microRNA-223調控NF-κB信號通路干預骨關節(jié)炎的研究進展

閆文 顧玉彪 謝興文 雷寧波 李鼎鵬 馬成 袁可馨

1.甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州 730000 2.甘肅省中醫(yī)院，甘肅 蘭州 730000 3.甘肅省第二人民醫(yī)院，甘肅 蘭州 730000 4.西北民族大學附屬醫(yī)院，甘肅 蘭州730030

骨關節(jié)炎(osteoarthritis，OA)作為常見的一種慢性關節(jié)退行性疾病，其主要臨床表現(xiàn)為關節(jié)疼痛和一定的活動受限。調查數(shù)據(jù)顯示，全球骨關節(jié)炎患者超過2.4億人，是導致殘疾的主要原因[1]。越來越多的研究[2-3]證明，NF-κB信號通路在OA的發(fā)生發(fā)展過程中具有非常重要的作用，與OA的發(fā)生發(fā)展相關。隨著OA的發(fā)生，機體的各種影響因素對NF-κB信號通路產生激活作用，并且OA的發(fā)生常常伴隨而來的炎癥細胞的增加及軟骨細胞的加速凋亡等，這些影響因素促進NF-κB信號通路的激活[4]，NF-κB信號通路激活將進一步促進OA的發(fā)生及進展。近年來隨著對基因相關技術的了解及掌握，研究[5]發(fā)現(xiàn)，microRNA-223通過調控相關基因的表達，可激活NF-κB信號通路，從而加速軟骨細胞的凋亡以及機體促炎因子的釋放，導致OA的發(fā)生及疾病的進展。因此，對microRNA-223進行研究以及發(fā)現(xiàn)其作用機制對NF-κB信號通路的調控作用是非常重要的。我們通過調控NF-κB信號通路對OA的發(fā)展進行干預及調節(jié)，以此來達到延緩OA進展的目的；還可以通過microRNA-223對OA的發(fā)展進行研究，了解其對OA的那些病理變化過程進行了調控等，為治療OA方面提供一些新的治療思想及方法等。

1 microRNA-223與NF-κB信號通路

1.1 microRNA-223

microRNA作為一種被人們熟知的單鏈RNA，具體的由21～23個核苷酸組成[6]。microRNA調節(jié)人體內約90 %的人類基因的表達，在人體的發(fā)育和生長及組織穩(wěn)態(tài)過程中發(fā)揮重要的作用[7]。microRNA表達的生理變化對于調節(jié)復雜的遺傳網絡和細胞信號級聯(lián)至關重要[8]。在許多疾病情況下，microRNA表達的改變同樣在作為病理性細胞變化的一部分修改蛋白質表達中起著核心作用。microRNA-223是脊椎動物中高度保守的microRNA，通常microRNA-223位于非編碼轉錄本的第三外顯子中，主要產生microRNA-223-3p鏈[9]。研究[11]發(fā)現(xiàn)，microRNA-223的轉錄由兩個保守的核心啟動子驅動，這就使得microRNA-223的表達主要見于造血細胞，尤其是粒細胞及其祖細胞。作為外周血中最豐富的microRNA，microRNA-223在機體的調節(jié)系統(tǒng)中主要參與調節(jié)單核細胞-巨噬細胞分化、中性粒細胞募集和促炎反應。microRNA-223通過靶向多種因子來控制炎癥，包括白介素家族、腫瘤壞死因子-α、核因子和核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3等[12]。在機體中，microRNA-223主要的作用被認為是一種抗炎的microRNA而發(fā)揮功能，當機體出現(xiàn)炎癥時，microRNA-223將發(fā)揮作用，通過抑制機體的炎癥因子的產生及促進機體抗炎因子的產生來抑制機體的巨噬細胞和中性粒細胞的產生，從而抑制先天免疫系統(tǒng)的激活等。也有研究[13]表明，microRNA-223與血清中的腫瘤壞死因子-α水平呈負相關，而腫瘤壞死因子-α作為OA中最常見的炎癥因子，能夠促進OA的進展。因此調節(jié)NF-κB信號通路對延緩OA的進展具有良好的作用。因此，microRNA-223作為一種調節(jié)劑，具有調節(jié)炎癥因子的能力。進而調控炎癥信號通路來延緩OA的進展來達到治療的目的。

1.2 microRNA-223與NF-κB信號通路

NF-κB在哺乳動物中常常被認為是炎癥信號傳導的主要轉錄因子，在機體中主要調節(jié)炎癥細胞因子等[14-15]。在機體生理狀況下，NF-κB的水平被嚴格控制而處于一種動態(tài)的平衡之中而發(fā)揮作用。研究[16]表明，NF-κB信號通路可以被促炎細胞因子、機械應力和細胞外基質(extracellular matrix，ECM)降解產物激活，這種激活導致許多細胞因子、炎癥介質、轉錄因子和幾種基質降解酶的表達受到調節(jié)。當機體由于受到各種原因導致導致機體NF-κB水平失調，炎癥細胞因子的增加從而加重機體的炎癥反應，產生一系列不良后果。研究[17]表明，NF-κB在炎癥和免疫反應中起著核心作用。在機體生理狀態(tài)下，NF-κB與IKB(NF-κB抑制劑)在細胞內結合使其保持不活動狀態(tài)，而隨著炎癥因子如腫瘤壞死因子-α等的刺激，IKK(IKB激酶)被激活并磷酸化IKB，IKB被降解后[18-19]，游離的NF-κB進入細胞核，在那里調節(jié)基因的轉錄，這其中就包括被NF-κB上調的IKB基因[20]。當合成的IKB與NF-κB結合后，促進其由細胞質向細胞核的轉移，并且進一步激活NF-κB并在細胞核中積累并表達相關促炎細胞因子的產生。研究[21]表明，microRNA-223在參與NF-κB通路時，主要參與介導NF-κB最主要的兩個主體，分別為IKK和IKB。在NF-κB的激活過程中，microRNA-223參與對IKK合成時的銜接蛋白。由于此時microRNA-223的抑制將導致IKK水平的降低及對NF-κB的水平產生影響，在這種情況下，microRNA-223也被NF-κB誘導。當NF-κB水平下降時，它們的水平下降，導致IKK水平升高，這反過來又會導致NF-κB水平上升，隨著microRNA-223水平的升高，IKK水平會進一步降低，而激活的NF-κB則會減少，microRNA-223在參與該循環(huán)過程時，作為一種調節(jié)劑，對機體的NF-κB的調節(jié)具有抑制作用[22-24]。所以，我們可以通過促進microRNA-223的表達，減少IKK及NF-κB的積累，通過這樣的調節(jié)，就可以間接的對NF-κB信號通路的激活起到一個抑制作用并延緩OA的進展，從而達到治療的目的。

2 microRNA-223與骨關節(jié)炎

2.1 microRNA-223促進抗炎因子的產生

在OA中，隨著關節(jié)軟骨的退變及磨損等，這些刺激因素將導致在關節(jié)軟骨及軟骨細胞中產生炎癥[22]，隨著炎癥因子的增加，機體將產生相應的臨床表現(xiàn)，如關節(jié)疼痛和功能障礙等。研究發(fā)現(xiàn)，在OA發(fā)生時，機體也會產生一些相應的炎癥因子，這些炎癥因子的存在將進一步的刺激關節(jié)軟骨及軟骨細胞從而發(fā)生更多的炎癥反應，影響機體的功能。隨著機體產生了很多相關的炎癥因子，NF-κB等相關信號通路作為經典的炎癥信號通路被激活[23]。這就使得相關的促炎因子產生大大增加，進一步加重機體的炎癥反應，影響患者的更多功能。所以，機體將啟動抗炎途徑以此來抑制炎癥因子的產生及抑制相關信號通路的表達，以此來抑制炎癥因子的產生及表達，來延緩OA的進展。

microRNA-223作為機體的一種抗炎調節(jié)劑將發(fā)揮作用。microRNA-223通過抑制機體的炎癥因子的產生及促進機體抗炎因子的產生來抑制機體的巨噬細胞和中性粒細胞的產生[24-27]，或對機體的炎癥信號通路如NF-κB進行抑制，抑制其表達過程。這些產生的細胞或因子將通過相關的信號傳導發(fā)揮作用。巨噬細胞和中性粒細胞通過產生相關的抗炎因子，到達產生炎癥的地點，通過發(fā)揮作用殺死產生的炎癥細胞，間接抑制促炎細胞因子的產生。在這樣的狀況下，隨著機體促炎因子的減少，患者的疼痛及功能得到一定的改善。軟骨細胞隨著機體內促炎因子的減少及機體內炎癥細胞被機體的免疫系統(tǒng)所殺死，軟骨細胞得以存活而發(fā)揮功能，分泌相關的生長因子對關節(jié)軟骨進行保護及修復受損的關節(jié)軟骨，從而間接對延緩OA的進展起到了抑制作用。因此，我們可以通過促進microRNA-223的表達，發(fā)揮其抗炎功能，進而保護關節(jié)退行性改變，達到治療的效果。

2.2 microRNA-223抑制軟骨細胞的凋亡

軟骨細胞位于軟骨組織的表層，常常單個分布而體積較小呈橢圓形。軟骨細胞成熟后多由2～8個成群分布于軟骨陷窩內[28]。軟骨細胞作為關節(jié)軟骨的主要成分，在機體的生理活動過程中，它不僅為軟骨的正常生長提供原材料，也能夠分泌一些重要的成分及重要的生長因子等。這些生長因子等對于關節(jié)軟骨的生長及損傷具有促進及修復等作用。研究[29]表明，軟骨細胞能夠產生膠原蛋白和糖胺聚糖，而膠原蛋白和糖胺聚糖作為ECM最主要的組成成分對機體的軟骨細胞的生存具有重要作用。在機體的生理狀況下，ECM的合成和降解處于動態(tài)的平衡之中。隨著機體的刺激、關節(jié)軟骨的退變和炎癥因子的增加等，軟骨細胞的合成代謝功能下降，但分解代謝能力隨之上升。這種動態(tài)的內環(huán)境穩(wěn)態(tài)平衡被破壞，將加速軟骨細胞的凋亡。

軟骨細胞作為關節(jié)軟骨中最主要的細胞，它的存在對軟骨基質的分泌和維持具有很大的作用。研究[30]表明，軟骨細胞的分解代謝活性與基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)的釋放增加有關，而MMPs作為一個蛋白水解酶家族，它的存在有助于軟骨ECM的降解和骨吸收。研究[31]表明，白細胞介素-1β(IL-1β)在OA的發(fā)病機制中具有重要的影響，它在機體的代謝過程中通過抑制軟骨細胞的合成代謝來抑制膠原蛋白II和聚集蛋白聚糖的合成，進而導致ECM的降解。膠原蛋白II和聚集蛋白聚糖的合成受到抑制后，ECM的合成減少，此時ECM的降解大于合成，平衡被打破，促進軟骨細胞的凋亡。軟骨細胞的凋亡加速，使得細胞分泌的生長因子等減少，對于關節(jié)軟骨的生長及損傷修復能力減弱，將導致關節(jié)軟骨的退變加快，從而加速OA的進展。

軟骨細胞的凋亡加速，microRNA-223將作為一種調節(jié)劑發(fā)揮作用。此時，軟骨細胞的凋亡大于合成[32]。因此，延緩軟骨細胞的凋亡對機體來說顯得尤為重要。而在OA的軟骨細胞中，炎癥因子常常伴隨其中，這些炎癥因子將進一步對殘存的軟骨細胞進行破壞。microRNA-223通過抑制機體的炎癥因子，減少機體炎癥因子的產生[33]。這樣由于機體的炎癥因子的減少，軟骨細胞的破壞來源減少，使得保留的軟骨細胞通過細胞的分化發(fā)揮功能。由于減少了對軟骨細胞的破壞，所以對軟骨細胞的凋亡也起到了抑制作用。軟骨細胞通過產生膠原蛋白和糖胺聚糖等物質，對ECM的新的平衡起到促進作用，從而間接對OA的發(fā)展起到延緩作用。

3 總結及展望

炎癥因子的產生及軟骨細胞的凋亡在OA的發(fā)病及進展過程中具有非常重要的作用。microRNA-223可抑制NF-κB信號通路的激活來促進機體促炎因子的產生，所以通過抑制該信號通路的激活對OA的治療也具有促進作用。microRNA-223可抑制ECM的降解延緩軟骨細胞的凋亡，可通過抑制ECM的降解可間接抑制軟骨細胞的凋亡。由于目前臨床當中對OA的治療方式主要是減輕患者的疼痛及相應的功能鍛煉，沒有從治療OA的基因調控方面入手，所以并不能解決由于炎癥因子的產生及軟骨細胞的凋亡導致關節(jié)軟骨的破壞及退行性變。而由于在OA終末期時通過關節(jié)置換所帶來的高額費用及手術后多發(fā)的并發(fā)癥，使得抑制炎癥因子的產生及軟骨細胞的凋亡變成一種可以嘗試的治療選擇，對解決OA患者的問題具有重要的意義。但目前的這些研究主要以實驗研究為主，缺乏大量的臨床研究的支持。所以，隨著未來基因等先進的技術越來越成熟，通過microRNA-223對引起OA病因的治療會成為一種新型的治療方法，為治療OA提供更多的選擇。