長鏈非編碼RNA在系統(tǒng)性紅斑狼瘡和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎發(fā)病中的研究進(jìn)展①

廖淑珍 招春飛 施 蕾 林潔平 綜述 劉華鋒 潘慶軍 審校

(湛江市慢性腎臟病防控重點實驗室，廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腎臟疾病研究所，湛江524001)

自身免疫性疾病(Autoimmune diseases，AD)是遺傳與環(huán)境等因素長期相互作用，機(jī)體免疫應(yīng)答紊亂，對自身抗原發(fā)生免疫反應(yīng)，進(jìn)而攻擊正常細(xì)胞和組織，最終導(dǎo)致多個器官和系統(tǒng)損傷的復(fù)雜疾病，其中以系統(tǒng)性紅斑狼瘡和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎最常見[1]。盡管目前在診斷和治療方法上有了顯著的進(jìn)展，但許多臨床患者長期預(yù)后一直很差。長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是長度大于200個核苷酸的非編碼RNA，起初被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄“垃圾序列”，不具有生物學(xué)功能。近年來，越來越多的證據(jù)表明lncRNA在調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞分化和成熟過程中發(fā)揮著重要作用，是參與免疫和炎癥的重要分子，在系統(tǒng)性紅斑狼瘡及類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等自身免疫性疾病中可能扮演著關(guān)鍵角色，還有望成為疾病診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物[2]。本文簡要概述lncRNA及其作用機(jī)制，重點介紹lncRNA在系統(tǒng)性紅斑狼瘡和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中的研究進(jìn)展。

1 長鏈非編碼RNA的概述

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是長度大于200個核苷酸，不具有編碼蛋白質(zhì)能力的RNA[3]。與mRNA類似，是由對應(yīng)的基因轉(zhuǎn)錄而來，通過不同形式剪接加工形成不同的lncRNA。lncRNA起初被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的“垃圾序列”，不具有生物學(xué)功能。近年來研究發(fā)現(xiàn)lncRNA廣泛參與DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑等生物學(xué)過程，能夠直接與轉(zhuǎn)錄因子、功能性RNA分子、染色質(zhì)重塑修飾物作用，分別在轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平以及表觀遺傳水平上對靶基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控[4-6]。

LncRNA以不同的功能形式，直接或間接地參與人體生理病理活動，從而實現(xiàn)多種生物學(xué)功能[7-9]。如Xist是X染色體失活的基本lncRNA，可以與來自染色質(zhì)修飾、核基質(zhì)和RNA重塑途徑的81種蛋白相互作用，形成Xist RNA-蛋白質(zhì)顆粒，作為X染色體的信號分子來判斷其失活狀態(tài)[10,11]。而lncRNA-Gas5通過抑制糖皮質(zhì)激素介導(dǎo)的多種應(yīng)答基因，并作為誘餌與糖皮質(zhì)激素受體的DNA結(jié)合區(qū)結(jié)合，從而抑制代謝基因的轉(zhuǎn)錄，使細(xì)胞對凋亡敏感，從而控制細(xì)胞生命周期[12]。LncRNA還可以通過結(jié)合靶基因形成RNA-DNA異源雙鏈核酸分子來發(fā)揮反式的引導(dǎo)作用[13]。此外，一些lncRNA還同時以信號分子、誘餌分子、引導(dǎo)分子、骨架分子中的多種方式參與基因表達(dá)調(diào)控[8]，這一特點對其發(fā)揮生物學(xué)功能至關(guān)重要。

2 lncRNA與系統(tǒng)性紅斑狼瘡

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus，SLE)是一種慢性炎癥性自身免疫性疾病，以多器官系統(tǒng)炎癥為特征，對各器官或系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害[14]。越來越多的證據(jù)表明，lncRNA廣泛參與自身免疫性疾病病理生理過程，但我們對SLE相關(guān)lncRNA了解仍然有限。在一項對系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者lncRNA差異性表達(dá)的研究中[15]，研究者通過lncRNA表達(dá)譜芯片檢測技術(shù)，篩查了40例系統(tǒng)性紅斑狼瘡及20例健康對照組PBMCs中l(wèi)ncRNA的差異表達(dá)，并對部分差異表達(dá)基因進(jìn)行驗證。其中uc003ngn、uc010loq、uc003wbg、uc003wax、HMlinc-RNA1145、uc010jsn、uc003wax、HMlincRNA1145等lncRNA在SLE患者外周血PBMCs中顯著上調(diào)，而AK022005、uc010cik、uc010gdp、uc010nwn、uc010-imt、HMlincRNA678等lncRNA顯著下調(diào)，提示在SLE患者PBMCs中多個lncRNA異常表達(dá)可能參與了SLE疾病發(fā)生發(fā)展過程，但該項研究未將異常表達(dá)的lncRNA與SLE的病情活動度相聯(lián)系。

而在另一項探索lncRNA表達(dá)與SLE疾病活動及器官損傷關(guān)系的研究中[16]，發(fā)現(xiàn)SLE患者PBMCs中的linc0949和linc0597表達(dá)水平顯著低于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者和健康對照組，評估其與疾病活動及器官損傷關(guān)系，發(fā)現(xiàn)linc0949與疾病活動和補(bǔ)體成分C3水平相關(guān)，而存在累積器官損傷的SLE患者linc0949表達(dá)水平也降低；另外發(fā)現(xiàn)，狼瘡腎炎(Lupus nephritis，LN)患者linc0949表達(dá)水平低于無腎臟表現(xiàn)者，而非活動期LN患者與無LN者相比，linc0949水平無顯著性差異。這些數(shù)據(jù)提示linc0949的異常表達(dá)與SLE的累積器官損害有關(guān)；研究者亦將linc0949異常表達(dá)與患者臨床治療相關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)治療后linc0949表達(dá)顯著增加。該研究表明linc0949表達(dá)水平的降低與疾病活動、器官損害及藥物治療有關(guān)，提示linc0949可能是SLE診斷、疾病活動和藥物治療后療效評估的潛在的新的生物標(biāo)志物，可能還有助于預(yù)測SLE患者的長期預(yù)后。

CD4+T淋巴細(xì)胞的異常激活和增殖在SLE發(fā)生發(fā)展中可能起著核心作用[17]。而lncRNA Gas5在細(xì)胞凋亡和細(xì)胞生長抑制中起著重要作用，被報道與多種人類疾病密切相關(guān)，Gas5在骨關(guān)節(jié)炎患者中表達(dá)上調(diào)，在乳腺癌、腎細(xì)胞癌和肝細(xì)胞癌等癌癥類型中表達(dá)下調(diào)[18-21]。Gas5是糖皮質(zhì)激素受體生長停滯和阻遏相關(guān)的抑制因子[22]，其通過模仿糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件，并充當(dāng)誘餌，與糖皮質(zhì)激素受體的DNA結(jié)合區(qū)相互作用，從而調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而抑制糖皮質(zhì)激素作用，促進(jìn)自身免疫性疾病的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)SLE患者CD4+T細(xì)胞中Gas5及miR-21表達(dá)水平較正常對照組顯著上調(diào)，探討其表達(dá)水平與患者臨床特征的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)有潰瘍表現(xiàn)患者CD4+T細(xì)胞中Gas5表達(dá)水平高于無潰瘍者，低補(bǔ)體C3患者CD4+T細(xì)胞中miR-21表達(dá)水平高于補(bǔ)體C3正常者，提示CD4+T細(xì)胞中Gas5和miR-21的特異性高表達(dá)在SLE的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用，并且還可能是評估SLE疾病活動度的兩個關(guān)鍵指標(biāo)。那么在參與SLE的發(fā)病中，Gas5的功能發(fā)揮是否主要依賴于糖皮質(zhì)激素信號通路？Gas5和miR-21之間是否有一個反饋回路？還需更多的研究進(jìn)一步探索驗證。

Li等[24]通過對SLE患者和健康對照組T細(xì)胞中的lncRNA和mRNA微陣列分析，發(fā)現(xiàn)多達(dá)1 935個lncRNA和1 977個mRNA有差異表達(dá)。與臨床特征相關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)uc001ykl.1的表達(dá)與血沉和C反應(yīng)蛋白有關(guān)，而ENST00000448942表達(dá)與血沉和抗Sm抗體有關(guān)。構(gòu)建lncRNA-mRNA共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，與一個特定lncRNA相關(guān)的mRNA的數(shù)量在2～45個之間，一個mRNA可以與十幾個lncRNA相關(guān)，其中ENST00000448942與16個mRNA相關(guān)，uc001ykl.1與11個mRNA相關(guān)。差異表達(dá)的lncRNA可能通過調(diào)節(jié)與其相關(guān)的mRNA在SLE中的表達(dá)而起作用，也可能通過其受體發(fā)揮作用。重要的是它們還可能與miRNA有著共同的結(jié)合位點[25]。由于lncRNA與mRNA之間相關(guān)性的潛在機(jī)制仍然未明確，并且一個lncRNA與幾個mRNA之間或一個mRNA與幾個lncRNA之間存在多種相關(guān)性，因此lncRNA在SLE中的確切功能肯定需要更多研究，要將這些lncRNA應(yīng)用于臨床作為潛在生物標(biāo)志物，還需將這些lncRNA與疾病活動、器官損害、臨床特征和藥物治療聯(lián)系起來。

3 lncRNA與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid arthritis，RA)是一種常見的由多種因素引起的自身免疫性疾病，其病理改變主要為滑膜關(guān)節(jié)的破壞和慢性炎癥[26]，其病因迄今為止尚無定論。白細(xì)胞介素27、白細(xì)胞介素35、腫瘤壞死因子α等促炎因子已被證實與RA的發(fā)病有關(guān)[27,28]。近期研究發(fā)現(xiàn)RA患者血液和組織液中存在異常表達(dá)的lncRNA。最近一項關(guān)于RA患者lncRNA表達(dá)譜分析的研究發(fā)現(xiàn)，與正常對照組相比，RA患者PBMCs中共有5 045個lncRNA異常表達(dá)，其中2 410個表達(dá)上調(diào)，2 636個表達(dá)下調(diào)[29]。另有研究還探討了RA患者PBMCs異常表達(dá)的lncRNA與疾病活動的關(guān)系[30]，該研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照組比較，RA患者差異表達(dá)2 099個lncRNA和2 307個mRNA；q-PCR結(jié)果顯示，RA患者中ENST00000456270和NR-002838的表達(dá)水平顯著升高，而NR-026812和uc001zwf.1的表達(dá)水平顯著降低；另外發(fā)現(xiàn)，ENST00000456270的表達(dá)與患者血清IL-6和TNF-α水平以及簡明疾病活動指數(shù)(SDAI)密切相關(guān)。

微陣列或高通量測序數(shù)據(jù)的差異表達(dá)分析表明，數(shù)以千計的lncRNA在RA患者和健康對照組之間有差異表達(dá)，然而我們對差異表達(dá)的lncRNA之間有何關(guān)系、如何參與發(fā)病及其與編碼基因之間又是怎樣一個調(diào)控網(wǎng)絡(luò)還知之甚少。新近研究利用芯片技術(shù)檢測3例RA患者和3例正常人PBMCs中l(wèi)ncRNA和mRNA表達(dá)[31]，發(fā)現(xiàn)RA患者中差異表達(dá)的lncRNA共有1 615個，通過構(gòu)建lncRNA-mRNA共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，并經(jīng)Cis-和Trans-預(yù)測發(fā)現(xiàn)，mRNA：REL、SMAD3和ETS1可能與RA的發(fā)生密切相關(guān)，因此考慮與之相關(guān)的lncRNA：NONHSAG0-27875、FR378506和NONHSAT031501的差異表達(dá)可能與RA的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，未來可能成為RA潛在治療靶點，但這些lncRNA和mRNA分別在RA發(fā)病中的作用、兩者之間是否相互作用從而參與RA發(fā)病，以及它們之間是否存在一定的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)仍需更多深入的研究來明確。

而在一項探索RA調(diào)節(jié)因子和標(biāo)記物的研究中，發(fā)現(xiàn)RA患者血清外泌體中包括Hotair、LUST、抗NOS2A、MEG9、SNHG4、TUG1及NEAT1在內(nèi)的7個lncRNA表達(dá)顯著上調(diào)，而Malat1、SNHG1、mascRNA、 PR反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物、PRINS和HOXA3as等6個lncRNA表達(dá)下調(diào)[32]。在進(jìn)一步的驗證實驗中，從10例RA患者血清分離出的外泌體中，Hotair的表達(dá)水平平均增加約4倍，增長最多達(dá)5倍。此外還發(fā)現(xiàn)Hotair的表達(dá)水平在滑膜細(xì)胞中平均下降了3倍，破骨細(xì)胞平均表達(dá)水平約為40%，而且隨著Hotair的增加，滑膜細(xì)胞和破骨細(xì)胞中基質(zhì)金屬蛋白酶-2和基質(zhì)金屬蛋白酶-13的活性明顯降低,表明Hotair是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的重要調(diào)節(jié)因子和強(qiáng)有力的標(biāo)志物。據(jù)此推測Hotair與RA發(fā)病密切相關(guān)，還可能是診斷RA潛在的生物標(biāo)志物之一。

而另一項關(guān)于Hotair調(diào)節(jié)作用的研究顯示[33]，Hotair表達(dá)在LPS誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞中顯著降低，然后通過轉(zhuǎn)染編碼Hotair的重組慢病毒序列使其在軟骨細(xì)胞中過度表達(dá)，與LPS誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞相比，Hotair過表達(dá)顯著提高了細(xì)胞的活力和增殖能力，同時明顯降低了IL-17和IL-23的表達(dá)水平，還抑制了IL-1β和TNF-α的表達(dá)。此外還發(fā)現(xiàn)Hotair與miR-138表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，LPS誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞中miR-138的表達(dá)是顯著增加的，通過研究發(fā)現(xiàn)Hotair過表達(dá)能抑制LPS誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞中miR-138介導(dǎo)的NF-κB信號的激活。該項研究結(jié)果表明Hotair過表達(dá)可以通過增加細(xì)胞增殖速度和抑制炎癥從而在RA中起保護(hù)作用，而且這可能與調(diào)節(jié)miR-138表達(dá)和NF-κB信號通路有關(guān)。以上結(jié)果提示Hotair不僅參與RA發(fā)病，還可能是RA潛在的治療靶點，但其具體的分子機(jī)制及相關(guān)通路還需大量的研究證實。

4 展望

近年來對lncRNA的研究成為了國內(nèi)外的研究熱點，越來越多具有重要生理功能、病理功能的lncRNA被發(fā)現(xiàn)并驗證，也有越來越多的研究證實，lncRNA在自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，但其具體表達(dá)和調(diào)控的分子機(jī)制有待進(jìn)一步的研究。因此，深入研究lncRNA在自身免疫性疾病中的表達(dá)和調(diào)控作用具有重要意義，可以促進(jìn)對自身免疫性疾病發(fā)病機(jī)理的全面了解，為將來開發(fā)出基于lncRNA靶向治療的藥物提供理論基礎(chǔ)，為疾病的防治提供新的思路。