gè)上調(diào)和83個(gè)下調(diào)的circRNA, 選擇了具有最高倍數(shù)變化的circRNA以預(yù)測(cè)miRNA結(jié)合位點(diǎn)，證明其與最高暴露劑量(劑量為100 000 Bq/m3, 12 h/d, 累計(jì)60WLM)中的circRNA具有一致性，提示circRNA與miRNA的相互作用在Rn誘導(dǎo)的肺損傷中發(fā)揮了重要作用。

3 小 結(jié)

非編碼RNA在肺癌的發(fā)生、發(fā)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(jī)制取得了較大進(jìn)展，但對(duì)非編碼RNA在Rn致肺癌的發(fā)生和發(fā)展中的作用認(rèn)識(shí)不足，其在Rn致肺癌的分子作用機(jī)制中研究仍較少。相關(guān)研究通過基因測(cè)序等手段發(fā)現(xiàn)大量表達(dá)差異的非編碼RNA, 但一直未深入研究。因此，應(yīng)對(duì)非編碼RNA在Rn致肺癌中的作用機(jī)制進(jìn)行深入研究，分析非編碼RNA在Rn致肺癌中的作用機(jī)制，為Rn致肺癌的防治提供新思路。