lncR NA H19在自身免疫性疾病中的調(diào)控作用及其機(jī)制

蔣志行 劉冬梅 （中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，沈陽 110022）

自身免疫性疾病是由于機(jī)體對自身抗原的免疫耐受性喪失，導(dǎo)致免疫介導(dǎo)的炎癥異常激活，進(jìn)而造成靶器官損傷的一類疾病。異常的免疫應(yīng)答和環(huán)境因素均可促進(jìn)自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展［1］。

長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lnc-RNA）是一類長度大于200個(gè)核苷酸的非編碼RNA。lncRNA能夠調(diào)控許多免疫細(xì)胞的生長分化，包括T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和NK細(xì)胞等［2］，因此在自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要角色。

H19最早于1991年被認(rèn)定為印記lncRNA。它在胚胎階段大量表達(dá)，在出生后受到抑制，曾被認(rèn)為只在軟骨和肌肉中發(fā)揮作用。事實(shí)上，在出生后H19參與了很多重要生理和病理過程，例如細(xì)胞缺氧、新陳代謝和氧化應(yīng)激等［3-5］。隨著研究的深入，H19在腫瘤、纖維化和代謝相關(guān)疾病中的作用逐漸清晰，逐漸成為有潛力的新型治療靶點(diǎn)，并且有賴于其在炎癥調(diào)節(jié)中的作用，也被認(rèn)為是抗衰老治療中的潛在靶點(diǎn)［6-9］。已有研究證實(shí)H19也參與了自身免疫性疾病復(fù)雜的病理機(jī)制，在影響某些疾病的病情發(fā)展、藥物療效和預(yù)后轉(zhuǎn)歸等過程中扮演著重要角色。

本篇綜述簡要討論了H19參與自身免疫性疾病發(fā)病的相關(guān)分子機(jī)制，并總結(jié)了幾種常見的自身免疫性疾病中H19發(fā)揮功能的現(xiàn)有證據(jù)。

1 lncRNA H19的作用機(jī)制

lncRNA H19是H19基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，由于經(jīng)過了選擇性剪接，存在著多種轉(zhuǎn)錄變體。H19基因位于11p15染色體端粒附近，與胰島素生長因子2（insulin Like growth factor 2，IGF2）基因隸屬于同一個(gè)基因印記簇，該基因位點(diǎn)還產(chǎn)生miRNA（稱為miR-675）、一個(gè)反義蛋白編碼轉(zhuǎn)錄本即H19相反腫瘤抑制因子（H19 opposite tumor suppressor，HOTS）以及一個(gè)長基因間反義轉(zhuǎn)錄本（稱為91H）［10］。

H19通過參與表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和翻譯調(diào)控等過程發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能，下面列舉一些在自身免疫性疾病中起作用的分子機(jī)制。

1.1 lncRNA H19與miRNA作用

1.1.1 發(fā)揮ceRNA調(diào)控功能 ceRNA理論由SALMENA等［11］于2011年提出，存在競爭性內(nèi)源RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA），包括某些mRNA、lncRNA和假基因，通過競爭性結(jié)合microRNA反應(yīng)元件（microRNA response element，MRE）的方式調(diào)節(jié)特定的miRNA表達(dá)，這一功能也被稱為分子海綿。現(xiàn)有證據(jù)表明H19具有作為ceRNA競爭性結(jié)合的miRNA從而抑制其表達(dá)的分子海綿功能，例如H19通過競爭性抑制miR-124a的表達(dá)，解除了其對周期蛋白依賴性激酶2（cyclin-dependent kinases 2，CDK2）和人巨噬細(xì)胞趨化蛋白1（human macrophage chemoattractant protein-1，MCP-1）的抑制，最終促進(jìn)了成纖維樣滑膜細(xì)胞（fibroblastlike synoviocytes， FLS）的增殖，加重了類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）的病情［12］。

1.1.2 作為miR-675的前體 miR-675是由H19第一外顯子區(qū)域編碼生成的衍生物，H19的生物學(xué)功能相當(dāng)程度上是通過作為miR-675前體物質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。在強(qiáng)直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）患者的外周血單個(gè)核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中，過表達(dá)miR-675-5p能顯著抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）表達(dá)，但敲低miR-675-5p卻并不能使TGF-β的表達(dá)增加，這提示H19可能部分參與了miR-675-5p對TGFβ表達(dá)的調(diào)節(jié)，通過衍生出miR-675-5p發(fā)揮協(xié)同作用［13］。值得注意的是，H19和miR-675的表達(dá)并非總是呈正相關(guān)，如在人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSC）的成骨分化中，miR-675的表達(dá)隨著分化過程逐漸下調(diào)，并未與H19的表達(dá)上調(diào)保持協(xié)調(diào)一致性，這可能與H19 RNA轉(zhuǎn)錄本上存在miR-675特異性結(jié)合位點(diǎn)以及某些RNA結(jié)合蛋白的作用有關(guān)［14］。

1.2 通過H19/IGF2印記基因簇發(fā)揮作用 H19/IGF2印記基因簇中H19來自母本等位基因，IGF2來自父本等位基因。H19基因上游4 kb處的差異甲基化區(qū)域（differentially methylated region，DMR）或印記調(diào)控區(qū)域（imprinting control region，ICR）的甲基化水平影響H19和IFG2的相對表達(dá)，使得IGF2和 H19之間存在復(fù)雜而緊密的聯(lián)系，并各自通過表觀遺傳的調(diào)控方式調(diào)節(jié)和影響對方的功能［15］。既往研究發(fā)現(xiàn)RA的關(guān)節(jié)破壞存在不依賴T細(xì)胞以及以FLS細(xì)胞異常增殖為中心的病理機(jī)制。RA患者部分FLS細(xì)胞中IGF2印記丟失（loss of imprinting，LOI）導(dǎo)致IGF2高表達(dá)，有助于在這種機(jī)制下促進(jìn)細(xì)胞增殖，促進(jìn)滑膜增生，導(dǎo)致關(guān)節(jié)破壞［16］。

1.3 與靶基因結(jié)合抑制其轉(zhuǎn)錄 H19可與DNA通過堿基互補(bǔ)配對的方式發(fā)揮作用，抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄。如在系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus， SLE）患者的BMSC中，H19與IL-2基因直接結(jié)合抑制其轉(zhuǎn)錄，從而降低了該基因的表達(dá)。實(shí)驗(yàn)表明H19過表達(dá)可以明顯下調(diào)BMSC細(xì)胞中總IL-2水平及其活性，而抑制H19產(chǎn)生則可以明顯促進(jìn)IL-2表達(dá)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞分化的目的［17］。

1.4 與蛋白質(zhì)結(jié)合發(fā)揮調(diào)控作用 H19可與蛋白質(zhì)直接結(jié)合以調(diào)節(jié)其活性，間接實(shí)現(xiàn)對其下游靶基因表達(dá)的調(diào)控。許多自身免疫性疾病都伴隨著微血管生成的病理改變。在人羊膜間充質(zhì)干細(xì)胞中，H19與甲基轉(zhuǎn)移酶EZH2相互作用，促進(jìn)其在血管生成抑制劑VASH1基因的啟動(dòng)子區(qū)域募集甲基，增加VASH1的表達(dá)和分泌，抑制血管生成［18］。

2 lncRNA H19在自身免疫性疾病中的作用

2.1 RA 既往研究顯示H19在RA患者的滑膜組織中高表達(dá)，在PBMC中低表達(dá)［19-20］。H19在RA中具有調(diào)節(jié)炎癥的作用，一方面H19通過下調(diào)FlS細(xì)胞中miR-103a表達(dá)，抑制盤狀結(jié)構(gòu)域受體2的功能實(shí)現(xiàn)緩解RA炎癥反應(yīng)和關(guān)節(jié)破壞的目的，從而起到抗炎的功能［21］；另一方面在TNF-α的作用下，H19加快了MH7A人成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞中酪氨酸激酶激活蛋白1（tyrosine kinase activator protein 1，TKA1）的磷酸化，進(jìn)而激活NF-κB和JNK/p38 MAPK等炎癥通路，促進(jìn)了多種炎癥因子釋放，起到促炎作用［22］。除了依賴經(jīng)典的炎癥途徑，H19還可以通過上調(diào)組蛋白去甲基化酶KDM6A的表達(dá)促進(jìn)M1巨噬細(xì)胞極化，加重RA的關(guān)節(jié)炎癥狀［23］。此外，在FLS細(xì)胞中過表達(dá)H19時(shí)，組織金屬蛋白酶抑制劑2的表達(dá)顯著增加，表明H19參與了RA滑膜組織中細(xì)胞外基質(zhì)的重建［19］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，H19通過充當(dāng)miR-124a的海綿調(diào)節(jié)CDK2和MCP-1的表達(dá)，調(diào)控了FLS細(xì)胞增殖［12］。值得一提的是，迄今為止還未發(fā)現(xiàn)H19的單核苷酸多樣性（single nucleotide polymorphism， SNP）與RA的遺傳易感性有關(guān)［24-25］。

2.2 干燥綜合征（sjogren syndrome，SS） SS主要累及淚腺、唾液腺等外分泌腺體。SS患者唾液中H19 ICR的甲基化水平降低，且降低的甲基化水平與補(bǔ)體C4水平負(fù)相關(guān)［26］，提示H19可能與SS發(fā)病和病情活動(dòng)有關(guān)，有望成為診斷SS的新型生物標(biāo)志物。與在唾液中觀察到的H19 ICR甲基化水平降低一致，SS患者PBMC細(xì)胞中H19表達(dá)較健康人明顯增加，但可能是樣本量較少的原因，并未觀察到小唾液腺中H19的表達(dá)存在顯著差異［26］。

2.3 SLE 與健康人相比H19在SLE患者PBMC細(xì)胞及其CD4+/CD14+亞群中的表達(dá)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但在患者血清和BMSC細(xì)胞中的表達(dá)則明顯增加，并與SLE疾病活動(dòng)指數(shù)（SLEDAI）呈正相關(guān)，表明其作為評估病情活動(dòng)新型標(biāo)志物的潛力［27-28］。在SLE患者體內(nèi)，H19介導(dǎo)了BMSC增殖和遷移，并最終促進(jìn)其凋亡，因此影響Treg細(xì)胞增殖和分化，破壞了BMSC介導(dǎo)的Tfh/Treg細(xì)胞平衡，加快了疾病的發(fā)展，這個(gè)過程在一定程度上與H19抑制IL-2的轉(zhuǎn)錄有關(guān)［28］。此外，H19現(xiàn)被認(rèn)為是miRNA Let-7家族的重要調(diào)節(jié)劑，而SLE患者BMSC中Let-7f的表達(dá)降低會(huì)觸發(fā)Treg/Th17失衡，這種失衡也與SLE病情惡化、炎癥反應(yīng)加劇有關(guān)［29-30］。

2.4 AS AS患者的主要表現(xiàn)是骶髂關(guān)節(jié)和脊柱附著點(diǎn)炎癥。有研究發(fā)現(xiàn)AS患者PBMC中高表達(dá)的H19通過與miR-675-5p/miR-22-5p相互作用調(diào)控維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）的表達(dá)，促進(jìn)了IL-17A、IL-23等炎癥因子的釋放［13］。由于VDR會(huì)影響AS患者骨骼的代謝以及炎癥過程，H19與VDR表達(dá)的關(guān)聯(lián)性可能揭示了其參與AS發(fā)病機(jī)制的重要途徑［31］。此外，AS的強(qiáng)直癥狀被認(rèn)為是炎癥刺激下反復(fù)骨破壞和骨再生的產(chǎn)物，H19可以通過多種途徑促進(jìn)成骨細(xì)胞分化和骨再生［32］，因此其在AS發(fā)病中的潛在病理作用值得進(jìn)一步探究。

2.5 特發(fā)性炎癥性肌?。╥diopathic inflammatory myopathies，IIM） IMM是一組系統(tǒng)性自身免疫性結(jié)締組織病，可大致分為多發(fā)性肌炎、皮肌炎和包涵體肌炎?？拱滨-RNA合成酶抗體陽性的IIM患者常被稱為抗合成酶抗體綜合征（antisynthetase syndrome，ASS），而抗Jo-1抗體陽性的ASS患者又被稱為抗Jo-1抗體綜合征。有研究發(fā)現(xiàn)抗JO-1抗體綜合征和包涵體肌炎患者的肌肉組織中H19表達(dá)增加，推測該結(jié)果可能與肌肉量減少和無力的癥狀有關(guān)［33］。此外，H19可以競爭性抑制泛素連接酶TRIM63的活性，增強(qiáng)骨骼肌細(xì)胞中肌營養(yǎng)不良蛋白的穩(wěn)定性，避免其降解，而肌營養(yǎng)不良蛋白減少與肌炎的嚴(yán)重程度有關(guān)，因此這也可能是H19參與IIM發(fā)病機(jī)制的途徑之一［34-35］。

2.6 潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC） UC患者結(jié)腸組織及黏膜中的H19表達(dá)水平較健康人顯著增高［28，36］。炎癥因子IL-22通過誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞中H19表達(dá)，抑制p53蛋白、miR-34a和let-7的釋放，促進(jìn)了腸上皮增殖和黏膜愈合，使機(jī)體在炎癥環(huán)境中維持腸上皮穩(wěn)態(tài)［28］；然而，H19過表達(dá)可能通過多種方式來破壞腸道屏障功能，例如衍生出miR-675下調(diào)結(jié)腸組織中E-鈣黏蛋白、緊密連接蛋白和VDR表達(dá)［36-37］。研究還發(fā)現(xiàn)葡聚糖硫酸鈉鹽（dextran sulfate sodium salt，DSS）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織中H19表達(dá)水平顯著升高，以及調(diào)控其表達(dá)可以抑制小鼠脾臟中Th17細(xì)胞的分化［38］。鑒于Th17細(xì)胞在維持腸道重要屏障部位穩(wěn)定中的重要作用，以及H19在上皮細(xì)胞更新和腸上皮再生方面的價(jià)值［28］，H19針對UC潛在的治療效用值得進(jìn)一步關(guān)注。此外，潰瘍性結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌（ulcerative colitisassociated colorectal cancer，CAC）是UC的一種嚴(yán)重并發(fā)癥，從活動(dòng)性UC到CAC的轉(zhuǎn)化，可能與H19競爭性抑制let-7a，導(dǎo)致原癌基因c-Myc過度表達(dá)有關(guān)［39］。

3 結(jié)論和展望

H19作為一種印記基因已被發(fā)現(xiàn)30年了，早期的研究大多著眼于其在妊娠和分娩階段的功能。近年來隨著研究成果的不斷涌現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)H19參與了包括成骨分化、炎癥調(diào)節(jié)、上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、細(xì)胞自噬等眾多病理生理過程［9，40-42］，在一定程度上揭示了H19在疾病發(fā)生發(fā)展中起到的重要作用。H19在自身免疫性疾病的病理機(jī)制中扮演的角色具有異質(zhì)性，如在SLE中H19通過干擾Treg細(xì)胞增殖和分化破壞了免疫細(xì)胞間的平衡，而在AS中則更多展現(xiàn)出其調(diào)節(jié)炎癥和促進(jìn)成骨分化的功能［13，17］。即便在同一種疾病的不同部位，H19也發(fā)揮著不同的功能：在RA患者的滑膜組織和PBMC中，H19的表達(dá)水平完全不同，并在疾病中同時(shí)顯現(xiàn)出了促炎和抗炎兩種截然相反的功能［19-20］；在同一種疾病的同一部位，H19不同的表達(dá)水平也會(huì)帶來不同的后果，如在UC中H19可促進(jìn)腸上皮增殖和黏膜愈合，但其過表達(dá)則可能會(huì)損害腸道的屏障功能，加重腸道炎癥［28，36］。事實(shí)上，自身免疫性疾病的發(fā)病是一系列復(fù)雜因素綜合作用的結(jié)果，內(nèi)分泌和環(huán)境因素的影響往往不容忽視。某些自身免疫性疾病有較強(qiáng)的性別傾向，通常與雌激素水平有關(guān)，而H19的表達(dá)水平同樣受到雌激素的影響［43］。此外，H19也被認(rèn)為是一種應(yīng)激誘導(dǎo)表達(dá)的lnc-RNA，成年人暴露于環(huán)境壓力下時(shí)，H19表達(dá)增加并積累，而應(yīng)激是自身免疫性疾病發(fā)病的重要誘因［9］。

總之，H19對自身免疫性疾病的影響可能是非常廣泛的，但迄今為止還知之甚少。H19也許可以作為一種新的生物標(biāo)志物，其表達(dá)水平對監(jiān)測一些自身免疫性疾病的病情變化有著積極意義，但更重要的是需要進(jìn)一步了解其參與的分子和細(xì)胞機(jī)制，加深對自身免疫性疾病發(fā)病機(jī)制的理解，推動(dòng)新的治療策略的發(fā)展。