張小敏,劉暢,周琳
(海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長征醫(yī)院 實驗診斷科,上海 200003)
SLE是一種慢性自身免疫性炎癥性疾病,其病程反復(fù),臨床表現(xiàn)多樣,常累及大腦、腎臟、心臟、關(guān)節(jié)和皮膚等,疾病的嚴(yán)重程度取決于主要器官的累及程度[1]。據(jù)估計,全世界每10萬人中有20~150人患病,且女性患病率高于男性[2]。SLE發(fā)病機制復(fù)雜,雖然有報道稱遺傳、內(nèi)分泌、感染和環(huán)境因素等導(dǎo)致了SLE的發(fā)生,但該病的確切病因仍不清楚[1-2]。隨著基因組學(xué)的發(fā)展,研究人員發(fā)現(xiàn)許多非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)參與了SLE的發(fā)生、發(fā)展[3]。
在哺乳動物基因組中,只有1%~2%的轉(zhuǎn)錄本與蛋白質(zhì)編碼相關(guān)[4],大部分的基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物不參與編碼蛋白質(zhì),被稱為ncRNA。根據(jù)功能,可將ncRNA分為管家性ncRNA和調(diào)節(jié)性ncRNA。管家性ncRNA包括核糖體RNA(ribosomal RNA,rRNA)、小核RNA(small nuclear RNA,snRNA)、小核仁RNA(small nucleolar RNA,snoRNA)和轉(zhuǎn)運RNA(transfer RNA,tRNA)等;調(diào)節(jié)性ncRNA包括微小RNA(microRNA,miRNA)、長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、環(huán)狀RNA(circular RNA,circRNA)等[5]。由于各種ncRNA在結(jié)構(gòu)和功能上存在一定的交集,事實上很難對其進行明確的分類。
Shi等[6]研究發(fā)現(xiàn),SLE患者有許多ncRNA表達(dá)水平的異常?;趎cRNA表達(dá)的特異性、穩(wěn)定性以及檢測方法的無創(chuàng)性,研究人員對其與SLE的發(fā)病機制展開了大量研究,以期研發(fā)出新的SLE診斷和治療方法。本文主要圍繞ncRNA中研究較為深入的miRNA、lncRNA及circRNA分子,詳細(xì)綜述它們在診斷與治療SLE中的臨床應(yīng)用價值。
miRNA是一類短鏈非編碼單鏈RNA,調(diào)控約三分之一人類基因的表達(dá)。miRNA長度為19~25個核苷酸,進化保守,可結(jié)合目標(biāo)mRNA中互補序列的3'翻譯區(qū)(3'UTR),通過降低mRNA的穩(wěn)定性和抑制其翻譯,在轉(zhuǎn)錄后水平負(fù)調(diào)控基因表達(dá)[7]。在免疫細(xì)胞的發(fā)育、分化、效應(yīng)階段以及免疫功能紊亂過程中,miRNA的表達(dá)受到嚴(yán)格的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn),在自身免疫性疾病如SLE中存在諸多miRNA表達(dá)譜的變化[8-9]。因此,miRNA有望成為SLE新的診斷標(biāo)志物、疾病活動性標(biāo)志物和潛在的治療靶點。
研究發(fā)現(xiàn),miRNA可通過影響B(tài)、T細(xì)胞的活性參與SLE的發(fā)病。Thai等[10]研究發(fā)現(xiàn),miR-155在SLE患者B細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著升高,去除miR-155可以防止Faslpr小鼠體內(nèi)有害抗體的產(chǎn)生并減輕小鼠的狼瘡樣癥狀,這提示miR-155或許能作為SLE治療的潛在靶點。Luo等[11]最近研究發(fā)現(xiàn),miR-152-3p可刺激B細(xì)胞過度活化,其在SLE患者B細(xì)胞中的表達(dá)水平顯著高于正常對照組,且與抗dsDNA抗體的表達(dá)水平呈顯著正相關(guān),這表明miR-152-3p或許能作為診斷SLE的特異性標(biāo)志物。另有報道顯示,miR-125a可通過抑制對Treg分化不利的靶點,維持Treg的免疫抑制能力[12]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),與健康對照組和RA組比較,miR-125a僅在SLE患者血液中下調(diào),且在狼瘡腎炎(lupus nephritis,LN)患者尿液上清液中的表達(dá)改變與系統(tǒng)性紅斑狼瘡疾病活動指數(shù)(systemic lupus erythematosus disease activity index,SLEDAI)評分密切相關(guān),這說明miR-125a可作為診斷SLE和判斷LN活動性的生物標(biāo)志物[13-14]。
miRNA除了可直接影響B(tài)、T細(xì)胞外,還可以通過調(diào)控細(xì)胞因子的表達(dá)水平參與SLE的發(fā)病過程。Ⅰ型IFN在激活固有免疫和適應(yīng)性免疫中發(fā)揮著重要作用。Tang等[15]研究發(fā)現(xiàn),miR-146a可負(fù)調(diào)控Ⅰ型IFN信號通路,在SLE患者中表達(dá)降低,且與疾病活動度、蛋白尿程度呈負(fù)相關(guān),這表明miR-146a或許能作為診斷SLE的生物標(biāo)志物。眾所周知,Ets-1是Treg發(fā)育所必需的轉(zhuǎn)錄因子。Sun等[16]研究發(fā)現(xiàn),miR-326的過表達(dá)可能抑制Ets-1的表達(dá),在新發(fā)SLE患者中,兩者的表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān),這提示miR-326或許能作為新發(fā)SLE的診斷標(biāo)志物。此外,miR-130b-3p可通過靶向Erbb2相互作用蛋白促進上皮-間充質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化,從而加重對SLE患者腎臟的損害,在早期LN患者腎臟損傷中發(fā)揮重要作用。Wang等[17]研究發(fā)現(xiàn),miR-130b-3p在早期LN患者血清中明顯上調(diào),而在晚期LN中明顯下降,這表明血清miR-130b-3p可作為早期LN診斷的標(biāo)志物。除了作為診斷標(biāo)志物外,miRNA還可以作為SLE的治療靶點。Geng等[18]研究發(fā)現(xiàn),miR-663可抑制轉(zhuǎn)化生長因子 β1(transforming growth factor β1,TGF-β1)的產(chǎn)生,抑制miR-663的表達(dá)則促進了MRL/lpr小鼠狼瘡樣癥狀的緩解,因此,miR-663或許能成為治療SLE的新靶點。巨噬細(xì)胞遷移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)可通過激活胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)和蛋白激酶B (protein kinase B,PKB)的磷酸化,導(dǎo)致IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α等促炎因子的產(chǎn)生[19]。Tu等[20]研究發(fā)現(xiàn),miR-654可通過與MIF 3'UTR結(jié)合來抑制MIF表達(dá),減少下游促炎因子的表達(dá),從而改善小鼠LN,這表明靶向miR-654可能是改善LN的一種有效方法。
除上述機制外,還有某些代謝物,如脂類、氨基酸、核酸等對SLE炎癥有潛在作用。NovelmiR-25可對腺苷酸脫氨酶2進行直接調(diào)控和轉(zhuǎn)錄調(diào)控,通過增加三磷酸腺苷水平參與促炎途徑。Guo等[21]研究發(fā)現(xiàn),NovelmiR-25在SLE患者中表達(dá)上調(diào),且與疾病活動度呈正相關(guān),這說明NovelmiR-25可能是一種很有潛力的SLE新型生物標(biāo)志物。另外,相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),DNA低甲基化在導(dǎo)致自身抗原和自身抗體的產(chǎn)生中也起著重要作用[22]。miR-21、miR-148a、miR-126能引起DNA低甲基化,它們在SLE患者中的表達(dá)水平明顯高于健康對照組,且miR-21在病情緩解期間表達(dá)顯著下降,miR-148a與SLEDAI評分呈正相關(guān),這表明miR-21或許能作為SLE病情監(jiān)測的標(biāo)志物,miR-148a或許能作為SLE診斷和判斷疾病活動度的標(biāo)志物,miR-126或許能作為SLE診斷的特異性標(biāo)志物[23-25]。
lncRNA是由基因組中非編碼序列轉(zhuǎn)錄生成、長度大于200個核苷酸、不能翻譯成蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄本。根據(jù)與蛋白質(zhì)編碼mRNA的接近程度,將lncRNA分為反義lncRNA、雙向lncRNA、內(nèi)含子lncRNA、基因間區(qū)長鏈ncRNA (long intergenic ncRNA,lincRNA)和有義lncRNA等幾大類[26]。在SLE患者中,lncRNA的異常表達(dá)可能與臨床表現(xiàn)、臨床特征及不同的器官損傷有關(guān)。
Kino等[27]在染色體1q25上發(fā)現(xiàn)了一個與SLE相關(guān)的區(qū)域,而編碼lncRNA生長抑制特異性轉(zhuǎn)錄本5(growth arrest-specific transcript 5, GAS5)的基因就位于染色體1q25上,這提示GAS5可能與SLE易感性有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),GAS5可誘導(dǎo)人外周血T細(xì)胞凋亡和生長停滯[28]。之后,Wang等[29]發(fā)現(xiàn)了一種名為lnc-DC的基因間區(qū)lncRNA,具有支持DC刺激T細(xì)胞活化的能力。Wu等[30]研究發(fā)現(xiàn),GAS5在SLE患者血漿和CD4+T細(xì)胞、B細(xì)胞中表達(dá)降低,且與ESR和SLEDAI-2K評分呈負(fù)相關(guān);lnc-DC在SLE患者血漿中表達(dá)顯著降低,且LN患者明顯高于無LN患者。因此,血漿中的GAS5或許能作為診斷SLE的潛在生物標(biāo)志物,而lnc-DC可以用來區(qū)分無腎炎SLE和LN。
另有研究發(fā)現(xiàn),lncRNA可通過調(diào)控重要的炎性因子來參與SLE的發(fā)病。Li等[31]研究發(fā)現(xiàn),linc0597和linc0949可調(diào)節(jié)促炎因子TNF-α、IL-6等的誘導(dǎo)。隨后研究發(fā)現(xiàn),linc0597在SLE患者血漿中表達(dá)顯著升高[30];而linc0949在SLE患者中的表達(dá)水平顯著低于正常人,且與SLEDAI-2K評分呈負(fù)相關(guān),與C3水平呈正相關(guān)[32],這說明linc0597可作為SLE診斷的生物標(biāo)志物,而linc0949可能有助于監(jiān)測疾病進展、判斷疾病活動度和指導(dǎo)治療。另外,Zhang等[33]研究發(fā)現(xiàn),富核轉(zhuǎn)錄本1(nuclear enriched abundant transcript 1,NEAT1)可通過正反饋的方式促進細(xì)胞因子和趨化因子的過度產(chǎn)生,其在SLE患者單核細(xì)胞中的表達(dá)異常升高,且與SLE疾病活動度呈正相關(guān),這說明NEAT1可作為判斷疾病活動度的生物標(biāo)志物和潛在的治療靶點。Yang等[34]的研究證實,轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1)可通過調(diào)控單核細(xì)胞中IL-21和沉默信號調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1,SIRT1)的表達(dá)參與SLE的發(fā)病,其在SLE患者中異常升高,且主要表達(dá)于人單核細(xì)胞,提示MALAT1可作為SLE治療的潛在靶點。Su等[35]研究發(fā)現(xiàn)的一種lncRNA——?;撬嵘险{(diào)基因1(taurine upregulation gene 1,TUG1),可通過抑制細(xì)胞凋亡和減少炎性因子的產(chǎn)生來參與SLE的發(fā)病過程。Xu等[36]研究發(fā)現(xiàn),LPS誘導(dǎo)后HK-2細(xì)胞中TUG1水平顯著下降,推測TUG1可以保護腎小管上皮細(xì)胞免受LPS誘導(dǎo)的炎癥損傷,提示TUG1可能是LN的潛在治療靶點。除此之外,Liao等[37]研究發(fā)現(xiàn),lncRNA RP11-2B6.2是Ⅰ型IFN信號通路的正調(diào)節(jié)劑,在LN患者的腎臟活檢中l(wèi)ncRNA RP11-2B6.2表達(dá)升高,且與疾病活動度呈正相關(guān),這為治療LN提供了一個新靶點。
與傳統(tǒng)的線性RNA相比,circRNA缺少5'帽和3'多聚A尾結(jié)構(gòu),能夠形成共價閉合的連續(xù)環(huán),耐核酸外切酶降解,具有高度穩(wěn)定性。根據(jù)circRNA所包含的序列,可將其分為3類:單獨由外顯子組成的外顯子circRNA(exonic circRNA,ecircRNA)、單獨由內(nèi)含子組成的環(huán)狀內(nèi)含子RNA(circular intronic RNA,ciRNA)和同時包含外顯子和內(nèi)含子序列的外顯子-內(nèi)含子circRNA(exon-intron circRNA,EIciRNA)[38]。circRNA具有獨特的結(jié)構(gòu)、高穩(wěn)定性和特異性表達(dá)模式,是一種很有潛力的疾病生物標(biāo)志物和治療靶點[39]。
SLE發(fā)病機制復(fù)雜,臨床表現(xiàn)多樣,迄今為止人們并未完全了解SLE,也沒有較有效的治療方法。近年來,對SLE的研究也在持續(xù)深入地進行,隨著高通量測序等技術(shù)的發(fā)展,越來越多的基因被發(fā)現(xiàn)與SLE之間存在一定的聯(lián)系。鑒于ncRNA檢測的便捷性、特異性和穩(wěn)定性,其有望成為SLE新的診斷標(biāo)志物和治療靶點。但目前對ncRNA的研究僅是冰山一角,未來還需要挖掘出更多的ncRNA以指導(dǎo)臨床醫(yī)生進行診斷和治療。這將會是一個全新的視角,有很好的研究前景。