miRNA與lncRNA在強(qiáng)直性脊柱炎中的研究進(jìn)展①

黃 旦 劉 健 縱瑞凱 萬 磊 龍 琰 (安徽中醫(yī)藥大學(xué)，合肥 230038)

強(qiáng)直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)是一種免疫介導(dǎo)的以非特異性炎癥、纖維化以至骨化為基本病變的慢性炎癥關(guān)節(jié)炎，是脊柱關(guān)節(jié)炎(spondyloarthritis，SpA)常見的臨床類型[1]，好發(fā)于青年男性，且一般病情較重，主要影響脊柱及骶髂關(guān)節(jié)，且會(huì)對(duì)多個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，具有慢性、進(jìn)展性、難治性的特點(diǎn)。疾病發(fā)展至中后期，會(huì)造成患者中軸脊柱的不可逆損傷，出現(xiàn)脊柱和骶髂關(guān)節(jié)的融合，導(dǎo)致脊柱活動(dòng)性降低[2]，嚴(yán)重影響患者生存質(zhì)量，給社會(huì)及家庭帶來沉重負(fù)擔(dān)。因此，闡明AS的發(fā)病機(jī)制，找到能夠用于AS臨床診斷的標(biāo)志物和治療的新靶點(diǎn)，對(duì)AS臨床防治研究具有重要意義。

非編碼RNA(ncRNA) 是一類基因組轉(zhuǎn)錄過程中產(chǎn)生的具有多種功能而不翻譯蛋白質(zhì)的RNA，但卻可從多種機(jī)制影響基因表達(dá)的RNA分子，如影響RNA的轉(zhuǎn)錄或翻譯來調(diào)控蛋白表達(dá)。根據(jù)核苷酸序列長(zhǎng)度，ncRNA可為兩大類，即短鏈非編碼RNA(short/small ncRNA) 和長(zhǎng)鏈非編碼RNA(longnon-coding RNA，lncRNA) ，其中短鏈非編碼RNA包括微小RNA (micro RNA，miRNA)、小干擾RNA (small interfering RNA，siRNA)、PiWi 蛋白相互作用RNA(piwiinteractingRNA，piRNA)、核仁小分子RNA(small nucleolar RNA，sno RNA)等[3]。miRNA與lncRNA可通過多種方式對(duì)蛋白編碼基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，與細(xì)胞增殖、分化及凋亡等密切相關(guān)，參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展，已成為疾病活動(dòng)、發(fā)病機(jī)制和預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物。近年來研究發(fā)現(xiàn)，多種miRNA和lncRNA在AS患者外周血細(xì)胞和髖關(guān)節(jié)滑膜中表達(dá)異常，參與AS免疫炎癥反應(yīng)與異位骨化，這些發(fā)現(xiàn)為闡明AS發(fā)病機(jī)制以及疾病的診斷、治療研究提供新的靶點(diǎn)。故本文重點(diǎn)對(duì)miRNA和lncRNA在AS發(fā)病中的作用及診斷、治療研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 miRNA與強(qiáng)直性脊柱炎

1.1miRNA概述 miRNA廣泛存在于真核細(xì)胞中具有高度保守的內(nèi)源性單鏈非編碼小分子RNA，長(zhǎng)度在22個(gè)核苷酸(nt)左右[4]。miRNA在RNA聚合酶Ⅱ的作用下形成miRNA初級(jí)轉(zhuǎn)錄本，經(jīng)RNA內(nèi)切酶Drosha與Dicer剪切處理，其中一條鏈被降解，另一條則被吸收到RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RNA-induced silencing complex，RISC)，與靶mRNA進(jìn)行配對(duì)，成為有功能的miRNA，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控[5]。成熟的miRNA與靶基因的3′-非編碼區(qū)(3′-UTR)或5′-非編碼區(qū)(5′-UTR)通過互補(bǔ)或不完全互補(bǔ)的方式識(shí)別并結(jié)合，從而導(dǎo)致靶基因的降解或翻譯抑制[6,7]。目前研究發(fā)現(xiàn)miRNA在機(jī)體細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育、增殖、凋亡、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用，參與自身免疫、炎癥反應(yīng)性疾病的發(fā)生發(fā)展[8-11]。

1.2miRNA參與AS免疫炎癥反應(yīng) miRNA可以調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的發(fā)育和功能，其表達(dá)的失調(diào)可能導(dǎo)致免疫細(xì)胞的異常發(fā)育和分化，尤其是調(diào)控T細(xì)胞的功能降低，對(duì)機(jī)體免疫炎癥反應(yīng)具有重要的調(diào)控作用。HLA-B27是AS的重要危險(xiǎn)因素，HLA-B27同質(zhì)二聚體能夠與某些殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體結(jié)合，在NK細(xì)胞和T細(xì)胞上表達(dá)，引起IL-17的釋放，T細(xì)胞的失調(diào)可能是導(dǎo)致AS免疫炎癥反應(yīng)的原因[12]。Th17細(xì)胞的活化對(duì)于維持AS患者的炎癥反應(yīng)在臨床上也是至關(guān)重要的[13]。CD41 T細(xì)胞上調(diào)細(xì)胞表面kir3dl2的表達(dá)，該受體與HLA-B27結(jié)合能夠延長(zhǎng)T細(xì)胞存活時(shí)間和促進(jìn)Th17細(xì)胞分化[14]。Th17細(xì)胞是一種輔助淋巴細(xì)胞可分泌IL-17,增加啟動(dòng)和刺激免疫細(xì)胞釋放IL-6、TNF-α和其他趨化因子。

AS是自身免疫反應(yīng)引起的一個(gè)復(fù)雜的慢性炎癥性疾病，疾病活動(dòng)反映了炎癥及其程度，臨床常見的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括相對(duì)系統(tǒng)的指標(biāo)(BASDAI等)、單一指標(biāo)(CRP、ESR等)和放射影像學(xué)指標(biāo)(BASRI)。Lai等[15]發(fā)現(xiàn)miR-16、miR-221和let-7i在AS患者T細(xì)胞中過表達(dá)，miR-221和let-7i的表達(dá)與BASRI呈正相關(guān)，并在功能研究中證實(shí)let-7i表達(dá)的增加促進(jìn)了T細(xì)胞中Th1(IFN-γ)免疫應(yīng)答。IL-23可促進(jìn)IL-17 Th17的分化，IL-23/IL-17軸在AS的免疫炎癥發(fā)生中起關(guān)鍵作用。Lai等[16]最近的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)與IL-23共培養(yǎng)的K562細(xì)胞中12個(gè)miRNA表達(dá)明顯升高，4個(gè)miRNA表達(dá)明顯降低。在這些IL-23調(diào)控的miRNA中，AS患者T細(xì)胞中miR-29b-1-5p、miR-4449、miR-211-3p、miR-1914-3p、miR-7114-5p表達(dá)水平較高。增加miR-29b-1-5p或mir-211-3-p的表達(dá)可以增強(qiáng)IFN-γ表達(dá)。Wei等[17]的研究中發(fā)現(xiàn)在AS患者外周血單核細(xì)胞中miR-146a高表達(dá)，并炎癥細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6呈正相關(guān)與bath 強(qiáng)直性脊柱炎活動(dòng)指數(shù)(BASDAI)、血沉(ESR)、C-反應(yīng)蛋白(CRP)呈正相關(guān)。Wang等[18]檢測(cè)發(fā)現(xiàn)在AS患者外周血單核細(xì)胞中miR-31表達(dá)顯著升高，活動(dòng)度較高的AS患者表達(dá)水平較高，且在新發(fā)病的AS患者中與ESR呈正相關(guān)，miR-31的上調(diào)可能與炎癥、細(xì)胞因子和細(xì)胞亞群活化相關(guān)。方利[19]在研究中發(fā)現(xiàn)在AS患者中miR-155表達(dá)明顯升高，且與TNF-α、ESR、NF-κBp65呈正相關(guān)，參與了AS的免疫炎癥反應(yīng)，中藥新風(fēng)膠囊可明顯降低AS患者miR-155表達(dá)。

1.3miRNA參與AS異位骨化 AS早期以免疫炎癥反應(yīng)為主，晚期可出現(xiàn)骨吸收和骨形成不平衡，產(chǎn)生異位骨化。AS患者在疾病后期出現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨、韌帶、關(guān)節(jié)囊纖維化及鈣化，這種非鈣化組織發(fā)生鈣化出現(xiàn)新骨形成的現(xiàn)象稱為異位骨化。Wnt和BMP信號(hào)通路在成骨細(xì)胞的增殖、分化及骨形成過程中起關(guān)鍵作用，被認(rèn)為是調(diào)節(jié)骨骼發(fā)育和調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞分化的重要途徑[20，21]，在風(fēng)濕性疾病的成骨功能調(diào)控和骨轉(zhuǎn)歸中起關(guān)鍵作用[22]。miRNA在成骨細(xì)胞的分化和功能中發(fā)揮重要作用，包括miR-29家族在內(nèi)的特異性miRNA已經(jīng)被證明是Wnt信號(hào)通路的靶向抑制劑，促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，miR-23a-27a-24-2簇調(diào)控成骨誘導(dǎo)和成骨細(xì)胞分化[23-25]。在Li等[26]的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)miR-29a在AS患者中顯著下調(diào)，并證明了miR-29a主要通過靶向Dickkopf相關(guān)蛋白1(DKK1)和糖原合成酶激酶3(GSK3b)調(diào)控TNF-α介導(dǎo)的骨抑制，從而激活Wnt/β-catenin通路。DKK1通過阻止Wnt蛋白與共受體低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白 5/6(LRP5/6)的結(jié)合來抑制Wnt信號(hào)，而GSK3b通過在thr41位點(diǎn)磷酸化來破壞β-catenin的穩(wěn)定性。Zhang等[27]采用微陣列分析，綜合比較了AS患者和對(duì)照組髖關(guān)節(jié)韌帶組織中的lncRNA、miRNA、mRNA的表達(dá)，總共有22個(gè)miRNA在患者中有差異表達(dá)，利用生物信息學(xué)方法構(gòu)建了基因信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)、編碼-非編碼共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)和競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)源性RNA表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，并通過驗(yàn)證分析發(fā)現(xiàn)miR-17-5p和miR-27b-3p可提高韌帶成纖維細(xì)胞成骨分化潛能。在一項(xiàng)體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)AS患者髖關(guān)節(jié)囊韌帶組織及AS來源的成纖維細(xì)胞中miR-17-5p表達(dá)較對(duì)照組明顯升高，下調(diào)miR-17-5p可負(fù)性調(diào)控ANKH表達(dá)，抑制成纖維細(xì)胞成骨分化[28]。

2 lncRNA與強(qiáng)直性脊柱炎

2.1lncRNA概述 lncRNA是長(zhǎng)度大于200個(gè)nt的ncRNA分子，廣泛存在于真核細(xì)胞的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中高度保守且不具有翻譯成蛋白質(zhì)的能力[29,30]。lncRNA已被證實(shí)可在表觀遺傳學(xué)、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，一般通過轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、選擇性剪接和基因組印記、組蛋白修飾、染色質(zhì)重構(gòu)、細(xì)胞周期控制等參與生理和病理過程[31]。在不同組織、不同細(xì)胞、不同疾病發(fā)病中l(wèi)ncRNA均有不同的表達(dá)譜[32]，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)lncRNA特異性表達(dá)于巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、免疫淋巴細(xì)胞、固有免疫分子中，參與機(jī)體的特異性免疫和非特異性免疫，與自身免疫性疾病發(fā)病密切相關(guān)[33,34]。雖然對(duì)lncRNA的認(rèn)識(shí)較晚，但是隨著研究的逐步深入，lncRNA在AS發(fā)生發(fā)展中的作用也將慢慢被揭示。

2.2lncRNA與AS免疫炎癥反應(yīng) lncRNA在調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞分化和功能中發(fā)揮著重要作用，當(dāng)機(jī)體受到內(nèi)外環(huán)境應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，非特異性免疫細(xì)胞在刺激后可特異性表達(dá)相關(guān)lncRNA，進(jìn)而可發(fā)揮調(diào)節(jié)宿主反應(yīng)及免疫應(yīng)答的作用[35]。研究發(fā)現(xiàn)降低lncRNA-DC的表達(dá)可抑制人樹突狀細(xì)胞(DCs)中與T細(xì)胞活化相關(guān)的表面受體的表達(dá)，減少炎癥因子的表達(dá)，lncRNA-DC能促進(jìn)單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化為DC，并調(diào)控DC的表達(dá)參與免疫應(yīng)答[36]。在另一項(xiàng)研究中則發(fā)現(xiàn) lincRNA-Cox2可激活轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族NF-κB，參與調(diào)控巨噬細(xì)胞炎癥基因的轉(zhuǎn)錄[37]。T淋巴細(xì)胞在細(xì)胞免疫中發(fā)揮重要作用，在受到抗原刺激后，T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為致敏淋巴細(xì)胞，并表現(xiàn)出特異性免疫應(yīng)答。CD8+T、CD4+T細(xì)胞在機(jī)體免疫反應(yīng)過程中產(chǎn)生細(xì)胞因子提高免疫防御。已經(jīng)證實(shí)lncRNA IFNG AS1在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平促進(jìn)IFN-γ的表達(dá)，影響細(xì)胞毒性T細(xì)胞和Th1的功能[38]。Petri等[39]證實(shí)lncRNA參與人類B細(xì)胞的不同發(fā)育階段，如早期B細(xì)胞發(fā)育、B細(xì)胞增殖、抗體親和力成熟和終末分化過程，進(jìn)而影響機(jī)體特異性免疫應(yīng)答。

在Li等[40]的研究中發(fā)現(xiàn)，與健康個(gè)體相比，AS患者血清lncRNA-AK001085表達(dá)降低，不但與疾病活動(dòng)相關(guān)，且與免疫炎癥標(biāo)志物CRP、ESR呈負(fù)相關(guān)。Ding等[42]在lncRNA競(jìng)爭(zhēng)性調(diào)控通路網(wǎng)絡(luò)分析基礎(chǔ)上選擇了4個(gè)中心lncRNA，包括C14orf169、LINC00242、LINC00116和LINC00482，發(fā)現(xiàn)56個(gè)完整的通路中有35個(gè)lncRNA參與SpA/AS競(jìng)爭(zhēng)性調(diào)節(jié)子通路。其中，最重要的是有絲分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路的04010_1亞區(qū)，MAPK信號(hào)通路的調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)可由促炎細(xì)胞因子激活I(lǐng)L-1或TNF-α，MAPK信號(hào)通路已被證明與免疫反應(yīng)的功能高度相關(guān)[41]，MAPK通路在誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)中起關(guān)鍵作用，與SpA和AS的發(fā)展密切相關(guān)[42]。

2.3lncRNA與AS異位骨化 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有分化為成骨細(xì)胞、成肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等多種結(jié)締組織細(xì)胞類型的潛能[43]。骨形成蛋白(BMP)-2、甲狀旁腺激素(PTH)、runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2 (Runx2)廣泛參與成骨細(xì)胞分化過程，發(fā)揮重要作用[44]。研究發(fā)現(xiàn)在人成骨細(xì)胞系hFOB1.19細(xì)胞分化過程中，lncRNA-ANCR表達(dá)水平明顯下降。ANCR-sirna阻斷內(nèi)源性ANCR的表達(dá)，導(dǎo)致成骨細(xì)胞分化，而ANCR過表達(dá)足以抑制成骨細(xì)胞分化，ANCR與zeste同源基因2 (EZH2)的增強(qiáng)子有關(guān)，這種關(guān)聯(lián)導(dǎo)致Runx2表達(dá)和隨后的成骨細(xì)胞分化受到抑制[45]。在AS患者成骨分化MSC中，與正常人MSC相比，lncRNA差異表達(dá)的有520個(gè)。并鑒定出lnc-ZNF354A-1、lnc-LIN54-1、lnc-FRG2C-3、lnc-USP50-2等4個(gè)差異表達(dá)的lncRNA可能參與AS患者M(jìn)SC異常成骨分化，為進(jìn)一步探討AS患者異位骨化提供了依據(jù)[46]。Zhang等[27]采用微陣列分析，綜合比較了AS患者和對(duì)照組髖關(guān)節(jié)韌帶組織中的lncRNA、miRNA、mRNA的表達(dá)，總共有661個(gè)lncRNA異常表達(dá)，其中上調(diào)的有LncRNAs NDRG1-AS6與CSNK1D-AS8，下調(diào)的有CD46-AS9、SMYD5-AS2和NR_045553，可能參與AS韌帶成纖維細(xì)胞成骨分化。

3 總結(jié)

AS的病因不明，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜、臨床表現(xiàn)多樣、致殘率高，治療手段卻十分有限，人們雖積極探索，但對(duì)其發(fā)生、發(fā)展的確切機(jī)制尚缺乏全面的理解，正處于一個(gè)反思、討論、重新探索的新階段。數(shù)量龐大、結(jié)構(gòu)多樣、功能復(fù)雜的ncRNA廣泛參與到AS患者生理病理變化中，以miRNA及l(fā)ncRNA為代表的ncRNA與AS的免疫炎癥反應(yīng)及異位骨化發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，顯示出了廣闊的研究前景。目前關(guān)于miRNA及l(fā)ncRNA的研究正在逐漸深入并走向臨床，臨床上也在探究miRNA及l(fā)ncRNA與藥物聯(lián)合治療的相互作用關(guān)系，試圖為臨床治療開辟新的途徑。但是在AS中ncRNA的調(diào)控機(jī)制、與編碼基因、非編碼基因間的互作關(guān)系等還不清楚，臨床對(duì)ncRNA的干預(yù)體系尚未建立。對(duì)其他ncRNA如siRNA、piRNA等研究較少，且對(duì)于那些已經(jīng)探明的，在健康人及AS患者免疫細(xì)胞或損傷組織中存在差異表達(dá)的ncRNA，人們應(yīng)該著重研究其具體的致病機(jī)制，闡明其調(diào)控免疫反應(yīng)的潛在分子機(jī)制，從而使AS相關(guān)的功能性ncRNA能夠作為潛在的疾病生物標(biāo)記物和治療靶點(diǎn)，更好地為風(fēng)濕性疾病的臨床診斷和治療提供幫助。