lncRNAs 調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化的研究進(jìn)展

彭 波，鄒其聲，林文杰，王 蒙，程 龍，楊 澤，張球良，孫 欣

（廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院骨外科，廣東湛江 524011）

骨質(zhì)疏松癥是一種以骨量減少和骨結(jié)構(gòu)惡化為特征的疾病，致使骨骼強(qiáng)度下降和骨折風(fēng)險增加[1]。藥物是治療骨質(zhì)疏松的常見方式，而長期用藥往往存在各種副作用[2]。長鏈非編碼RNA（Long-Non-Coding RNA，lncRNAs）是沒有編碼能力，但卻參與調(diào)控各種細(xì)胞生物學(xué)過程的一類RNA，可以充當(dāng)各種miRNA的海綿（即ceRNA）來影響其表達(dá)，直接或間接影響相關(guān)蛋白質(zhì)調(diào)控的信號通路，從而調(diào)節(jié)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMMSCs）的分化方向[3-12]。本文對現(xiàn)階段國內(nèi)外對lncRNAs 在骨質(zhì)疏松中的BMMSCs 分化調(diào)控的研究進(jìn)行綜述，進(jìn)一步探討其在骨質(zhì)疏松治療方面的潛在價值。

1 lncRNAs 在BMMSCs 分化過程中調(diào)控作用

關(guān)于lncRNAs 在骨質(zhì)疏松病理過程中調(diào)控作用的研究，開展較多的是各種lncRNA 調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化方向的領(lǐng)域。在這些lncRNAs 中BMNCR、GAS5、MSC-AS1、NEF 目前被認(rèn)為可以促進(jìn)BMMSCs成骨分化或抑制其分化為脂肪細(xì)胞或破骨細(xì)胞。而ANCR、DANCR、SNHG1 可以抑制BMMSCs 分化為成骨細(xì)胞或誘導(dǎo)其成脂分化以及分化為破骨細(xì)胞。MALAT1、MEG3、TUG1 對BMMSCs 分化過程的調(diào)控作用是有爭議的。

1.1 lncRNA-ANCR

lncRNA-ANCR 已被證明具有抑制骨質(zhì)疏松中BMMSCs 分化為成骨細(xì)胞的作用。有研究提出lncRNA-ANCR 可以充當(dāng)miRNA-758 海綿，通過抑制miRNA-758 和Notch2 的表達(dá)從而抑制牙周膜干細(xì)胞的成骨分化[4]。lncRNA-ANCR 還能下調(diào)EZH2 表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致RUNX2 的表達(dá)被抑制，從而減少BMMSCs的成骨分化。最近，Cai 等[5]通過建立絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥小鼠模型發(fā)現(xiàn)lncRNA-ANCR 能與EZH2 的特異性結(jié)合抑制了RUNX2 的表達(dá)，進(jìn)而抑制了PMOP 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨作用。而早前Zhu 等[6]的研究結(jié)論也提到這一觀點(diǎn)。最近，也有國內(nèi)學(xué)者通過骨質(zhì)疏松大鼠模型的研究提出下調(diào)LncRNA-ANCR 表達(dá)可以通過調(diào)控Wnt/β-catenin 通路促進(jìn)大鼠脂肪源性干細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞。盡管目前對lncRNA-ANCR 研究仍然以動物實(shí)驗(yàn)為主且對BMMSCs 分化影響的確切機(jī)制仍不明確，但越多的研究表明ANCR 可能是成骨細(xì)胞分化的潛在分子靶點(diǎn)。LncRNA-ANCR 在骨質(zhì)疏松發(fā)展過程中調(diào)控作用的研究仍有待進(jìn)一步開展和發(fā)掘。

1.2 lncRNA-BMNCR

lncRNA-BMNCR 能促進(jìn)BMMSCs 成骨分化過程，抑制其破骨分化的作用，緩解骨質(zhì)疏松癥的進(jìn)展。Li 等[7]認(rèn)為lncRNA-BMNCR 通過調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白纖維調(diào)制素（FMOD）和激活BMP2 通路來調(diào)節(jié)BMSCs 的成骨生態(tài)位，以及作為TAZ 和ABL 復(fù)合物的支架，促進(jìn)TAZ 與RUNX2/PPARG 的組裝，從而促進(jìn)BMMSCs 成骨分化并抑制其分化為脂肪細(xì)胞。lncRNA-BMNCR 可能在調(diào)節(jié)小鼠和人的BMSC 功能以及衰老方面發(fā)揮重要作用。但是，他們并未發(fā)現(xiàn)lncRNA-BMNCR 可能結(jié)合影響的相應(yīng)miRNA，也未闡明FMOD 調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附的機(jī)制，lncRNA-BMNCR 調(diào)控BMMSCs 成骨分化方向作用的確切機(jī)制還需要進(jìn)一步的研究。此外，最近Chen 等[8]研究也提出lncRNABMNCR 可以通過下調(diào)破骨細(xì)胞相關(guān)基因（Atp6v0d2、Acp5、Ctr 和Mmp9）的表達(dá)，抑制BMMSCs 向破骨細(xì)胞分化的過程。盡管現(xiàn)階段研究表明lncRNA-BMNCR可能起到誘導(dǎo)BMMSCs 成骨分化的作用，但是對應(yīng)的證據(jù)仍然欠缺，lncRNA-BMNCR 在骨質(zhì)疏松癥中起到的作用仍有待更多研究的發(fā)掘。

1.3 LncRNA-DANCR

LncRNA-DANCR 被認(rèn)為能逆轉(zhuǎn)骨質(zhì)疏松癥中BMMSCs 的成骨分化命運(yùn)，加快骨質(zhì)疏松的發(fā)展過程。過去，LncRNA-DANCR 被證明與肺癌的惡性程度密切相關(guān)[9]。早前Zhang 等[10]提出LncRNA-DANCR可以使p38MAPK 通路失活，從而讓BMMSCs 的增殖和成骨分化過程受到明顯抑制。Tang 等[11]也認(rèn)為LncRNA-DANCR 能通過與FOXO1 結(jié)合，降低FOXO1的表達(dá)，抑制BMMSCs 分化為成骨細(xì)胞。最近Wang等[12]在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松小鼠模型實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，在骨質(zhì)疏松癥BMMSCs 分化過程中，LncRNA-DANCR能夠通過下調(diào)CTNNB1 的表達(dá)以及消除miRNA-320a抑制劑對CTNNB1 的上調(diào)作用，進(jìn)而抑制Wnt/β-catenin信號通路，對成骨過程起到負(fù)面調(diào)控作用。盡管目前LncRNA-DANCR 在BMMSCs 成骨過程的作用機(jī)制研究仍不充分和明確，但是現(xiàn)有的研究證據(jù)揭露了LncRNA-DANCR 通過影響各種信號通路表達(dá)來影響B(tài)MMSCs 分化過程的潛在可能。

1.4 LncRNA-GAS5

LncRNA-GAS5 在誘導(dǎo)BMMSCs 向成骨細(xì)胞分化的途徑中起到非常關(guān)鍵的作用。目前，LncRNAGAS5 在骨質(zhì)疏松癥BMMSCs 中表達(dá)水平的高低是有爭議的，部分研究人員認(rèn)為是上調(diào)的，但也有學(xué)者持反對意見，認(rèn)為LncRNA-GAS5 在骨質(zhì)疏松BMMSCs中表達(dá)減少[13-17]。Feng 等[15]的研究提出，LncRNAGAS5 可以提高BMMSCs 中堿性磷酸酶的活性以及與miRNA-498 競爭性結(jié)合來介導(dǎo)其表達(dá)從而上調(diào)RUNX2 途徑，誘導(dǎo)BMMSCs 向成骨細(xì)胞方向分化。最近，也有學(xué)者表明GAS5 可能通過調(diào)節(jié)UPF1/Smad7相關(guān)通路，降解Smad7mRNA，從而促進(jìn)BMMSCs 成骨分化[16]。此外，也有學(xué)者通過研究骨質(zhì)疏松患者血漿后提出LncRNA-GAS5 還可以通過充當(dāng)miRNA-21海綿抑制其表達(dá)，從而促進(jìn)破骨細(xì)胞的凋亡[17]。雖然LncRNA-GAS5 誘導(dǎo)BMMSCs 成骨分化的證據(jù)仍不充分，但是最近幾年國內(nèi)外的相關(guān)研究都指出LncRNAGAS5 具有充當(dāng)ceRNA 或調(diào)控各種信號通路來影響骨質(zhì)疏松進(jìn)展的潛在可能。

1.5 lncRNA-MALAT1

目前學(xué)者對于lncRNA-MALAT1 在誘導(dǎo)BMMSCs分化為成骨細(xì)胞過程中是起到正向調(diào)節(jié)還是負(fù)面調(diào)節(jié)的觀點(diǎn)并不一致。部份學(xué)者如Gao 等[18]通過細(xì)胞研究提出lncRNA-MALAT1 可以充當(dāng)miRNA-143 海綿，與miRNA-143 相結(jié)合并降低其表達(dá)，增加OSX 在BMMSCs 中表達(dá)，以及通過促進(jìn)BMMSCs 中Osxaxis的生成來靶向調(diào)節(jié)miRNA-143/Osxaxis，最終起到促進(jìn)BMMSCs 成骨分化的作用[19]。甚至還有研究人員認(rèn)為去卵巢小鼠體內(nèi)BMMSCs 來源的外泌體中l(wèi)ncRNAMALAT1 能轉(zhuǎn)移到成骨細(xì)胞中，進(jìn)而充當(dāng)miRNA-34c的海綿，上調(diào)SATB2 在成骨細(xì)胞中的表達(dá)，增強(qiáng)成骨細(xì)胞活性，從而減輕骨質(zhì)疏松癥[20]。但是，也有部分學(xué)者得出相反的研究結(jié)論。Zheng 等[21]在骨質(zhì)疏松模型小鼠研究發(fā)現(xiàn)lncRNA-MALAT1 可以增強(qiáng)MAPK 信號通路來減少BMMSCs 分化為成骨細(xì)胞，從而加快骨質(zhì)疏松進(jìn)展。目前國內(nèi)外近幾年有關(guān)lncRNA-MALAT1在BMMSCs 成骨分化過程中的作用機(jī)制的研究存在研究數(shù)量少以及爭議性高的問題，這就需要廣大學(xué)者開展更多的相關(guān)研究來進(jìn)一步闡述其可能的機(jī)制，以期未來lncRNA-MALAT 成為骨質(zhì)疏松治療的有效靶點(diǎn)。

1.6 lncRNA-MEG3

lncRNA-MEG3 在骨質(zhì)疏松的病理發(fā)展過程中發(fā)揮的調(diào)節(jié)作用是有爭議的，其對BMMSCs 分化為成骨細(xì)胞調(diào)節(jié)作用仍不明確。早些年有研究提出lncRNAMEG3 能夠逆轉(zhuǎn)成骨過程介導(dǎo)的miRNA-133a-3p 表達(dá)下調(diào)，通過與miRNA-133a-3p 結(jié)合來增加其表達(dá)，從而下調(diào)SLC39A1 的表達(dá)，抑制絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥中BMMSCs 轉(zhuǎn)化為成骨細(xì)胞[22]。但是最近Yang 等[23]在動物模型研究中發(fā)現(xiàn)得出相反的結(jié)論，lncRNAMEG3 能充當(dāng)miRNA-214 的ceRNAs 下調(diào)其表達(dá)水平從而增加TXNIP 的表達(dá)（MEG3/miRNA-214/TXNIP軸），促進(jìn)BMMSCs 成骨分化并改善骨質(zhì)疏松癥。此外，Chen 等[24]的最新研究還發(fā)現(xiàn)lncRNA-MEG3 的表達(dá)會受到上游DEPTOR 的調(diào)控。DEPTOR 能抑制lncRNA-MEG3 轉(zhuǎn)錄表達(dá)，進(jìn)而抑制lncRNA-MEG3 介導(dǎo)的BMP4 激活，促進(jìn)BMMSCs 成骨分化過程，延緩骨質(zhì)疏松的發(fā)展。還有研究認(rèn)為，lncRNA-MEG3 還能與miRNA-140-5p 結(jié)合來下調(diào)其表達(dá)，誘導(dǎo)脂肪干細(xì)胞（HASCs）分化為成骨細(xì)胞[25-26]。盡管早些年國內(nèi)外對lncRNA-MEG3 在BMMSCs 轉(zhuǎn)化過程中的作用研究開展較早，但是近年來越來越多的研究提出與早前相反的結(jié)論。lncRNA-MEG3 在骨質(zhì)疏松過程中的作用仍然是有爭議的。

1.7 lncRNA-MSC-AS1

lncRNA-MSC-AS1 被認(rèn)為可以促進(jìn)BMMSCs 分化為成骨細(xì)胞，減緩骨質(zhì)疏松的進(jìn)展速度。既往的研究認(rèn)為lncRNA-MSC-AS1 在胰腺癌與肝細(xì)胞癌的病理過程中起到調(diào)控作用[27-28]。近年，Zhang 等[29]通過對小鼠體內(nèi)BMMSCs 研究發(fā)現(xiàn)lncRNA-MSC-AS1 能充當(dāng)miRNA-140e-5p 海綿與之結(jié)合，進(jìn)而上調(diào)BMP2的表達(dá)，通過miRNA-140e-5p/BMP2/Smad 信號通路來調(diào)節(jié)BMMSCs 的成骨分化過程，延緩骨質(zhì)疏松的進(jìn)展。目前有關(guān)lncRNA-MSC-AS1 調(diào)節(jié)骨質(zhì)疏松中BMMSCs 分化方面的研究仍然相當(dāng)有限，而且缺乏有說服力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要更多的研究投入來闡明其內(nèi)在機(jī)理。

1.8 lncRNA-NEF

lncRNA-NEF 能夠促進(jìn)脂肪源性干細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞，但對BMMSCs分化命運(yùn)的調(diào)控機(jī)制仍不明確。以往的研究認(rèn)為lncRNA-NEF 能明顯的抑制肝癌的病理發(fā)展過程及腫瘤轉(zhuǎn)移[30]。近年一項回顧性研究指出，lncRNA-NEF 在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者血漿中表達(dá)會下調(diào)，而IL-6 的表達(dá)上調(diào)，lncRNA-NEF 可能與IL-6 相互作用，參與絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥[31]。但該研究都未闡明lncRNA-NEF 影響絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥BMMSCs 分化的潛在機(jī)制。此外，近年Ming 等[32]對10 例骨質(zhì)疏松患者的血清樣本分析后發(fā)現(xiàn)，lncRNA-NEF 能通過調(diào)節(jié)miRNA-155/PTEN 通路來抑制ADSCs 分化為脂肪細(xì)胞，而是誘導(dǎo)其成骨分化。盡管這些研究證據(jù)都指出lncRNA-NEF 具有誘導(dǎo)BMMSCs 成骨分化的潛在可能，但是其中的確切機(jī)制仍不明確。

1.9 lncRNA-SNHG1

最近幾年國內(nèi)外研究提出lncRNA-SNHG1 能抑制BMMSCs 成骨分化，誘導(dǎo)其分化為破骨細(xì)胞或脂肪細(xì)胞，最終加快骨質(zhì)疏松的發(fā)展過程。近年一項動物研究指出，去卵巢小鼠體內(nèi)lncRNA-SNHG1 能負(fù)面調(diào)節(jié)Nedd4 介導(dǎo)的p38 MAPK 信號通路，從而抑制BMMSCs 成骨分化過程[33]。此外，Yu 等[34]最新的研究成果也表明，lncRNA-SNHG1 能作為miRNA-181c-5p 的海綿與之結(jié)合，下調(diào)miRNA-181c-5p 的表達(dá)，從而調(diào)控SFRP1/Wnt/β-catenin 信號通路，最終抑制BMMSCs 分化為成骨細(xì)胞，并誘導(dǎo)其分化為破骨細(xì)胞，促進(jìn)骨質(zhì)疏松的病理發(fā)展過程。還有研究指出，lncRNA-SNHG1 能促進(jìn)PTBP1 的表達(dá)，從而上調(diào)DNMT1 的表達(dá)，促進(jìn)骨保護(hù)素高甲基化來降低其的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)BMMSCs 的分化為脂肪細(xì)胞，增加骨質(zhì)疏松發(fā)生的可能性[35]。最近幾年國內(nèi)外越來越多相關(guān)研究都指出lncRNA-SNHG1 能通過直接或間接調(diào)控各種信號通路來加快骨質(zhì)疏松進(jìn)展，未來lncRNASNHG1 有望成為骨質(zhì)疏松治療和藥物研發(fā)的新的靶點(diǎn)。

1.10 lncRNA-TUG1

lncRNA-TUG1 對BMMSCs 分化的調(diào)控作用是有爭議的，其對骨質(zhì)疏松病理過程的影響也不明確。早些年部分研究人員通過檢測分析骨質(zhì)疏松癥患者血漿，發(fā)現(xiàn)其中l(wèi)ncRNA-TUG1 表達(dá)降低，miRNA-23b 表達(dá)增加，他們認(rèn)為下調(diào)lncRNA-TUG1 可以通過靶向miRNA-23b/RUNX 2 信號通路進(jìn)而抑制BMMSCs 分化為成骨細(xì)胞[36]。然而Han 等[37]通過檢測分析骨質(zhì)疏松癥患者血漿，發(fā)現(xiàn)lncRNA-TUG1 可以通過PTEN 途徑對破骨細(xì)胞增殖起到正向調(diào)節(jié)作用，而對破骨細(xì)胞凋亡起到負(fù)向調(diào)節(jié)作用。但是他們并未闡明lncRNATUG1 是否會影響B(tài)MMSCs 破骨分化及其相關(guān)機(jī)制。然而，最近Wang 等[38]的研究提出lncRNA-TUG1 可以通過靶向miRNA-34a/FGFR1 途徑促進(jìn)BMMSCs 分化為成骨細(xì)胞并抑制其凋亡，為骨質(zhì)疏松提供潛在的治療靶點(diǎn)。目前關(guān)于lncRNA-TUG1 影響調(diào)控骨質(zhì)疏松BMMSCs 分化方向的研究是稀少的，要明確lncRNATUG1 影響骨質(zhì)疏松中BMMSCs 分化的機(jī)制還需要更多研究開展。

2 結(jié)語與展望

有關(guān)骨質(zhì)疏松癥方面的lncRNAs 研究領(lǐng)域仍然是相對較新的領(lǐng)域，這反映在目前可搜集到的研究數(shù)量上。近年來，國內(nèi)外越來越多的研究解釋了lncRNAs在骨質(zhì)疏松生理和病理過程可能起到的調(diào)控作用，并為骨質(zhì)疏松治療提供了新的視角。關(guān)于lncRNAs 在骨質(zhì)疏松病理過程中調(diào)控作用的研究，開展較多的是各種lncRNA 調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化方向的領(lǐng)域?，F(xiàn)有的研究證據(jù)表明，lncRNAs 可以充當(dāng)各種miRNA的海綿而與之競爭性結(jié)合，進(jìn)而通過各種信號通路影響B(tài)MMSCs 分化命運(yùn)，最終影響骨質(zhì)疏松的病理發(fā)展過程。但是這些研究大多數(shù)采用的是細(xì)胞模型、動物實(shí)驗(yàn)，相比之下，人體研究、臨床研究采用的較少。因此由細(xì)胞研究、動物研究的結(jié)論推廣到人類身上的說服力是有限的。最關(guān)鍵的是，骨質(zhì)疏松癥和lncRNAs之間仍然缺乏明確的聯(lián)系，距離它們成為新的的骨質(zhì)疏松治療靶點(diǎn)還有很長的路要走。此外，將各種lncRNA 的研究成果轉(zhuǎn)移到實(shí)際臨床應(yīng)用還有許多障礙需要克服。