長鏈非編碼RNA 漿細胞瘤變異異位基因1在骨關節炎中作用的研究進展

喻喬 周江湖 馬維邦

骨關節炎（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 好發于膝、手部等活動性關節，臨床癥狀表現為疼痛、腫脹、僵硬及關節活動度受限等。數據顯示，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 進展的因素較多，其中包括遺傳、年齡、肥胖、慢性損傷、應力失調及關節異常負荷等[3]。但截至目前，介導OA 進展的分子機制尚未闡明。近年來針對OA 的治療手段主要為早期對癥治療、晚期行關節置換手術。但OA 早期診斷及治療手段有限，晚期部分患者行關節置換術后對功能恢復滿意度不高[4，5]。所以早期治療或許是提高OA 治愈率的新途徑。而OA 的發生發展機制仍不明確，這給OA 的早期診斷和治療帶來了極大挑戰。

近來研究顯示，長鏈非編碼RNA（lncRNA）和微小RNA（microRNA，miRNA）在OA 機制調節中發揮著重要的作用[6～8]。其中lncRNA 漿細胞瘤變異異位基因1（Plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）在正常人群和OA 患者中的表達水平差異性顯著，表達水平與OA 病程進展密切相關，PVT1 極有可能成為OA 早期治療的新靶點。

1 lncRNA PVT1 概述

lncRNA 在生物化學中被定義為長度大于 200個核苷酸且不編碼蛋白質的轉錄本[9]。研究證明，lncRNA 在多種生物學過程中發揮重要調節作用，如參與腫瘤發生發展、心血管疾病形成、神經功能調節、免疫及炎癥反應、遺傳調節等相關疾病的機制調節[10～14]。PVT1 是近年來被發現具有致癌作用的lncRNA，其中發現PVT1 參與miRNA 的調節[15，16]。另一方面，miRNA 被證實參與凋亡蛋白B 淋巴細胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）、轉化生長因子-β1（Transforming growth factor beta-β1，TGF-β1）、核因子κB（Nuclear factor kappa-B，NFκB）、基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）等細胞因子的調控[17，18]。而上述調控因子與OA 的病程進展密切相關，由此推測，PVT1 在OA 病程進展中發揮重要作用，并有望成為OA 新的治療靶點。因此，本綜述在分子生物學層面，通過對PVT1 在OA 機制研究中的相關文獻進行整理分析，以探索PVT1 在OA 中的確切機制，探尋PVT1作為新的治療靶點治療OA 的理論依據，為OA 早期臨床治愈帶來可能。

2 PVT1 在OA 發生中的作用

OA 以關節軟骨退變、細胞外基質（Extracellular matrix，ECM）降解及細胞炎性反應等為主要病理特征[19，20]。軟骨退變是OA 的關鍵過程，退變的關節軟骨影響ECM 代謝及誘發細胞炎性反應，ECM 降解又可促進軟骨細胞凋亡和增強細胞炎性效應，而細胞炎性反應則是OA 的驅動因素，可加快軟骨退變和基質降解過程[21]。三者相互作用，共同促進OA 的發展，lncRNA PVT1 在OA 中的作用機制見表1。

表1 lncRNA PVT1 在OA 中的作用及機制

2.1 調控關節軟骨細胞凋亡軟骨細胞凋亡與關節軟骨退變密切相關，PVT1 被證實參與調控軟骨細胞凋亡。Li 等[22]發現與正常人群的軟骨細胞相比，PVT1 在OA 患者軟骨細胞中的表達水平明顯上調。PVT1 過表達可降低軟骨細胞活力，增加細胞凋亡數量。PVT1 在軟骨細胞中對miR-488-3p 具有負調控作用，并通過下調miR-488-3p 促進OA 患者軟骨細胞和正常軟骨細胞的凋亡。Xu 等[23]通過比較培養基中軟骨細胞凋亡率發現，滑膜細胞炎性反應及PVT1 表達上調可以促進軟骨細胞凋亡。而沉默PVT1 后可上調miR-211-3p 表達水平，表達增強的miR-211-3p 通過與腫瘤壞死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）的信使RNA（mRNA）靶點結合，抑制TNF-α 誘導的軟骨細胞凋亡。Lu 等[24]研究發現OA 患者軟骨細胞中PVT1 表達水平顯著增加，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因子-3（TNF receptor associated factor 3，TRAF3）之間存在靶向關系。miR-27b-3p作為PVT1 潛在靶點，可促進PVT1 沉默對白細胞介素-1β（IL-1β）誘導軟骨細胞損傷的抑制作用。TRAF3 作為miR-27b-3p 結合靶點，可減弱miR-27b-3p 對IL-1β 誘導的軟骨細胞損傷效應。

Meng 等[25]發現OA 患者軟骨細胞中PVT1 表達水平比正常人群明顯更高，miR-93-5p 表達明顯更低。miR-93-5p 存在PVT1 的結合位點，PVT1表達水平的降低可增加軟骨細胞中miR-93-5p 表達。miR-93-5p 水平上調對高遷移率組蛋白B1（High mobility group protein，HMGB1）有負調控作用。HMGB1 過表達可拮抗miR-93-5p 表達增強引發Bcl-2 上調、Bcl-2 相關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）下調效應，以此降低軟骨細胞活性，促進軟骨細胞凋亡。Xu 等[26]發現在OA 患者軟骨細胞中PVT1 表達水平的上調、PVT1 敲低和miR-497上調可導致細胞增殖力增強并抑制細胞凋亡，提升Akt3 表達或敲低miR-497 可以逆轉PVT1 敲低對IL-1β 誘導的軟骨細胞的影響，并證實PVT1 通過miR-497/Akt3 軸促進OA 病程進展。Cai 等[27]發現PVT1 和生長抑滯特異性轉錄本5（GAS5）在軟骨細胞中的表達水平呈負相關。PVT1 過表達促進細胞凋亡，GAS5 過表達抑制細胞凋亡。進一步研究顯示PVT1 和GAS5 直接結合到彼此的啟動子區域，可以相互作用影響OA 病程進展。

2.2 調節軟骨細胞ECM 代謝軟骨基質異常降解是加快OA 進程的重要環節，有研究證實PVT1 過表達可加快軟骨細胞ECM 分解代謝[18]。Ding 等[28]發現PVT1 在糖尿病OA 軟骨細胞中表達明顯上調，miR-26b 和Ⅱ型膠原表達與PVT1 表達水平負相關。過表達的PVT1 上調基質金屬蛋白酶-3（MMP-3）、結締組織生長因子（CTGF）、TGF-β1、信號轉導分子3（SMAD3）表達水平。進一步研究顯示，CTGF 作為miR-26b 潛在靶點，PVT1 可通過CTGF/TGF-β1 信號通路下調miR-26b，增強MMP-3、CTGF、TGF-β1、SMAD3 的表達水平，降低Ⅱ型膠原蛋白的合成。馬靜等[32]研究也證實了OA 中TGF-β/Smad 信號通路的作用機制。基質金屬蛋白酶-1（MMP-1）和基質金屬蛋白酶-13（MMP-13）合成降解之間的平衡對維持ECM 的穩態具有非同尋常的意義，Li 等[22]發現在OA 中，PVT1 過度表達會上調MMP-1 和MMP-13 水平。miR-488-3p 可扭轉PVT1 過表達對MMP-1 和MMP-13 降解的促進作用，由此證明了PVT1 通過miR-488-3p 調節ECM 穩態的作用機制。Meng等[25]發現在OA 患者血清中，HMGB1 表達水平顯著升高，HMGB1 存在miR-93-5p 的潛在結合位點。HMGB1 表達增加逆轉miR-93-5p 上調引起的軟骨細胞膠原蛋白降解過程。

聚集蛋白聚糖和Ⅱ型膠原蛋白是ECM 的關鍵成分，Zhao 等[29]發現沉默PVT1 后，兩種轉錄物表達水平受到明顯抑制。PVT1 作為內源性RNA，可抑制miR-149 活性，通過MMP-3、基質金屬蛋白酶-9（MMP-9）和MMP-13 促進聚集蛋白聚糖、Ⅱ型膠原蛋白的降解，增強IL-1β 誘導的軟骨細胞分解代謝。Wang 等[30]發現OA 軟骨細胞中PVT1、MMP-3、MMP-13 水平顯著升高，miR-146a 表達減少。糖尿病誘導的OA 軟骨細胞中這種現象更加明顯。在沉默PVT1 后，上述效應出現逆轉現象。進一步研究證明PVT1 表達與miR-146a 表達呈負相關，與Ⅱ型膠原蛋白表達呈正相關，這表明在OA 中PVT1 與miR-146a 之間存在相應的靶向關系。Xu等[26]證實PVT1 通過miR-497/Akt3 軸調節IL-1β對軟骨細胞ECM 相關蛋白增殖和表達的影響。Yao 等[31]發現抑制PVT1 顯著下調了由IL-1β 誘導的血小板反應素1 型基序-5（ADAMTS-5）和MMP-13 表達。進一步研究表明，PVT1 作為一種內源性RNA 與miR-140 結合，抑制miR-140 表達水平，從而促進ECM 降解。

2.3 調節炎癥反應軟骨及滑膜細胞炎性反應是OA 的驅動因素，PVT1 被證實參與調控軟骨細胞及滑膜細胞炎性因子的分泌。Meng 等[25]證實在PVT1 沉默后，OA 中的炎性指標增高效應隨之消除。miR-93-5p 表達水平被過度表達的PVT1 抑制，下調的miR-93-5p 可增強HMGB1 表達水平，促進炎性因子的分泌。并在研究中發現，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 的進程。此外，Zhao 等[29]證實抑制PVT1 表達可拮抗前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）、一氧化氮（NO）、白細胞介素-6（IL-6）、白細胞介素-8（IL-8）和TNF-α等軟骨細胞炎癥因子分泌。PVT1 作為一種內源性RNA，直接結合miR-149 并抑制其表達活性。抑制 的miR-149 逆轉了沉默PVT1 緩解IL-1β 誘發的炎癥反應的保護作用。Wang 等[30]發現在沉默PVT1 后，小鼠膝關節滑液中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 的潛在結合位點，沉默PVT1 可增強miR-146a 并通過抑制TGF-β/SMAD4通路，由此降低炎癥介質的表達，緩解OA 病程進展。

3 小結與展望

目前研究表明，lncRNA PVT1 通過促進軟骨細胞凋亡、ECM 降解、細胞代謝及炎性因子分泌加快OA 進程。但截至目前，lncRNA PVT1 在OA 的生物機制研究仍處于初步探索階段。現有lncRNA PVT1 的相關文獻主要集中于基礎研究領域，而其在臨床診療方面的研究較少。而對于lncRNA PVT1 的生物來源、轉錄及翻譯的具體機制、調控的miRNA 之間是否存在同源物以及各級信號調控網絡之間是否存在交叉效應等，目前仍不清楚。lncRNA PVT1 作為OA 的早期臨床診斷指標，其特異性和可靠性也需進一步考證。而針對lncRNA PVT1 作為靶向藥物治療OA 對機體是否存在毒副反應等，需進一步研究證實。隨著人們對lncRNA PVT1 在OA 中的作用機制的認識不斷加深，lncRNA PVT1 將有望成為OA 的早期臨床診斷指標和新的治療靶點。