《Non-coding RNA Research》：The emerging regulatory roles of non-coding RNA in Ventilator-induced Lung Injury
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本文系统综述了非编码RNA（ncRNA）在呼吸机所致肺损伤（VILI）中的新兴调控作用，重点探讨了microRNA（miRNA）和长链非编码RNA（lncRNA）如何通过调控炎症反应（如NF-κB、TLR4、JAK/STAT通路）、机械信号转导（如HER2、FGFR1、nmMLCK）以及肺发育相关通路（如TGF-β、Wnt）参与VILI的病理过程，揭示了ncRNAs作为VILI诊断生物标志物和潜在治疗靶点的巨大潜力。
非编码RNA在呼吸机所致肺损伤中的新兴调控角色
呼吸机所致肺损伤（Ventilator-induced Lung Injury, VILI）是机械通气过程中由于肺泡过度扩张和周期性开合等因素导致的严重并发症，其病理特征包括炎性细胞浸润、肺泡通透性增加和肺顺应性改变。尽管采用低潮气量通气和呼气末正压（PEEP）等保护性通气策略可以减轻肺水肿并改善肺顺应性，但VILI的死亡率仍然很高。近年来，非编码RNA（non-coding RNA, ncRNA）被发现在VILI的发病机制中扮演着关键调控角色。
非编码RNA参与肺发育过程
肺部的正常发育受到多种基因在时空维度上的协调控制，而非编码RNA在其中发挥了精细的调控作用。根据大小，ncRNA可分为小于200个核苷酸的小ncRNA（如miRNA、siRNA、piRNA）和大于200个核苷酸的长链非编码RNA（lncRNA）。在功能上，它们又可进一步分为调控性ncRNA和看家ncRNA。
在肺泡上皮细胞（Alveolar Epithelial Cell, AEC）分化过程中，ncRNA通过多种信号通路发挥关键作用。例如，miR-29通过下调转化生长因子β2（Transforming Growth Factor-β2, TGF-β2）信号促进AEC II型细胞分化，而miR-26b-5p则通过抑制Wnt5a和Wnt/β-catenin通路抑制AEC II分化。长链非编码RNA如NANCI通过与肺发育关键转录因子Nkx2-1形成反馈环路来维持AEC分化和肺泡结构，而lncRNA Falcor则通过缓冲FOXA2表达来维持上皮稳态。
在肺表面活性物质生成方面，多种miRNA发挥着重要调控作用。miR-29和miR-20a-5p分别通过下调TGF-β2和PTEN来促进表面活性物质生成，而miR-296-5p则通过抑制Wnt7b/β-catenin通路来抑制表面活性物质分泌，这可能是导致新生儿呼吸窘迫综合征（Neonatal Respiratory Distress Syndrome, NRDS）的重要因素。
在肺血管生长调控中，miR-126在大血管中通过靶向SPRED1和PIK3R2增强血管内皮生长因子（Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF）信号，促进血管完整性，而在肺微血管中则通过抑制L型氨基酸转运体1-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（L-type amino acid transporter 1-mammalian target of rapamycin, LAT1-mTOR）轴来抑制内皮细胞增殖。miR-221通过靶向Hoxb5下调VEGFR2抑制血管生成，而miR-130a则通过靶向Hoxa5上调VEGFR2促进血管扩张。
非编码RNA通过调控炎症反应参与VILI
VILI的核心病理机制之一是机械通气诱导的过度炎症反应。特定肺部细胞能够感知肺过度膨胀产生的机械刺激，并通过特定信号通路将这些机械信号转化为生化反应，激活肺部炎症细胞，导致细胞因子和炎症介质的大量释放，即所谓的"生物创伤"。
促进VILI炎症反应的ncRNA包括miR-127、miR-214、miR-21和lncRNA NEAT1等。miR-127通过激活核因子κB（Nuclear Factor kappa-B, NF-κB）和p38丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase, p38 MAPK）信号通路促进炎症进程。miR-214通过靶向抑制成纤维细胞生长因子受体1（Fibroblast Growth Factor Receptor 1, FGFR1），而FGFR1能够抑制其下游的磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（Phosphatidylinositol-3-kinase/Protein Kinase B, PI3K/Akt）促炎通路，最终增加髓过氧化物酶（Myeloperoxidase, MPO）活性和促炎因子水平。miR-21则通过下调骨形态发生蛋白受体2型（Bone Morphogenetic Protein Receptor Type 2, BMPR2）和张力蛋白同源物（Phosphatase and Tensin Homolog, PTEN）的表达，促进与肺泡屏障破坏相关的炎症反应和肺水肿。
长链非编码RNA也显著影响VILI中炎症介质的调控。lncRNA NEAT1可作为内源性竞争RNA（competitive endogenous RNA, ceRNA），直接结合并抑制miR-20b的活性，从而解除其对下游靶基因信号转导和转录激活因子3（Signal Transducer and Activator of Transcription 3, STAT3）的转录后抑制效应，最终通过激活STAT3信号通路介导促炎作用和肺泡巨噬细胞表型转换。
另一方面，某些ncRNA具有抑制VILI炎症反应的作用。miR-9a-5p通过降低C-X-C基序趋化因子受体4（C-X-C Motif Chemokine Receptor 4, CXCR4）表达，进而灭活MAPK/细胞外信号调节激酶（Extracellular Signal Receptor-activated Kinase, ERK）信号级联反应。miR-135a通过抑制PH结构域和富含亮氨酸重复序列蛋白磷酸酶2（PH Domain And Leucine Rich Repeat Protein Phosphatase 2, PHLPP2），激活PI3K/Akt信号通路，减少细胞凋亡、屏障功能障碍、活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）和细胞因子水平。miR-146a通过白细胞介素1受体相关激酶1（Interleukin 1 Receptor Associated Kinase-1, IRAK-1）和肿瘤坏死因子相关受体6（Tumor Necosis Factor-Associated Receptor 6, TRAF6）的负反馈环路调节TLR和炎症信号通路。miR-155-5p通过负调控TGF-β激活激酶1结合蛋白2（TGF-beta Activated Kinase 1 Binding Protein 2, TAB2）减少炎症细胞浸润和肺损伤。miR-15b通过下调神经调节蛋白1（Neuregulin 1, NRG1），抑制人表皮生长因子受体2（Human Epidermal Growth Factor Receptor 2, HER2）的激活，降低肺泡上皮通透性。
非编码RNA通过调控机械信号转导参与VILI
除炎症介质释放和ROS产生外，机械信号转导是导致VILI生物损伤的另一个重要机制。机械转导在通气过程中将机械刺激转化为生化信号至关重要。
在细胞膜层面，HER2和FGFR等受体酪氨酸激酶可作为机械刺激传感器。miR-15b通过抑制HER配体NRG1从而抑制HER2激活，而miR-214则通过抑制FGFR1表达，增强PI3K/AKT通路活性，表现出促炎效应。
细胞骨架作为细胞内的动态适应性框架，能够在机械刺激下重组并促进信号传递。非肌肉肌球蛋白轻链激酶（non-muscle isoform of Myosin Light Chain Kinase, nmMLCK）的激活可促进肌球蛋白轻链磷酸化，增强肌动蛋白细胞骨架重组，并调控炎症细胞运输。研究发现，miR-374a、miR-374b、miR-520c-3p和miR-1290能够调控肌球蛋白轻链激酶（Myosin Light Chain Kinase, MYLK）的表达，从而影响nmMLCK水平。通过miRNA模拟物转染肺内皮细胞进行反向干预后，nmMLCK表达降低，减轻了肺损伤期间内皮细胞的高通透性。
在细胞外通讯方面，外泌体在介导肺泡上皮细胞（AEC）与巨噬细胞之间的机械力信号细胞间通讯中发挥重要作用。来自AEC的外泌体miRNA-21a-5p通过抑制Notch2/细胞因子信号抑制因子1（Suppressor of Cytokine Signaling 1, Notch2/SOCS1）轴促进M2巨噬细胞极化，发挥抗炎作用。
讨论与展望
研究表明，肺发育通路在VILI过程中可能被重新激活。周期性肺组织牵张通过氧化应激诱导过量ROS产生，而ROS进一步上调TGF-β2，加剧VILI中的肺泡和间质水肿。同时，VILI显著增加肺组织中Wnt5a蛋白表达，特异性激活非经典Wnt信号通路上调Wnt诱导分泌蛋白1（Wnt-induced Secreted Protein 1, WISP1），加剧炎症细胞浸润、肺水肿和肺泡间隔增厚。相反，经典Wnt/β-catenin通路在机械通气后被下调，其激活可减少炎症和凋亡，减轻肺损伤。
非编码RNA作为VILI诊断生物标志物具有巨大潜力。机械敏感性miRNA如miR-146a在机械转导早期响应，协助炎症信号激活。研究表明，通过非靶向脂质纳米颗粒体内过表达miR-146a可有效减少机械牵张后的细胞因子释放和屏障破坏，而使用靶向巨噬细胞的甘露糖化脂质纳米颗粒进行miR-146a递送，即使较低剂量也能有效减轻肺部炎症。
环状RNA（circular RNA, circRNA）作为一类共价闭合的单链ncRNA，在VILI中的研究尚处于起步阶段。高通量测序发现VILI诱导小鼠肺组织中有171个上调和114个下调的circRNA，将circRNA表达变化与VILI进展联系起来。在circUBR1敲低模型中，通过调节miR-20a-5p/GGPPS1通路减轻了肺损伤。
结论
VILI的管理仍面临重大障碍，尽管取得了进展，但从阐明分子发病机制到开发靶向治疗的挑战依然存在，需要多学科努力。由于ncRNA调控几乎所有的生理和病理过程，研究其与VILI的联系至关重要。新兴证据表明，ncRNA是VILI相关机械转导的关键调节因子，具有作为诊断生物标志物或治疗靶点的潜力，以改善临床结局。然而，当前的科学技术局限性和临床资源限制阻碍了其在VILI治疗或预后中的立即应用。未来的研究需要更加全面和深入，以寻找更有效的VILI治疗方法。
