lncRNA對(duì)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎骨破壞的影響及機(jī)制探討①

王麗琴 王 鋼 王 佳 魏 勇 （甘肅中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院風(fēng)濕骨病科，蘭州730000）

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是 一種以持續(xù)性滑膜炎癥和骨質(zhì)流失導(dǎo)致關(guān)節(jié)骨質(zhì)侵蝕和畸形為特征的破壞性自身免疫性疾病，RA 骨破壞是一種典型的骨代謝紊亂性疾病。近年非編碼RNA 是生命科學(xué)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。隨著新的醫(yī)療概念——精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)提出，靶向治療及精準(zhǔn)治療成為臨床追求目標(biāo)。由于RA 發(fā)病原因和機(jī)制尚未明確，在RA 發(fā)生發(fā)展過(guò)程中對(duì)某一特殊位點(diǎn)進(jìn)行深入研究，闡明具體機(jī)制，從而針對(duì)具體靶點(diǎn)進(jìn)行干預(yù)，為疾病預(yù)防、診斷及治療制定更準(zhǔn)確、有效的個(gè)體化方案已成為風(fēng)濕科醫(yī)生關(guān)注重點(diǎn)。長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）作為近年研究熱點(diǎn)，在調(diào)控細(xì)胞水平方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，具有重要生物學(xué)功能。隨著基因組學(xué)與生物信息學(xué)發(fā)展，大量研究表明lncRNA 參與細(xì)胞分化、凋亡過(guò)程，在人類多種疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用，且與骨質(zhì)疏松癥、骨關(guān)節(jié)炎、腫瘤及自身免疫性疾病等密切相關(guān)。但目前l(fā)ncRNA 研究仍處于萌芽階段。本文就lncRNA 參與調(diào)控骨代謝，進(jìn)而可能對(duì)RA 骨侵蝕發(fā)生的影響，并就其調(diào)控機(jī)制開(kāi)展相關(guān)性探討。

1 lncRNA及其生物學(xué)特性

lncRNA 是一類長(zhǎng)度超過(guò)200 nt 的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，具有較長(zhǎng)核苷酸鏈，不具有或有少許蛋白編碼功能。lncRNA 特異性較強(qiáng)，其組織特異性遠(yuǎn)強(qiáng)于蛋白編碼RNA［1］。在同一組織或器官的不同發(fā)育階段或不同部位，lncRNA 表達(dá)不盡相同。lncRNA 曾被認(rèn)為是基因組進(jìn)化過(guò)程中的“噪聲”或“垃圾”，但隨著研究深入，越來(lái)越多證據(jù)表明lncRNA 在疾病進(jìn)程中起重要作用［2］。眾多證據(jù)顯示，lncRNA 在分子機(jī)制層面調(diào)節(jié)細(xì)胞分化及功能，參與疾病發(fā)生過(guò)程。ln‐cRNA 在分化、發(fā)育、細(xì)胞增殖凋亡、代謝等過(guò)程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用［3］。lncRNA 過(guò)表達(dá)、缺失和突變都可能引發(fā)多種人類疾?。?］。多種lncRNA 的功能尚未闡明，但目前部分lncRNA 的功能和作用機(jī)制已被揭示，如H19、HOTAIR、NEAT1、TERG 等，但其作用機(jī)制各不相同，lncRNA 可能通過(guò)順式作用直接調(diào)控鄰近基因表達(dá)和反式作用調(diào)控遠(yuǎn)距離基因表達(dá)，形成覆蓋轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平及表觀遺傳水平的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（圖1）［5］。

圖1 lncRNA對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控Fig.1 Regulation of gene expression by lncRNA

2 RA骨破壞發(fā)生機(jī)制

RA 的基本病理改變?yōu)槁曰ぱ?、血管翳形成、逐漸侵及軟骨、軟骨下骨，導(dǎo)致關(guān)節(jié)骨質(zhì)破壞。研究表明，RA 疾病早期即出現(xiàn)骨質(zhì)流失，與普通人群相比，RA 患者合并骨質(zhì)疏松的發(fā)生率明顯提高［6］。骨形成和骨吸收動(dòng)態(tài)平衡被打破，骨穩(wěn)態(tài)失衡導(dǎo)致多種骨代謝相關(guān)疾病。人體骨代謝平衡需成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞共同維持，由骨吸收和骨形成控制而維持動(dòng)態(tài)平衡，但破骨細(xì)胞（osteoclast，OC）和成骨細(xì)胞（osteoblast，OB）可被多種免疫細(xì)胞、炎癥因子及信號(hào)通路調(diào)節(jié)。多種免疫相關(guān)炎癥細(xì)胞因子（如IL-17、IL-1、IL-6、TNF-α 等）導(dǎo)致OC 活性增強(qiáng)，表現(xiàn)為骨吸收亢進(jìn)；而OB 活性受限，表現(xiàn)為骨形成受抑制，骨代謝紊亂，引發(fā)RA骨破壞。

生物分子學(xué)研究領(lǐng)域已發(fā)現(xiàn)lncRNA 可通過(guò)多種機(jī)制調(diào)控骨組織相關(guān)軟骨細(xì)胞、OC及OB形成、分化與功能，參與骨相關(guān)疾病病理過(guò)程［7］。研究顯示，部分lncRNA 可通過(guò)多種因素調(diào)控相關(guān)細(xì)胞因子表達(dá)，參與骨代謝疾病發(fā)生發(fā)展［8］。因此，lncRNA 參與骨骼系統(tǒng)正常發(fā)育及代謝，維持骨穩(wěn)態(tài)平衡，調(diào)控OC 和OB 形成分化，對(duì)骨形成和骨吸收過(guò)程發(fā)揮關(guān)鍵作用，進(jìn)而可能影響RA骨侵蝕發(fā)生發(fā)展。

2.1 lncRNA 對(duì) OC 分化的影響 OC 主要是為骨吸收細(xì)胞，來(lái)源于單核-巨噬細(xì)胞，其分化成熟受多種轉(zhuǎn)錄因子、信號(hào)通絡(luò)及免疫細(xì)胞影響。NF-κB、RANKL/RANK/OPG 通絡(luò)、MAPK 通絡(luò)（p38、JNK、ERK）及NFATc1 均為對(duì)OC 發(fā)揮重要作用的信號(hào)通絡(luò)及轉(zhuǎn)錄因子。OC 與免疫系統(tǒng)中多種細(xì)胞因子相互影響，參與免疫相關(guān)性疾病的研究逐漸深入，被認(rèn)為是新型學(xué)科-骨免疫學(xué)中的重要成員，進(jìn)一步影響骨代謝與免疫反應(yīng)［9-10］。OC 被認(rèn)為是 RA 骨破壞發(fā)生過(guò)程中最主要的參與者，對(duì)骨侵蝕進(jìn)展起關(guān)鍵性作用。

非編碼RNA 參與骨代謝及破骨細(xì)胞分化的研究處于起步階段，但越來(lái)越多研究者已對(duì)其調(diào)控機(jī)制展開(kāi)深入研究。研究顯示，lncRNA-Jak3 促進(jìn)破骨過(guò)程，通過(guò)正向調(diào)控OC 因子NFATc1 表達(dá)，參與單水合尿酸鈉誘導(dǎo)的 OC 分化［11］。DOU 等［12］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA也參與造血干細(xì)胞向OC分化的調(diào)控，提示lncRNA 與OC 形成和分化密切相關(guān)，成熟的活化OC中，多個(gè)lncRNA表達(dá)上調(diào)或下降，通過(guò)生物學(xué)功能分析差異表達(dá)lncRNA 的主要通路，但具體功能尚未闡明。TONG 等［13］報(bào)道 lncRNA-DANCR 通過(guò)促進(jìn)IL-6 和TNF-α 表達(dá)參與OC 介導(dǎo)的骨吸收過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-AK077216 促進(jìn) NFATc1 表達(dá)，而NFATc1 是OC 分化成熟過(guò)程中必不可少的轉(zhuǎn)錄因子，從而證實(shí)lncRNA-AK077216 通過(guò)調(diào)控NFATc1表達(dá)發(fā)揮促進(jìn)OC 分化的功能［14］。也有研究證實(shí)ln‐cRNA-AK082203 通過(guò)直接靶向轉(zhuǎn)錄因子NFAT1 調(diào)控OC形成［15］。

OC 是RA 骨侵蝕發(fā)生過(guò)程中最主要的細(xì)胞類型，在RA 骨破壞進(jìn)程中起關(guān)鍵作用，眾多研究顯示，lncRNA參與OC分化，通過(guò)不同靶基因發(fā)揮調(diào)控作用，因此，lncRNA可能參與RA骨破壞發(fā)生發(fā)展過(guò)程，且通過(guò)研究lncRNA 調(diào)控OC 分化機(jī)制可能為RA骨破壞治療提供新的靶點(diǎn)及防治策略。

2.2 lncRNA 對(duì) OB 分化的影響 OB 由間充質(zhì)干細(xì)胞分化產(chǎn)生，具有產(chǎn)生和礦化骨基質(zhì)功能，是骨形成的基本功能單位。關(guān)于lncRNA 調(diào)控OB 形成在骨重塑中的作用研究越來(lái)越多，已有研究報(bào)道ln‐cRNA 在OB 分化過(guò)程中的表達(dá)譜，并發(fā)揮重要調(diào)控作用，且在骨質(zhì)疏松癥發(fā)生過(guò)程中起關(guān)鍵作用［16］。lncRNA 對(duì)成骨分化具有雙重作用，研究發(fā)現(xiàn)，ln‐cRNA104 與 lncRNA-ENST00000585537.1 介 導(dǎo) 的MAP2K6/TEKT1/ABCA5與成骨分化呈正相關(guān)［17-18］。lncRNA 可通過(guò)OB 分化機(jī)制抑制成骨分化，也可通過(guò)促進(jìn)OC 骨吸收機(jī)制抑制成骨分化。最近研究證實(shí)，下調(diào)lncRNA-ANCR可上調(diào)ATP等骨形成標(biāo)志物表達(dá)，lncRNA-ANCR 與成骨細(xì)胞分化形成密切相關(guān)［19-20］。研究表明，lncRNA-ANRIL 可能通過(guò)影響OPG 和 RNAKL 表達(dá)，對(duì) OC 和 OB 活動(dòng)功能發(fā)揮作用［15］。lncRNA MIAT在間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化過(guò)程中表達(dá)下調(diào)，敲低MIAT 可在體內(nèi)水平促進(jìn)成骨分化，體外促進(jìn)骨形成［21］。高艷等［22］研究發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)OB 分化過(guò)程中IncRNA-AK051397 表達(dá)上調(diào)，提示其對(duì)成骨分化具有促進(jìn)作用。此外，王錦玉［23］研究說(shuō)明，lncRNA 特異性表達(dá)可促進(jìn)OB 分化。lncRNA與Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的作用機(jī)制及相關(guān)分子可能成為個(gè)體化治療的潛在靶點(diǎn)［24］。關(guān)節(jié)軟骨是關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)重要組成部分，對(duì)關(guān)節(jié)具有較好保護(hù)作用，阻止或減少軟骨細(xì)胞凋亡，是防治關(guān)節(jié)炎骨破壞的關(guān)鍵熱點(diǎn)。lncRNA-RP11 可能通過(guò)調(diào)控MMP-3、MMP-9 等金屬基質(zhì)蛋白影響膝骨性關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞增殖與凋亡［25］。

OB 和OC 是影響骨重建過(guò)程的2 種主要細(xì)胞，其功能活動(dòng)并非孤立存在，而是相互影響、相互作用。RA 關(guān)節(jié)骨質(zhì)破壞治療中發(fā)現(xiàn)新骨形成有限，而骨侵蝕仍難以修復(fù)，說(shuō)明OB 發(fā)揮的骨形成作用對(duì)RA 骨破壞防治不可或缺。調(diào)節(jié)OC 和OB 動(dòng)態(tài)平衡對(duì)維持骨穩(wěn)態(tài)，研究防治RA 骨破壞的治療策略及藥物有重要意義。lncRNA參與OB和OC分化，對(duì)OB 和OC 平衡起重要作用。因此，lncRNA 相關(guān)性的深入研究有望成為RA骨破壞治療的新靶點(diǎn)。

3 lncRNA在RA及免疫調(diào)節(jié)作用的研究

lncRNA 參與免疫調(diào)節(jié)的作用已被逐漸發(fā)現(xiàn)，T 細(xì)胞和B 細(xì)胞作為參與免疫應(yīng)答的2 種最主要細(xì)胞類型，受多種lncRNA 調(diào)控［26］。研究顯示 CIA 大鼠中 lncRNA-MEG3 表達(dá)降低，NLRC5 表達(dá)升高；過(guò)表達(dá) lncRNA-MEG3 可抑制 NLRC5 表達(dá)和 FLSs 增殖，提示lncRNA-MEG3 可能調(diào)控NLRC5 表達(dá)參與RA發(fā)生發(fā)展［27］。研究表明，RA 患者外周血和關(guān)節(jié)滑液中存在異常表達(dá)的 lncRNA［28］。多種 lncRNA 如Hotair、LUST、H19 和 MEG9 等在 RA 患者體內(nèi)表達(dá)明顯上調(diào)；同時(shí)高劑量Hotair活化巨噬細(xì)胞、低劑量Hotair 卻 激 活 MMP-2、MMP-3 等 基 質(zhì) 蛋 白酶［29］。GHARESOURAN 等［30］發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5 通過(guò)調(diào)節(jié)下游NR3C1 基因參與多發(fā)性硬化進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5 在染色體1q25d 上的位點(diǎn)與系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）發(fā)生相關(guān)，且 lncRNA-GAS5 在 SLE 患者 CD4+T 細(xì)胞和 B 細(xì)胞中的表達(dá)呈明顯下調(diào)趨勢(shì)，說(shuō)明lncRNA-GAS5 與自身免疫性疾病密切相關(guān)［31］。此外，陳娟等［32］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5 影響骨代謝相關(guān)細(xì)胞因子，說(shuō)明lncRNA-GAS5 通過(guò)影響細(xì)胞因子參與免疫反應(yīng)進(jìn)而調(diào)控骨代謝平衡。以上研究均證實(shí)lncRNA 參與機(jī)體免疫調(diào)控，參與RA生物學(xué)進(jìn)程。

4 討論

目前l(fā)ncRNA 已成為研究熱點(diǎn)，lncRNA 與各種骨代謝疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，發(fā)揮其獨(dú)特的生物學(xué)功能，已成為近年骨代謝相關(guān)疾病機(jī)制研究重點(diǎn)。lncRNA在骨代謝及OC的相關(guān)研究處于起步階段，尤其是lncRNA 在RA 骨破壞中的研究十分匱乏。隨著lncRNA 研究不斷深入，其與骨代謝相關(guān)疾病的關(guān)系逐漸被認(rèn)識(shí)，具體分子機(jī)制逐步被闡明。因此，lncRNA 結(jié)構(gòu)與功能的深入研究，對(duì)免疫及骨代謝調(diào)節(jié)作用有望為RA 治療提供新思路。ln‐cRNA 參與骨代謝的具體調(diào)控機(jī)制對(duì)闡明RA 骨質(zhì)破壞的發(fā)病機(jī)制及采取防治策略有重要意義。