lncRNA-CIR在骨相關(guān)疾病中的研究進(jìn)展

彭莎 姚楠 宋敏 劉文剛 許學(xué)猛

【摘 要】 lncRNA-CIR在骨關(guān)節(jié)炎、骨肉瘤等骨相關(guān)疾病中有明顯差異性表達(dá)。lncRNA-CIR通過(guò)促進(jìn)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)降解，促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡，上調(diào)自噬水平，促進(jìn)炎癥因子釋放等調(diào)控骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病。lncRNA-CIR可以調(diào)節(jié)骨肉瘤細(xì)胞增殖，其表達(dá)與骨肉瘤患者的疾病分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和分化程度也明顯相關(guān)，高表達(dá)提示預(yù)后不良。期待后期更加深入的研究，為骨相關(guān)疾病的治療和預(yù)防提供可靠的理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 長(zhǎng)鏈非編碼RNA-CIR;骨關(guān)節(jié)炎;骨肉瘤;骨相關(guān)疾病;研究進(jìn)展;綜述

長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）是一類長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸的非編碼RNA。越來(lái)越多的研究表明，lncRNA參與調(diào)節(jié)疾病的病理、生理，包括自身免疫和代謝性疾病、神經(jīng)和肌肉疾病以及癌癥[1]，因此，lncRNA是研究疾病治療的熱門(mén)靶點(diǎn)[2]。

LIU等[3]通過(guò)lncRNA微陣列芯片的方法檢測(cè)人的膝關(guān)節(jié)軟骨組織，發(fā)現(xiàn)了在骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）患者中異常表達(dá)的152個(gè)非編碼基因，通過(guò)定量PCR的方法證實(shí)了一個(gè)定位于RP11-162L10.1與軟骨損傷相關(guān)的lncRNA（lncRNA-CIR）的表達(dá)明顯上升。該lncRNA的密碼子替換頻率評(píng)分為低評(píng)分，提示其并不具備編碼蛋白的功能。深入的研究表明，lncRNA-CIR是波形蛋白的假基因產(chǎn)物，并且可能作為小干擾RNA（siRNA）下調(diào)波形蛋白的表達(dá)。波形蛋白是決定細(xì)胞硬度的一個(gè)重要因素，它的破壞可降低細(xì)胞的完整性[4]。波形蛋白結(jié)構(gòu)的改變與OA進(jìn)程相關(guān)，抑制波形蛋白的表達(dá)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)降解，加劇OA的發(fā)展[5]。因此，lncRNA-CIR可以抑制波形蛋白的表達(dá)，從而促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)降解，破壞關(guān)節(jié)軟骨的完整性，最終導(dǎo)致OA的發(fā)生[3]。另外，劉振峰等[6]研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于健康體檢者，OA患者外周靜脈血中l(wèi)ncRNA-CIR表達(dá)明顯升高，并且靶基因預(yù)測(cè)表明，lncRNA-CIR參與了OA發(fā)病。當(dāng)前，lncRNA-CIR在OA和骨肉瘤等骨相關(guān)疾病中的研究越來(lái)越多，本文就lncRNA-CIR在骨相關(guān)疾病中的研究概況進(jìn)行綜述。

1 lncRNA-CIR與OA

1.1 lncRNA-CIR與細(xì)胞外基質(zhì)降解 OA是一種以軟骨細(xì)胞減少、細(xì)胞外基質(zhì)降解、滑膜炎性增生為主要病理特征的疾病。軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的合成和分解代謝之間存在著動(dòng)態(tài)平衡，細(xì)胞外基質(zhì)的穩(wěn)定可以保護(hù)軟骨細(xì)胞減少凋亡。2014年LIU等[3]首次發(fā)現(xiàn)人OA軟骨的受損區(qū)域lncRNA-CIR的表達(dá)明顯增加，在人的OA軟骨細(xì)胞中通過(guò)siRNA方法沉默lncRNA-CIR表達(dá)，導(dǎo)致COL1、COL2、aggrecan的基因表達(dá)明顯增加，并且基質(zhì)金屬蛋白酶-13（MMP-13）與含Ⅰ型血小板結(jié)合蛋白基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶5（ADAMTS5）的基因表達(dá)明顯減少;在正常人軟骨細(xì)胞中通過(guò)構(gòu)建質(zhì)粒的方法使lncRNA-CIR過(guò)表達(dá)，導(dǎo)致COL1、COL2、aggrecan的基因表達(dá)減少，而MMP-13與ADAMTS5的基因表達(dá)增加;因此，該實(shí)驗(yàn)表明，lncRNA-CIR可以調(diào)控軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的代謝，提示lncRNA-CIR可以作為治療OA的潛在靶點(diǎn)。

已有研究表明，在OA中miR-27b可以下調(diào)MMP-13，從而影響細(xì)胞外基質(zhì)降解[7]，而lncRNA-CIR也可以影響細(xì)胞外基質(zhì)降解。因此，LI等[8]認(rèn)為，lncRNA-CIR、MMP-13和miR-27b之間存在相互影響。經(jīng)過(guò)生物信息學(xué)分析預(yù)測(cè)lncRNA-CIR的靶點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)miR-27b可能與lncRNA-CIR或者M(jìn)MP-13以互補(bǔ)的形式結(jié)合。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在白細(xì)胞介素-1（IL-1）和腫瘤壞死因子-β（TNF-β）誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞炎癥模型中，lncRNA-CIR、MMP-13表達(dá)明顯升高，miR-27b表達(dá)明顯降低。正常軟骨細(xì)胞轉(zhuǎn)染lncRNA-CIR質(zhì)粒增強(qiáng)其基因表達(dá)后，MMP-13基因和蛋白表達(dá)均明顯上升。用miR-27b的模擬物進(jìn)行干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，MMP-13基因和蛋白表達(dá)均明顯下降;用siRNA抑制lncRNA-CIR的表達(dá)后，MMP-13基因和蛋白表達(dá)均明顯下降;經(jīng)過(guò)miR-27b抑制劑干預(yù)后，MMP-13基因和蛋白表達(dá)均明顯上升。該結(jié)果提示，lncRNA-CIR可以作為miR-27b的“海綿”，發(fā)揮競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，引起miR-27b活性降低，最終導(dǎo)致其靶基因MMP-13表達(dá)升高。

1.2 lncRNA-CIR與細(xì)胞凋亡 OA患者軟骨細(xì)胞大多存在線粒體功能障礙，而線粒體功能障礙導(dǎo)致活性氧（ROS），如過(guò)氧化物、超氧化物、羥基自由基堆積于組織或細(xì)胞內(nèi)。當(dāng)ROS產(chǎn)生超過(guò)細(xì)胞抗氧化劑清除的范疇時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)氧化應(yīng)激狀態(tài)[9-10]。而過(guò)量ROS介導(dǎo)的氧化應(yīng)激可以直接破壞關(guān)節(jié)軟骨和軟骨細(xì)胞，并且誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[11]。

Bim是一種前凋亡基因，可以通過(guò)ROS依賴的通路引起細(xì)胞凋亡，比如該通路作用于缺血再灌注損傷。LU等[12]認(rèn)為，lncRNA-CIR引起軟骨細(xì)胞外基質(zhì)降解的原因可能與軟骨細(xì)胞凋亡有關(guān)，同時(shí)探討該凋亡與Bim的聯(lián)系。筆者通過(guò)生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，miR-130a可以以互補(bǔ)的方式與lncRNA-CIR或Bim[B細(xì)胞淋巴瘤-2（Bcl-2）細(xì)胞死亡的相互作用介質(zhì)]結(jié)合，在人OA軟骨細(xì)胞中miR-130a表達(dá)明顯下降，Bim、lncRNA-CIR表達(dá)明顯上升。在H2O2刺激的人軟骨細(xì)胞中，lncRNA-CIR表達(dá)明顯升高，炎癥因子IL-1和TNF-α表達(dá)水平也明顯升高。在軟骨細(xì)胞中抑制lncRNA-CIR的表達(dá)，Bim、ROS以及炎癥因子均顯著下降，并且明顯抑制了軟骨細(xì)胞凋亡。這些結(jié)果表明，lncRNA-CIR參與ROS積累、軟骨細(xì)胞炎癥和軟骨細(xì)胞凋亡，并與OA的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。筆者繼續(xù)探討miR-130a與lncRNA-CIR的內(nèi)在聯(lián)系，在增強(qiáng)lncRNA-CIR的表達(dá)后，miR-130a在OA中表達(dá)減少。miR-130a通過(guò)直接與lncRNA-CIR和Bim的3'UTR結(jié)合降低了熒光素酶的相對(duì)活性，miR-130a模擬物處理的軟骨細(xì)胞中Bim的表達(dá)顯著降低，而miR-130a抑制劑處理的軟骨細(xì)胞中Bim的表達(dá)顯著增加，miR-130a的過(guò)表達(dá)顯著降低了軟骨細(xì)胞中ROS的產(chǎn)生、IL-1和TNF-α的釋放以及細(xì)胞凋亡。這些結(jié)果表明，lncRNA-CIR/miR-130a/Bim通路參與了OA發(fā)病中軟骨細(xì)胞的凋亡。

1.3 lncRNA-CIR與細(xì)胞自噬 自噬也是OA發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵因素。自噬是細(xì)胞的一種保護(hù)機(jī)制，激活自噬可以修復(fù)線粒體功能受損保護(hù)細(xì)胞。在OA中通過(guò)提高自噬水平，可以修復(fù)線粒體功能紊亂，改善氧化應(yīng)激反應(yīng)，降低軟骨細(xì)胞的AEGs、炎癥因子、細(xì)胞外基質(zhì)降解酶的表達(dá)，阻止其凋亡以及細(xì)胞外基質(zhì)降解保護(hù)軟骨細(xì)胞，從而延緩OA進(jìn)程[13]。

WANG等[14]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-CIR與軟骨細(xì)胞自噬以及細(xì)胞外基質(zhì)降解有聯(lián)系。筆者觀察到人髖關(guān)節(jié)OA軟骨與正常髖關(guān)節(jié)軟骨相比，lncRNA-CIR、MMP-3表達(dá)以及自噬水平明顯升高，COL2A1表達(dá)明顯降低。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，小鼠膝關(guān)節(jié)手術(shù)造模后的自噬水平明顯升高，沉默lncRNA-CIR后自噬水平明顯降低，并且改善了軟骨降解。值得一提的是，多數(shù)研究表明，在OA患者和OA動(dòng)物模型中會(huì)出現(xiàn)軟骨自噬水平的明顯下降，促進(jìn)自噬可以保護(hù)軟骨細(xì)胞[15-18];然而，該研究在體內(nèi)外證實(shí)了在OA的發(fā)病中l(wèi)ncRNA-CIR表達(dá)和自噬水平都出現(xiàn)明顯升高，這與以往的報(bào)道結(jié)果相反，因此很有必要進(jìn)行深入研究。

2 lncRNA-CIR與骨肉瘤

骨肉瘤是最常見(jiàn)的非血液惡性腫瘤疾病，常在15～19歲青少年發(fā)作，且具有高度侵襲性和系統(tǒng)轉(zhuǎn)移性，病變部位以長(zhǎng)骨端的生長(zhǎng)板為主。盡管常病發(fā)于長(zhǎng)骨端，但在骨頭的其他部位均可見(jiàn)。原位性骨肉瘤五年生存率為80%，轉(zhuǎn)移性骨肉瘤生存率只有15%～30%[19]。骨肉瘤的發(fā)病因素是基因和環(huán)境，目前對(duì)骨肉瘤的治療包括手術(shù)、放療和化療，但是其較高的復(fù)發(fā)率和轉(zhuǎn)移導(dǎo)致骨肉瘤的預(yù)后差。因此，確定其發(fā)病原因?qū)侨饬龅闹委熞约疤岣呋颊叩纳媛室饬x重大。

XIANG等[20]研究揭示了lncRNA-CIR在膀胱癌中具有調(diào)節(jié)功能，有望成為膀胱癌治療的生物標(biāo)志物，這提示lncRNA-CIR在腫瘤疾病發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮了作用。LIU等[21]通過(guò)收集未經(jīng)化療等治療的患者骨肉瘤組織及鄰近組織樣本，發(fā)現(xiàn)lncRNA-CIR的表達(dá)升高與患者性別、年齡、腫瘤大小無(wú)關(guān)，而是與腫瘤細(xì)胞的分化、疾病分期及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān)，并且根據(jù)隨訪記錄lncRNA-CIR高表達(dá)的患者預(yù)后更差，與Cox's比例風(fēng)險(xiǎn)回歸分析結(jié)果一致。筆者進(jìn)一步深入研究，將人骨肉瘤細(xì)胞系MG63和143B通過(guò)轉(zhuǎn)染技術(shù)，使lncRNA-CIR抑制或過(guò)表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抑制lncRNA-CIR的表達(dá)可以通過(guò)顯著抑制PCNA與Ki-67的表達(dá)以阻止兩種骨肉瘤細(xì)胞的增殖，并且通過(guò)顯著下調(diào)Bcl-2以及上調(diào)Bcl-2相關(guān)X蛋白表達(dá)促進(jìn)骨肉瘤細(xì)胞的凋亡。MMP-2和MMP-9在大多數(shù)腫瘤中起著調(diào)節(jié)侵襲和轉(zhuǎn)移的作用，其表達(dá)在沉默lncRNA-CIR組中明顯降低，在過(guò)度表達(dá)lncRNA-CIR組中明顯升高，提示抑制lncRNA-CIR的表達(dá)可以阻止骨肉瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)BALB/c裸鼠皮下種植腫瘤細(xì)胞發(fā)現(xiàn)腫瘤的大小和重量以及Ki67的表達(dá)與lncRNA-CIR呈正相關(guān)，與腫瘤細(xì)胞的凋亡呈負(fù)相關(guān)。因此，lncRNA-CIR在骨肉瘤疾病中促進(jìn)其發(fā)生、發(fā)展，可能作為治療骨肉瘤的潛在靶點(diǎn)。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，與大多數(shù)在腫瘤研究中發(fā)現(xiàn)的lncRNA不同，lncRNA-CIR是在OA研究中被發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)前已被證實(shí)其調(diào)控OA發(fā)病涉及促進(jìn)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)降解、促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡、上調(diào)自噬水平、促進(jìn)炎癥因子釋放等層面。lncRNA-CIR的表達(dá)與骨肉瘤患者的疾病分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和分化程度也明顯相關(guān)，高表達(dá)提示預(yù)后不良。lncRNA-CIR在OA與骨肉瘤中均能負(fù)性調(diào)控細(xì)胞凋亡以及MMPs相關(guān)因子的表達(dá)，提示lncRNA-CIR可能通過(guò)調(diào)控凋亡與MMPs的途徑對(duì)疾病起到作用。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于lncRNA-CIR對(duì)骨相關(guān)疾病影響的研究較少，但其對(duì)骨相關(guān)疾病的調(diào)控作用已經(jīng)嶄露頭角。由于lncRNA-CIR調(diào)控骨相關(guān)疾病機(jī)制仍存在許多未知，因此，有待后期更加深入的研究，從而為將lncRNA-CIR作為臨床治療骨相關(guān)疾病的靶點(diǎn)提供可靠的理論依據(jù)。另外，已有研究表明，中藥成分可以通過(guò)調(diào)節(jié)lncRNA表達(dá)對(duì)細(xì)胞增殖、周期以及凋亡起到調(diào)控作用[22]。今后，是否有中藥成分可以通過(guò)調(diào)節(jié)lncRNA-CIR干預(yù)骨相關(guān)疾病發(fā)病，值得深入研究。

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收稿日期：2021-08-22;修回日期：2021-10-03