微RNAs在骨質(zhì)疏松癥發(fā)生發(fā)展中的作用及臨床應(yīng)用前景

舒建川，楊程顯，李戈，于崢嶸，李淳德

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis,OP）被定義為一種系統(tǒng)性骨骼疾病，其特征是骨量減低和骨組織微結(jié)構(gòu)惡化，從而增加骨骼脆性和骨折易感性[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有超過7 500 萬人患有OP[2]。在中國，40 歲以上男性和女性O(shè)P 的患病率分別為5.0%和20.6%，椎體骨折患病率分別為10.5%和9.7%，臨床骨折患病率分別為4.1%和4.2%[3]。OP 在老年人群中發(fā)病率高，骨折發(fā)生后預(yù)后差、死亡率高，給患者和社會(huì)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，并且目前缺乏高效的治療方法[4]。OP的發(fā)生發(fā)展受遺傳和環(huán)境因素影響，包括年齡、激素水平、炎癥、免疫等多種因素，這些因素主要通過干預(yù)成骨細(xì)胞（osteoblast,OB）和破骨細(xì)胞（osteoclast,OC）的分化和活性來影響OP的發(fā)生發(fā)展。

表觀遺傳是指在不改變DNA序列的情況下對基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，包括DNA 甲基化、組蛋白修飾、RNA 干擾、染色體重塑等。表觀修飾可以使基因信息在不同的環(huán)境下產(chǎn)生不同的表達(dá)，即表達(dá)增強(qiáng)或沉默[5]。微RNAs（microRNAs,miRNAs）是非編碼RNA 的一種類型，包含18～25 個(gè)核苷酸，可在轉(zhuǎn)錄后水平抑制靶基因的表達(dá)[6]。miRNAs 能夠與靶基因mRNA的3'UTR區(qū)域結(jié)合，使其降解或者抑制其翻譯過程，但具體的分子機(jī)制尚不完全清楚[7-8]。近幾年有研究表明miRNAs 能夠與一些病毒的5'UTR 區(qū)域結(jié)合進(jìn)而延長病毒的生存周期，如丙型肝炎病毒[9-10]。單個(gè)miRNA可以通過完全或部分互補(bǔ)堿基配對與轉(zhuǎn)錄組中的數(shù)百個(gè)位點(diǎn)結(jié)合，從而能夠調(diào)控不同基因的表達(dá)，因此一種miRNA 可能參與不同的疾病過程[11]。據(jù)推測，miRNAs 參與調(diào)控60%的人類蛋白質(zhì)編碼基因的表達(dá)，涉及多種重要的生物學(xué)過程，包括細(xì)胞發(fā)育、增殖、分化、代謝和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)等[12]。

越來越多的研究表明，部分miRNAs可以通過調(diào)節(jié)OB 和OC 的分化來影響OP 的發(fā)生和發(fā)展[13]。基于miRNAs的基因治療被認(rèn)為是OP的一種潛在治療策略[14]。明確miRNAs 在OP 發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制，可以為探索新的治療方法奠定基礎(chǔ)。

1 OP的發(fā)病機(jī)制

骨骼的完整性由不斷重復(fù)、時(shí)空偶聯(lián)的骨吸收和骨形成過程維持，此過程稱為“骨重建”。骨重建由OB、OC 和骨細(xì)胞等組成的骨骼基本多細(xì)胞單位完成。正常人成年前骨形成和骨吸收處于正平衡狀態(tài)，骨量增加，約25 歲達(dá)到骨峰值；成年期骨重建平衡，維持骨量；此后隨年齡增加，骨形成與骨吸收呈負(fù)平衡，骨重建失衡造成骨丟失，最終導(dǎo)致OP。女性絕經(jīng)后雌激素水平降低，雌激素對OC 的抑制作用減弱，OC 的數(shù)量增加、凋亡減少、壽命延長，導(dǎo)致其骨吸收功能增強(qiáng)，發(fā)生OP 的風(fēng)險(xiǎn)大幅增加[15]。糖皮質(zhì)激素、甲狀旁腺亢進(jìn)癥等繼發(fā)因素可以破壞骨重建平衡，從而導(dǎo)致OP，如長期使用糖皮質(zhì)激素可引起OB 前體生成減少和成熟OB 凋亡增加，使用糖皮質(zhì)激素患者的骨活檢顯示骨基質(zhì)沉積率減慢、松質(zhì)骨容積縮小、骨吸收增加、骨形成降低[16]。

2 miRNAs調(diào)節(jié)OB的分化

OB 主要由內(nèi)、外骨膜和骨髓中的間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells,MSCs）分化而來。OB 是調(diào)節(jié)骨骼形成和重建的最主要功能細(xì)胞，主要負(fù)責(zé)骨基質(zhì)的合成、分泌和礦化。因此，OB 的分化和活性與OP 的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。OB 的分化是骨形成的基本步驟，涉及多種重要的信號(hào)分子和通路，包括Runt 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runt-related transcription factor 2,RUNX2）、Wnt 信號(hào)通路、Smad 蛋白家族、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein,BMP）、轉(zhuǎn)錄因子Osterix（Osx）等。miRNAs可以通過調(diào)節(jié)骨組織中重要信號(hào)分子的表達(dá)影響OB分化。

2.1 促進(jìn)OB分化

RUNX2能夠調(diào)控MSCs向OB 分化，進(jìn)而促進(jìn)骨形成[17]。部分miRNAs 能夠通過促進(jìn)RUNX2 的表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)OB 分化。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白1（signal transducer and activator of transcription 1,STAT1）能夠抑制RUNX2 的核轉(zhuǎn)位和OB 的分化，而miR-194 能夠靶向結(jié)合STAT1 的3'UTR 區(qū)并抑制其表達(dá)，解除其對RUNX2 的抑制作用，從而促進(jìn)OB 的分化[18]。PI3K/AKT 通路 是RUNX2 的 上游信號(hào)通路。Li 等[19]發(fā)現(xiàn)miR-25 能夠通過調(diào)控Rac1 的表達(dá)激活PI3K/AKT 和JNK 通路，從而促進(jìn)小鼠胚胎OB中RUNX2 的表達(dá)。另有研究發(fā)現(xiàn)，miR-216a 能通過調(diào)控靶基因c-CBL的表達(dá)激活PI3K/AKT 通路，進(jìn)而促進(jìn)RUNX2 的表達(dá)，最終促進(jìn)OB 的分化和骨新生[20]。細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1）能夠抑制PI3K/AKT 信號(hào)通路[21]，Li 等[22]發(fā)現(xiàn)miR-92b-5p 能夠靶向抑制ICAM-1的表達(dá)，激活PI3K/AKT/RUNX2 通路，促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BMSCs）分化為OB。

多種miRNAs 通過激活Wnt 信號(hào)通路促進(jìn)下游靶基因RUNX2的表達(dá)，促進(jìn)OB 的分化，參與維持骨組織穩(wěn)態(tài)。Lin 等[23]研究發(fā)現(xiàn)miR-128-3p 能夠上調(diào)Wnt3a 的水平，激活Wnt 信號(hào)通路。有研究發(fā)現(xiàn)miR-486-3p 能夠通過靶向調(diào)控CTNNBIP1 激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)OB 分化[24]。Zheng 等[25]發(fā)現(xiàn)miR-221 能夠通過靶向調(diào)控ZFPM2的表達(dá)激活Wnt/Notch和Smad信號(hào)通路，促進(jìn)OB的增殖、遷移和分化。Dickkopf 相關(guān)蛋白1 是Wnt 的競爭性抑制劑，被認(rèn)為是OP的生物標(biāo)志物，其水平升高與骨溶解性疾病相關(guān)。Tang等[26]研究發(fā)現(xiàn)，miR-433-3p能夠靶向抑制DKK1的表達(dá)，從而激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路，促進(jìn)OB的分化。另有研究發(fā)現(xiàn)，miR?483?3p通過靶向調(diào)控DKK2 同樣能夠激活Wnt/β-catenin 通路[27]。Yang 等[28]發(fā)現(xiàn)miR-96 可以通過靶向抑制HB-EGF 阻斷MC3T3-E1 細(xì)胞中HB-EGF/EGFR 信號(hào)通路促進(jìn)OB 分化。此外，miR-96還可以激活Wnt信號(hào)通路，從而促進(jìn)OB 分化；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，隨著miR-96 表達(dá)水平的升高，堿性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）活性水平、鈣結(jié)節(jié)數(shù)量和OB 活力均顯著升高[29]。有研究發(fā)現(xiàn)，部分miRNAs 能夠通過抑制組蛋白脫乙酰酶4 穩(wěn)定RUNX2、β-catenin 的乙?；癄顟B(tài)，促進(jìn)OB 的分化，如miR-29a、miR-29b、miR-19a-3p[30-32]。

隨著機(jī)體衰老，BMSCs 分化為OB 的能力會(huì)下降，而分化為脂肪細(xì)胞的能力增強(qiáng)，因而導(dǎo)致骨量下降[33]。Lin等[34]發(fā)現(xiàn)miR-130a能夠與Smad調(diào)節(jié)因子2的3'UTR 區(qū)結(jié)合抑制其表達(dá)，促進(jìn)BMSCs 分化為OB；并且可以與過氧化物酶體增殖物激活受體γ 的3'UTR 區(qū)結(jié)合抑制其表達(dá)，抑制BMSCs 分化為脂肪細(xì)胞。Wang等[35]發(fā)現(xiàn)miR-211-5p通過靶向抑制雙特異性磷酸酶6 的表達(dá)激活ERK/Smad/β-catenin 通路，促進(jìn)人間充質(zhì)干細(xì)胞（human mesenchymal stem cells,hMSCs）分化為OB。有證據(jù)表明，缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α）能夠促進(jìn)OB 的分化[36]；Yin 等[37]研究發(fā)現(xiàn)miR-135-5p 能夠 靶向抑制MC3T3-E1 細(xì)胞中HIF-1α 抑制因子的表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)OB 的分化；miR-135-5p 過表達(dá)會(huì)促進(jìn)ALP 活化、骨質(zhì)鈣化，并促使RUNX2、Osx、骨橋蛋白和骨鈣蛋白等成骨相關(guān)標(biāo)志物升高。

2.2 抑制OB分化

有研究表明，miR-375、miR-133a-5p、miR-203、miR-365a-3p、miR-498、miR-217、miR-374a、miR-30a、miR-23a、miR-30c、miR-34c、miR-133a、miR-135a、miR-205 等能夠直接靶向抑制RUNX2 的表達(dá)水平，從而抑制OB 分化[38-47]。Zhang 等[38]的研究發(fā)現(xiàn)，在MC3T3-E1 細(xì)胞中miR-133a-5p 可以直接靶向結(jié)合RUNX2 的3'UTR 區(qū)域，從而抑制RUNX2 的表達(dá)，同時(shí)Ⅰ型膠原、骨橋蛋白、骨鈣蛋白等成骨相關(guān)標(biāo)志物的表達(dá)均下降，并且細(xì)胞外基質(zhì)礦化和ALP 活性水平均減低。Lei等[39]的研究發(fā)現(xiàn)hMSCs 中的miR-375能夠與RUNX2 靶向結(jié)合，在mRNA 和蛋白水平下調(diào)RUNX2的表達(dá)，從而抑制OB分化。

部分miRNAs 通過中間信號(hào)分子間接調(diào)控RUNX2 的表達(dá)。RUNX2 是Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的下游靶點(diǎn)，Wnt/β-catenin 信號(hào)通路在OB 分化過程中發(fā)揮著重要作用[48]。Feng等[49]發(fā)現(xiàn)Wnt6和Wnt10a是miR-378的靶點(diǎn)，miR-378能通過抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路抑制hMSCs分化為OB。Li等[50]發(fā)現(xiàn)miR-214能夠靶向抑制β-catenin，從而抑制Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，最終抑制BMSCs 分化為OB。Wang 等[51]發(fā)現(xiàn)miR-320a 能夠靶向抑制抗連環(huán)蛋白β1，從而抑制Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，抑制hMSCs 分化為OB。Kaur 等[52]研究發(fā)現(xiàn)，原代鼠OB 中的miR-300 能夠調(diào)控Smad3/β-catenin/RUNX2通路抑制OB的分化。在小鼠胚胎間充質(zhì)干細(xì)胞（C3H10T1/2）分化為OB的早期，miR-125b 能夠抑制Cbfβ 的表達(dá)，導(dǎo)致與Runx 蛋白結(jié)合的Cbfβ 蛋白合成減少，造成RUNX2 生成減少，從而抑制OB分化[53]。

Osx是OB分化和骨形成過程中的一種含有鋅指結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，研究發(fā)現(xiàn)在Osx缺陷小鼠中沒有骨形 成[54]。Jia 等[55]發(fā)現(xiàn)miR-145 能 夠抑 制Osx 的表達(dá)，抑制C2C12 和MC3T3-E1 細(xì)胞分化為OB。Gao 等[56]發(fā)現(xiàn)miR-143 也能靶向抑制Osx 的表達(dá)，抑制hMSCs分化為OB。Yang等[57]發(fā)現(xiàn)OB中的miR-93會(huì)靶向抑制Osx 蛋白的表達(dá)而不影響其mRNA 水平，過表達(dá)的Osx會(huì)反饋抑制miR-93的轉(zhuǎn)錄。

轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β）是一個(gè)多功能細(xì)胞因子家族，能夠調(diào)節(jié)多種細(xì)胞的生長、分化、凋亡和基質(zhì)形成，誘導(dǎo)OB 的募集和增殖，被認(rèn)為是維持骨穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因子之一[58]。Smad家族蛋白在將TGF-β信號(hào)從細(xì)胞表面受體傳導(dǎo)至細(xì)胞核的過程中起到關(guān)鍵性作用，Smad 蛋白可以分為受體活化型（R-Smad）、共同通路型（Co-Smad）和抑制型（I-Smad）。作為R-Smad，Smad2和Smad3能夠轉(zhuǎn)導(dǎo)TGF-β/activin信號(hào)；Smad1、Smad5、Smad8能夠轉(zhuǎn)導(dǎo)BMP 相關(guān)信號(hào)，BMP 和RUNX2 激活的R-Smad能夠誘導(dǎo)OB 分化。Smad4 是哺乳動(dòng)物體內(nèi)唯一的Co-Smad，可以作用于TGF-β/activin 和BMP 信號(hào)通路[59]。通過競爭共同的媒介Smad4，Smad1/5/8 能夠促進(jìn)OB 分化而Smad2/3 則抑制OB 分化[60]。I-Smads包括Smad6 和Smad7，可與Ⅰ型受體結(jié)合，抑制或調(diào)節(jié)TGF-β 家族的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。Fu 等[61]發(fā)現(xiàn)miR-100 能夠靶向抑制Smad1的表達(dá)，從而抑制BMP誘導(dǎo)的OB的分化。Tang 等[62]發(fā)現(xiàn)miR?203?3p 也能夠靶向抑制Smad1的表達(dá)，抑制BMP/Smad信號(hào)通路，從而抑制鼠頜骨的MSCs分化為OB。Huang等[63]發(fā)現(xiàn)miR-144-3p能夠通過靶向抑制Smad4 抑制C3H10T1/2 細(xì)胞分化為OB。在成骨作用的早期，BMP-2 信號(hào)通路能夠抑制miR-133 和miR-135 的表達(dá)，而它們分別能抑制RUNX2 和Smad5 的表達(dá)，RUNX2 和Smad5 都是OB分化的必要轉(zhuǎn)錄因子[64]。

BMP是TGF-β超家族成員之一，主要由OB合成和分泌，廣泛存在于骨基質(zhì)中?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)超過20 種BMP蛋白，BMP-2是最重要的細(xì)胞外信號(hào)分子之一，它能夠促進(jìn)BMSCs分化為成熟的OB，調(diào)節(jié)RUNX2、Osx 等成骨相關(guān)的重要轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)[65-66]。部分miRNAs 能夠直接靶向抑制BMP2 的表達(dá)，進(jìn)而抑制hBMSCs 分化為OB，如miR-93-5p、miR-140-5p、miR-98 等[67-69]。Cao 等[70]發(fā)現(xiàn)miR-153 能夠靶向抑制BMPⅡ型受體的表達(dá)，從而抑制OB分化。

3 miRNAs調(diào)節(jié)OC的分化

OC來源于血液中的單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)，是終末分化細(xì)胞，是由單核前體細(xì)胞通過多種方式融合形成的巨大的多核細(xì)胞。高表達(dá)的抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acid phosphatase,TRAP）和組織蛋白酶K 是OC 的主要標(biāo)志物。OC 的主要作用是促進(jìn)骨吸收，在骨骼發(fā)育、生長、修復(fù)和重建中發(fā)揮重要作用，然而病理情況下OC 的異常形成和活化在骨溶解性疾病中起著重要作用。

核因子κB 受體活化因子（receptor activator of nuclear factor-kappa B,RANK）是位于OC 和OC 祖細(xì)胞上的跨膜受體，OB和骨細(xì)胞合成分泌的核因子κB受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand,RANKL）能夠與RANK 結(jié)合并促進(jìn)OC 分化、活化、成熟并進(jìn)行骨吸收。此外，OB分泌的骨保護(hù)蛋白（osteoprotegerin,OPG）能夠競爭性結(jié)合RANKL 從而阻止RANKL 與RANK 結(jié)合[71]。RANK/RANKL/OPG信號(hào)通路是OP發(fā)生發(fā)展過程中的一條重要的信號(hào)通路。

RANKL 是誘導(dǎo)OC 分化的關(guān)鍵細(xì)胞因子。骨髓中的OC 前體在巨細(xì)胞集落刺激因子、免疫受體酪氨酸激活基序與RANKL 共同激活的信號(hào)通路調(diào)節(jié)下分化為單核前體OC[72]。在DC-Stamp、ATP6v0d2 和Gα13等細(xì)胞-細(xì)胞融合基因表達(dá)產(chǎn)物的誘導(dǎo)下，單核前體細(xì)胞融合為大而成熟的多核OC[73-75]。RANKL能夠誘導(dǎo)廣泛的信號(hào)級聯(lián)反應(yīng)，包括典型的和非經(jīng)典的NF-κB 通路、絲裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase,MAPK）通路和鈣信號(hào)通路等；這些通路通過激活下游轉(zhuǎn)錄因子來驅(qū)動(dòng)OC 分化，如c-Fos、活化T 細(xì)胞核因子c1（nuclear factor of activated T cells c1,NFATc1）和B 淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)成熟蛋 白1（B lymphocyte induced maturation protein 1,BLIMP1）等[76]。另一方面，Def6、干擾素調(diào)節(jié)因子8（interferon regulatory factor 8,IRF8）和MafB 等抗OC生成機(jī)制的負(fù)性調(diào)節(jié)因子發(fā)揮著抑制OC 過度形成和抑制過度骨吸收的作用[77]。

3.1 促進(jìn)OC分化

部分miRNAs 可以促進(jìn)OC 分化的過程，理論上這些miRNAs會(huì)促進(jìn)OP的發(fā)生和發(fā)展。miR-133a一方面能夠靶向抑制RUNX2 的表達(dá)，從而抑制OB 分化[47]；另一方面，能夠在體外促進(jìn)RANKL 誘導(dǎo)的小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞和人單核細(xì)胞白血病細(xì)胞分化為OC，miR-133a 的過表達(dá)會(huì)引起NFATc1、c-Fos 和TRAP 等骨吸收相關(guān)標(biāo)志物的顯著升高[78]。已有研究表明，程序性細(xì)胞死亡因子4（programmed cell death 4,PDCD4）能夠抑制OC 的分化，而miR-21能夠通過抑制PDCD4 的表達(dá)促進(jìn)OC 的分化[79]。Wang 等[80]也發(fā)現(xiàn)在OC 生成時(shí)miR-21 的表達(dá)會(huì)上調(diào)，它能夠以同源性磷酸酶-張力蛋白（phosphatase and tensin homolog,PTEN）為靶點(diǎn)調(diào)節(jié)PI3K/AKT 信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)OC 分化和骨吸收。Zhao 等[81]發(fā)現(xiàn)miR-214 能夠靶向抑制PTEN 的表達(dá)，從而激活PI3K/AKT/NFATc1 信號(hào)通路，促進(jìn)OC 分化。

既往研究已經(jīng)證明RANKL 能夠抑制血紅素氧合酶-1（heme oxygenase-1,HO-1）的表達(dá)，HO-1 下調(diào)能夠促進(jìn)OC 生成[82]。Ke 等[83]發(fā)現(xiàn)HO-1 是miR-183的靶基因，miR-183 表達(dá)的上調(diào)能夠促進(jìn)OC 分化。Miller 等[84]發(fā) 現(xiàn)FOXO3 和MAML1 是miR-182 的 靶基因，通過抑制二者的表達(dá)miR-182 能夠促進(jìn)TNF-α誘導(dǎo)的OC 生成，隨著miR-182 表達(dá)上升，NFATc1 和BLIMP1 等OC 生成關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)也隨之升高。Sun 等[85]的研究發(fā)現(xiàn)miR-125a-5p 的靶點(diǎn)是TNF受體超家族1B 基因（TNF receptor superfamily member 1B,TNFRSF1B），上調(diào)miR-125a-5p 的表達(dá)會(huì)抑制TNFRSF1B的表達(dá)，并促進(jìn)OC分化。

3.2 抑制OC分化

理論上能夠抑制OC 分化的miRNAs 能夠阻止OP 的發(fā)生和發(fā)展，并且這類miRNAs都有成為OP 治療靶點(diǎn)的潛力。

有研究發(fā)現(xiàn)miR-17/20a 簇、miR-338-3p 能夠直接靶向抑制OB 中RANKL 的表達(dá)，從而抑制糖皮質(zhì)激素 誘導(dǎo) 的OC 分 化和 功能[86-87]。Chen 等[88]發(fā) 現(xiàn)RANK 是miR-503 的靶基因之一，miR-503 沉默的卵巢切除小鼠體內(nèi)RANK 蛋白的表達(dá)水平顯著上升，而miR-503的過表達(dá)能夠抑制骨吸收和骨量下降。

RANKL 誘導(dǎo)的OC 分化過程還涉及復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)，NFATc1 和小眼畸形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（microphthalmia associated transcription factor,MITF）都是必要的轉(zhuǎn)錄因子，成骨特性因子降鈣素受體（calcitonin receptor,CALCR）和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（TNF receptor associated factor 6,TRAF6）是重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子。Lee等[89]發(fā)現(xiàn)miR-124能夠抑制NFATc1 的表達(dá)，從而抑制OC 分化，并且miR-124還能影響OC 前體細(xì)胞的活力與增殖。miR-133a、miR-141 能夠靶向抑制MITF 的表達(dá)，miR-219 能夠抑制MITF 和TRAF6 的表達(dá)，三種miRNAs 都能夠使早期OC 標(biāo)志物NFATc1 和成熟OC 標(biāo)志物組織蛋白酶K 表達(dá)水平下降，在OC 分化早期起到抑制作用[90]。miR-141和miR-190能夠抑制CALCR的表達(dá)，miR-190 轉(zhuǎn)染的細(xì)胞能夠表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子Pu.1 和NFATc1，但不能表達(dá)組織蛋白酶K，說明miR-190 抑制OC 分化是在OC 分化晚期[91]。Yang 等[92]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明miR-141對OC分化的抑制作用適用于靈長類動(dòng)物。DC-STAMP 是調(diào)節(jié)OC 前體細(xì)胞融合的關(guān)鍵細(xì)胞因子，當(dāng)抑制DC-STAMP表達(dá)時(shí)，NFATc1、c-fos、AKT、IRF8、MAPK1 和TRAF6 等OC 形成相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)均隨之下降。Dou 等[93]發(fā)現(xiàn)miR-7b 能夠靶向抑制DC-STAMP的表達(dá)，從而抑制OC的形成和分化。結(jié)締組織生長因子（connective tissue growth factor,CTGF）能夠下調(diào)DC-STAMP 的表達(dá)，從而抑制OC形成，Kim等[94]發(fā)現(xiàn)miR-26a能夠抑制CTGF的表達(dá)，從而在OC 生成的晚期抑制OC 的形成、成熟和骨吸收。

4 miRNAs的多重作用

miRNAs 能夠通過堿基互補(bǔ)配對的方式作用于多個(gè)靶點(diǎn)，因此單個(gè)miRNAs往往參與多個(gè)靶基因的表達(dá)調(diào)控[11]。部分miRNAs 能夠同時(shí)調(diào)控OB 和OC的分化，例如miR-223是OP發(fā)生發(fā)展的促進(jìn)因子，能通過靶向抑制成纖維細(xì)胞生長因子受體2 的表達(dá)誘導(dǎo)BMSCs 向脂肪細(xì)胞分化而減少向OB 的分化，從而抑制骨形成[95]。另一方面，miR-223 能夠靶向抑制1A 型核因子（nuclear factor 1A,NF1A）的表達(dá)，而NF1A對OC的分化有抑制作用[96]。與之相似，miR-128一方面通過抑制SIRT6 的表達(dá)抑制成骨細(xì)胞的分化[97]，另一方面通過調(diào)控SIRT1/NF‐κB信號(hào)通路促進(jìn)OC分化[98]。

5 miRNAs作為OP生物標(biāo)志物的價(jià)值

目前，OP 的診斷主要依靠雙能X 線吸收法測定骨密度和脆性骨折病史。同時(shí)，Ⅰ型膠原C 端肽、Ⅰ型膠原N 端肽、骨特異性堿性磷酸酶、Ⅰ型前膠原N端前肽等反映骨破壞和骨吸收的骨轉(zhuǎn)化標(biāo)志物被廣泛用于評估骨細(xì)胞代謝活性和抗骨質(zhì)疏松治療的效果。然而，在臨床實(shí)踐中骨密度和骨轉(zhuǎn)化標(biāo)志物存在諸多局限，例如放射暴露、受個(gè)體生理差異影響大、檢測機(jī)構(gòu)之間標(biāo)準(zhǔn)化差異較大等，不利于OP 的動(dòng)態(tài)監(jiān)測和個(gè)體化診療[99-100]。循環(huán)miRNAs 的濃度是骨細(xì)胞在多種內(nèi)源性和外源性因素復(fù)雜相互作用下最終表現(xiàn)的結(jié)果，可以代表骨組織代謝的一個(gè)近乎瞬時(shí)的狀態(tài)，已被證實(shí)可用于預(yù)測骨轉(zhuǎn)化標(biāo)志物和骨密度的變化趨勢[101]。因此，循環(huán)miRNAs 作為OP診斷方法的補(bǔ)充和療效評價(jià)的標(biāo)志物有著巨大的潛力。

在一項(xiàng)系統(tǒng)綜述中，Jones 等[102]發(fā)現(xiàn)多項(xiàng)研究證實(shí)9 種差異表達(dá)的miRNAs 與OP 發(fā)病、骨折風(fēng)險(xiǎn)增加或骨密度減低相關(guān)，包括miR-125b、miR-100、miR-148a、miR-24、miR-124、miR-17、miR-152 和miR-335 表達(dá)上調(diào)，miR-328-3p 表達(dá)下調(diào)。其中，miR-125b、miR-100、miR-148a的關(guān)注度相對較高。

Seeliger等[103]的研究篩選出了9種在OP患者血清中濃度顯著升高的miRNAs，包括miR-21、miR-23a、miR-24、miR-93、miR-100、miR-122a、miR-124a、miR-125b 和miR-148a。其中miR-125b 作為診斷OP生物標(biāo)志物的靈敏度和特異度最高，分別為76.3%和75.0%，受試者操作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲線下面積（area under curve,AUC）為0.76。miR-125b 能夠靶向抑制Cbfβ 的表達(dá)，從而抑制MSCs 分化為OB[53]。Kelch 等[104]發(fā)現(xiàn)miR-125b-5p 在OP 患者的血清、組織和骨細(xì)胞中都呈顯著上調(diào)，這提示部分miRNAs的血清水平能夠反映其在細(xì)胞和組織的表達(dá)水平。

miR-100能夠靶向抑制OB 分化過程中的重要信號(hào)分子Smad1的表達(dá)[61]。Ding等[105]發(fā)現(xiàn)血漿miR-100診斷OP的AUC為0.89，OP患者的血漿miR-100水平與25-OH-D2和25-OH-D3的水平呈負(fù)相關(guān)。Seeliger等[103]報(bào)道的miR-100 用于診斷OP 的AUC 為0.96，靈敏度為62.9%，特異度為61.7%。

Kelch 等[104]的研究顯示miR-148a-3p 在OP 患者的OC 中呈現(xiàn)顯著上調(diào)，并且與骨密度有顯著的相關(guān)性。Seeliger等[103]報(bào)道m(xù)iR-148a用于診斷OP 的靈敏度為62.5%，特異度為62.3%，AUC為0.61。Al-Rawaf等[106]的研究顯示絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松患者組的循環(huán)miR-148a 表達(dá)水平顯著低于骨密度正常組，ROC 分析miR-148a定量用于診斷OP的AUC為0.88。

除了診斷價(jià)值，miRNAs 用于療效評估也具有一定潛力。Ma 等[107]研究發(fā)現(xiàn)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性患者血清中miR-181c-5p 和miR-497-5p 的水平均顯著下降，而在雙膦酸鹽和骨化三醇治療后二者的血清水平顯著上升，說明miR-181c-5p 和miR-497-5p 有作為評價(jià)抗骨質(zhì)疏松療效的潛力。Athanasios 等[108]的研究納入了接受特立帕肽和地諾單抗治療的絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松女性，接受特立帕肽治療3個(gè)月時(shí)患者血清miR-33-3p 水平出現(xiàn)顯著下降，治療12 個(gè)月時(shí)患者血清miR-133a水平顯著下降。

6 miRNAs的臨床應(yīng)用前景

國內(nèi)學(xué)者對以miRNAs 為靶點(diǎn)的抗骨質(zhì)疏松治療進(jìn)行了探索。Xie 等[109]的研究顯示齊墩果酸有望用于治療OP。通過調(diào)控ERα/miR-503/RANK信號(hào)通路，齊墩果酸能夠抑制RAW264.7 細(xì)胞中RANKL 誘導(dǎo)的OC 生成。Huang 等[110]的體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)青蒿脂能夠通過調(diào)控miR-503/RANK 軸抑制OC 的分化；此外青蒿脂還能夠抑制NFATc1、TRAP 和cathepsink 等OC 生成相關(guān)基因的表達(dá)，并且能抑制RANKL 激活的MAPKs 和AKT 通路，進(jìn)而抑制OC 分化。Chen等[111]發(fā)現(xiàn)莽草酸能夠阻斷RANK 募集TRAF6 分子，抑制NF-κB 和MAPK 信號(hào)通路，從而抑制OC 生成。Xu等[112]的研究顯示，鞣花酸能夠阻斷RANKL-RANK的相互作用，從而抑制OC 的生成。有研究發(fā)現(xiàn)苦參堿能夠通過抑制RANKL誘導(dǎo)的OC生成阻止卵巢切除小鼠的骨量流失[113]。除了以上miRNAs，與RANK/RANKL/OPG 通路相關(guān)的miRNAs 理論上都有可能成為抗骨質(zhì)疏松治療的靶點(diǎn)，相關(guān)藥物治療方案有待進(jìn)一步研究。

7 總結(jié)和展望

部分miRNAs能夠通過表觀修飾的方式調(diào)控OB與OC 分化過程中信號(hào)分子的表達(dá)，在OP 發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。這些miRNAs在OP診斷和療效評價(jià)方面有著很大的優(yōu)勢與潛力，并且為OP 的治療提供了新的途徑。以miRNAs 為靶點(diǎn)的治療在一部分疾病中已經(jīng)展現(xiàn)出很大的潛力，如基于miR-34的腫瘤治療已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段[114]。發(fā)現(xiàn)更多OP 相關(guān)的miRNAs，探究其與信號(hào)分子相互作用的網(wǎng)絡(luò)，將有助于進(jìn)一步闡明OP 的發(fā)病機(jī)制，有利于開發(fā)出更加有效的OP診療策略。

【利益沖突】所有作者均聲明不存在利益沖突