長鏈非編碼RNA在自身免疫性疾病中作用的研究進展

范華宇，龔 瑜，史玉玲

(同濟大學附屬第十人民醫院 皮膚科， 上海 200072)

基因組計劃研究表明，在組成人類基因組的30億個堿基對中，僅有1.5%的核酸序列用于蛋白質編碼，其余98.5%的基因組為非蛋白質編碼序列。非蛋白編碼序列主要包括兩類：microRNA(miRNA)和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNAs, lncRNAs)，miRNA發揮功能的分子機制已比較清楚，即通過種子序列與靶mRNA分子3′UTR不完全互補結合，從而降解mRNA或抑制其翻譯[1]。人類lncRNAs的數量超過蛋白編碼基因數量的兩倍，但目前對其命名、分類及作用的了解仍處在起步階段。lncRNAs在不同的生物過程中都有關鍵作用，包括染色體的表觀遺傳修飾、啟動子特異性基因調控、核輸入及核體結構的維持、核糖核酸剪接和蛋白質轉運等。lncRNAs在細胞的發育中也起重要的作用，包括干細胞發展、多能性、細胞增殖和凋亡等[2]。lncRNAs還與人類疾病直接相關，比如癌、阿爾茨海默病、心血管疾病及自身免疫性疾病等。本綜述將對近幾年lncRNAs在自身免疫性疾病發生發展中的研究進展進行總結。

1 銀屑病

銀屑病(psoriasis)是一種遺傳因素和環境因素共同作用的多基因慢性炎性反應性皮膚疾病，是由激活的免疫細胞系統引起的器官特異性自身免疫性疾病。PRINS(psoriasis susceptibility-related RNA gene induced by stress)是應激所致的在銀屑病皮損和非皮損中過表達的一種lncRNA，對暴露在壓力中的細胞有保護作用。然而，表皮中PRINS表達的升高也可能導致銀屑病易感性[3]。有體外實驗顯示，其他的應激因子如：微生物成分、環己酰胺所致翻譯阻滯和UV-B照射等，均能使角質形成細胞中PRINS表達升高[4]。PRINS 可調控G1P3基因(一種干擾素誘導基因，在腫瘤細胞中有抗凋亡作用)。G1P3在過度增生的皮損患者中上調400倍，在非皮損患者表皮中上調9倍。PRINS失調可能導致銀屑病，并減弱對G1P3的調節，從而降低角質形成細胞對自發凋亡的敏感性[5]。在HaCaT細胞和NHKs(normal human keratinocytes)中使用小干擾RNA誘導PRINS沉默對LPS介導的NF-κB活性均無作用，PRINS可能與角質形成細胞中NF-κB信號功能無關[6]。 PRINS的表達出現在銀屑病患者皮膚表皮的全層。NPM(nucleophosmin)，一種核仁磷酸蛋白，和哺乳動物細胞對環境壓力的急性應答有關，在銀屑病患者皮損部位的表皮中高表達。NPM在紫外線照射的角質形成細胞中會穿梭到核質中，而PRINS基因特異性的沉默導致NPM在經紫外線照射的角質形成細胞的核仁中保留，這表明PRINS可能在NPM誘導的皮膚細胞壓力應答中起作用[7]。

2 類風濕性關節炎

類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis,RA)是以慢性和對稱性多關節炎為主要表現的自身免疫性疾病。RA患者的外周血單個核細胞及血清外泌體(exosomes)中lncRNA Hotair顯著升高，并誘導活化巨噬細胞的遷移。Hotair 在乳腺癌、結腸癌、胰腺癌和肝癌中也是上調的。Hotair導致RA的病理機制是激活破骨細胞和滑膜細胞中MMP- 2和MMP- 13，進而可能導致骨和軟骨基質的溶解，促進關節破壞[8]。 紫草素可通過lncRNA-NR024118抑制RA滑膜成纖維細胞炎性反應[9]。

LOC100652951和 LOC100506036 在RA患者 T 細胞中高表達。生物制劑治療可以降低RA患者T細胞中LOC100652951的表達；T細胞的激活使LOC100506036表達增高，誘導RA炎性反應；抑制LOC100506036表達則減少鞘磷脂磷酸二酯酶1(sphingomyelin phosphodiesterase 1, smpd1)和NFAT1(nuclear factor of activated T cells 1)的表達[10]。LOC100652951和 LOC100506036 可能成為治療RA的新靶點。C5在RA患者發炎關節中表達升高， C5缺陷小鼠對膠原誘導的關節炎有抵抗作用。C5T1 lncRNA(C5-TRAF1-long non-coding RNA)主要在細胞核內表達，在RA患者滑膜成纖維細胞敲除C5T1 lncRNA后C5 mRNA表達顯著降低[11]。C5T1lncRNA在RA中的作用有待進一步研究。

3 炎性腸病

炎性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是一組特定的腸道慢性疾病的統稱，主要包括克羅恩病(Crohn’s disease, CD)和潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis, UC)兩種。活動性CD患者lncRNADQ786243和CREB(cAMP response element binding protein)的表達均升高。Foxp3作為CD4+Treg細胞的發育和功能成熟的“主控基因”，在非活動性CD患者中較活動性CD患者和健康人中表達減少，但在活動性CD患者和健康人中的表達無明顯差異。在Jurkat細胞中DQ786243轉染48 h后，CREB和Foxp3的mRNA表達均升高，CREB的磷酸化比例增加[ 12]。由此可見DQ786243對于CD患者的基因轉錄和免疫調節均有影響，但具體機制有待進一步的研究。

超過50%的IBD基因易感位點和其他的炎性疾病及自身免疫性疾病包括1型糖尿病(type Ⅰ diabetes T1D)的易感位點發生重疊。T1D易感位點相關的lncRNAs中GC(lncRNAs中GC含量越少，則其堿基結構越不穩定，可以使主要序列更易與細胞因子相互作用)含量(48%)比IBD位點相關lncRNAs中GC(43.5%)及總NONCODEv4人類lncRNAs中GC(42%)含量高[13]。炎性的CD和UC患者中分別有431和745種lncRNAs的差異表達，而在非炎性的CD和UC患者中則分別有12和19種lncRNAs的差異表達，lncRNAs的表達譜在炎性的和非炎性CD和UC中都能成功的將IBD患者和健康對照組區分開[14]。

4 其他自身免疫性疾病中相關lncRNA

Ⅰ型糖尿病(type Ⅰ diabetes,T1D)是以胰島被單核細胞過度浸潤為特征的自身免疫性疾病，伴隨著胰島細胞漸進性破壞的炎性過程[15]。MIN6細胞表達大量的lncRNAs，該lncRNAs的水平已在小鼠胰島中確認且在NOD小鼠的糖尿病前期表達增高。該實驗用4個lncRNAs來集中說明在小鼠胰島中促炎性因子對它們的調控，lncRNA- 3與lncRNA- 4能夠有效的增加MIN6和小鼠胰島細胞的凋亡，然而lncRNA- 1與lncRNA- 2只有在低劑量IL- 1β 或TNF-α的作用下才介導凋亡[15]。雖然篩選出很多糖尿病相關的lncRNAs，但它們的分子機制及相互間的關聯仍需進一步研究。

干燥綜合征(Sjogren’s syndrome,SS)是一種以侵犯淚腺、唾液腺等外分泌腺為主的慢性自身免疫性疾病。lncRNA TMEVPG1也稱NEST，是首先在Theiler’s病毒中易感位點發現的，TMEVPG1在CD4+細胞、CD8+細胞及NK細胞中表達。TMEVPG1在干燥綜合征中高表達，能通過T-bet促進 IFN-γ的產生，且它的水平和SSA(Sjogren syndrome A)、ESR(erythrocyte sedimentation rate)及IgG相關聯，但與SSB(Sjogren syndrome B)、Ro- 52及ANA(antinuclear antibodies)無關[16]；NEST在橋本氏甲狀腺炎患者中表達也是上調的[17]。在干燥綜合征患者的腮腺中有兩個lncRNA顯著上調：分別是Gomafu(為基因間的lncRNA)與lncRNA LINC01215[18]。

系統系紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)是一種系統性的自身免疫性疾病，主要累及皮膚黏膜、骨骼肌肉、腎臟及中樞神經系統。Linc0949和linc0597在SLE患者中明顯減少,linc0949和SLEDAI- 2K評分呈負相關，但和補體成分C3水平呈顯著正相關。Linc0597在有累及器官損害的患者中也是減少的，且其表達的減少和狼瘡性腎炎相關；在治療后表達水平顯著上升。Linc0597的表達則與疾病活動性和器官損害無相關性[19]。另外，lncRNA HIVEP及一個在它的轉錄啟始區上游長800～1 500堿基的lncRNA，在SLE中均顯著上調；兩個位于染色體6q上的lncRNA在SLE中也是顯著上調的[20]。

多發性硬化癥(multiple sclerosis, MS)是一種由CD4+T細胞誘導的中樞神經系統慢性炎性疾病，主要病變是中樞神經系統白質炎性脫髓鞘。在MS患者中有2 353個上調的lncRANs，389個下調的lncRANs，1 037個上調的mRNAs與279個下調的mRNAs；另發現一些可能的順式調控基因，比如HOXC9在MS患者PBMC中上調2.9倍，可能是lncRAN uc.341的靶點；DDIT4作為lncRNA ENST00000491934.2(上調2.87倍)的上游，有可能成為ENST00000491934.2的順式調控靶點[21]。系統性硬化病(SSc)或硬皮病可以導致皮膚和內臟器官的纖維化。 lncRNA TSIX 在SSc體內實驗和體外實驗的皮膚成纖維細胞中均高表達，在SSc 患者血清中也高表達，TSIX 是新發現的膠原表達調控者，促進膠原mRNA 的穩定性[22]。

重癥肌無力(myasthenia gravis, MG)是一種由T細胞和B細胞參與，神經肌肉接頭處乙酰膽堿受體抗體介導的自身免疫性疾病。 在伴發和不伴發胸腺瘤的MG患者中進行lncRNA 與mRNA 的表達分析，發現共有12個明顯異常表達的lncRNAs,其中lncRNA oebiotech- 11933在伴有胸腺瘤的MG患者中的表達和健康人相比，上調程度最高，并和MAPK信號通路、趨化因子信號通路、NOD樣受體信號通路、Toll樣受體信號通路及脂肪細胞因子信號通路等相關[23]。

川崎病(Kawasaki disease)是一種主要發生于兒童、以全身血管炎為主要病變的急性發熱性出疹性疾病，主要累及冠狀動脈。 Lnc1992 THRIL(TNF-α and hnRNPL related immunoregulatory lncRNA)的表達和川崎病患者癥狀的嚴重程度相關，并能通過hnRNPL(heterogenous nuclear ribonucleoprotein L)誘導TNF-α發揮作用。THRIL的表達在川崎病急性期是減低的，但此時TNF-α水平是升高的，這一負反饋調控在體外實驗中已證實，表明THRIL可能成為免疫激活中新的生物標志物[24]。THRIL對TNF-α的調控表明其可能參與其他常見的炎性疾病，如類風濕性關節炎、銀屑病等。這值得進一步研究。

5 存在問題與展望

近年來人們關于lncRNAs對基因的調控作用有越來越多的認識，并開始關注lncRNAs在疾病中的作用機制。但是目前lncRNAs在自身免疫性疾病中的研究，多局限在鑒別致病的lncRNAs的數量。同一種自身免疫性疾病可有多種lncRNAs表達差異，但究竟是某一個lncRNAs起主要作用或者是幾個共同起作用，有待進一步研究；lncRNAs影響某一基因或蛋白的具體通路也缺乏詳細的機制研究；不同的自身免疫性疾病可有相同的lncRNAs差異表達，那么是否是同一種lncRNAs在不同的自身免疫性疾病中有相同的機制？這些都需要更多的研究。另外lncRNAs 不僅和自身免疫性疾病相關，還與癌、神經系統疾病和心血管疾病等相關，這表明lncRNA在疾病機制中有著更為復雜及重要的作用。此外，使用小干擾RNA可以阻斷特定lncRNA的表達，導致患者血清及組織中lncRNA的表達發生變化，這些為疾病的診斷和治療提供了新的方向,但仍有許多問題有待解決。