综述：与肺癌和肺损伤相关的PM2.5调控靶点和miRNAs可受到天然产物的保护

《Environmental Pollution》：PM2.5-modulated targets and miRNAs associated with lung cancer and injury are protected by natural products

PM2.5作为全球性空气污染物，其毒性可通过天然产物缓解。本文利用STRING数据库分析PM2.5调控的靶点网络，整合PubMed和Google Scholar数据，发现35种天然产物通过恢复PM2.5抑制的靶点或抑制PM2.5激活的靶点发挥保护作用。同时构建了21种PM2.5上调miRNA和17种下调miRNA与靶点的关联网络，揭示天然产物、miRNA及靶点间的协同作用机制，为肺损伤和肺癌防治提供新策略。

　　

庄雅婷|颜清瑜|刘旺达|张芳荣|蔡一宏|詹文雄|詹慈明|张雪薇

高雄医科大学生命科学学院生物医学科学与环境生物学系，生命科学博士项目，高雄80708，台湾

摘要

颗粒物2.5（PM2.5）是全球室外和室内环境中普遍存在的空气污染物。利用天然产物降低PM2.5的毒性对健康有益。大多数关于PM2.5调控的靶点和miRNA的报道都较为简略，缺乏与相应天然产物的关联研究。本文利用生物信息学数据库STRING探讨了PM2.5研究中的靶点-靶点相互作用。从Google Scholar中检索出调控这些PM2.5调控靶点的miRNA和天然产物，并将其整合到STRING网络中。此外，还建立了PM2.5拮抗天然产物、PM2.5调控的miRNA及其靶点之间的相互关系。总之，本文通过连接天然产物、miRNA和靶点，强调了它们在降低PM2.5毒性方面的相互作用。

引言

空气污染——主要是细颗粒物（PM2.5，颗粒直径≤2.5 μm）——是重大的全球环境威胁（Zhang等人，2019年）；PM2.5是由交通、工业活动、煤炭燃烧、野火、沙尘暴以及室内来源（烹饪、吸烟和焚香）等多种因素共同作用形成的复杂混合物（Chen等人，2021a；ChooChuay等人，2020年；Delbari等人，2024年；Song等人，2022a）。由于PM2.5能够侵入肺部（Xing等人，2016年）、血液系统（Basith等人，2022年）、大脑（Shou等人，2019年）和其他组织，它与多种疾病和癌症有关。

PM2.5通过促进氧化应激和炎症，增加了患多种癌症的风险，包括肺癌、乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌、胰腺癌、膀胱癌、胃癌和结肠癌（Bhavsar等人，2025年；Chen等人，2025a；Ethan等人，2020年；Hung等人，2012年；Liu等人，2022b；Valavanidis等人，2013年；Yeh等人，2017年；Zhai等人，2022年）。它还会通过破坏血脑屏障导致神经退行性病变（Shou等人，2019年；Thiankhaw等人，2022年）、心血管和肾脏疾病（Krittanawong等人，2023年；Xu等人，2022年）、生殖功能障碍（Wang等人，2021b）、呼吸系统损伤和慢性阻塞性肺疾病（COPD）加重（Fan等人，2023a；Ning等人，2019年；Xing等人，2016年）以及IgE介导的肥大细胞活化（Wang等人，2021b）。本文特别关注肺癌和其损伤。

PM2.5可诱导细胞凋亡、自噬、坏死、焦亡和铁死亡（Wang等人，2021d）以及衰老（Li等人，2023）——这些可能都是通过氧化应激实现的（Valavanidis等人，2013年；Zhai等人，2022）——而天然产物可以缓解这些效应并降低PM2.5的毒性（Hahn等人，2024年；Intharuksa等人，2024年；Shiau等人，2022年）。PM2.5还会改变癌症（Giammona等人，2024）和非癌症环境（Wang等人，2021e）中的多种miRNA。因此，应同时研究调控这些毒性的靶点和miRNA（Bushati和Cohen，2007年）；第2节讨论了PM2.5上调的靶点（PM2.5-u）和下调的靶点（PM2.5-d）。

文献中存在两个空白：（1）靶点与miRNA之间的关联以及靶点与天然产物之间的关联通常被单独研究，忽略了它们之间的网络效应——这一问题可以通过STRING数据库来解决（https://string-db.org/）（Szklarczyk等人，2025年）。（2）多组分天然产物、miRNA和靶点尚未被共同绘制在一张图上——这可以通过系统的文献检索来克服（例如，Google Scholar）。

为了解决这些问题，我们确定了53个PM2.5上调的靶点（PM2.5-u）和15个PM2.5下调的靶点（第2.1-2.2节），使用STRING绘制了它们之间的相互作用（第2.3节），并通过Google Scholar找到了35种能够通过恢复PM2.5下调靶点和/或抑制PM2.5上调靶点来对抗PM2.5的天然产物（第3节）。我们还从癌症（第4.1节）和非癌症相关（第4.2节）研究中整理出了21个PM2.5上调的miRNA和17个PM2.5下调的miRNA及其靶点，将天然产物和miRNA整合到相互作用网络中，并研究了它们与PM2.5上调和下调靶点的相互作用（第5.1-5.4节）。搜索策略见补充图S1（查询词：“PM2.5靶点”、“PM2.5天然产物”和“PM2.5 miRNA”）。

本文绘制了PM2.5上调和下调的miRNA及其靶点，强调了能够减轻PM2.5毒性的天然产物，并定义了一个简洁的“天然产物–PM2.5-miRNA–靶点”轴，指出了机制干预点。通过构建一个统一的、基于网络的框架，本研究将PM2.5上调和下调的靶点整合到STRING衍生的靶点-靶点相互作用中，并叠加了实验报告的miRNA和天然产物，揭示了之前在不同研究中未被发现的共同调控模式和可操作的节点。

部分内容摘要

PM2.5的潜在靶点

通过Google Scholar在肺癌细胞和支气管上皮细胞（BECs）中鉴定出多个受PM2.5调控的靶点，其功能在图1中进行了总结。以下列出了PM2.5上调的靶点（PM2.5-u）和下调的靶点（PM2.5-d）。此外，还使用STRING构建了一个靶点-靶点网络（Szklarczyk等人，2025年）（访问日期：2025年6月1日）。

减轻PM2.5诱导损伤的天然产物对PM2.5调控靶点的影响

由于许多天然产物在多个器官和疾病背景下具有多效性，因此不可避免地存在一些概念上的重叠；因此，这种分类主要是基于组织学的而非机制学的，且不能排除多效性效应。为了识别相关化合物，我们通过Google Scholar进行了搜索，找到了39种能够减轻肺癌细胞（第3.1节）、肺损伤（第3.2节）和非肺癌情况下PM2.5毒性的天然产物（补充表S1）。

PM2.5调控的miRNA及其靶点

通过Google Scholar搜索，在癌症（第4.1节）和非癌症研究（第4.2节）中鉴定了PM2.5调控的miRNA及其功能（表2）。miRNA的靶点来自使用PM2.5或非PM2.5处理的癌症和非癌症研究（第4.1节：癌症中的PM2.5调控miRNA；第4.2节：非癌症中的PM2.5调控miRNA）。最后，将miRNA映射到STRING网络中的靶点（表2）（图3）。值得注意的是，STRING显示的是共聚点，而非因果关系；这些

天然产物与miRNA之间的相互作用

天然产物会影响PM2.5调控的miRNA及其靶点，尽管许多关联仍不清楚。我们将天然产物映射到PM2.5上调的miRNA及其靶点（第5.1节；表3）和PM2.5下调的miRNA及其靶点（第5.2节；表3）。图4总结了能够诱导或抑制这些miRNA的天然产物，图5（结合补充表S1和表2）展示了通过Google Scholar识别的靶点–miRNA–天然产物轴（第5.3节）。

结论

本文发现了一种新的由天然产物调控的PM2.5调控miRNA轴，为理解如何减轻PM2.5的毒性提供了新的框架。通过整合靶点-靶点相互作用的生物信息学分析，并探讨PM2.5调控的靶点、miRNA和保护性天然产物之间的复杂关系，本研究填补了现有文献中的空白。它强调了许多PM2.5调控的靶点同时受到miRNA和天然产物的共同调控

CRediT作者贡献声明

张芳荣：方法学。蔡一宏：方法学。颜清瑜：方法学、概念化。刘旺达：方法学。庄雅婷：写作——初稿撰写、正式分析、数据整理、概念化。詹慈明：写作——审稿与编辑、监督、概念化。张雪薇：写作——审稿与编辑、初稿撰写、监督、概念化。詹文雄：方法学

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性

本综述文章未使用任何原始数据。

资助

本研究部分得到了国家科学技术委员会（NSTC 114-2320-B-037-015和NSTC 114-2314-B-037-032）、高雄医科大学（KMU-DK(A)113003和KMU-TB114009-2）以及高雄医科大学研究中心（KMU-TC114A04）的资助。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。