長鏈非編碼RNA與風(fēng)濕性疾病*

劉厚辰 屠宇杰 綜述 董冠軍 審校

(1濟寧醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，2濟寧醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)研究所，濟寧 272067)

基因異常表達能夠引起或促進多種疾病的發(fā)生發(fā)展。近年來全基因組研究發(fā)現(xiàn)人類70%的基因組能夠轉(zhuǎn)錄成RNA，然而最終僅有2%的基因組翻譯成蛋白質(zhì)。越來越多的研究表明，非編碼RNA能夠調(diào)控基因的表達及多條信號通路的活化，從而參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展[1-2]。根據(jù)非編碼RNA的長度可將其分為長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)和短鏈非編碼RNA(small non-coding RNA，sncRNA)。lncRNA是長度大于200個核苷酸的非編碼RNA，哺乳動物體內(nèi)存在數(shù)萬個能表達lncRNA轉(zhuǎn)錄本的遺傳位點。最初，許多學(xué)者認為lncRNA是RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，雖然這些分子由多個外顯子編碼并且經(jīng)過正常的RNA剪接，但是不具有翻譯成蛋白質(zhì)的能力和生物學(xué)功能，并且lncRNA展現(xiàn)出較低的進化保守性[3]。因此，在很長一段時間內(nèi)lncRNA被普遍認為僅僅是基因的“轉(zhuǎn)錄噪音”。然而，后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)lncRNA在個體發(fā)育的不同階段、不同組織、不同疾病發(fā)病進程中均表現(xiàn)出異常的表達譜[4]，這就提示lncRNA很有可能具有生物學(xué)活性。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA參與許多的生物學(xué)過程，比如印記基因的表達調(diào)控、染色質(zhì)重塑、組蛋白修飾、劑量補償效應(yīng)、細胞周期以及干細胞特性等[4-5]。因此，lncRNA對這些生物學(xué)過程的調(diào)控作用越來越受到人們的關(guān)注。本文主要介紹lncRNA在天然免疫和獲得性免疫調(diào)控中的作用及其在風(fēng)濕性疾病發(fā)病中的研究進展。

1 lncRNA與免疫

免疫系統(tǒng)在維持機體穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，免疫系統(tǒng)異?；罨蓪?dǎo)致自身免疫病、感染及腫瘤等多種疾病的發(fā)生發(fā)展。免疫系統(tǒng)包括天然免疫和適應(yīng)性免疫。造血干細胞(hematopoietic stem cells，HSCs)是血液系統(tǒng)中的成體干細胞，具有分化為髓系及淋巴系血細胞的潛能。通常情況下，髓系祖細胞分化發(fā)育為髓系細胞，淋巴樣祖細胞分化為淋巴系細胞。固有淋巴細胞(innate lymphoid cells，ILCs)是組成免疫系統(tǒng)對抗病原體的第一道防線，主要分布于腸道、肺臟等直接與環(huán)境接觸的黏膜層。大量研究表明，一些lncRNA在免疫細胞中的表達表現(xiàn)出譜系特異性和階段特異性，并且在調(diào)控天然免疫和獲得性免疫中具有重要的作用[6-7]。

1.1 lncRNA與天然免疫反應(yīng)

1.1.1lncRNA DC 樹突狀細胞是哺乳動物免疫系統(tǒng)中抗原提呈能力最強的細胞。Wang等利用基因芯片與RNA測序分析發(fā)現(xiàn)lncRNA DC在傳統(tǒng)的髓樣樹突狀細胞(mDCs)中特異性表達，降低lncRNA DC的表達顯著抑制人DCs中與T細胞活化相關(guān)的表面受體的表達、破壞抗原攝取并且減少LPS引起的炎性因子的表達[8]。

1.1.2lncRNA HOTAIRM1 HOXA轉(zhuǎn)錄本反義RNA髓系特異性1(HOXA transcript antisense RNA myeloid specific 1，HOTAIRM1)是第一個被發(fā)現(xiàn)與骨髓細胞發(fā)育有關(guān)的lncRNA。HOTAIRM1在髓樣前體細胞終末分化為粒細胞的過程中特異性高表達，而抑制HOTAIRM1表達不僅能夠顯著減少HOXA1和HOXA2的表達，還能減少CD11b和CD18的表達[9]。

1.1.3lncRNA EPS 促進紅細胞存活的長鏈非編碼性RNA(lncRNA erythroid prosurvival，lncRNA EPS)為紅系細胞分化調(diào)節(jié)子。EPS在靜息的巨噬細胞中顯著高表達，而TLR配體激活則顯著抑制其表達；EPS參與調(diào)控多個與免疫反應(yīng)密切相關(guān)的基因的表達，缺失EPS的小鼠對內(nèi)毒素的抵抗作用明顯減弱，表現(xiàn)為炎癥加重及死亡率升高等[10]。

1.2 lncRNA與獲得性免疫

獲得性免疫反應(yīng)對于介導(dǎo)針對病原體的體液免疫和細胞免疫至關(guān)重要。幼稚CD4+T細胞活化后分化為效應(yīng)T細胞，包括1型輔助性T細胞(T helper cells 1，Th1)，Th2細胞，Th17細胞以及調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cells，Tregs)。Th1細胞主要通過分泌干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)介導(dǎo)抗細胞內(nèi)細菌及原蟲的免疫反應(yīng)，發(fā)揮抗病毒及抗微生物免疫的作用；Th2細胞主要介導(dǎo)抗細胞外多細胞寄生蟲的免疫反應(yīng)；Th17細胞是一種能夠分泌白介素17(interleukin 17，IL-17)的T細胞亞群，在自身免疫性疾病和機體防御反應(yīng)中具有重要的意義；Tregs細胞是一類表達轉(zhuǎn)錄因子Foxp3并且能夠調(diào)控機體自身免疫反應(yīng)性的T細胞亞群，主要介導(dǎo)免疫抑制。鑒于目前有關(guān)B細胞中l(wèi)ncRNA的研究非常少，我們將主要討論lncRNA對T細胞分化及功能的影響。

1.2.1lncRNA NRON 活化的T細胞核因子(nuclear factor of activated T cells，NFAT)是一個鈣依賴性的轉(zhuǎn)錄因子，對于T細胞的活化至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，NFAT的非編碼抑制因子(noncoding repressor of NFAT，NRON)能夠與腳手架蛋白含IQ模序GTP酶活化蛋白1(IQ motif-containing GTPase-activation protein 1，IQGAP1)以及NFAT激酶共同組成蛋白復(fù)合物，抑制NFAT的活性，進而阻斷CD4+T細胞的異?；罨痆11]。

1.2.2lncRNA IFNG-AS1 CD8+T細胞和CD4+T細胞均能夠通過產(chǎn)生細胞因子增強免疫防御。增強子型lncRNA IFNG-AS1已被證實能夠在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平促進IFN-γ的表達，進而參與調(diào)控細胞毒性T細胞和1型輔助性T細胞的功能[12]。

1.2.3lncRNA FLICR Tregs細胞在免疫耐受中發(fā)揮重要的作用，參與自身免疫病、感染和腫瘤等的發(fā)生發(fā)展，調(diào)控Tregs細胞分化的最重要的轉(zhuǎn)錄因子是Foxp3。LncRNA Foxp3 long intergenic non-coding RNA(FLICR)位于Foxp3位點附近，特異性表達在人的Tregs細胞中，主要通過修飾染色質(zhì)的開放性順式調(diào)控Foxp3的表達[13]。

2 lncRNA與風(fēng)濕性疾病

2.1 系統(tǒng)性紅斑狼瘡

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)是一種典型的自身免疫性疾病，主要特征表現(xiàn)為多器官、多系統(tǒng)的損傷以及患者血清中存在的大量自身抗體。SLE病因十分復(fù)雜，患者體內(nèi)凋亡缺陷以及異?；罨母蓴_素通路和TLRs通路均參與該病的發(fā)生發(fā)展[14]。盡管有研究報道一些lncRNA在SLE患者體內(nèi)異常表達[15-16]，但是有關(guān)健康人及SLE患者體內(nèi)特定類型細胞中l(wèi)ncRNA的表達差異及其致病作用鮮有報道。

研究表明，核富含的轉(zhuǎn)錄本1(nuclear-enriched abundant transcript 1，NEAT1)廣泛參與調(diào)控天然免疫及獲得性免疫反應(yīng)[17-18]。有意思的是，與健康人相比，SLE患者外周血單個核細胞中NEAT1的表達水平顯著升高，并且與疾病活動指數(shù)、趨化因子和細胞因子的表達顯著正相關(guān)[15,19]，表明NEAT1可能促進SLE患者體內(nèi)上述分子的表達。不僅如此，NEAT1可通過調(diào)控維甲酸誘導(dǎo)基因I信號通路促進IFN-I通路活化[20]，提示NEAT1可能與SLE中IFN-I通路的異常活化有關(guān)。生長阻滯特異轉(zhuǎn)錄物5(growth arrest-specific transcript 5，GAS5)是最新鑒別出的一個SLE易感基因。與健康人相比，SLE患者CD4+T細胞中GAS5的表達水平顯著升高[21]。GAS5的轉(zhuǎn)錄本包含兩個糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件模擬序列，能夠與糖皮質(zhì)激素受體DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域競爭性結(jié)合，從而抑制糖皮質(zhì)激素引起的基因表達、細胞的代謝狀態(tài)，導(dǎo)致細胞凋亡的敏感性增強[22]。

2.2 類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種慢性的自身免疫病，典型特征為小關(guān)節(jié)的對稱性滑膜炎，其病理變化主要包括免疫細胞介導(dǎo)的軟骨和硬骨損傷，進而導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形。已有研究報道類風(fēng)濕患者PBMCs和滑膜中l(wèi)ncRNA的表達存在巨大的差異[24]。TNF-α能夠引起滑膜成纖維細胞和PBMCs中HOTAIR的表達，HOTAIR在RA患者上述細胞及血清外泌體中顯著高表達，然而RA患者破骨細胞和滑膜細胞中HOTAIR的表達降低[25]。另有研究發(fā)現(xiàn)，外泌體中HOTAIR的高水平表達能夠增強RA靶組織中巨噬細胞的募集，而在破骨細胞和滑膜細胞中降低HOTAIR的表達則能夠促進MMP2和MMP13的表達，導(dǎo)致骨軟骨基質(zhì)損傷[25]。

2.3 系統(tǒng)性硬化癥

系統(tǒng)性硬化癥(systemic scleroderma，SSc)是一種免疫相關(guān)性風(fēng)濕性疾病，典型癥狀為血管病變引起的皮膚和內(nèi)臟的纖維化。SSc患者皮膚中的真皮成纖維細胞能夠產(chǎn)生多種細胞外基質(zhì)蛋白，主要為I型膠原蛋白。與健康人和SLE患者相比，SSc患者血清及真皮成纖維細胞中l(wèi)ncRNA TSIX的表達顯著增加；抑制TSIX的表達顯著抑制SSc患者和健康人真皮成纖維細胞中I型膠原蛋白的表達[26]，表明TSIX可能起到調(diào)控I型膠原蛋白表達的作用。目前，TSIX已被看作系統(tǒng)性硬化癥潛在的生物標記物或治療靶點。

2.4 干燥綜合征

干燥綜合征(sjogren syndrome，SS)主要發(fā)生于中年女性，主要病理特征為淋巴細胞浸潤引起外分泌腺功能缺陷。SS患者體內(nèi)lncRNA IFNG-AS1的表達顯著升高，并且IFNG-AS1的表達與直接靶向SJ格林綜合征相關(guān)抗原A的抗體含量、血清中IgG水平以及紅細胞沉降率顯著正相關(guān)[27]，表明IFNG-AS1在SS發(fā)病過程中起到重要的調(diào)控作用。值得注意的是，SS是一種發(fā)病率較高的自身免疫性疾病，研究并闡明lncRNA在SS發(fā)病中的作用及其機制能夠為SS的臨床治療提供一定的理論依據(jù)。

3 小結(jié)

lncRNA數(shù)量龐大，一些lncRNA僅在特定類型的免疫細胞中表達，僅有一小部分lncRNA在免疫反應(yīng)和免疫細胞分化中的作用比較明確。雖然lncRNA廣泛參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展，但是lncRNA在風(fēng)濕性疾病發(fā)病中的作用機制研究仍處于初步階段。將來的研究重點在于鑒定與風(fēng)濕性疾病發(fā)病相關(guān)的lncRNA并揭示其具體作用機制。對于那些已經(jīng)探明的在健康人及風(fēng)濕性疾病患者免疫細胞或損傷組織中存在差異表達的lncRNA，人們應(yīng)該著重研究其具體的致病機制，闡明其調(diào)控免疫反應(yīng)的潛在分子機制，從而使風(fēng)濕性疾病相關(guān)的功能性lncRNA能夠作為潛在的疾病生物標記物和治療靶點，更好地為風(fēng)濕性疾病的臨床治療和診斷提供幫助。此外，lncRNA編碼基因中的多核苷酸多態(tài)性位點對lncRNA的表達及功能影響較大，我們進行需要更多的研究去揭示這些lncRNA相關(guān)位點的致病機制，以便進一步了解風(fēng)濕性疾病發(fā)病的具體機制。