长链非编码RNA-MALAT1与肾脏纤维化的研究进展

彭晓蕊，李 欢，何丽洁，张 鹏※

(1.西安医学院，西安 710021； 2.陕西省第二人民医院肾内科，西安 710005； 3.第四军医大学西京医院肾内科，西安 710032)

长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一类长度>200 nt的RNA分子，它不编码蛋白质，但可通过染色质修饰、转录水平以及转录后水平调控基因表达，与人类多种疾病的发生关系密切[1]。肺腺癌转移相关转录本1(metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)又称核富集常染色体转录产物2，是广泛表达于人类组织的lncRNA，它主要通过转录和转录后水平参与基因表达调控[2]。MALAT1起初因在许多肿瘤中呈高度表达而被广泛研究，后来越来越多的学者发现MALAT1对众多肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移起促进作用[3-5]。但随着研究的深入，近几年发现，MALAT1亦具有细胞周期调控、免疫调控、炎症调控及代谢调节等作用[6-8]。免疫炎症与慢性肾脏病的发展密不可分，而肾脏纤维化是大部分慢性肾脏病最终的共同通路，因此，研究MALAT1在肾脏纤维化中的作用及机制显得尤为重要。现就MALAT1与肾脏纤维化上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)相关分子之间的作用予以综述，以期为肾脏纤维化防治提供新的见解和思路。

1 MALAT1

1.1MALAT1的结构和功能 MALAT1定位于人染色体11q13，转录本序列长约8 700 nt，主要位于细胞核核小体核斑区，属于基因间转录本，在哺乳动物进化中高度保守，种属间具有高度同源性，在正常人体组织中的表达具有器官差异性[2]。成熟的MALAT1缺乏polyA尾，其3′端通过RNase P识别和切割tRNA样结构而产生，并受一个高度保守的三螺旋结构，即核表达元件的保护，使MALAT1不受3′-5′外切酶的剪接，从而有望成为疾病的治疗靶点[9-10]；MALAT1的3′端还加工产生一种广泛表达于人类组织的RNA聚合酶 Ⅱ 转录本MALAT1相关小细胞质RNA，它定位于细胞质并参与免疫调节[7,11]。MALAT1最早于2003年被发现在非小细胞肺癌中高度表达，并与患者的生存、预后密切相关[2]。此后，又有研究发现，MALAT1在膀胱癌、结肠癌、胃癌、鼻咽癌、骨肉瘤、胰腺癌等肿瘤中也高度表达，并促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移[3-5,12-14]。虽然大量研究表明MALAT1具有癌基因的作用，但也有研究发现，MALAT1在结肠癌、乳腺癌、胶质瘤等肿瘤中能抑制肿瘤细胞生长、转移[15-16]，如，MALAT1通过负向调控前转移性转录因子转录增强子相关结构域(TEAD)的靶基因整合素β4和血管内皮生长因子A，抑制TEAD的转录，来抑制乳腺癌细胞的运动及侵袭[17]。针对MALAT1这一争议作用，有学者提出，MALAT1的作用取决于肿瘤类型和实验模型系统，实验中MALAT1的失活策略不同则相应的表型不同甚至相反，因此MALAT1在肿瘤中的功能和作用机制不同[18]，这表明无论是基因缺失、插入失活还是RNAi等处理都应该排除不同实验方法对MALAT1产生的特异性影响。MALAT1不仅对肿瘤的发生发展起重要作用，还在一定程度上可以作为肿瘤诊断的标志物或预后指标，但并非特异性指标[19]。此外，MALAT1也可在正常软骨组织中高度表达，并起到调控细胞增殖的作用[20]，在心血管系统中可促进内皮细胞增殖和血管化[21]，还可作为重要的细胞代谢调节因子，参与脂质、蛋白质代谢[6]。

除了在肿瘤方面研究广泛外，MALAT1还与免疫、炎症密切相关。Gast等[7，22]在心血管的研究中发现，MALAT1相关小细胞质RNA系统对先天性免疫系统具有重要的调节功能，它可以通过抑制巨噬细胞的吞噬作用对免疫和炎症反应起抑制作用，该团队在MALAT1缺陷型ApoE-/-小鼠中观察到干扰素1、肿瘤坏死因子和白细胞介素-6的水平显著增加，并通过实验发现MALAT1相关小细胞质RNA消融会强烈影响肿瘤坏死因子和白细胞介素-6等炎症介质的表达。在风湿免疫研究中发现，MALAT1能通过抑制磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路的激活，促进类风湿关节炎中成纤维细胞样滑膜细胞凋亡，从而限制自身免疫反应[23]。在小鼠脑卒中模型中发现，MALAT1高表达并通过抑制炎症反应实现对脑缺血损伤的保护作用[24]。虽然MALAT1在这些疾病中具有显著的炎症控制作用，但也有学者提出假设：LncRNA MALAT1可通过在心肌缺血再灌注损伤中靶向微RNA(microRNA，miRNA)-26b加剧炎症反应[25]。因此，目前仍不能将MALAT1笼统概括为炎性抑制因子。但有学者发现，lncRNA MALAT1是一种新型免疫耐受调节因子[26]。大部分肾脏病是免疫介导的炎症反应为始发因素的疾病，回顾文献发现，MALAT1在体内、外急性肾损伤模型中表达均显著上调，并可能通过核因子κB通路抑制缺氧诱导的炎症反应[27]；而在糖尿病肾脏组织中表达显著上调并与调节炎性基因(如血清淀粉样蛋白A3、肿瘤坏死因子和白细胞介素-6)的表达同步；此外，MALAT1在糖尿病足细胞损伤和蛋白尿发生过程中起着促进作用[21,28]，表明MALAT1在肾脏疾病中抑制或促进炎症反应均有可能。

1.2MALAT1的作用机制

1.2.1MALAT1参与选择性剪接调控 这是最早发现的MALAT1经典作用机制之一。MALAT1通过与新生的前信使RNA相互作用，定位于活跃的剪接基因的染色质，并对定位于该染色质位点的其他蛋白质进行招募和修饰而影响RNA的加工[29]。例如，MALAT1参与调控内源性前信使RNA选择性剪接，并通过调节丝氨酸/精氨酸蛋白磷酸化水平调节丝氨酸/精氨酸在核斑点的分布来调控基因表达[30]。MALAT1的选择性剪接调控与肿瘤的发生密切相关，例如，MALAT1通过促进选择性RNA加工及EMT相关基因的差异性表达，而促进卵巢癌的前转移表型[31]。

1.2.2MALAT1参与细胞周期调控 MALAT1可以通过调节G1/S期和有丝分裂期调控基因表达，通过调节细胞周期调控转录因子或前信使RNA的表达促进细胞增殖，例如，MALAT1通过调控转录因子B-MYB的表达调节有丝分裂[8]。此外，MALAT1可通过参与信号通路调控细胞周期，例如，MALAT1可能通过调节参与细胞周期调控的共济失调毛细血管扩张突变-节点激酶2通路去磷酸化促进食管鳞癌的生长，解除G2/M期阻滞并抑制细胞凋亡[32]。

1.2.3MALAT1参与表观遗传调控 MALAT1可以作为细胞生长基因的表观遗传调节因子。MALAT1通过抑制p53的激活降低了p53乙酰化水平，降低p53下游靶基因的转录，促进细胞增殖并抑制细胞凋亡[33]。MALAT1与非甲基化的多梳2蛋白相互作用，并推动其与细胞周期相关基因从多梳体到核斑点的易位，去甲基化的多梳2蛋白与MALAT1相互作用，促进类泛素蛋白修饰活化而激活细胞周期基因[34]。此外，MALAT1的3′端三螺旋可以被甲基转移酶样蛋白16结合，增强MALAT1的致癌活性[35]。

1.2.4MALAT1参与EMT调控 有研究表明，MALAT1是转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)诱导EMT的重要介导因子，而TGF-β通过诱导EMT促进肿瘤的侵袭和转移，因此，靶向抑制MALAT1可抑制TGF-β诱导的肿瘤迁移和侵袭特性[3]。类似的，MALAT1在参与TGF-β1诱导的人视网膜色素上皮细胞中显著增加，并对细胞的EMT、增殖、迁移起重要作用[36]。此外，MALAT1还可通过参与相关信号通路轴参与EMT的调控，如，Yes相关蛋白1-MALAT1-miR-126-5p轴可以调控结直肠癌中的EMT[12]。

1.2.5MALAT1作为竞争性内源RNA发挥作用 近年来越来越多的研究发现，lncRNA可通过海绵效应抑制miRNA的表达，即像海绵特异性吸附miRNA，竞争性抑制miRNA与自身靶基因结合，例如，MALAT1海绵miR-211并可能上调植物同源结构域指蛋白19表达，从而促进卵巢癌进展[37]；MALAT1通过海绵miR-200a-3p上调程序性细胞死亡4来调节缺氧诱导的心肌细胞的增殖、细胞周期进程和凋亡[38]；MALAT1通过海绵miR-106b-5p增强微管运动来促进大肠癌的侵袭及转移[39]。

2 MALAT1与肾脏纤维化

MALAT1在肾脏领域具有重要作用。慢性肾脏病影响着全世界多达10%～15%的人口[40]，而肾脏纤维化是许多慢性肾脏病最终的共同病理表现，主要表现为肾小球硬化、肾小管萎缩和肾间质纤维化，并以内皮细胞损伤、持续炎症刺激、肌成纤维细胞的激活与增殖、细胞外基质沉积和实质细胞丢失为特征[41]。其中，受损的内皮细胞可通过释放具有促纤维化作用的TGF-β等多种细胞因子进行修复，这些细胞因子的过度释放会促进间质细胞(如肌成纤维细胞)过度活化和异常细胞外基质转分化(以EMT为代表)，使大量胶原纤维沉积在细胞间质[42]。由此认为，在肾脏纤维化中异常肌成纤维细胞活化是核心，EMT是关键。而血管周围胶质瘤相关GLI1(gene glioma-associated oncogene homologue 1)细胞是肌成纤维细胞的主要来源[43]，有学者在胃成纤维细胞瘤病例中证实了MALAT1-GLI1融合基因的存在[44]。在肾脏纤维化中是否也具有MALAT1-GLI1融合基因还有待进一步验证。目前关于EMT的研究较多，主要为一些促纤维化生长因子参与促进EMT。

2.1MALAT1可能通过TGF-β/Smad介导的表观遗传促进肾脏纤维化 TGF-β是肌成纤维细胞分化的主要调控因子[43]，具有免疫抑制、炎症调节、促进或抑制肿瘤以及切口愈合等作用，是导致大多慢性肾脏病纤维化的因素，主要通过激活经典和非经典的Smad信号通路诱导肾纤维化[45]。TGF-β的亚型TGF-β1起主要作用，但TGF-β的效应蛋白Smad具有竞争性促纤维化和抗纤维化作用，Smad可通过与基因启动子结合、诱导lncRNA的转录以及表观遗传修饰来诱导α-平滑肌肌动蛋白、Ⅰ型胶原和金属蛋白酶组织抑制因子等促纤维分子的转录，诱导成纤维细胞活化基质沉积[46]。回顾文献发现，MALAT1间接与Smad依赖的EMT相关联，miR-145是由Smad介导EMT的肿瘤抑制剂，MALAT1可在内皮祖细胞中通过抑制miR-145促进TGF-β1所致的EMT[47]。有研究发现，TGF-βR2/Smad 2(3)/MALAT1/MARCH(membrane-associated RING-CH-type finger)7/自噬相关蛋白7反馈环介导卵巢癌自噬、迁移和侵袭[48]，虽具体机制尚未阐明，但提示MALAT1可能作为TGF-β的下游分子参与肿瘤细胞迁移。MALAT1是否参与TGF-β/Smad的表观遗传调控目前尚无明确记载，但有研究明确提出，MALAT1是TGF-β诱导EMT的重要介质，若靶向抑制MALAT1可抑制TGF-β诱导的膀胱癌细胞的迁移和侵袭性[3]；类似的，MALAT1在人视网膜色素上皮细胞中可被TGF-β上调，且剔除MALAT1会抑制TGF-β诱导的EMT及上皮细胞迁移和增殖过程[36]。以上研究表明，MALAT1可能通过与TGF-β直接或间接作用促进EMT，从而促进肾脏纤维化。

2.2MALAT1可能作为竞争性内源RNA参与调节Snail1(encoding snail family zinc finger 1)促进肾脏纤维化 Snail1是EMT的强效诱导剂，可促进小鼠肾纤维化[49]。在一项有关肺纤维化的研究中发现，miR-503通过磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白/Snail信号通路参与EMT，MALAT1可作为分子海绵，直接与miR-503结合并竞争性降低miR-503的表达而促进EMT[50]。类似的，MALAT1作为竞争性内源RNA在肝脏纤维化中通过miR-101b调节C3肉毒杆菌底物1的表达，影响原代肝星状细胞的增殖、细胞周期和活化[51]。MALAT1通过海绵状miR-22促进黑素瘤细胞的增殖、侵袭和迁移，MALAT1可通过作为miR-22的竞争性内源RNA来调节Snail[52]。在肾脏纤维化中，MALAT1是否也能通过与相应的miRNA作用来调节Snail，促进EMT或影响肌成纤维细胞的活化和增殖，该假设虽未被验证，但通过构建小鼠单侧输尿管梗阻模型发现，MALAT1在缺氧诱导的肾小管上皮细胞中表达上调，并可通过负向调控miR-100-3p，进而促进Ⅳ型胶原蛋白α1表达，促进肾小管上皮细胞EMT，从而促进肾病小鼠肾脏纤维化[53]。这充分说明了MALAT1对肾脏纤维化起促进作用，虽然具体分子机制尚未阐明，但根据MALAT1可作为竞争性内源RNA的作用机制推测，MALAT1可能竞争性拮抗miR-100-3p，在转录后水平抑制miR-100-3p或下游蛋白的功能，从而促进肾脏纤维化。

2.3扭体(Twist)可能与MALAT1启动子结合促进肾脏纤维化 Twist是一种含有转录因子的基本螺旋环-螺旋结构域[54]，在肾脏纤维化中起促进作用。Twist在大多数恶性肿瘤中高度表达，并与肿瘤的转移相关，同时也是靶基因的转录激活或抑制因子[55]。Twist 1能显著促进EMT以及癌细胞的迁移和侵袭，也能抑制E钙黏蛋白的表达，促进EMT[54]。在一项关于肝癌的研究中发现，包括Twist在内的EMT相关蛋白在MALAT1缺失中表达显著下调，而E钙黏蛋白表达升高[56]，提示MALAT1与Twist可能有协同作用。Sun等[12]发现，在结肠癌中相关蛋白1与β联蛋白(β-catenin)/T细胞因子4形成复合物后，与MALAT1的启动子结合，可以竞争性抑制miR-126-5p，能促进Twist的表达，即相关蛋白1诱导MALAT1-miR-126-5p轴促进EMT，从而促进结直肠癌的转移。由此推测，MALAT1在肾脏中可能通过EMT调节因子与MALAT1启动子结合，促进EMT诱导剂的表达而促进纤维化。

2.4MALAT1可能参与锌指E-盒结合同源异形框(zinc finger E-box-binding homeobox，ZEB)的选择性剪接促进肾脏纤维化 ZEB转录因子家族包含独立基因编码的两个成员ZEB 1和ZEB 2，可结合E盒作为转录激活或抑制因子发挥作用，抑制一些上皮连接和极性基因，并激活EMT表型的间充质基因[57-58]，促进肾脏纤维化。Ying等[59]在转移性膀胱癌组织中发现，下调MALAT1可使EMT相关的ZEB 1、ZEB 2水平降低，E-钙黏蛋白水平升高，MALAT1可通过激活体外Wnt信号通路，促进EMT的表达及后续细胞转移。这表明MALAT1和ZEB均具有促进EMT的作用，但两者间的联系尚不明确。此外，lncRNAs可参与ZEB基因的致病性剪接[60]，而MALAT1是否可以通过参与ZEB基因的选择性剪接也有待进一步验证。

2.5MALAT1可能通过β-catenin介导的Wnt信号通路参与肾脏纤维化 β-catenin是Wnt信号通路中的关键介质，β-catenin的异常表达会促进足细胞功能障碍和蛋白尿，并导致肾纤维化；β-catenin通过与MALAT1启动子区域结合而参与MALAT1的转录，且MALAT1的剔除能通过下调丝氨酸/精氨酸剪接因子1和部分逆转高糖引起的β-catenin核积累，从而修复足细胞损伤[27]。Zhao等[61]发现，MALAT1在子宫内膜癌细胞中可作为Wnt/β-catenin的直接转录靶点，通过原钙黏蛋白10/Wnt/β-catenin/MALAT1调控轴促进子宫内膜癌的发展。以上研究表明，MALAT1可通过与β-catenin结合，相互作用共同参与足细胞损伤，并可能通过Wnt信号通路参与肾脏纤维化进程。

3 小 结

MALAT1主要通过选择性剪接、调控细胞周期、表观遗传、EMT和作为竞争性内源RNA等机制作用于多种疾病，发挥促进细胞增殖、转移及参与免疫炎性介导的细胞损伤等作用。近年来，MALAT1在肾脏领域的研究方兴未艾，而肾脏纤维化是慢性肾脏病发展为终末期肾病的共同病理。MALAT1可通过与EMT主要促纤维化分子的协同作用，直接或间接推进肾组织EMT，加速肾脏纤维化发展。MALAT1在肾脏纤维化中的作用机制重要且复杂，在未来，还需大量体内、外实验在不同层面进一步研究，早日研制出MALAT1拮抗剂等类似物，有望抑制甚至逆转肾脏纤维化。