LncRNA PVT1 在骨科疾病中的研究進(jìn)展

胡明月 彭 莎 姚 楠 任 薇 胡子旋 黃丹娥

1.廣東嶺南職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)院，廣東廣州 510663；2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第五臨床醫(yī)學(xué)院，廣東廣州 510095；3.廣東省中醫(yī)藥工程技術(shù)研究院 廣東省中醫(yī)藥研究開發(fā)重點實驗室，廣東廣州 510095

人類基因中編碼基因在整個基因組中占比很少，約98%是由非編碼基因構(gòu)成[1]，包括長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和微RNA（microRNA，miRNA）。lncRNA 是一類長度大于200 bp 的非編碼RNA，與miRNA 相比，lncRNA 的作用機制更復(fù)雜多樣[2]。lncRNA 作為人類基因組中一類重要的表觀遺傳調(diào)控因子，以RNA 形式通過表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄調(diào)控及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等多種層面調(diào)控DNA 甲基化、組蛋白修飾和染色質(zhì)重構(gòu)，使基因沉默或激活[3]。漿細(xì)胞瘤轉(zhuǎn)化遷移基因1（plasmacytoma variant translocation gene 1，PVT1）是一個在鼠漿細(xì)胞瘤變異易位中作為MYC 的激活因子而被發(fā)現(xiàn)的致癌因子，人類PVT1 基因定位于染色體8q24，其在多種腫瘤疾病中高表達(dá)，影響腫瘤的增殖、轉(zhuǎn)移、侵襲和血管再生等[4-6]。目前研究表明，lncRNA 對骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）、骨肉瘤（osteosarcoma，OS）等疾病具有調(diào)節(jié)作用[7-9]。在骨科疾病中，針對PVT1 的研究越來越多，受到了廣泛的關(guān)注。

1 PVT1 在OA 發(fā)病中的作用

OA 是一種以骨關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、活動受限為主要臨床表現(xiàn)的退行性疾病，其發(fā)病機制還未完全清楚，目前，已知其發(fā)病機制與軟骨細(xì)胞凋亡和炎癥相關(guān)[10-11]。

1.1 PVT1 對軟骨細(xì)胞凋亡的調(diào)控

Xing 等[12]首次在OA 患者中發(fā)現(xiàn)軟骨PVT1 的表達(dá)明顯升高，但是并未闡明PVT1 在OA 發(fā)病中的作用機制。有相關(guān)研究表明，PVT1 通過對miR-488-3p 的海綿吸附作用，負(fù)調(diào)控miR-488-3p 的表達(dá)，從而誘導(dǎo)了軟骨細(xì)胞的凋亡[13-14]。Lu 等[15]研究使用白細(xì)胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）刺激C28/I2 細(xì)胞作為體外OA 細(xì)胞模型，研究PVT1 干預(yù)OA 細(xì)胞的機制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該模型中PVT1 表達(dá)明顯升高，敲除PVT1 會導(dǎo)致miR-27b-3p 表達(dá)上調(diào)，TRAF3 表達(dá)隨之下調(diào)，軟骨細(xì)胞凋亡率顯著下降，細(xì)胞活性顯著提高。另研究發(fā)現(xiàn)，采用脂多糖誘導(dǎo)的炎癥狀態(tài)滑膜細(xì)胞中，PVT1 的表達(dá)顯著升高，腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的分泌顯著增加，導(dǎo)致軟骨細(xì)胞凋亡明顯增多。其機制是滑膜細(xì)胞中PVT1 吸附miR-211-3p 從而阻止了miR-211-3p 對TNF-α 表達(dá)的抑制，最終大量生成TNF-α，促進(jìn)了軟骨細(xì)胞凋亡[16]。

1.2 PVT1 對軟骨細(xì)胞炎癥的調(diào)控

Zhao 等[17]研究探討了PVT1 與OA 發(fā)病涉及的炎癥因子之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PVT1 通過與miR-149結(jié)合從而阻止miR-149 表達(dá)，增加了炎癥因子的表達(dá)，減少了蛋白聚糖和Ⅱ型膠原的合成；反之，阻止PVT1 的表達(dá)可以通過提高miR-149 表達(dá)來減輕IL-1β 刺激軟骨細(xì)胞產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)。有研究[18]發(fā)現(xiàn)，OA患者血清含有的外泌體能顯著誘導(dǎo)C28/I2 細(xì)胞PVT1的表達(dá)，并且外泌體介導(dǎo)的PVT1 通過吸附miR-93-5p，激活HMGB1/TLR4/NF-κB 通路導(dǎo)致OA 的炎癥反應(yīng)。Ding 等[19]研究了糖尿病引起的OA，結(jié)果顯示OA 合并糖尿病的患者較僅患有OA 的患者而言，PVT1 的表達(dá)明顯升高，提示PVT1 參與了糖代謝紊亂的OA 形成過程。過度表達(dá)的PVT1 與miR-26b 結(jié)合，可上調(diào)其靶點CTGF、TGF-β1、Smad3 和MMP-13 的表達(dá)，并且下調(diào)Ⅱ型膠原的表達(dá)，表明PVT1 通過miR-26b-CTGF-TGF-β1 軸參與高血糖誘導(dǎo)的膠原降解。另外，在糖尿病并發(fā)OA 的研究中，發(fā)現(xiàn)糖尿病OA 小鼠軟骨PVT1 表達(dá)的增加與Mankin 評分上升顯著相關(guān)，并且miR-146a 表達(dá)顯著減少。在關(guān)節(jié)內(nèi)注射adsiRNA-PVT1 抑制PVT1 表達(dá)可有效增加糖尿病OA小鼠miR-146a 的表達(dá)，抑制TGF-β/Smad4 通路，減輕關(guān)節(jié)炎癥[20]。

2 PVT1 在RA 發(fā)病中的作用

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是一種常見的慢性炎癥和破壞性關(guān)節(jié)病，癥狀包括膝關(guān)節(jié)的疼痛、僵硬和滑膜炎。雖然其病因尚不完全清楚，但已發(fā)現(xiàn)該病的重要特點是關(guān)節(jié)處滑膜的炎癥和異常增生[21]。Tang 等[22]研究表明，在TNF-α 刺激的成纖維樣滑膜細(xì)胞中沉默PVT1可以增加miR-145-5p 的表達(dá)，通過調(diào)節(jié)增殖基因ki67、PCNA 和凋亡基因Bcl-2、Bax 及NF-κB 通路的p-p65 基因，可阻止成纖維樣滑膜細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，降低炎癥因子的表達(dá)。RA 大鼠滑膜組織中PVT1 和SCUBE2 表達(dá)增強，miR-543 表達(dá)降低。PVT1 可以與miR-543 特異性結(jié)合，SCUBE2 是miR-543 的下游靶點。PVT1 的過度表達(dá)或miR-543 的沉默均增加了SCUBE2 的表達(dá)，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖和IL-1β 的分泌，同時抑制成纖維樣滑膜細(xì)胞的凋亡率[23]。有研究[24]發(fā)現(xiàn)，RA 模型大鼠滑膜組織及RA 成纖維樣滑膜細(xì)胞中PVT1 高表達(dá)、沉默信息調(diào)節(jié)因子6（silence information regulation 6，SIRT6）低表達(dá)。PVT1 主要定位在細(xì)胞核內(nèi)，而有證據(jù)表明，它可以結(jié)合SIRT6啟動子誘導(dǎo)SIRT6 甲基化，從而抑制SIRT6 轉(zhuǎn)錄。PVT1 基因敲除可通過降低SIRT6 甲基化來恢復(fù)SIRT6的表達(dá)，最終減輕RA 的癥狀。

3 PVT1 在OS 發(fā)病中的作用

OS 是一種因腫瘤組織侵襲骨皮質(zhì)導(dǎo)致以局部疼痛腫脹為主要臨床表現(xiàn)的原發(fā)性惡性腫瘤，其多發(fā)于青少年，主要治療方法包括手術(shù)切除、放療和化療，但5 年內(nèi)生存率僅有5%～20%[25]。Rao 等[26]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠骨肉瘤頻繁發(fā)生Myc/PVT1 的共擴增和超表達(dá)，并且提出通過調(diào)節(jié)PVT1 表達(dá)來干預(yù)Myc 誘發(fā)的OS 是值得考慮的方法。Zhou 等[27]實驗結(jié)果顯示，在U2OS和MG63 兩種OS 細(xì)胞中沉默PVT1 的表達(dá)，可能通過miR-195 調(diào)節(jié)Bcl-2、CCND1 和FASN 的表達(dá)，抑制OS 細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，并促進(jìn)細(xì)胞周期阻滯和凋亡。有學(xué)者對PVT1 與OS 細(xì)胞的糖代謝的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PVT1 通過miR-497/HK2 途徑參與OS 細(xì)胞的糖代謝、細(xì)胞增殖和運動，揭示了PVT1 與OS 細(xì)胞糖酵解改變之間的關(guān)系[28]。Qi 等[29]發(fā)現(xiàn)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體可以促進(jìn)OS細(xì)胞生長，Zhao 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的外泌體攜帶PVT1 并將其轉(zhuǎn)運到骨肉瘤細(xì)胞中，PVT1 通過吸附miR-183-5p，促進(jìn)OS 細(xì)胞中癌基因蛋白ERG 的表達(dá)，從而促進(jìn)了腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。另有研究[31]表明，PVT1 作為miR-486 的ceRNA，通過吸附miR-486 從而促進(jìn)OS 細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲。腫瘤細(xì)胞侵襲的其中一個原因是由于原發(fā)腫瘤細(xì)胞失去上皮特征，發(fā)生上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)型，另有學(xué)者研究[32]表明，PVT1 通過調(diào)節(jié)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化促進(jìn)骨肉瘤的發(fā)生。Chen 等[33]實驗對OS 發(fā)病中PVT1 表達(dá)明顯上調(diào)的機制進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一種名叫ALKBH5 的RNA 去甲基化酶減少了PVT1 的m6A 甲基化水平，抑制了PVT1 的降解，促進(jìn)了PVT1 的表達(dá)，從而促進(jìn)了體外OS 細(xì)胞的增殖以及體內(nèi)腫瘤的生長。耐藥性是治療腫瘤疾病的難題之一，Sun 等[34]探討了PVT1調(diào)控OS 耐藥性的問題，研究發(fā)現(xiàn)PVT1 通過下調(diào)miR-152 靶點，激活c-MET/PI3K/AKT 通路，從而促進(jìn)OS 細(xì)胞的耐藥性。該研究提示可以通過下調(diào)PVT1 且上調(diào)miR-152 以達(dá)到減少藥物耐藥性的效果。

4 結(jié)語

PVT1 參與了多種疾病的發(fā)病過程，包括腫瘤、心血管疾病、代謝性疾病和骨科疾病等，并且其具有多種生物功能調(diào)節(jié)作用，比如調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞炎癥、細(xì)胞轉(zhuǎn)移和細(xì)胞侵襲。就骨科疾病而言，PVT1 可在軟骨、滑膜和OS 等組織和細(xì)胞中發(fā)揮作用，并且PVT1 的作用機制大多數(shù)都是其與miRNA通過ceRNA 機制結(jié)合，從而負(fù)性調(diào)節(jié)miRNA 表達(dá)產(chǎn)生的。值得一提的是，Alessio 等[35]研究發(fā)現(xiàn)，在肌肉萎縮發(fā)病中PVT1 表達(dá)明顯升高，并且可影響成肌細(xì)胞的線粒體呼吸和形態(tài)，影響其自噬、凋亡和肌纖維的大小。OA 的發(fā)病與肌肉萎縮的發(fā)病有著復(fù)雜且密切的聯(lián)系[36]，或許PVT1 是兩者聯(lián)系的橋梁，這方面有待深入研究。目前為止，PVT1 干預(yù)骨科疾病發(fā)病的機制日益清晰，將來還會挖掘出更多的相關(guān)miRNA 及其下游靶點和信號通路，因而PVT1 有望成為臨床治療骨科疾病的靶點，成為診斷、預(yù)后以及耐藥性的生物標(biāo)志物。