lncRNA對類風濕關節(jié)炎骨破壞的影響及機制探討①

王麗琴 王 鋼 王 佳 魏 勇 （甘肅中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院風濕骨病科，蘭州730000）

類風濕關節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是 一種以持續(xù)性滑膜炎癥和骨質(zhì)流失導致關節(jié)骨質(zhì)侵蝕和畸形為特征的破壞性自身免疫性疾病，RA 骨破壞是一種典型的骨代謝紊亂性疾病。近年非編碼RNA 是生命科學領域研究熱點。隨著新的醫(yī)療概念——精準醫(yī)學提出，靶向治療及精準治療成為臨床追求目標。由于RA 發(fā)病原因和機制尚未明確，在RA 發(fā)生發(fā)展過程中對某一特殊位點進行深入研究，闡明具體機制，從而針對具體靶點進行干預，為疾病預防、診斷及治療制定更準確、有效的個體化方案已成為風濕科醫(yī)生關注重點。長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）作為近年研究熱點，在調(diào)控細胞水平方面發(fā)揮關鍵作用，具有重要生物學功能。隨著基因組學與生物信息學發(fā)展，大量研究表明lncRNA 參與細胞分化、凋亡過程，在人類多種疾病發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用，且與骨質(zhì)疏松癥、骨關節(jié)炎、腫瘤及自身免疫性疾病等密切相關。但目前l(fā)ncRNA 研究仍處于萌芽階段。本文就lncRNA 參與調(diào)控骨代謝，進而可能對RA 骨侵蝕發(fā)生的影響，并就其調(diào)控機制開展相關性探討。

1 lncRNA及其生物學特性

lncRNA 是一類長度超過200 nt 的轉錄產(chǎn)物，具有較長核苷酸鏈，不具有或有少許蛋白編碼功能。lncRNA 特異性較強，其組織特異性遠強于蛋白編碼RNA［1］。在同一組織或器官的不同發(fā)育階段或不同部位，lncRNA 表達不盡相同。lncRNA 曾被認為是基因組進化過程中的“噪聲”或“垃圾”，但隨著研究深入，越來越多證據(jù)表明lncRNA 在疾病進程中起重要作用［2］。眾多證據(jù)顯示，lncRNA 在分子機制層面調(diào)節(jié)細胞分化及功能，參與疾病發(fā)生過程。ln‐cRNA 在分化、發(fā)育、細胞增殖凋亡、代謝等過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用［3］。lncRNA 過表達、缺失和突變都可能引發(fā)多種人類疾病［4］。多種lncRNA 的功能尚未闡明，但目前部分lncRNA 的功能和作用機制已被揭示，如H19、HOTAIR、NEAT1、TERG 等，但其作用機制各不相同，lncRNA 可能通過順式作用直接調(diào)控鄰近基因表達和反式作用調(diào)控遠距離基因表達，形成覆蓋轉錄水平、轉錄后水平及表觀遺傳水平的調(diào)控網(wǎng)絡（圖1）［5］。

圖1 lncRNA對基因表達的調(diào)控Fig.1 Regulation of gene expression by lncRNA

2 RA骨破壞發(fā)生機制

RA 的基本病理改變?yōu)槁曰ぱ住⒀荇栊纬伞⒅饾u侵及軟骨、軟骨下骨，導致關節(jié)骨質(zhì)破壞。研究表明，RA 疾病早期即出現(xiàn)骨質(zhì)流失，與普通人群相比，RA 患者合并骨質(zhì)疏松的發(fā)生率明顯提高［6］。骨形成和骨吸收動態(tài)平衡被打破，骨穩(wěn)態(tài)失衡導致多種骨代謝相關疾病。人體骨代謝平衡需成骨細胞和破骨細胞共同維持，由骨吸收和骨形成控制而維持動態(tài)平衡，但破骨細胞（osteoclast，OC）和成骨細胞（osteoblast，OB）可被多種免疫細胞、炎癥因子及信號通路調(diào)節(jié)。多種免疫相關炎癥細胞因子（如IL-17、IL-1、IL-6、TNF-α 等）導致OC 活性增強，表現(xiàn)為骨吸收亢進；而OB 活性受限，表現(xiàn)為骨形成受抑制，骨代謝紊亂，引發(fā)RA骨破壞。

生物分子學研究領域已發(fā)現(xiàn)lncRNA 可通過多種機制調(diào)控骨組織相關軟骨細胞、OC及OB形成、分化與功能，參與骨相關疾病病理過程［7］。研究顯示，部分lncRNA 可通過多種因素調(diào)控相關細胞因子表達，參與骨代謝疾病發(fā)生發(fā)展［8］。因此，lncRNA 參與骨骼系統(tǒng)正常發(fā)育及代謝，維持骨穩(wěn)態(tài)平衡，調(diào)控OC 和OB 形成分化，對骨形成和骨吸收過程發(fā)揮關鍵作用，進而可能影響RA骨侵蝕發(fā)生發(fā)展。

2.1 lncRNA 對 OC 分化的影響 OC 主要是為骨吸收細胞，來源于單核-巨噬細胞，其分化成熟受多種轉錄因子、信號通絡及免疫細胞影響。NF-κB、RANKL/RANK/OPG 通絡、MAPK 通絡（p38、JNK、ERK）及NFATc1 均為對OC 發(fā)揮重要作用的信號通絡及轉錄因子。OC 與免疫系統(tǒng)中多種細胞因子相互影響，參與免疫相關性疾病的研究逐漸深入，被認為是新型學科-骨免疫學中的重要成員，進一步影響骨代謝與免疫反應［9-10］。OC 被認為是 RA 骨破壞發(fā)生過程中最主要的參與者，對骨侵蝕進展起關鍵性作用。

非編碼RNA 參與骨代謝及破骨細胞分化的研究處于起步階段，但越來越多研究者已對其調(diào)控機制展開深入研究。研究顯示，lncRNA-Jak3 促進破骨過程，通過正向調(diào)控OC 因子NFATc1 表達，參與單水合尿酸鈉誘導的 OC 分化［11］。DOU 等［12］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA也參與造血干細胞向OC分化的調(diào)控，提示lncRNA 與OC 形成和分化密切相關，成熟的活化OC中，多個lncRNA表達上調(diào)或下降，通過生物學功能分析差異表達lncRNA 的主要通路，但具體功能尚未闡明。TONG 等［13］報道 lncRNA-DANCR 通過促進IL-6 和TNF-α 表達參與OC 介導的骨吸收過程。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-AK077216 促進 NFATc1 表達，而NFATc1 是OC 分化成熟過程中必不可少的轉錄因子，從而證實lncRNA-AK077216 通過調(diào)控NFATc1表達發(fā)揮促進OC 分化的功能［14］。也有研究證實ln‐cRNA-AK082203 通過直接靶向轉錄因子NFAT1 調(diào)控OC形成［15］。

OC 是RA 骨侵蝕發(fā)生過程中最主要的細胞類型，在RA 骨破壞進程中起關鍵作用，眾多研究顯示，lncRNA參與OC分化，通過不同靶基因發(fā)揮調(diào)控作用，因此，lncRNA可能參與RA骨破壞發(fā)生發(fā)展過程，且通過研究lncRNA 調(diào)控OC 分化機制可能為RA骨破壞治療提供新的靶點及防治策略。

2.2 lncRNA 對 OB 分化的影響 OB 由間充質(zhì)干細胞分化產(chǎn)生，具有產(chǎn)生和礦化骨基質(zhì)功能，是骨形成的基本功能單位。關于lncRNA 調(diào)控OB 形成在骨重塑中的作用研究越來越多，已有研究報道ln‐cRNA 在OB 分化過程中的表達譜，并發(fā)揮重要調(diào)控作用，且在骨質(zhì)疏松癥發(fā)生過程中起關鍵作用［16］。lncRNA 對成骨分化具有雙重作用，研究發(fā)現(xiàn)，ln‐cRNA104 與 lncRNA-ENST00000585537.1 介 導 的MAP2K6/TEKT1/ABCA5與成骨分化呈正相關［17-18］。lncRNA 可通過OB 分化機制抑制成骨分化，也可通過促進OC 骨吸收機制抑制成骨分化。最近研究證實，下調(diào)lncRNA-ANCR可上調(diào)ATP等骨形成標志物表達，lncRNA-ANCR 與成骨細胞分化形成密切相關［19-20］。研究表明，lncRNA-ANRIL 可能通過影響OPG 和 RNAKL 表達，對 OC 和 OB 活動功能發(fā)揮作用［15］。lncRNA MIAT在間充質(zhì)干細胞成骨分化過程中表達下調(diào)，敲低MIAT 可在體內(nèi)水平促進成骨分化，體外促進骨形成［21］。高艷等［22］研究發(fā)現(xiàn)，誘導OB 分化過程中IncRNA-AK051397 表達上調(diào)，提示其對成骨分化具有促進作用。此外，王錦玉［23］研究說明，lncRNA 特異性表達可促進OB 分化。lncRNA與Wnt/β-catenin 信號通路的作用機制及相關分子可能成為個體化治療的潛在靶點［24］。關節(jié)軟骨是關節(jié)結構重要組成部分，對關節(jié)具有較好保護作用，阻止或減少軟骨細胞凋亡，是防治關節(jié)炎骨破壞的關鍵熱點。lncRNA-RP11 可能通過調(diào)控MMP-3、MMP-9 等金屬基質(zhì)蛋白影響膝骨性關節(jié)炎軟骨細胞增殖與凋亡［25］。

OB 和OC 是影響骨重建過程的2 種主要細胞，其功能活動并非孤立存在，而是相互影響、相互作用。RA 關節(jié)骨質(zhì)破壞治療中發(fā)現(xiàn)新骨形成有限，而骨侵蝕仍難以修復，說明OB 發(fā)揮的骨形成作用對RA 骨破壞防治不可或缺。調(diào)節(jié)OC 和OB 動態(tài)平衡對維持骨穩(wěn)態(tài)，研究防治RA 骨破壞的治療策略及藥物有重要意義。lncRNA參與OB和OC分化，對OB 和OC 平衡起重要作用。因此，lncRNA 相關性的深入研究有望成為RA骨破壞治療的新靶點。

3 lncRNA在RA及免疫調(diào)節(jié)作用的研究

lncRNA 參與免疫調(diào)節(jié)的作用已被逐漸發(fā)現(xiàn)，T 細胞和B 細胞作為參與免疫應答的2 種最主要細胞類型，受多種lncRNA 調(diào)控［26］。研究顯示 CIA 大鼠中 lncRNA-MEG3 表達降低，NLRC5 表達升高；過表達 lncRNA-MEG3 可抑制 NLRC5 表達和 FLSs 增殖，提示lncRNA-MEG3 可能調(diào)控NLRC5 表達參與RA發(fā)生發(fā)展［27］。研究表明，RA 患者外周血和關節(jié)滑液中存在異常表達的 lncRNA［28］。多種 lncRNA 如Hotair、LUST、H19 和 MEG9 等在 RA 患者體內(nèi)表達明顯上調(diào)；同時高劑量Hotair活化巨噬細胞、低劑量Hotair 卻 激 活 MMP-2、MMP-3 等 基 質(zhì) 蛋 白酶［29］。GHARESOURAN 等［30］發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5 通過調(diào)節(jié)下游NR3C1 基因參與多發(fā)性硬化進展。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5 在染色體1q25d 上的位點與系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）發(fā)生相關，且 lncRNA-GAS5 在 SLE 患者 CD4+T 細胞和 B 細胞中的表達呈明顯下調(diào)趨勢，說明lncRNA-GAS5 與自身免疫性疾病密切相關［31］。此外，陳娟等［32］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5 影響骨代謝相關細胞因子，說明lncRNA-GAS5 通過影響細胞因子參與免疫反應進而調(diào)控骨代謝平衡。以上研究均證實lncRNA 參與機體免疫調(diào)控，參與RA生物學進程。

4 討論

目前l(fā)ncRNA 已成為研究熱點，lncRNA 與各種骨代謝疾病發(fā)生發(fā)展密切相關，發(fā)揮其獨特的生物學功能，已成為近年骨代謝相關疾病機制研究重點。lncRNA在骨代謝及OC的相關研究處于起步階段，尤其是lncRNA 在RA 骨破壞中的研究十分匱乏。隨著lncRNA 研究不斷深入，其與骨代謝相關疾病的關系逐漸被認識，具體分子機制逐步被闡明。因此，lncRNA 結構與功能的深入研究，對免疫及骨代謝調(diào)節(jié)作用有望為RA 治療提供新思路。ln‐cRNA 參與骨代謝的具體調(diào)控機制對闡明RA 骨質(zhì)破壞的發(fā)病機制及采取防治策略有重要意義。