長(zhǎng)非編碼RNA在骨關(guān)節(jié)炎中的作用研究進(jìn)展

朱芳曉 王曉桃 (桂林醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院，廣西 桂林 541199)

骨關(guān)節(jié)炎(OA)是一種慢性疼痛性關(guān)節(jié)炎，通常累及膝關(guān)節(jié)、頸部、下背部、臀部和手指關(guān)節(jié)。它是引起疼痛、殘疾、關(guān)節(jié)功能障礙和生活質(zhì)量下降的主要原因〔1,2〕。OA影響著全世界2.5億人，約11%的男性和19%的60歲以上女性〔3〕。其特征是軟骨退化、軟骨下骨重塑和滑膜炎〔4〕。對(duì)其發(fā)病機(jī)制的深入研究表明，它是一種具有多種致病因素的復(fù)雜疾病，增加OA風(fēng)險(xiǎn)的因素包括年齡、性別、新陳代謝、遺傳和環(huán)境〔5,6〕。這種疾病導(dǎo)致軟骨、滑膜和軟骨下骨的各種組織學(xué)損傷，這些損傷破壞了關(guān)節(jié)軟骨的穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致滑膜炎癥、軟骨降解和其他癥狀。OA患者遭受關(guān)節(jié)疼痛、僵硬和震顫，影響正常功能。OA是世界范圍內(nèi)非致命性關(guān)節(jié)紊亂的主要原因之一〔7〕，通常是根據(jù)臨床檢查和病史來(lái)診斷的。然而，由于其發(fā)病機(jī)制尚不清楚，臨床上尚無(wú)有效的OA治療方法〔8,9〕。因此，了解OA發(fā)病機(jī)制可為OA的診斷和治療開辟新途徑〔10,11〕。

長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)是一種長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)堿基的非編碼RNA(ncRNA)，它不編碼蛋白質(zhì)，是一種調(diào)節(jié)分子〔12〕。根據(jù)序列長(zhǎng)度，ncRNAs分為短鏈ncRNAs和lncRNAs〔13〕。短鏈ncRNAs通常被稱為調(diào)節(jié)性RNAs，分為不同類型，如microRNAs(miRNAs)、核糖體RNAs(rRNAs)、小核RNAs(snRNAs)、piwi相互作用RNAs(piRNAs)、轉(zhuǎn)移RNAs(tRNAs)和小干擾RNAs(siRNAs)〔14～16〕。雖然lncRNAs最初被認(rèn)為是短鏈ncRNAs如miRNAs和snRNAs的前體轉(zhuǎn)錄物〔17,18〕，許多l(xiāng)ncRNAs是從基因組基因座轉(zhuǎn)錄而來(lái)，這些基因座具有染色質(zhì)特征〔19,20〕。在人類中，lncRNA的合成與信使RNA(mRNA)的合成相似；剪接后，通過(guò)添加5′帽和3′聚腺苷酸化對(duì)其進(jìn)行修飾，導(dǎo)致lncRNA獲得轉(zhuǎn)錄激活功能〔21〕。由于能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)中的mRNA穩(wěn)定性、翻譯和翻譯后修飾，其參與許多病理學(xué)〔22〕。

lncRNAs在人OA軟骨中的表達(dá)存在差異。此外，一些lncRNAs參與了OA的多種病理過(guò)程，包括炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡。本文綜述了近年來(lái)有關(guān)lncRNAs的研究進(jìn)展，從lncRNAs的發(fā)生、分類、生物學(xué)功能到其分子機(jī)制和治療潛力。研究lncRNAs作為炎癥性關(guān)節(jié)病調(diào)節(jié)因子的作用,重點(diǎn)研究OA患者炎癥關(guān)節(jié)組織中l(wèi)ncRNAs的差異表達(dá)及l(fā)ncRNAs作為與關(guān)節(jié)病理學(xué)相關(guān)的已知炎癥途徑調(diào)節(jié)因子的研究。

1 LncRNAs在OA中的作用

雖然OA發(fā)病的基本分子機(jī)制尚不清楚，但細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)破壞、血管生成、炎癥反應(yīng)等過(guò)程在OA發(fā)病和進(jìn)展中起著重要的作用〔23,24〕。大量的lncRNAs在人類OA軟骨組織中干擾病理過(guò)程中的分子機(jī)制表現(xiàn)出差異表達(dá)〔25〕。研究確定了OA中差異表達(dá)的lncRNA滑膜〔26〕和髖關(guān)節(jié)OA軟骨中的長(zhǎng)基因間非編碼RNA〔27〕。因此lncRNAs可作為評(píng)估OA進(jìn)展和預(yù)后診斷、治療的生物標(biāo)志物〔28〕。

2 OA中l(wèi)ncRNAs的失調(diào)

與健康人相比，OA患者血漿樣本表達(dá)高水平的lncRNA血漿HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOTAIR)，低水平的lncRNA PACER。 這些lncRNA呈負(fù)相關(guān)，在軟骨細(xì)胞中，PACER可以通過(guò)介導(dǎo)HOTAIR〔29〕水平來(lái)減少細(xì)胞凋亡。在軟骨細(xì)胞中，HOTAIR被證明通過(guò)抑制miR-130a-5p來(lái)增加細(xì)胞凋亡，并隨著B細(xì)胞淋巴瘤(Bcl)-2相關(guān)X蛋白(Bax)的增加及Bcl-2和生存素(Survivin)的降低而減少自噬〔30〕。在小鼠內(nèi)側(cè)半月板不穩(wěn)定(DMM)模型中，HOTAIR在OA軟骨中上調(diào)，沉默HOTAIR可減少軟骨損傷并增加合成代謝基因的表達(dá)。這些效應(yīng)是通過(guò)lncRNA HOTAIR抑制mir-20b〔31〕介導(dǎo)的。相反，在OA大鼠模型中，抑制滑膜中的HOTAIR對(duì)細(xì)胞凋亡有相反的影響，盡管它可以減少滑膜炎和滑膜細(xì)胞的增殖〔32〕。

此外，與非肥胖OA患者和非OA肥胖患者相比，MALAT1 在肥胖OA患者的滑膜中差異表達(dá)。在OA滑膜纖維母細(xì)胞中敲除MALAT1可抑制增殖，增加白細(xì)胞介素IL-8的蛋白表達(dá)，并增加在細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和炎癥反應(yīng)中起作用的基因表達(dá)〔33〕。通過(guò)真核表達(dá)載體(pcDNA)轉(zhuǎn)染MALAT1〔34〕，可以在軟骨細(xì)胞蛋白中觀察到類似的抗凋亡和抗炎作用，這與細(xì)菌脂多糖(LPS)處理的軟骨細(xì)胞中MALAT1介導(dǎo)的基因通過(guò)抑制miR-146a〔35〕調(diào)節(jié)ECM分解代謝、炎癥和凋亡相似。使用白藜蘆醇抑制MALAT1的激活，并通過(guò)調(diào)節(jié)miR-9〔36〕降低促炎癥特性。

Mao等〔32〕在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)lncRNAs在OA中異常表達(dá)，與OA的發(fā)病有關(guān)。Nanus等〔33〕發(fā)現(xiàn)創(chuàng)傷后骨關(guān)節(jié)炎損傷關(guān)節(jié)中18種lncRNAs的差異表達(dá)。軟骨損傷相關(guān)lncRNAs(lncRNA-CIR)也在研究中被發(fā)現(xiàn)〔34〕。LncRNA-CIR是波形蛋白的假基因轉(zhuǎn)錄本，在OA軟骨中表達(dá)異常。組織損傷區(qū)lncRNA-CIR表達(dá)升高，在軟骨ECM降解中起重要作用〔34,35〕。Zhang等〔36〕研究母源性表達(dá)基因3(MEG3，一種抑癌基因)在OA患者和健康人軟骨樣本中的表達(dá)，結(jié)果顯示在OA中高表達(dá)。

3 靶向lncRNAs治療OA的方法

目前，OA的早期診斷和治療仍缺乏有效手段。新的生物標(biāo)記物可能有助于OA的靶點(diǎn)治療〔37〕。

Su等〔38〕用基因載體(pMIR)報(bào)告載體前列腺癌基因表達(dá)標(biāo)記物(PCGEM)1轉(zhuǎn)染miR-770前體，觀察到人滑膜細(xì)胞的增殖和凋亡明顯減少，故提出PCGEM1可作為OA治療靶點(diǎn)。據(jù)報(bào)道生長(zhǎng)特異抑制物(GAS)5在miR-21的調(diào)節(jié)中起重要作用，GAS5的過(guò)度表達(dá)可抑制miR-21在OA中的誘導(dǎo)。Liu等〔39〕研究發(fā)現(xiàn)RNA沉默lncRNA-CIR可促進(jìn)膠原和聚蛋白多糖的形成，從而減少軟骨降解，提議lncRNA-CIR作為OA治療的潛在靶點(diǎn)。Kim等〔40〕提示miR-101和HOXA遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)錄本反義RNA(HOTTIP)這兩個(gè)非編碼RNA可能是OA的潛在預(yù)測(cè)性生物標(biāo)記物和治療靶點(diǎn)，研究中發(fā)現(xiàn)OA中miR-101的顯著下調(diào)和HOTTIP的上調(diào)，抑制了軟骨的降解。如前所述，許多l(xiāng)ncRNAs參與了OA發(fā)展的多種病理過(guò)程，提示lncRNAs是導(dǎo)致疾病的新因素。因此，lncRNAs靶向治療有望為OA的治療開辟新的希望。

綜上，炎癥性O(shè)A的lncRNAs研究是一個(gè)新興的領(lǐng)域。然而，一些lncRNAs已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)在病變的關(guān)節(jié)組織中差異表達(dá)，或者作為與關(guān)節(jié)病理相關(guān)的炎癥通路的候選中樞調(diào)節(jié)因子。LncRNAs的聯(lián)合組織表達(dá)譜也將是有意義的，因?yàn)橐呀?jīng)確定了lncRNAs在關(guān)鍵炎癥通路中的功能作用。LncRNAs在調(diào)節(jié)細(xì)胞命運(yùn)和功能方面發(fā)揮著重要作用，在許多情況下，他們的失調(diào)與疾病有關(guān)。關(guān)于軟骨生成和成骨，lncRNAs如何調(diào)節(jié)干/祖細(xì)胞向軟骨細(xì)胞或成骨細(xì)胞系分化的研究仍處于起步階段。關(guān)于lncRNAs如何潛在地控制成熟軟骨或骨的內(nèi)環(huán)境平衡，目前尚不清楚，這些發(fā)現(xiàn)將對(duì)OA及確定治療疾病的新治療策略產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)，有望很快發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)調(diào)節(jié)lncRNA表達(dá)或功能的新的、有效的方法，將有助于靶向lncRNAs的OA治療新策略的研究。