miRNA与lncRNA在强直性脊柱炎中的研究进展①

黄 旦 刘 健 纵瑞凯 万 磊 龙 琰 (安徽中医药大学，合肥 230038)

强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)是一种免疫介导的以非特异性炎症、纤维化以至骨化为基本病变的慢性炎症关节炎，是脊柱关节炎(spondyloarthritis，SpA)常见的临床类型[1]，好发于青年男性，且一般病情较重，主要影响脊柱及骶髂关节，且会对多个系统产生影响，具有慢性、进展性、难治性的特点。疾病发展至中后期，会造成患者中轴脊柱的不可逆损伤，出现脊柱和骶髂关节的融合，导致脊柱活动性降低[2]，严重影响患者生存质量，给社会及家庭带来沉重负担。因此，阐明AS的发病机制，找到能够用于AS临床诊断的标志物和治疗的新靶点，对AS临床防治研究具有重要意义。

非编码RNA(ncRNA) 是一类基因组转录过程中产生的具有多种功能而不翻译蛋白质的RNA，但却可从多种机制影响基因表达的RNA分子，如影响RNA的转录或翻译来调控蛋白表达。根据核苷酸序列长度，ncRNA可为两大类，即短链非编码RNA(short/small ncRNA) 和长链非编码RNA(longnon-coding RNA，lncRNA) ，其中短链非编码RNA包括微小RNA (micro RNA，miRNA)、小干扰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与lncRNA可通过多种方式对蛋白编码基因的表达进行调控，与细胞增殖、分化及凋亡等密切相关，参与多种疾病的发生发展，已成为疾病活动、发病机制和预后的潜在生物标志物。近年来研究发现，多种miRNA和lncRNA在AS患者外周血细胞和髋关节滑膜中表达异常，参与AS免疫炎症反应与异位骨化，这些发现为阐明AS发病机制以及疾病的诊断、治疗研究提供新的靶点。故本文重点对miRNA和lncRNA在AS发病中的作用及诊断、治疗研究进展进行综述。

1 miRNA与强直性脊柱炎

1.1miRNA概述 miRNA广泛存在于真核细胞中具有高度保守的内源性单链非编码小分子RNA，长度在22个核苷酸(nt)左右[4]。miRNA在RNA聚合酶Ⅱ的作用下形成miRNA初级转录本，经RNA内切酶Drosha与Dicer剪切处理，其中一条链被降解，另一条则被吸收到RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)，与靶mRNA进行配对，成为有功能的miRNA，进行转录后水平调控[5]。成熟的miRNA与靶基因的3′-非编码区(3′-UTR)或5′-非编码区(5′-UTR)通过互补或不完全互补的方式识别并结合，从而导致靶基因的降解或翻译抑制[6,7]。目前研究发现miRNA在机体细胞生长发育、增殖、凋亡、信号转导等生物学过程中发挥重要作用，参与自身免疫、炎症反应性疾病的发生发展[8-11]。

1.2miRNA参与AS免疫炎症反应 miRNA可以调节免疫细胞的发育和功能，其表达的失调可能导致免疫细胞的异常发育和分化，尤其是调控T细胞的功能降低，对机体免疫炎症反应具有重要的调控作用。HLA-B27是AS的重要危险因素，HLA-B27同质二聚体能够与某些杀伤细胞免疫球蛋白样受体结合，在NK细胞和T细胞上表达，引起IL-17的释放，T细胞的失调可能是导致AS免疫炎症反应的原因[12]。Th17细胞的活化对于维持AS患者的炎症反应在临床上也是至关重要的[13]。CD41 T细胞上调细胞表面kir3dl2的表达，该受体与HLA-B27结合能够延长T细胞存活时间和促进Th17细胞分化[14]。Th17细胞是一种辅助淋巴细胞可分泌IL-17,增加启动和刺激免疫细胞释放IL-6、TNF-α和其他趋化因子。

AS是自身免疫反应引起的一个复杂的慢性炎症性疾病，疾病活动反映了炎症及其程度，临床常见的评价指标包括相对系统的指标(BASDAI等)、单一指标(CRP、ESR等)和放射影像学指标(BASRI)。Lai等[15]发现miR-16、miR-221和let-7i在AS患者T细胞中过表达，miR-221和let-7i的表达与BASRI呈正相关，并在功能研究中证实let-7i表达的增加促进了T细胞中Th1(IFN-γ)免疫应答。IL-23可促进IL-17 Th17的分化，IL-23/IL-17轴在AS的免疫炎症发生中起关键作用。Lai等[16]最近的一项研究中发现与IL-23共培养的K562细胞中12个miRNA表达明显升高，4个miRNA表达明显降低。在这些IL-23调控的miRNA中，AS患者T细胞中miR-29b-1-5p、miR-4449、miR-211-3p、miR-1914-3p、miR-7114-5p表达水平较高。增加miR-29b-1-5p或mir-211-3-p的表达可以增强IFN-γ表达。Wei等[17]的研究中发现在AS患者外周血单核细胞中miR-146a高表达，并炎症细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6呈正相关与bath 强直性脊柱炎活动指数(BASDAI)、血沉(ESR)、C-反应蛋白(CRP)呈正相关。Wang等[18]检测发现在AS患者外周血单核细胞中miR-31表达显著升高，活动度较高的AS患者表达水平较高，且在新发病的AS患者中与ESR呈正相关，miR-31的上调可能与炎症、细胞因子和细胞亚群活化相关。方利[19]在研究中发现在AS患者中miR-155表达明显升高，且与TNF-α、ESR、NF-κBp65呈正相关，参与了AS的免疫炎症反应，中药新风胶囊可明显降低AS患者miR-155表达。

1.3miRNA参与AS异位骨化 AS早期以免疫炎症反应为主，晚期可出现骨吸收和骨形成不平衡，产生异位骨化。AS患者在疾病后期出现关节软骨、韧带、关节囊纤维化及钙化，这种非钙化组织发生钙化出现新骨形成的现象称为异位骨化。Wnt和BMP信号通路在成骨细胞的增殖、分化及骨形成过程中起关键作用，被认为是调节骨骼发育和调节成骨细胞分化的重要途径[20，21]，在风湿性疾病的成骨功能调控和骨转归中起关键作用[22]。miRNA在成骨细胞的分化和功能中发挥重要作用，包括miR-29家族在内的特异性miRNA已经被证明是Wnt信号通路的靶向抑制剂，促进成骨细胞分化，miR-23a-27a-24-2簇调控成骨诱导和成骨细胞分化[23-25]。在Li等[26]的一项研究中发现miR-29a在AS患者中显著下调，并证明了miR-29a主要通过靶向Dickkopf相关蛋白1(DKK1)和糖原合成酶激酶3(GSK3b)调控TNF-α介导的骨抑制，从而激活Wnt/β-catenin通路。DKK1通过阻止Wnt蛋白与共受体低密度脂蛋白受体相关蛋白 5/6(LRP5/6)的结合来抑制Wnt信号，而GSK3b通过在thr41位点磷酸化来破坏β-catenin的稳定性。Zhang等[27]采用微阵列分析，综合比较了AS患者和对照组髋关节韧带组织中的lncRNA、miRNA、mRNA的表达，总共有22个miRNA在患者中有差异表达，利用生物信息学方法构建了基因信号转导网络、编码-非编码共表达网络和竞争内源性RNA表达网络，并通过验证分析发现miR-17-5p和miR-27b-3p可提高韧带成纤维细胞成骨分化潜能。在一项体内及体外实验研究中发现AS患者髋关节囊韧带组织及AS来源的成纤维细胞中miR-17-5p表达较对照组明显升高，下调miR-17-5p可负性调控ANKH表达，抑制成纤维细胞成骨分化[28]。

2 lncRNA与强直性脊柱炎

2.1lncRNA概述 lncRNA是长度大于200个nt的ncRNA分子，广泛存在于真核细胞的细胞核和细胞质中高度保守且不具有翻译成蛋白质的能力[29,30]。lncRNA已被证实可在表观遗传学、转录和转录后水平调控基因表达和染色质结构，一般通过转录激活、转录干扰、选择性剪接和基因组印记、组蛋白修饰、染色质重构、细胞周期控制等参与生理和病理过程[31]。在不同组织、不同细胞、不同疾病发病中lncRNA均有不同的表达谱[32]，相关研究发现lncRNA特异性表达于巨噬细胞、树突状细胞、免疫淋巴细胞、固有免疫分子中，参与机体的特异性免疫和非特异性免疫，与自身免疫性疾病发病密切相关[33,34]。虽然对lncRNA的认识较晚，但是随着研究的逐步深入，lncRNA在AS发生发展中的作用也将慢慢被揭示。

2.2lncRNA与AS免疫炎症反应 lncRNA在调节免疫细胞分化和功能中发挥着重要作用，当机体受到内外环境应激反应时，非特异性免疫细胞在刺激后可特异性表达相关lncRNA，进而可发挥调节宿主反应及免疫应答的作用[35]。研究发现降低lncRNA-DC的表达可抑制人树突状细胞(DCs)中与T细胞活化相关的表面受体的表达，减少炎症因子的表达，lncRNA-DC能促进单核细胞转化为DC，并调控DC的表达参与免疫应答[36]。在另一项研究中则发现 lincRNA-Cox2可激活转录因子蛋白家族NF-κB，参与调控巨噬细胞炎症基因的转录[37]。T淋巴细胞在细胞免疫中发挥重要作用，在受到抗原刺激后，T细胞转化为致敏淋巴细胞，并表现出特异性免疫应答。CD8+T、CD4+T细胞在机体免疫反应过程中产生细胞因子提高免疫防御。已经证实lncRNA IFNG AS1在转录和翻译水平促进IFN-γ的表达，影响细胞毒性T细胞和Th1的功能[38]。Petri等[39]证实lncRNA参与人类B细胞的不同发育阶段，如早期B细胞发育、B细胞增殖、抗体亲和力成熟和终末分化过程，进而影响机体特异性免疫应答。

在Li等[40]的研究中发现，与健康个体相比，AS患者血清lncRNA-AK001085表达降低，不但与疾病活动相关，且与免疫炎症标志物CRP、ESR呈负相关。Ding等[42]在lncRNA竞争性调控通路网络分析基础上选择了4个中心lncRNA，包括C14orf169、LINC00242、LINC00116和LINC00482，发现56个完整的通路中有35个lncRNA参与SpA/AS竞争性调节子通路。其中，最重要的是有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的04010_1亚区，MAPK信号通路的调节应激反应可由促炎细胞因子激活IL-1或TNF-α，MAPK信号通路已被证明与免疫反应的功能高度相关[41]，MAPK通路在诱导炎症反应中起关键作用，与SpA和AS的发展密切相关[42]。

2.3lncRNA与AS异位骨化 骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有分化为成骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞、软骨细胞等多种结缔组织细胞类型的潜能[43]。骨形成蛋白(BMP)-2、甲状旁腺激素(PTH)、runt相关转录因子2 (Runx2)广泛参与成骨细胞分化过程，发挥重要作用[44]。研究发现在人成骨细胞系hFOB1.19细胞分化过程中，lncRNA-ANCR表达水平明显下降。ANCR-sirna阻断内源性ANCR的表达，导致成骨细胞分化，而ANCR过表达足以抑制成骨细胞分化，ANCR与zeste同源基因2 (EZH2)的增强子有关，这种关联导致Runx2表达和随后的成骨细胞分化受到抑制[45]。在AS患者成骨分化MSC中，与正常人MSC相比，lncRNA差异表达的有520个。并鉴定出lnc-ZNF354A-1、lnc-LIN54-1、lnc-FRG2C-3、lnc-USP50-2等4个差异表达的lncRNA可能参与AS患者MSC异常成骨分化，为进一步探讨AS患者异位骨化提供了依据[46]。Zhang等[27]采用微阵列分析，综合比较了AS患者和对照组髋关节韧带组织中的lncRNA、miRNA、mRNA的表达，总共有661个lncRNA异常表达，其中上调的有LncRNAs NDRG1-AS6与CSNK1D-AS8，下调的有CD46-AS9、SMYD5-AS2和NR_045553，可能参与AS韧带成纤维细胞成骨分化。

3 总结

AS的病因不明，发病机制复杂、临床表现多样、致残率高，治疗手段却十分有限，人们虽积极探索，但对其发生、发展的确切机制尚缺乏全面的理解，正处于一个反思、讨论、重新探索的新阶段。数量庞大、结构多样、功能复杂的ncRNA广泛参与到AS患者生理病理变化中，以miRNA及lncRNA为代表的ncRNA与AS的免疫炎症反应及异位骨化发生、发展密切相关，显示出了广阔的研究前景。目前关于miRNA及lncRNA的研究正在逐渐深入并走向临床，临床上也在探究miRNA及lncRNA与药物联合治疗的相互作用关系，试图为临床治疗开辟新的途径。但是在AS中ncRNA的调控机制、与编码基因、非编码基因间的互作关系等还不清楚，临床对ncRNA的干预体系尚未建立。对其他ncRNA如siRNA、piRNA等研究较少，且对于那些已经探明的，在健康人及AS患者免疫细胞或损伤组织中存在差异表达的ncRNA，人们应该着重研究其具体的致病机制，阐明其调控免疫反应的潜在分子机制，从而使AS相关的功能性ncRNA能够作为潜在的疾病生物标记物和治疗靶点，更好地为风湿性疾病的临床诊断和治疗提供帮助。