長(zhǎng)鏈非編碼RNA 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1在骨關(guān)節(jié)炎中作用的研究進(jìn)展

喻喬 周江湖 馬維邦

骨關(guān)節(jié)炎（Osteoarthritis，OA）是一種常見的慢性退行性疾病，主要病理改變包括軟骨磨損、軟骨下骨硬化、滑膜炎癥以及骨贅形成等[1]。OA 好發(fā)于膝、手部等活動(dòng)性關(guān)節(jié)，臨床癥狀表現(xiàn)為疼痛、腫脹、僵硬及關(guān)節(jié)活動(dòng)度受限等。數(shù)據(jù)顯示，OA 影響全球約2.5 億人口，是老年群體致殘的主要原因之一[2]。影響OA 進(jìn)展的因素較多，其中包括遺傳、年齡、肥胖、慢性損傷、應(yīng)力失調(diào)及關(guān)節(jié)異常負(fù)荷等[3]。但截至目前，介導(dǎo)OA 進(jìn)展的分子機(jī)制尚未闡明。近年來(lái)針對(duì)OA 的治療手段主要為早期對(duì)癥治療、晚期行關(guān)節(jié)置換手術(shù)。但OA 早期診斷及治療手段有限，晚期部分患者行關(guān)節(jié)置換術(shù)后對(duì)功能恢復(fù)滿意度不高[4，5]。所以早期治療或許是提高OA 治愈率的新途徑。而OA 的發(fā)生發(fā)展機(jī)制仍不明確，這給OA 的早期診斷和治療帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。

近來(lái)研究顯示，長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）和微小RNA（microRNA，miRNA）在OA 機(jī)制調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要的作用[6～8]。其中l(wèi)ncRNA 漿細(xì)胞瘤變異異位基因1（Plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）在正常人群和OA 患者中的表達(dá)水平差異性顯著，表達(dá)水平與OA 病程進(jìn)展密切相關(guān)，PVT1 極有可能成為OA 早期治療的新靶點(diǎn)。

1 lncRNA PVT1 概述

lncRNA 在生物化學(xué)中被定義為長(zhǎng)度大于 200個(gè)核苷酸且不編碼蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄本[9]。研究證明，lncRNA 在多種生物學(xué)過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用，如參與腫瘤發(fā)生發(fā)展、心血管疾病形成、神經(jīng)功能調(diào)節(jié)、免疫及炎癥反應(yīng)、遺傳調(diào)節(jié)等相關(guān)疾病的機(jī)制調(diào)節(jié)[10～14]。PVT1 是近年來(lái)被發(fā)現(xiàn)具有致癌作用的lncRNA，其中發(fā)現(xiàn)PVT1 參與miRNA 的調(diào)節(jié)[15，16]。另一方面，miRNA 被證實(shí)參與凋亡蛋白B 淋巴細(xì)胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（Transforming growth factor beta-β1，TGF-β1）、核因子κB（Nuclear factor kappa-B，NFκB）、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）等細(xì)胞因子的調(diào)控[17，18]。而上述調(diào)控因子與OA 的病程進(jìn)展密切相關(guān)，由此推測(cè)，PVT1 在OA 病程進(jìn)展中發(fā)揮重要作用，并有望成為OA 新的治療靶點(diǎn)。因此，本綜述在分子生物學(xué)層面，通過對(duì)PVT1 在OA 機(jī)制研究中的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行整理分析，以探索PVT1 在OA 中的確切機(jī)制，探尋PVT1作為新的治療靶點(diǎn)治療OA 的理論依據(jù)，為OA 早期臨床治愈帶來(lái)可能。

2 PVT1 在OA 發(fā)生中的作用

OA 以關(guān)節(jié)軟骨退變、細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular matrix，ECM）降解及細(xì)胞炎性反應(yīng)等為主要病理特征[19，20]。軟骨退變是OA 的關(guān)鍵過程，退變的關(guān)節(jié)軟骨影響ECM 代謝及誘發(fā)細(xì)胞炎性反應(yīng)，ECM 降解又可促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡和增強(qiáng)細(xì)胞炎性效應(yīng)，而細(xì)胞炎性反應(yīng)則是OA 的驅(qū)動(dòng)因素，可加快軟骨退變和基質(zhì)降解過程[21]。三者相互作用，共同促進(jìn)OA 的發(fā)展，lncRNA PVT1 在OA 中的作用機(jī)制見表1。

表1 lncRNA PVT1 在OA 中的作用及機(jī)制

2.1 調(diào)控關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡軟骨細(xì)胞凋亡與關(guān)節(jié)軟骨退變密切相關(guān)，PVT1 被證實(shí)參與調(diào)控軟骨細(xì)胞凋亡。Li 等[22]發(fā)現(xiàn)與正常人群的軟骨細(xì)胞相比，PVT1 在OA 患者軟骨細(xì)胞中的表達(dá)水平明顯上調(diào)。PVT1 過表達(dá)可降低軟骨細(xì)胞活力，增加細(xì)胞凋亡數(shù)量。PVT1 在軟骨細(xì)胞中對(duì)miR-488-3p 具有負(fù)調(diào)控作用，并通過下調(diào)miR-488-3p 促進(jìn)OA 患者軟骨細(xì)胞和正常軟骨細(xì)胞的凋亡。Xu 等[23]通過比較培養(yǎng)基中軟骨細(xì)胞凋亡率發(fā)現(xiàn)，滑膜細(xì)胞炎性反應(yīng)及PVT1 表達(dá)上調(diào)可以促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡。而沉默PVT1 后可上調(diào)miR-211-3p 表達(dá)水平，表達(dá)增強(qiáng)的miR-211-3p 通過與腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）的信使RNA（mRNA）靶點(diǎn)結(jié)合，抑制TNF-α 誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞凋亡。Lu 等[24]研究發(fā)現(xiàn)OA 患者軟骨細(xì)胞中PVT1 表達(dá)水平顯著增加，miR-27b-3p 水平明顯降低。miR-27b-3p 與PVT1、miR-27b-3p 與腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子-3（TNF receptor associated factor 3，TRAF3）之間存在靶向關(guān)系。miR-27b-3p作為PVT1 潛在靶點(diǎn)，可促進(jìn)PVT1 沉默對(duì)白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞損傷的抑制作用。TRAF3 作為miR-27b-3p 結(jié)合靶點(diǎn)，可減弱miR-27b-3p 對(duì)IL-1β 誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞損傷效應(yīng)。

Meng 等[25]發(fā)現(xiàn)OA 患者軟骨細(xì)胞中PVT1 表達(dá)水平比正常人群明顯更高，miR-93-5p 表達(dá)明顯更低。miR-93-5p 存在PVT1 的結(jié)合位點(diǎn)，PVT1表達(dá)水平的降低可增加軟骨細(xì)胞中miR-93-5p 表達(dá)。miR-93-5p 水平上調(diào)對(duì)高遷移率組蛋白B1（High mobility group protein，HMGB1）有負(fù)調(diào)控作用。HMGB1 過表達(dá)可拮抗miR-93-5p 表達(dá)增強(qiáng)引發(fā)Bcl-2 上調(diào)、Bcl-2 相關(guān)X 蛋白（Bcl-2-associated X protein，Bax）和凋亡因子半胱氨酸天門冬氨酸蛋白酶-3（Cysteinylaspartate specific proteinase-3，Caspase-3）下調(diào)效應(yīng)，以此降低軟骨細(xì)胞活性，促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡。Xu 等[26]發(fā)現(xiàn)在OA 患者軟骨細(xì)胞中PVT1 表達(dá)水平的上調(diào)、PVT1 敲低和miR-497上調(diào)可導(dǎo)致細(xì)胞增殖力增強(qiáng)并抑制細(xì)胞凋亡，提升Akt3 表達(dá)或敲低miR-497 可以逆轉(zhuǎn)PVT1 敲低對(duì)IL-1β 誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞的影響，并證實(shí)PVT1 通過miR-497/Akt3 軸促進(jìn)OA 病程進(jìn)展。Cai 等[27]發(fā)現(xiàn)PVT1 和生長(zhǎng)抑滯特異性轉(zhuǎn)錄本5（GAS5）在軟骨細(xì)胞中的表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)。PVT1 過表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞凋亡，GAS5 過表達(dá)抑制細(xì)胞凋亡。進(jìn)一步研究顯示PVT1 和GAS5 直接結(jié)合到彼此的啟動(dòng)子區(qū)域，可以相互作用影響OA 病程進(jìn)展。

2.2 調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞ECM 代謝軟骨基質(zhì)異常降解是加快OA 進(jìn)程的重要環(huán)節(jié)，有研究證實(shí)PVT1 過表達(dá)可加快軟骨細(xì)胞ECM 分解代謝[18]。Ding 等[28]發(fā)現(xiàn)PVT1 在糖尿病OA 軟骨細(xì)胞中表達(dá)明顯上調(diào)，miR-26b 和Ⅱ型膠原表達(dá)與PVT1 表達(dá)水平負(fù)相關(guān)。過表達(dá)的PVT1 上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶-3（MMP-3）、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子（CTGF）、TGF-β1、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子3（SMAD3）表達(dá)水平。進(jìn)一步研究顯示，CTGF 作為miR-26b 潛在靶點(diǎn)，PVT1 可通過CTGF/TGF-β1 信號(hào)通路下調(diào)miR-26b，增強(qiáng)MMP-3、CTGF、TGF-β1、SMAD3 的表達(dá)水平，降低Ⅱ型膠原蛋白的合成。馬靜等[32]研究也證實(shí)了OA 中TGF-β/Smad 信號(hào)通路的作用機(jī)制?；|(zhì)金屬蛋白酶-1（MMP-1）和基質(zhì)金屬蛋白酶-13（MMP-13）合成降解之間的平衡對(duì)維持ECM 的穩(wěn)態(tài)具有非同尋常的意義，Li 等[22]發(fā)現(xiàn)在OA 中，PVT1 過度表達(dá)會(huì)上調(diào)MMP-1 和MMP-13 水平。miR-488-3p 可扭轉(zhuǎn)PVT1 過表達(dá)對(duì)MMP-1 和MMP-13 降解的促進(jìn)作用，由此證明了PVT1 通過miR-488-3p 調(diào)節(jié)ECM 穩(wěn)態(tài)的作用機(jī)制。Meng等[25]發(fā)現(xiàn)在OA 患者血清中，HMGB1 表達(dá)水平顯著升高，HMGB1 存在miR-93-5p 的潛在結(jié)合位點(diǎn)。HMGB1 表達(dá)增加逆轉(zhuǎn)miR-93-5p 上調(diào)引起的軟骨細(xì)胞膠原蛋白降解過程。

聚集蛋白聚糖和Ⅱ型膠原蛋白是ECM 的關(guān)鍵成分，Zhao 等[29]發(fā)現(xiàn)沉默PVT1 后，兩種轉(zhuǎn)錄物表達(dá)水平受到明顯抑制。PVT1 作為內(nèi)源性RNA，可抑制miR-149 活性，通過MMP-3、基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）和MMP-13 促進(jìn)聚集蛋白聚糖、Ⅱ型膠原蛋白的降解，增強(qiáng)IL-1β 誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞分解代謝。Wang 等[30]發(fā)現(xiàn)OA 軟骨細(xì)胞中PVT1、MMP-3、MMP-13 水平顯著升高，miR-146a 表達(dá)減少。糖尿病誘導(dǎo)的OA 軟骨細(xì)胞中這種現(xiàn)象更加明顯。在沉默PVT1 后，上述效應(yīng)出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。進(jìn)一步研究證明PVT1 表達(dá)與miR-146a 表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，與Ⅱ型膠原蛋白表達(dá)呈正相關(guān)，這表明在OA 中PVT1 與miR-146a 之間存在相應(yīng)的靶向關(guān)系。Xu等[26]證實(shí)PVT1 通過miR-497/Akt3 軸調(diào)節(jié)IL-1β對(duì)軟骨細(xì)胞ECM 相關(guān)蛋白增殖和表達(dá)的影響。Yao 等[31]發(fā)現(xiàn)抑制PVT1 顯著下調(diào)了由IL-1β 誘導(dǎo)的血小板反應(yīng)素1 型基序-5（ADAMTS-5）和MMP-13 表達(dá)。進(jìn)一步研究表明，PVT1 作為一種內(nèi)源性RNA 與miR-140 結(jié)合，抑制miR-140 表達(dá)水平，從而促進(jìn)ECM 降解。

2.3 調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)軟骨及滑膜細(xì)胞炎性反應(yīng)是OA 的驅(qū)動(dòng)因素，PVT1 被證實(shí)參與調(diào)控軟骨細(xì)胞及滑膜細(xì)胞炎性因子的分泌。Meng 等[25]證實(shí)在PVT1 沉默后，OA 中的炎性指標(biāo)增高效應(yīng)隨之消除。miR-93-5p 表達(dá)水平被過度表達(dá)的PVT1 抑制，下調(diào)的miR-93-5p 可增強(qiáng)HMGB1 表達(dá)水平，促進(jìn)炎性因子的分泌。并在研究中發(fā)現(xiàn)，Toll 樣受體-4（Toll-like receptors-4，TLR-4）、NF-κB 蛋白水平明顯提高。PVT1 通過miR-93-5p/HMGB1 軸激活TLR4/NF-κB 通路，加快OA 的進(jìn)程。此外，Zhao 等[29]證實(shí)抑制PVT1 表達(dá)可拮抗前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）、一氧化氮（NO）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）、白細(xì)胞介素-8（IL-8）和TNF-α等軟骨細(xì)胞炎癥因子分泌。PVT1 作為一種內(nèi)源性RNA，直接結(jié)合miR-149 并抑制其表達(dá)活性。抑制 的miR-149 逆轉(zhuǎn)了沉默PVT1 緩解IL-1β 誘發(fā)的炎癥反應(yīng)的保護(hù)作用。Wang 等[30]發(fā)現(xiàn)在沉默PVT1 后，小鼠膝關(guān)節(jié)滑液中TNF-α、IL-1β、IL-6 和TGF-β1 等炎性分子水平顯著降低。PVT1和SMAD4 中存在miR-146a 的潛在結(jié)合位點(diǎn)，沉默PVT1 可增強(qiáng)miR-146a 并通過抑制TGF-β/SMAD4通路，由此降低炎癥介質(zhì)的表達(dá)，緩解OA 病程進(jìn)展。

3 小結(jié)與展望

目前研究表明，lncRNA PVT1 通過促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡、ECM 降解、細(xì)胞代謝及炎性因子分泌加快OA 進(jìn)程。但截至目前，lncRNA PVT1 在OA 的生物機(jī)制研究仍處于初步探索階段。現(xiàn)有l(wèi)ncRNA PVT1 的相關(guān)文獻(xiàn)主要集中于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，而其在臨床診療方面的研究較少。而對(duì)于lncRNA PVT1 的生物來(lái)源、轉(zhuǎn)錄及翻譯的具體機(jī)制、調(diào)控的miRNA 之間是否存在同源物以及各級(jí)信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)之間是否存在交叉效應(yīng)等，目前仍不清楚。lncRNA PVT1 作為OA 的早期臨床診斷指標(biāo)，其特異性和可靠性也需進(jìn)一步考證。而針對(duì)lncRNA PVT1 作為靶向藥物治療OA 對(duì)機(jī)體是否存在毒副反應(yīng)等，需進(jìn)一步研究證實(shí)。隨著人們對(duì)lncRNA PVT1 在OA 中的作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)不斷加深，lncRNA PVT1 將有望成為OA 的早期臨床診斷指標(biāo)和新的治療靶點(diǎn)。