LncRNA參與固有免疫及其在牙周炎癥反應(yīng)中的研究進展

胡安妮， 蘇儉生

（上海牙組織修復(fù)與再生工程技術(shù)研究中心，同濟大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，同濟大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔修復(fù)科，上海 200072）

牙周炎是牙周支持組織的一種慢性感染性疾病，是成年人牙齒缺失的首要原因。牙周組織的固有免疫系統(tǒng)高度活躍，對維持牙周健康至關(guān)重要[1]。固有免疫是宿主抵御病原刺激的第一道防線，反映了機體的快速抗感染能力，同時也促進了適應(yīng)性免疫的激活。目前已證實，長鏈非編碼RNA（lncRNA）在固有免疫調(diào)控中扮演重要角色[2]，包括髓系細胞的分化發(fā)育、炎癥基因的表達和炎癥小體的激活等。據(jù)此，本文將著重探討lncRNA在固有免疫中的作用，并從固有免疫角度，對lncRNA在牙周炎癥反應(yīng)中的研究進展進行綜述。

1 LncRNA概述

LncRNA是長度超過200 nt的非編碼RNA，具有m7G帽及PolyA尾。由于缺乏有效的開放閱讀框，lncRNA幾乎無蛋白質(zhì)編碼功能。與mRNA相比，lncRNA長度較短，外顯子少卻更長，表達水平低，進化保守性差。LncRNA主要富集在細胞核,其表達分布對細胞、組織、發(fā)育或疾病狀態(tài)具有特異性，并且高度依賴時間和環(huán)境。 根據(jù)所在基因組中的位置方向,lncRNA主要分為：基因間區(qū)長鏈非編碼 RNA（intergenic lncRNA,lincRNA）、內(nèi)含子長鏈非編碼RNA （intronic lncRNA）、正義長鏈非編碼RNA （sense lncRNA）、反義長鏈非編碼RNA（antisense lncRNA）和雙向長鏈非編碼RNA（bidirectional lncRNA）[3]。 研究表明，lncRNA 可利用 RNA-DNA，RNA-RNA，RNA-蛋白互相作用的方式，從表觀遺傳水平、轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平3個層面在諸如X染色體沉默、基因組印記、干細胞多能性、腫瘤生長與轉(zhuǎn)移及免疫應(yīng)答等多種生理、病理過程中起到重要作用[4]。

2 LncRNA與固有免疫

2.1 LncRNA與固有免疫細胞的分化發(fā)育和穩(wěn)態(tài)維持

執(zhí)行固有免疫應(yīng)答的細胞主要有單核/巨噬細胞、樹突狀細胞、中性粒細胞、自然殺傷細胞、固有淋巴細胞（innate lymphoid cells,ILCs）及組織相關(guān)細胞等[5]。LncRNA Lnc-MC被發(fā)現(xiàn)可作為競爭性內(nèi)源RNA結(jié)合miR-199a-5p，從而促進單核細胞向巨噬細胞的分化[6]。LncRNA NTT可結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子C/EBPβ并通過核不均一核糖核蛋白-U（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein-U，hnRNP-U） 與鄰近基因PBOV1啟動子相互作用，調(diào)節(jié)單核細胞周期和分化[7]。LncRNA Morrbid可通過調(diào)節(jié)促凋亡分子BCL2L11來調(diào)控嗜酸性粒細胞、中性粒細胞和Ly6c+單核細胞的壽命及穩(wěn)態(tài)[8]。另外，如lncRNA Rroid對維持1型固有淋巴細胞（ILC1）的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[9]。

2.2 LncRNA與炎癥基因表達

固有免疫應(yīng)答的核心是機體在病原侵襲時能以快速誘導(dǎo)模式識別受體下游炎癥基因的表達。當感染或刺激發(fā)生時，固有免疫細胞的模式識別受體：Toll樣受體 （Toll-like receptors,TLRs）、NOD樣受體（NOD-like receptors,NLRs）、RIG-I樣受體（RIG-I-like receptors，RLRs）、C型凝集素受體和DNA感受器識別病原體相關(guān)分子模式（pathogenassociated molecular patterns，PAMPs）或損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecularpatterns，DAMPs），激活固有免疫信號，引起炎癥細胞因子、轉(zhuǎn)錄因子等效應(yīng)分子表達，啟動炎癥反應(yīng)，從而完成病原體的識別和清除。宿主來源的lncRNA在炎癥基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的作用大致呈現(xiàn)以下3種模式。

2.2.1與RNA結(jié)合蛋白結(jié)合，在基因啟動子區(qū)形成核酸蛋白復(fù)合體，調(diào)控其表達 例如，lincRNACOX2可通過與hnRNP-A2/B1和hnRNP-A/B結(jié)合形成復(fù)合體來抑制多種免疫相關(guān)基因表達，如趨化因子 CCL5（CC chemokine ligand 5）和 CX3CL1[Chemokine （C-X3-Cmotif）ligand 1]等[2]。 LncRNA THRIL則能在與hnRNP-L形成復(fù)合物的同時，定位于腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）啟動子區(qū)，作為TNF-α的負反饋調(diào)節(jié)因子控制炎癥過度進展[10]。類似的，lincRNA-EPS也可作為負調(diào)控因子，通過與hnRNP-L相互作用并調(diào)節(jié)其核小體定位來抑制免疫應(yīng)答基因的表達[11]。

2.2.2與轉(zhuǎn)錄或剪接因子結(jié)合，影響其活性 一個經(jīng)典的例子是lncRNA-NEAT1，它可將富脯氨酸/谷氨酰胺剪接因子 （splicing factor proline/glutaminerich,SFPQ）定位到細胞核中形成旁斑，削弱其對白細胞介素-8（interleukin-8,IL-8）啟動子的抑制作用，激活I(lǐng)L-8的轉(zhuǎn)錄[12]。另如，lncRNA PACER能與NF-κB的亞基p50結(jié)合，阻斷其與COX2啟動子作用，激活p300組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶 （histone acetyltransferase，HAT）的募集從而增加組蛋白乙?；覴NA聚合酶Ⅱ復(fù)合物的組裝，促進炎癥調(diào)節(jié)劑COX2的表達[13]。

2.2.3影響基因表觀遺傳調(diào)控 例如，lincRNACOX2可與染色質(zhì)重塑復(fù)合物SWI/SNF（switching defective/sucrose non-fermenting）形成復(fù)合體，影響SWI/SNF相關(guān)的染色質(zhì)重塑[14]。同樣，lincRNA-COX2與Mi-2/核小體重組和脫乙?；笍?fù)合物Mi2/NuRD（nucleoside remodeling and deacetylase）相互作用，影響IL-12b啟動子區(qū)H3K27乙?；虷3K27二甲基化,起到IL-12b的反向調(diào)控作用[15]。此外，lncRNAIL7R則可以通過調(diào)節(jié)組蛋白3第27位賴氨酸的三甲基化負向調(diào)控炎癥介質(zhì)表達[16]。

2.3 LncRNA與炎癥小體

炎癥小體是細胞質(zhì)中的一種多蛋白復(fù)合體，由分子感受器、銜接蛋白——凋亡相關(guān)斑點樣蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD,ASC)和天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶(cysteinyl aspartate-specific proteinase,Caspase)組成，可通過感知PAMPs或DAMPs控制炎癥反應(yīng)。激活后的炎癥小體可組裝活化Caspase-1，介導(dǎo)促炎因子IL-1β和IL-18的成熟分泌，也可以驅(qū)動焦亡執(zhí)行蛋白Gasdermin-D分子切割，引起細胞焦亡[17]。近年來，以NLRP3（NOD-,LRR,and pyrin domain-containing 3）炎癥小體為代表的研究已成為固有免疫領(lǐng)域的熱點，而lncRNA在其中的作用也備受關(guān)注。

研究表明，lincRNA-EPS可抑制炎癥小體中ASC基因的表達，阻遏 IL-1β的產(chǎn)生[11]。 Yi等[18]指出，linRNA-Gm4419可以直接與 NF-κB的 p50亞基結(jié)合，并激活NLRP3炎癥小體從而調(diào)控高糖環(huán)境下腎小球系膜細胞的炎癥進程。此外，lncRNAMALAT1可競爭性地結(jié)合miR-22影響NLRP3的表達，促進高糖誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞焦亡[19]。最新研究顯示，lincRNA-COX2可以通過結(jié)合 NF-κB的 p65亞基并促進其核移位來上調(diào)NLRP3和ASC的表達[20]，而 lncRNA-NEAT1 則與 NLRP3、NLRC4 和AIM2炎癥小體的組裝及加工相關(guān)[21]。

3 LncRNA、固有免疫與牙周炎

3.1 固有免疫在牙周炎發(fā)生中的作用

牙周炎主要由微生物失調(diào)、宿主免疫及遺傳因素共同促成。當受到牙齦卟啉單胞菌等厭氧菌的侵襲時，牙齦作為抵御外界刺激的第一道屏障，最先通過固有免疫細胞的TLRs（如 TLR2、TLR4）和 NLRs（如NLRP3）識別病原菌及其毒素，觸發(fā)涉及NF-κB途徑的胞內(nèi)信號級聯(lián)，分泌IL-6、IL-8、IL-1β及TNF-α等多種效應(yīng)分子，啟動炎癥反應(yīng)和固有免疫應(yīng)答，并在后期激活適應(yīng)性免疫。在未受到有效控制的情況下，持續(xù)且廣泛的炎癥反應(yīng)和過剩的炎癥因子將進一步蔓延至深部，導(dǎo)致宿主促炎-抗炎免疫失衡，進而造成牙周膜膠原纖維溶解和牙槽骨吸收[1]。

3.2 LncRNA參與的固有免疫與牙周炎癥反應(yīng)

文獻表明，lncRNA與牙周炎病程密切相關(guān)，芯片研究發(fā)現(xiàn)，與正常牙周組織相比，牙周炎癥組織中共有8 925種lncRNA的差異表達，說明lncRNA可能在牙周炎進程中發(fā)揮部分或關(guān)鍵作用[22]。已有研究證明，lncRNA參與的固有免疫主要以lncRNA/miRNA/效應(yīng)分子或信號通路的模式影響牙周炎癥反應(yīng)。例如，lnRNA-MALAT1在慢性牙周炎患者的牙齦組織中高表達，并可作為分子海綿競爭性結(jié)合miR-20a，上調(diào)TLR4并促進IL-6、IL-8等炎癥因子的產(chǎn)生，提示MALAT1/miR-20a/TLR4途徑有望成為牙周炎治療的新靶點[23]。又如，lncRNA FGD5-AS1在牙周炎牙齦組織和人牙周膜細胞炎癥模型中均呈現(xiàn)低表達，它可以通過miR-142-3P/SOCS6/NF-κB信號負向調(diào)控TNF-α、IL-1β等炎癥因子表達[24]。類似的，在炎癥來源的牙周膜干細胞中，lncRNA MAFG-AS1在限制細胞增殖的同時也能結(jié)合miR-146a，削弱miR-146a對TLR4的靶向抑制作用[25]。此外，還有一些lncRNA可能通過固有免疫與牙周炎存在關(guān)聯(lián)，但潛在機制尚待考證。例如，lncRNA ANIRL在感染的牙齦上皮和成纖維細胞中均呈高表達[26]，而其又受NF-κB信號調(diào)節(jié)，介導(dǎo)IL-6等促炎因子產(chǎn)生[27]。LncRNA OIP5-AS1在炎性牙周組織中顯著低表達[28]，而其又能夠結(jié)合并限制HuR蛋白靶向TNF、TLR4 mRNA 等功能的發(fā)揮[29]。

固有免疫既是機體抗感染的首要防線，又是適應(yīng)性免疫的前哨，貫穿了牙周炎病理發(fā)展的始終。鑒于lncRNA與固有免疫的密切聯(lián)系和固有免疫在牙周炎中的關(guān)鍵地位,lncRNA參與的固有免疫與牙周炎的關(guān)系及其效應(yīng)機制亟待深入挖掘。

綜上所述，目前l(fā)ncRNA已在腫瘤、遺傳等領(lǐng)域獲得豐厚的進展，而其在固有免疫方面的研究仍處于起步階段。固有免疫作為宿主抵御病原侵襲的先鋒和承接適應(yīng)性免疫的橋梁，在機體健康和穩(wěn)態(tài)維持中的有效調(diào)節(jié)顯得尤為重要。LncRNA介導(dǎo)固有免疫調(diào)控的一大優(yōu)點是可以通過現(xiàn)有的蛋白因子庫調(diào)節(jié)靶基因的表達，從而在短時間內(nèi)對外界刺激做出響應(yīng)。然而，現(xiàn)階段該領(lǐng)域研究也面臨著一些挑戰(zhàn)，如lncRNA在固有免疫細胞的其他功能（如細胞黏附、趨化性、吞噬、抗原呈遞等）中的作用尚待挖掘，并且由于lncRNA的種類間同源性較差，導(dǎo)致實驗結(jié)果的臨床轉(zhuǎn)化存在困難?？梢悦鞔_的是，lncRNA與疾病發(fā)生、發(fā)展緊密相關(guān)，這就使得lncRNA作為新的藥物靶點用于感染和急、慢性炎癥等疾病的治療成為可能，而牙周炎便是其中之一。希望隨著研究的不斷深入，lncRNA在固有免疫和牙周炎中的更多發(fā)現(xiàn)將逐步被挖掘，從而為牙周炎和其他固有免疫相關(guān)疾病的預(yù)防及治療提供新的思路和應(yīng)對策略。