外泌体lncRNA FENDRR通过调控铁死亡和免疫微环境在肺癌与1型心肌梗死共病中的双向作用机制研究

《HUMAN MUTATION》：Exosomal lncRNA FENDRR Orchestrates Immune Remodelling and Ferroptosis in the Comorbidity of Lung Cancer and Type 1 Myocardial Infarction

本文聚焦肺癌与1型心肌梗死（T1MI）共病的分子机制，首次揭示外泌体长链非编码RNA FENDRR在心血管损伤和肿瘤进展中的双向调控作用。研究发现血栓来源外泌体（TEs）中高表达的FENDRR通过NCOA4–GPX4–P62轴促进心肌细胞铁死亡和铁蛋白自噬，加剧心肌损伤；而在肺腺癌（LUAD）中FENDRR低表达与良好预后相关，并通过重塑肿瘤免疫微环境（包括CD8+T细胞浸润、免疫检查点表达等）发挥抑癌作用。多组学分析结合机器学习模型证实FENDRR具有显著的预后预测价值（5年AUC=0.990），为癌症-心血管共病提供了新的生物标志物和治疗靶点。

　　

1. 引言

肺癌与1型心肌梗死（T1MI）的共病现象日益受到关注，但其相互作用的分子基础尚不明确。本研究通过整合多组学分析、体内外模型和临床样本，探讨外泌体长链非编码RNA FENDRR在癌症-心血管共病中的调控作用。研究发现FENDRR在T1MI患者血栓来源外泌体（TEs）中显著升高，并通过调控铁死亡和免疫微环境在两种疾病中发挥截然不同的作用。

2. 材料与方法

2.1. 血栓来源外泌体（TEs）的分离与表征

采用超速离心法从新鲜血栓组织中分离TEs，通过Western blot检测外泌体标志物CD63和CD9，纳米颗粒跟踪分析（NTA）显示颗粒直径主要分布在50-200纳米，透射电镜（TEM）观察到典型的杯状囊泡结构。

2.2. lncRNA微阵列与表达谱分析

使用Agilent人类lncRNA芯片进行表达谱分析，差异表达lncRNA定义为|log2FC|>1且调整后p<0.05。通过qRT-PCR验证FENDRR表达。

2.3. 功能富集与通路分析

采用clusterProfiler进行GO和KEGG富集分析，GSEA使用MSigDB基因集，显著性标准为FDR<0.25且p<0.05。

2.4. 细胞培养与功能实验

使用人心肌细胞系AC16，设置对照组、TE处理组、TE+si-FENDRR和TE+OE-FENDRR组。通过CCK8检测细胞活力，Annexin V-FITC/PI检测细胞凋亡，DCFH-DA探针检测活性氧（ROS）水平，Western blot检测铁死亡相关蛋白（GPX4、NCOA4、P62）。

2.5. T1MI动物模型的建立与组织学评估

健康雄性SD大鼠通过左前降支动脉（LAD）应用5% FeCl3滤纸诱导T1MI模型。采用HE和Masson染色评估病理损伤和纤维化，检测丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）和Fe²⁺水平。

3. 结果

3.1. TEs的分离与表征

Western blot证实CD63和CD9表达，NTA显示TEs直径主要集中在125.1纳米，TEM显示典型外泌体形态。

3.2. 外泌体lncRNA谱与功能富集

微阵列分析发现TEs与正常血清外泌体之间存在大量差异表达lncRNA。GSEA显示这些lncRNA显著富集于免疫反应调控、信号转导和细胞粘附等通路。qRT-PCR验证FENDRR在TE组中表达显著升高（p<0.001）。

3.3. FENDRR在心肌细胞模型中的调控作用

TE处理显著降低细胞活力（p<0.05），增加细胞凋亡和ROS水平（p<0.05）。过表达FENDRR产生类似效应，而沉默FENDRR可减轻这些损伤。Western blot显示TE和OE-FENDRR组NCOA4上调，GPX4和P62下调（p<0.05），si-FENDRR干预可逆转这些变化。

3.4. FENDRR在T1MI动物模型中对心肌损伤的调控

T1MI大鼠模型显示明显心肌损伤和纤维化，shFENDRR干预可减轻这些病变。免疫组化和qPCR显示T1MI组NCOA4表达升高，GPX4和P62降低（p<0.05），shFENDRR处理可改善这些指标。Fe²⁺和MDA水平在T1MI组升高，SOD活性降低，shFENDRR治疗显著改善这些指标（p<0.05）。

3.5. FENDRR在人类癌症中的表达模式与预后意义

泛癌分析显示FENDRR在多种实体瘤中下调，尤其在LUAD中显著降低。时间依赖性ROC分析显示FENDRR对LUAD患者总体生存具有优异预测性能（5年AUC=0.990）。

3.6. 与FENDRR表达相关的免疫细胞浸润景观

CIBERSORT和ssGSEA分析表明FENDRR表达与CD8⁺T细胞、NK细胞和M1/M2巨噬细胞等免疫细胞亚群广泛相关。高FENDRR表达组具有更高的免疫、基质和ESTIMATE评分。

3.7. 免疫激活特征与FENDRR相关的调控特征

TIP分析显示高FENDRR表达与更活跃的免疫反应过程相关。MeTIL、T细胞炎症和三级淋巴结构（TLS）评分在高表达组均显著升高。高FENDRR表达与免疫刺激、免疫抑制、趋化因子和HLA基因表达增加相关。

3.8. FENDRR相关分子的组学谱系、机器学习建模与机制网络

COX回归分析确定KCNQ1-AS1（HR=1.443）和APAP1（HR=1.312）为关键预后基因。基于FENDRR风险评分的预后模型在TCGA和GEO数据集中表现出优异性能（C-index=0.71）。STRING蛋白互作网络显示FENDRR调控的下游基因高度协调。

3.9. 单细胞谱系定位与调控机制

单细胞测序UMAP聚类显示FENDRR在基质和某些免疫细胞亚群中表达高于恶性肿瘤细胞，表明其可能通过基质-免疫信号轴间接塑造肿瘤免疫微环境。

3.10. 肺癌合并T1MI患者冠状动脉血栓的免疫组化特征

免疫组化分析显示，与单纯T1MI组相比，LUAD+T1MI组冠状动脉血栓中CD8、PTX3和FOXP3表达显著增加（p<0.05），而CXCL8和PD-L1表达无显著差异。

4. 讨论

本研究系统阐明了FENDRR在癌症-心血管共病中的关键作用。在T1MI中，FENDRR通过促进铁死亡加重心肌损伤；而在肺癌中，FENDRR低表达与不良预后相关，其高表达可能通过激活抗肿瘤免疫发挥保护作用。这种背景依赖性功能差异为理解癌症-心血管共病机制提供了新视角。

5. 局限性

本研究样本量相对较小，组学分析存在固有偏差，外泌体lncRNA的生理功能需要进一步验证，单细胞测序结果需要空间组学分析确认。

6. 结论

FENDRR在T1MI和肺癌中表现出相反的表达模式和功能作用，可能成为癌症-心血管共病的潜在生物标志物和治疗靶点。