長(zhǎng)鏈非編碼RNA在骨關(guān)節(jié)炎中作用機(jī)制的研究進(jìn)展①

2021-09-25 03:19:44李倩云肖建輝

中國(guó)免疫學(xué)雜志 2021年16期

李倩云肖建輝

（遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所，遵義市醫(yī)藥生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遵義563003）

骨性關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是目前全世界最常見的好發(fā)于負(fù)重膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)的慢性退行性關(guān)節(jié)疾病，其特征為進(jìn)行性軟骨退化和喪失、骨贅形成、軟骨下骨重建、細(xì)胞外基質(zhì)降解，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)僵硬、腫脹、疼痛和功能喪失，嚴(yán)重影響老年人的日常生活[1-3］。目前，OA的發(fā)病機(jī)制尚不明確，研究表明主要與軟骨細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）合成代謝與分解代謝不平衡導(dǎo)致軟骨異常重塑有關(guān)。根據(jù)流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，2017年約有3.03億人患有骨性關(guān)節(jié)炎，隨著年齡增加男女患病率為1∶1.5，其原因可能與女性激素失調(diào)有關(guān)。國(guó)際骨關(guān)節(jié)組織指出2020年OA將成為致殘的第四大原因[4］。傳統(tǒng)的治療方法包括物理療法、藥物治療及手術(shù)關(guān)節(jié)置換等，但其效果僅能改善疼痛癥狀且存在不良反應(yīng)及術(shù)后風(fēng)險(xiǎn)并不能阻斷或治愈OA。由于軟骨組織缺乏血管、神經(jīng)、淋巴液的營(yíng)養(yǎng)支持且軟骨細(xì)胞屬于終末分化細(xì)胞，其增殖能力極弱，破壞后難以再生[5-6］，因此，OA的早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷及早期治療成為目前極具挑戰(zhàn)的新目標(biāo)。

隨著2000年人類基因組計(jì)劃（Human Genome Project，HGP）完成，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)人類基因組30億堿基中編碼蛋白質(zhì)的DNA比例僅不到2%，但發(fā)現(xiàn)了大量非編碼序列[7-8］。2012年DNA元件百科全書項(xiàng)目（Encyclopedia of DNA Elements，ENCODE）完成，證明人基因組中大約有80%的DNA具有功能，而非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）的發(fā)現(xiàn)具有里程碑式的作用[9］。其中，長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）是指一類長(zhǎng)度大于200個(gè)核苷酸多數(shù)不編碼蛋白質(zhì)少數(shù)能翻譯為短肽，存在于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的RNA調(diào)控分子，其可在RNA聚合酶Ⅱ（RNA polymeraseⅡ，RNAPⅡ）作用下調(diào)控基因表達(dá)，包括染色質(zhì)重構(gòu)、轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后修飾等[10-12］。大多數(shù)lncRNA保守性差，早期被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄過程中產(chǎn)生的“垃圾”序列，近年來隨著研究的不斷深入發(fā)現(xiàn)lncRNA與心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病及腫瘤的發(fā)病密切相關(guān)，并且日漸成為診斷與治療的靶點(diǎn)[13-15］。近年來關(guān)于lncRNA在OA中的作用機(jī)制研究逐漸增多，其可能參與調(diào)控ECM蛋白水解降解、抑制軟骨細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、血管生成及自噬等。為了進(jìn)一步了解其在骨關(guān)節(jié)炎中的功能，本文就lncRNA的特點(diǎn)及在骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)生發(fā)展過程中的作用機(jī)制予以綜述，為骨關(guān)節(jié)炎的預(yù)防及治療提供理論依據(jù)。

1 lncRNA

1.1 lncRNA的分類 lncRNA是繼miRNA后的研究熱點(diǎn)，迄今為止，lncRNA的分類尚無確切標(biāo)準(zhǔn)，常見的分類方式為與附近編碼蛋白質(zhì)基因的位置不同將lncRNA分為6大類[16］：①反義型lncRNA（anti‐sense，AS），指一類與編碼基因反向轉(zhuǎn)錄的lncRNA，在哺乳動(dòng)物中這類lncRNA約占20%，其分布、發(fā)育與疾病調(diào)控關(guān)系密切，起調(diào)控附近基因轉(zhuǎn)錄的作用，通常加-AS命名，例如：AFAP1-AS1、OIP5-AS1、FAM83H-AS1；②內(nèi)含子型lncRNA（intronic，IT），指在基因內(nèi)含子區(qū)編碼的lncRNA，通常加“-IT”后綴命名，例如：SPRY4-IT1；③重疊轉(zhuǎn)錄型lncRNA（overlapping，OT），其編碼序列為跨越內(nèi)含子和外顯子的lncRNA，通常用“-OT”后綴命名，例如：OSX2-OT；④長(zhǎng)鏈基因間lncRNA（long intergenic lncRNA，lincRNA），其編碼區(qū)域位于兩基因中間，與任何基因的編碼序列均不重疊，通常用“l(fā)inc”命名，例如：lincRNA-p21、linc00570、linc00485；⑤反義上游雙向啟動(dòng)子lncRNA（antisense upstream，Au），指向兩個(gè)相反方向轉(zhuǎn)錄，通常以Au命名，例如：GENE2-Au1；⑥eRNA（enhancer lncRNA），起到促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄的作用（圖1）。

圖1 lncRNA命名分類Fig.1 Nomenclature of lncRNA

1.2 lncRNA的生物學(xué)功能 lncRNA參與調(diào)控多種重要的生物學(xué)過程，包括染色體沉默、基因組印記以及染色體修飾、轉(zhuǎn)錄激活、蛋白質(zhì)核內(nèi)運(yùn)輸、調(diào)控生物體胚胎發(fā)育、組織分化等。根據(jù)lncRNA的調(diào)控方式分為DNA調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯調(diào)控、翻譯后修飾調(diào)控：①DNA調(diào)控：在轉(zhuǎn)錄前發(fā)揮基因調(diào)控作用，主要指對(duì)染色質(zhì)開放或關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控。lncRNA可調(diào)控組蛋白乙?；駾NA的甲基化影響轉(zhuǎn)錄[17］；②轉(zhuǎn)錄調(diào)控：對(duì)轉(zhuǎn)錄過程進(jìn)行調(diào)控，包括：起始、延伸和終止三個(gè)過程。對(duì)轉(zhuǎn)錄因子起到招募（recruitment）和抑制（inhibitor）的作用影響調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄；③轉(zhuǎn)錄后調(diào)控：lncRNA可結(jié)合mRNA5'端或3'端特定區(qū)域影響可變剪切；mRNA加工成熟后需轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行蛋白翻譯，lncRNA可影響mRNA的定位；lncRNA可介導(dǎo)mRNA降解，mRNA的豐度直接影響蛋白質(zhì)的產(chǎn)量；④翻譯調(diào)控：lncRNA通過結(jié)合mRNA的5'-UTR非翻譯區(qū)促進(jìn)翻譯過程；⑤翻譯后修飾調(diào)控。值得關(guān)注的是2011年，SALMENA等[18］首次提出競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA（com‐peting endogenous RNA，ceRNA）的概念。ceRNA是lncRNA發(fā)揮作用的一種新型作用機(jī)制，即lncRNA可與miRNA的結(jié)合位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，并通過海綿吸附作用于靶基因的3'-UTR區(qū)使mRNA穩(wěn)定表達(dá)，這種作用又被稱為“miRNA海綿”。

1.3 lncRNA的調(diào)控機(jī)制隨著對(duì)lncRNA的深入研究，發(fā)現(xiàn)lncRNA具有信號(hào)分子、分子誘導(dǎo)、導(dǎo)向分子及分子支架等生物學(xué)功能[19］。①信號(hào)分子：lnc-RNA可在不同刺激條件和信號(hào)通路下，作為信號(hào)傳導(dǎo)分子參與信號(hào)通路傳導(dǎo)。lncRNA作為信號(hào)傳遞分子通過堿基互補(bǔ)配對(duì)原則與DNA結(jié)合參與調(diào)控表達(dá)，由于不涉及蛋白質(zhì)翻譯，故對(duì)于急性反應(yīng)可作出更迅速的反應(yīng)；②分子誘導(dǎo)：lncRNA轉(zhuǎn)錄后與靶蛋白（轉(zhuǎn)錄因子、染色質(zhì)修飾蛋白等轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子）結(jié)合形成復(fù)合體進(jìn)而調(diào)控下游基因轉(zhuǎn)錄；③導(dǎo)向分子：指引lncRNA和蛋白結(jié)合作用于靶基因，將復(fù)合物定位于特定的DNA序列上。研究發(fā)現(xiàn)ln‐cRNA介導(dǎo)的這種轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用可為順式作用模式，也可為反式作用模式；④分子支架：lncRNA可起到“中心平臺(tái)”的作用，即多個(gè)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合在lncRNA分子上，使不同信號(hào)通路之間信息交匯和整合，有利于機(jī)體對(duì)外界信號(hào)和刺激產(chǎn)生反饋調(diào)節(jié)。

2 lncRNA在軟骨形成中的作用

目前認(rèn)為，在軟骨形成過程中miRNA、轉(zhuǎn)錄因子及信號(hào)通路的研究相對(duì)較多，而lncRNA的研究仍處于探索階段，故研究其在軟骨形成中的作用尤為重要。軟骨分為3種類型：透明軟骨、彈性軟骨和纖維軟骨。軟骨形成是軟骨發(fā)育的主要過程，軟骨發(fā)育共包含5個(gè)階段：起始間充質(zhì)干細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞分化、軟骨細(xì)胞肥大及軟骨基質(zhì)鈣化和降解。軟骨細(xì)胞是軟骨中唯一的細(xì)胞類型，主要保持滑膜關(guān)節(jié)的穩(wěn)態(tài)，軟骨細(xì)胞形成始于間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSC）[20］。間充質(zhì)干細(xì)胞是一類具有自我更新、多向分化潛能且來源廣泛的細(xì)胞，可參與軟骨修復(fù)和再生與OA的發(fā)生關(guān)系密切[21］。PANG等[22］研究表明過表達(dá)lncRNA H19后可誘導(dǎo)脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞（adipose mesenchymal stem cells，ADSCs）向軟骨細(xì)胞分化，并證明lncRNA H19主要通過競(jìng)爭(zhēng)STAT2的miRNA發(fā)揮ADSCs軟骨分化過程中的調(diào)控作用。研究表明在人滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞（human synovial mesenchymal stem cells，hSFMSCs）軟骨分化過程中過表達(dá)ZBED3-AS1可上調(diào)zbed3進(jìn)而調(diào)控Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)途徑增強(qiáng)軟骨形成潛能[23］。HUYNH等[24］發(fā)現(xiàn)lncRNA GRASLND可直接作用于SOX9下游，通過與真核起始因子激酶2（EIF2AK2）結(jié)合抑制干擾素-γ（IFN-γ）增強(qiáng)軟骨形成。近年來，研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子SOX4可通過直接結(jié)合lncRNA DANCR（分化拮抗非蛋白質(zhì)編碼RNA）的啟動(dòng)子增強(qiáng)SMSCs的增殖和軟骨形成，DANCR上調(diào)與mRNA直接相互作用激活myc、Smad3和STAT3的表達(dá)，并且證明了DANCR、miR‐NA-1305和Smad4之間的串?dāng)_在SMSCs增殖和分化中起重要作用[25］。越來越多的研究表明lncRNA可成為軟骨治療的潛在靶標(biāo)，靶向lncRNA及相關(guān)通路可能成為軟骨再生的可行方法（表1）。

表1 lncRNA在軟骨形成中的作用Tab.1 Role of lncRNA in cartilage formation

3 lncRNA在骨性關(guān)節(jié)炎中的作用

OA通常表現(xiàn)為軟骨關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)改變，最終導(dǎo)致患者出現(xiàn)關(guān)節(jié)疼痛、功能障礙和畸形等一系列的臨床癥狀。研究表明OA的發(fā)生發(fā)展由多種機(jī)制介導(dǎo)，主要包括細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）降解、軟骨細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)、血管生成和自噬。最近的研究表明，lncRNA與關(guān)節(jié)軟骨紊亂之間存在相關(guān)性，這些lnc-RNA差異表達(dá)可能為鑒定新的機(jī)制和治療靶標(biāo)提供新的機(jī)會(huì)。

3.1 調(diào)控ECM蛋白水解的lncRNA關(guān)節(jié)軟骨是由細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成的潤(rùn)滑組織，其主要成分為Ⅱ型膠原蛋白和聚集蛋白聚糖。OA的病理變化表現(xiàn)為細(xì)胞外基質(zhì)合成代謝與分解代謝失衡，基質(zhì)濃度及比例發(fā)生改變。許多酶參與細(xì)胞外基質(zhì)降解退變，其中基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）和解聚素金屬蛋白酶（a disintegrin and metal‐loproteinase with thrombospondinmotifs，ADAMTS）是導(dǎo)致軟骨ECM降解的主要酶。研究發(fā)現(xiàn)，一些lnc-RNA可能通過調(diào)控MMP和ADAMTS變化影響軟骨細(xì)胞表達(dá)。LIU等發(fā)現(xiàn)lncRNA-CIR可抑制MMP-13和ADAMTS-5的表達(dá)，促進(jìn)OA中Ⅱ型膠原、Ⅰ型膠原和蛋白聚糖的合成代謝，表明其能通過抑制MMP的表達(dá)減輕關(guān)節(jié)軟骨損傷。MMP可參與降解軟骨組織中糖胺聚糖、層黏連蛋白等多種基質(zhì)組成成分參與骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)展。HOTAIR是一種HOX轉(zhuǎn)錄反義基因間反式作用的lncRNA（HOT transcript anti‐sense inter-genic RNA，HOTAIR），通過建立新西蘭白兔顳下頜關(guān)節(jié)IL-1β?lián)p傷模型后可顯著增加MMP-1、MMP-3和MMP-9的表達(dá)，敲除HOTAIR可逆轉(zhuǎn)上述作用并降低ECM分解，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR可能是通過wnt/β-catenin途徑影響OA[32］。類似的作用機(jī)制有l(wèi)ncRNA Nespas，在OA中Nespas不僅可降低Ⅱ型膠原蛋白的表達(dá)，而且會(huì)顯著升高M(jìn)MP2和MMP13的表達(dá)，表明Nespas可能是OA發(fā)展的潛在預(yù)后生物標(biāo)志物[33］。在OA軟骨細(xì)胞中MMP的表達(dá)顯著高于正常人，并且MMP能顯著降低Ⅱ型膠原及糖胺聚糖的表達(dá)。有研究發(fā)現(xiàn)，H19位于染色體11p15.5鼠7號(hào)染色體上長(zhǎng)度為2.5 kb，是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)在胚胎和胎兒整個(gè)發(fā)育過程中高表達(dá)的lncRNA。DUDEK等[34］研究表明H19可通過依賴Y染色體上性別決定區(qū)9（sex determining region Y-box 9，SOX9）結(jié)合miR-675上調(diào)軟骨細(xì)胞中Ⅱ型膠原的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控軟骨細(xì)胞表達(dá)。在低氧條件下培養(yǎng)軟骨細(xì)胞檢測(cè)H19和col2al表達(dá)均顯著增加，并且表明H19和col2al呈正相關(guān)可維持軟骨細(xì)胞功能。該長(zhǎng)鏈非編碼RNA在調(diào)節(jié)體內(nèi)合成代謝和分解代謝平衡中具有保護(hù)作用[35］。HOX基因?qū)τ诩?xì)胞生長(zhǎng)分化和組織發(fā)育具有重要的調(diào)控作用。綜上，H19可在骨性關(guān)節(jié)炎基質(zhì)合成與分解中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)HOXA遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)錄本（HOXA tran‐script at the distal tip，HOTTIP）位于染色體7p15.2上長(zhǎng)度為376 nt在HoxA染色體5'端的lncRNA，其在OA軟骨細(xì)胞中高表達(dá)。HOTTIP可通過下調(diào)HoxA13及其下游靶標(biāo)整合素-α1的水平增加軟骨破壞[36］，由此可推測(cè)HOTTIP通過HOXA-13/整合素-α1/MMP-2軸來促進(jìn)骨性關(guān)節(jié)炎轉(zhuǎn)變。

機(jī)械應(yīng)力是骨關(guān)節(jié)炎中軟骨降解發(fā)展的重要組成部分。在機(jī)械應(yīng)力作用下，膝蓋軟骨的lncRNA分析中顯示出107種不同的lncRNA在受損軟骨中的表達(dá)[37］。與機(jī)械應(yīng)力有關(guān)的特定胸腺素β-4（TMSB4）被稱為lncRNA MSR，在受損軟骨中含量較高，并可在機(jī)械應(yīng)力的軟骨細(xì)胞中被誘導(dǎo)。進(jìn)一步研究表明過表達(dá)lncRNA-MSR顯著干擾COL2al和ACAN的表達(dá)，并通過ceRNA作用整合miRNA-15加速M(fèi)MP13和ADAMTS5的表達(dá)，有助于軟骨降解。

3.2 調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞增殖或凋亡的lncRNA細(xì)胞凋亡是由受損細(xì)胞中半胱氨酸特異性蛋白（胱天蛋白酶）引發(fā)程序性死亡，是一種高度特異性調(diào)控途徑，又稱Ⅰ型細(xì)胞程序性死亡。凋亡失調(diào)將導(dǎo)致癌癥、發(fā)育異常和退行性疾病等病理狀態(tài)，也會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)萎縮、染色質(zhì)凝聚、DNA斷裂和凋亡小體形成等形態(tài)改變。眾所周知，凋亡引起軟骨細(xì)胞數(shù)量減少是導(dǎo)致OA的關(guān)鍵因素，通過抑制軟骨細(xì)胞凋亡可作為治療OA的潛在靶點(diǎn)[38-39］。多項(xiàng)研究表明lncRNA能參與調(diào)控下游途徑及蛋白引起軟骨細(xì)胞凋亡。SONG等[40］發(fā)現(xiàn)與正常軟骨細(xì)胞相比，OA軟骨細(xì)胞中生長(zhǎng)阻滯特異性5（GAS5）與細(xì)胞凋亡存在負(fù)表達(dá)調(diào)控，過表達(dá)GAS5將刺激軟骨細(xì)胞凋亡，減少軟骨細(xì)胞自噬并增加蛋白水解酶表達(dá)，例如MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-13和AMTS-4等。Wnt/β-catenin信號(hào)通路為經(jīng)典的Wnt信號(hào)通路，Wnt作為啟動(dòng)蛋白在OA中會(huì)上調(diào)促進(jìn)OA發(fā)生發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA（HOTAIR）可促進(jìn)增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移來影響骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)展。在兔軟骨細(xì)胞中敲除HOTAIR可減弱IL-1β誘導(dǎo)后的凋亡率，抑制GAS5或HOTAIR對(duì)OA患者具有潛在的治療意義。進(jìn)一步研究表明HOTAIR在OA中高表達(dá)，通過直接與miRNA-17-5p結(jié)合上調(diào)FUT2，HOTAIR與FUT2加劇ECM降解和軟骨細(xì)胞凋亡，而miR-17-5p可通過調(diào)節(jié)wnt/β-catenin途徑促進(jìn)OA發(fā)展，說明HOTAIR可通過Wnt/β-catenin途徑對(duì)OA起關(guān)鍵作用。另有研究發(fā)現(xiàn)lncRNA-CIR通過調(diào)節(jié)MMP-13從而調(diào)節(jié)軟骨再生。ZHANG等[41］研究表明lncRNA-UFC1可作為細(xì)胞活力和軟骨細(xì)胞增殖的正調(diào)節(jié)劑，在正常軟骨細(xì)胞中UFC1水平顯著下降，但能促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖并抑制軟骨細(xì)胞凋亡，重要的是他們進(jìn)一步證明了UFC1主要通過與miRNA-34a結(jié)合發(fā)揮miRNA海綿作用調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞存活。lncRNA-DANCR位于人類4號(hào)染色體上，長(zhǎng)度為855 bp在腫瘤組織中高表達(dá)的長(zhǎng)鏈非編碼RNA。研究表明DANCR在軟骨細(xì)胞中的表達(dá)可逆轉(zhuǎn)由miRNA-577調(diào)節(jié)的SphK2抑制作用，通過miR-577/SphK2軸激活OA軟骨細(xì)胞增殖并抑制其凋亡[42］。也有研究表明DANCR參與miR-216a-5p/JAK2/STAT3軸調(diào)控發(fā)揮抗細(xì)胞凋亡作用，進(jìn)而可能成為OA治療的新靶點(diǎn)。

3.3 調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的lncRNA OA一直被認(rèn)為是非炎癥性關(guān)節(jié)炎。然而，越來越多的證據(jù)表明OA進(jìn)展與炎癥有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)OA患者的滑液和血清中存在炎癥介質(zhì)，表明OA并不是局部的非炎癥性病變，多種促炎因子包括IL-1β、IL-6、IL-15、IL-17、腫瘤壞死因子-α（tumour necrosis factor-α，TNF-α）可作為OA發(fā)生發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)因素并導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨損傷和滑膜關(guān)節(jié)癥狀[43-46］。目前研究發(fā)現(xiàn)lncRNA有兩種途徑參與調(diào)節(jié)OA中的炎癥反應(yīng)，NF-κB信號(hào)通路可參與調(diào)節(jié)多種基因啟動(dòng)子、增強(qiáng)子影響基因轉(zhuǎn)錄并在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，當(dāng)NF-κB激活時(shí)可激活多種炎癥因子破壞軟骨關(guān)節(jié)。在OA中通過抑制NF-κB信號(hào)通路抑制軟骨細(xì)胞中炎癥因子產(chǎn)生。PEARSON等[47］鑒定了兩種與軟骨細(xì)胞炎癥相關(guān)的linRNA，分別為CILinc01和CILinc02并發(fā)現(xiàn)在OA中通過抑制NF-κB活性可增加IL-6、IL-8、TNFα、巨噬細(xì)胞炎性蛋白（macrophage inflammatory pro‐tein，MIP-1β）和粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocytecolony stimulating factor，G-CSF）的表達(dá)對(duì)軟骨產(chǎn)生保護(hù)作用。進(jìn)一步研究使用NF-κB途徑抑制劑IKK1可降低CILinc01和CILinc02表達(dá)延遲軟骨變性。在OA中期，由于炎癥介質(zhì)不斷產(chǎn)生刺激滑膜積液滲出，最終導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)軟骨纖維化退變。母系表達(dá)基因（materally expressed gene 3，MEG3）是一種位于染色體14q32.2在多種組織中均表達(dá)的印記基因。研究表明MEG3在OA中低表達(dá)，通過過表達(dá)MEG3可明顯抑制兔OA模型中IL-6、IL-8、TNF-α和IL-1β的表達(dá)，從而控制滑膜積液滲出減少關(guān)節(jié)軟骨改變[48］。絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號(hào)通路是另一種參與細(xì)胞炎癥反應(yīng)、增殖、分化且高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶通路。lncRNA可通過影響MAPK信號(hào)途徑影響OA，lncRNA HULC位于6號(hào)染色體上長(zhǎng)度為500 nt在人類肝細(xì)胞癌中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)lncRNA，研究表明HULC可通過下調(diào)miR101抑制NF-κB及MAPK信號(hào)通路的激活，從而減輕TNF-α誘導(dǎo)的炎癥損傷對(duì)軟骨起到保護(hù)作用，表明HULC可能是骨關(guān)節(jié)炎中重要的調(diào)控因子[49］。OIP5-AS1可通過調(diào)節(jié)miR-29b-3p/PGRN軸促進(jìn)OA中軟骨細(xì)胞的活力和遷移，并抑制炎癥反應(yīng)從而減輕OA中對(duì)軟骨細(xì)胞的損害[50］。

3.4 調(diào)節(jié)滑膜關(guān)節(jié)血管生成的lncRNA血管生成是指脈管系統(tǒng)中新生出血管，對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育、生殖周期和組織修復(fù)起著重要的作用。軟骨是一種缺乏血管營(yíng)養(yǎng)的組織，血管生成是軟骨骨化形成的標(biāo)志與OA發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。盡管調(diào)節(jié)OA血管生成的確切分子途徑尚不清楚，但血管生成受促血管生成和抗血管生成因子調(diào)節(jié)平衡，其中促血管生成因子包括前列腺素、一氧化氮、調(diào)節(jié)肽、細(xì)胞因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子，尤其是血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vas‐cular endothelial growth factor，VEGF）；抗血管生成因子包括蛋白酶抑制劑、基質(zhì)片段等[42］。研究發(fā)現(xiàn)，軟骨細(xì)胞中存在與VEGF特異性結(jié)合的受體VEGFR-2，當(dāng)VEGF與VEGFR-2結(jié)合后可激活ERK信號(hào)通路促進(jìn)血管新生。VEGF和VEGFR-2是血管生成的重要調(diào)控劑，在OA中VEGF表達(dá)上調(diào)并會(huì)降低聚集蛋白聚糖和Ⅱ型膠原的合成和表達(dá)[51］。研究表明，OA中l(wèi)ncRNA MEG3的水平與VEGF水平呈負(fù)相關(guān)，敲低MEG3將損害VEGF介導(dǎo)的內(nèi)皮血管生成，表明MEG3可能通過調(diào)節(jié)血管生成而參與OA的發(fā)展[44］。盡管MEG3對(duì)血管生成的機(jī)制尚不明確，但有研究表明MEG3可通過激活P53負(fù)調(diào)控VEGF影響OA。細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal-regulated kinase ERK1/2）通路可調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)增殖、分化等生理活動(dòng)。激活ERK1/2可誘導(dǎo)基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase MMP）活化，活化的MMP能降解軟骨基質(zhì)并對(duì)新生血管起密切的調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)lncRNA H19可通過促進(jìn)ERK調(diào)節(jié)肥大軟骨重塑和血管向生長(zhǎng)板軟骨侵襲，影響骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)展，因此抑制血管生成為OA的治療提供了新方法。

3.5 自噬自噬是一種高度保守的作用機(jī)制，是細(xì)胞凋亡的一種獨(dú)特形式，對(duì)保護(hù)軟骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞存活至關(guān)重要，在OA中檢測(cè)到自噬相關(guān)基因（ATG）異常表達(dá)及自噬功能障礙，并發(fā)現(xiàn)抑制自噬后軟骨變性得到緩解。研究表明自噬調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中調(diào)節(jié)軟骨涉及PI3K/AKT/mTOR、AMPK、SIRT1、P53途徑及一系列相關(guān)生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和蛋白質(zhì)。XI等[52］發(fā) 現(xiàn)lncHCG18可激活miR-146a-5p/TRAF6/NF-κB軸在軟骨變性中發(fā)揮作用。PC‐GEM1基因是位于染色體2q32位點(diǎn)前列腺特異性lncRNA，可促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲并抑制細(xì)胞的凋亡。研究表明在滑膜細(xì)胞中過表達(dá)PCGEM1與miR-770海綿作用促進(jìn)滑膜細(xì)胞增殖并刺激滑膜細(xì)胞凋亡（表2）。

表2 lncRNA在骨性關(guān)節(jié)炎中的作用Tab.2 Role of lncRNA in osteoarthritis

4 芯片及測(cè)序預(yù)測(cè)

隨著高通量測(cè)序技術(shù)（RNA-seq）的發(fā)展尤其是全基因組測(cè)序等新型測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的lncRNA在OA中被發(fā)現(xiàn)，但大多數(shù)lncRNA的功能尚不清楚。通過微陣列分析與正常軟骨組織相比，OA中發(fā)現(xiàn)121個(gè)變化的lncRNA，其中包括HOTAIR、GAS5、PMS2L2、RP11-445H22.4、H19和CTD-2574D22.4等73個(gè)上調(diào)lncRNA和48個(gè)下調(diào)的ln‐cRNA[62］。在2019年通過二代測(cè)序技術(shù)（next gener‐ation sequencing，NGS）研究19個(gè)OA患者樣本，檢測(cè)到除TUCP和mRNA外，還存在580種lncRNA改變，并通過蛋白-蛋白互作網(wǎng)絡(luò)和ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，確認(rèn)了4種不同的lncRNA，包括SNHG5、ZFAS1、GAS5和DANCR與OA有關(guān)[63］。盡管高通量技術(shù)已經(jīng)篩選出大量差異表達(dá)的lncRNA，但僅有其中一部分被研究，其深度及廣度還有待進(jìn)一步研究及探索。就目前研究結(jié)果顯示，對(duì)于lncRNA調(diào)控OA的研究仍處在初級(jí)階段，未來可積極結(jié)合基因芯片技術(shù)、RNA-seq測(cè)序技術(shù)及生物信息學(xué)技術(shù)等新型高通量技術(shù)，從lncRNA結(jié)合mRNA、miRNA、circRNA、蛋白及信號(hào)通路水平上綜合研究，形成更加全面的網(wǎng)絡(luò)分析，為日后骨性關(guān)節(jié)炎的治療提供理論依據(jù)（圖2）。

圖2 lncRNA在OA中作用機(jī)制Fig.2 Mechanism of lncRNA in OA

5 總結(jié)與展望

骨性關(guān)節(jié)炎是常見的慢性關(guān)節(jié)性疾病，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜受一系列危險(xiǎn)因素的影響，包括衰老、肥胖、遺傳等。目前有學(xué)者認(rèn)為關(guān)節(jié)軟骨損傷的修復(fù)程度與損傷類型有關(guān)，當(dāng)軟骨損傷直徑為1.0～2.0 mm時(shí)會(huì)產(chǎn)生與正常透明軟骨相似的組織，當(dāng)損傷直徑為3 mm以上時(shí)又稱關(guān)節(jié)軟骨缺損，大多不能完全修復(fù)，由纖維軟骨再生填補(bǔ)；而當(dāng)關(guān)節(jié)軟骨損傷直徑>6 mm，損傷不但不能修復(fù)，還會(huì)進(jìn)一步損傷周圍骨壁及周圍關(guān)節(jié)軟骨，形成更大的缺損空洞，進(jìn)而引起損傷周圍的軟骨下滑及關(guān)節(jié)軟骨的塌陷，造成骨關(guān)節(jié)炎。