lncRNA对类风湿关节炎骨破坏的影响及机制探讨①

王丽琴 王 钢 王 佳 魏 勇 （甘肃中医药大学附属医院风湿骨病科，兰州730000）

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是 一种以持续性滑膜炎症和骨质流失导致关节骨质侵蚀和畸形为特征的破坏性自身免疫性疾病，RA 骨破坏是一种典型的骨代谢紊乱性疾病。近年非编码RNA 是生命科学领域研究热点。随着新的医疗概念——精准医学提出，靶向治疗及精准治疗成为临床追求目标。由于RA 发病原因和机制尚未明确，在RA 发生发展过程中对某一特殊位点进行深入研究，阐明具体机制，从而针对具体靶点进行干预，为疾病预防、诊断及治疗制定更准确、有效的个体化方案已成为风湿科医生关注重点。长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）作为近年研究热点，在调控细胞水平方面发挥关键作用，具有重要生物学功能。随着基因组学与生物信息学发展，大量研究表明lncRNA 参与细胞分化、凋亡过程，在人类多种疾病发生发展过程中起重要作用，且与骨质疏松症、骨关节炎、肿瘤及自身免疫性疾病等密切相关。但目前lncRNA 研究仍处于萌芽阶段。本文就lncRNA 参与调控骨代谢，进而可能对RA 骨侵蚀发生的影响，并就其调控机制开展相关性探讨。

1 lncRNA及其生物学特性

lncRNA 是一类长度超过200 nt 的转录产物，具有较长核苷酸链，不具有或有少许蛋白编码功能。lncRNA 特异性较强，其组织特异性远强于蛋白编码RNA［1］。在同一组织或器官的不同发育阶段或不同部位，lncRNA 表达不尽相同。lncRNA 曾被认为是基因组进化过程中的“噪声”或“垃圾”，但随着研究深入，越来越多证据表明lncRNA 在疾病进程中起重要作用［2］。众多证据显示，lncRNA 在分子机制层面调节细胞分化及功能，参与疾病发生过程。ln‐cRNA 在分化、发育、细胞增殖凋亡、代谢等过程中发挥重要调节作用［3］。lncRNA 过表达、缺失和突变都可能引发多种人类疾病［4］。多种lncRNA 的功能尚未阐明，但目前部分lncRNA 的功能和作用机制已被揭示，如H19、HOTAIR、NEAT1、TERG 等，但其作用机制各不相同，lncRNA 可能通过顺式作用直接调控邻近基因表达和反式作用调控远距离基因表达，形成覆盖转录水平、转录后水平及表观遗传水平的调控网络（图1）［5］。

图1 lncRNA对基因表达的调控Fig.1 Regulation of gene expression by lncRNA

2 RA骨破坏发生机制

RA 的基本病理改变为慢性滑膜炎、血管翳形成、逐渐侵及软骨、软骨下骨，导致关节骨质破坏。研究表明，RA 疾病早期即出现骨质流失，与普通人群相比，RA 患者合并骨质疏松的发生率明显提高［6］。骨形成和骨吸收动态平衡被打破，骨稳态失衡导致多种骨代谢相关疾病。人体骨代谢平衡需成骨细胞和破骨细胞共同维持，由骨吸收和骨形成控制而维持动态平衡，但破骨细胞（osteoclast，OC）和成骨细胞（osteoblast，OB）可被多种免疫细胞、炎症因子及信号通路调节。多种免疫相关炎症细胞因子（如IL-17、IL-1、IL-6、TNF-α 等）导致OC 活性增强，表现为骨吸收亢进；而OB 活性受限，表现为骨形成受抑制，骨代谢紊乱，引发RA骨破坏。

生物分子学研究领域已发现lncRNA 可通过多种机制调控骨组织相关软骨细胞、OC及OB形成、分化与功能，参与骨相关疾病病理过程［7］。研究显示，部分lncRNA 可通过多种因素调控相关细胞因子表达，参与骨代谢疾病发生发展［8］。因此，lncRNA 参与骨骼系统正常发育及代谢，维持骨稳态平衡，调控OC 和OB 形成分化，对骨形成和骨吸收过程发挥关键作用，进而可能影响RA骨侵蚀发生发展。

2.1 lncRNA 对 OC 分化的影响 OC 主要是为骨吸收细胞，来源于单核-巨噬细胞，其分化成熟受多种转录因子、信号通络及免疫细胞影响。NF-κB、RANKL/RANK/OPG 通络、MAPK 通络（p38、JNK、ERK）及NFATc1 均为对OC 发挥重要作用的信号通络及转录因子。OC 与免疫系统中多种细胞因子相互影响，参与免疫相关性疾病的研究逐渐深入，被认为是新型学科-骨免疫学中的重要成员，进一步影响骨代谢与免疫反应［9-10］。OC 被认为是 RA 骨破坏发生过程中最主要的参与者，对骨侵蚀进展起关键性作用。

非编码RNA 参与骨代谢及破骨细胞分化的研究处于起步阶段，但越来越多研究者已对其调控机制展开深入研究。研究显示，lncRNA-Jak3 促进破骨过程，通过正向调控OC 因子NFATc1 表达，参与单水合尿酸钠诱导的 OC 分化［11］。DOU 等［12］研究发现，lncRNA也参与造血干细胞向OC分化的调控，提示lncRNA 与OC 形成和分化密切相关，成熟的活化OC中，多个lncRNA表达上调或下降，通过生物学功能分析差异表达lncRNA 的主要通路，但具体功能尚未阐明。TONG 等［13］报道 lncRNA-DANCR 通过促进IL-6 和TNF-α 表达参与OC 介导的骨吸收过程。研究发现，lncRNA-AK077216 促进 NFATc1 表达，而NFATc1 是OC 分化成熟过程中必不可少的转录因子，从而证实lncRNA-AK077216 通过调控NFATc1表达发挥促进OC 分化的功能［14］。也有研究证实ln‐cRNA-AK082203 通过直接靶向转录因子NFAT1 调控OC形成［15］。

OC 是RA 骨侵蚀发生过程中最主要的细胞类型，在RA 骨破坏进程中起关键作用，众多研究显示，lncRNA参与OC分化，通过不同靶基因发挥调控作用，因此，lncRNA可能参与RA骨破坏发生发展过程，且通过研究lncRNA 调控OC 分化机制可能为RA骨破坏治疗提供新的靶点及防治策略。

2.2 lncRNA 对 OB 分化的影响 OB 由间充质干细胞分化产生，具有产生和矿化骨基质功能，是骨形成的基本功能单位。关于lncRNA 调控OB 形成在骨重塑中的作用研究越来越多，已有研究报道ln‐cRNA 在OB 分化过程中的表达谱，并发挥重要调控作用，且在骨质疏松症发生过程中起关键作用［16］。lncRNA 对成骨分化具有双重作用，研究发现，ln‐cRNA104 与 lncRNA-ENST00000585537.1 介 导 的MAP2K6/TEKT1/ABCA5与成骨分化呈正相关［17-18］。lncRNA 可通过OB 分化机制抑制成骨分化，也可通过促进OC 骨吸收机制抑制成骨分化。最近研究证实，下调lncRNA-ANCR可上调ATP等骨形成标志物表达，lncRNA-ANCR 与成骨细胞分化形成密切相关［19-20］。研究表明，lncRNA-ANRIL 可能通过影响OPG 和 RNAKL 表达，对 OC 和 OB 活动功能发挥作用［15］。lncRNA MIAT在间充质干细胞成骨分化过程中表达下调，敲低MIAT 可在体内水平促进成骨分化，体外促进骨形成［21］。高艳等［22］研究发现，诱导OB 分化过程中IncRNA-AK051397 表达上调，提示其对成骨分化具有促进作用。此外，王锦玉［23］研究说明，lncRNA 特异性表达可促进OB 分化。lncRNA与Wnt/β-catenin 信号通路的作用机制及相关分子可能成为个体化治疗的潜在靶点［24］。关节软骨是关节结构重要组成部分，对关节具有较好保护作用，阻止或减少软骨细胞凋亡，是防治关节炎骨破坏的关键热点。lncRNA-RP11 可能通过调控MMP-3、MMP-9 等金属基质蛋白影响膝骨性关节炎软骨细胞增殖与凋亡［25］。

OB 和OC 是影响骨重建过程的2 种主要细胞，其功能活动并非孤立存在，而是相互影响、相互作用。RA 关节骨质破坏治疗中发现新骨形成有限，而骨侵蚀仍难以修复，说明OB 发挥的骨形成作用对RA 骨破坏防治不可或缺。调节OC 和OB 动态平衡对维持骨稳态，研究防治RA 骨破坏的治疗策略及药物有重要意义。lncRNA参与OB和OC分化，对OB 和OC 平衡起重要作用。因此，lncRNA 相关性的深入研究有望成为RA骨破坏治疗的新靶点。

3 lncRNA在RA及免疫调节作用的研究

lncRNA 参与免疫调节的作用已被逐渐发现，T 细胞和B 细胞作为参与免疫应答的2 种最主要细胞类型，受多种lncRNA 调控［26］。研究显示 CIA 大鼠中 lncRNA-MEG3 表达降低，NLRC5 表达升高；过表达 lncRNA-MEG3 可抑制 NLRC5 表达和 FLSs 增殖，提示lncRNA-MEG3 可能调控NLRC5 表达参与RA发生发展［27］。研究表明，RA 患者外周血和关节滑液中存在异常表达的 lncRNA［28］。多种 lncRNA 如Hotair、LUST、H19 和 MEG9 等在 RA 患者体内表达明显上调；同时高剂量Hotair活化巨噬细胞、低剂量Hotair 却 激 活 MMP-2、MMP-3 等 基 质 蛋 白酶［29］。GHARESOURAN 等［30］发现，lncRNA-GAS5 通过调节下游NR3C1 基因参与多发性硬化进展。研究发现，lncRNA-GAS5 在染色体1q25d 上的位点与系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）发生相关，且 lncRNA-GAS5 在 SLE 患者 CD4+T 细胞和 B 细胞中的表达呈明显下调趋势，说明lncRNA-GAS5 与自身免疫性疾病密切相关［31］。此外，陈娟等［32］研究发现，lncRNA-GAS5 影响骨代谢相关细胞因子，说明lncRNA-GAS5 通过影响细胞因子参与免疫反应进而调控骨代谢平衡。以上研究均证实lncRNA 参与机体免疫调控，参与RA生物学进程。

4 讨论

目前lncRNA 已成为研究热点，lncRNA 与各种骨代谢疾病发生发展密切相关，发挥其独特的生物学功能，已成为近年骨代谢相关疾病机制研究重点。lncRNA在骨代谢及OC的相关研究处于起步阶段，尤其是lncRNA 在RA 骨破坏中的研究十分匮乏。随着lncRNA 研究不断深入，其与骨代谢相关疾病的关系逐渐被认识，具体分子机制逐步被阐明。因此，lncRNA 结构与功能的深入研究，对免疫及骨代谢调节作用有望为RA 治疗提供新思路。ln‐cRNA 参与骨代谢的具体调控机制对阐明RA 骨质破坏的发病机制及采取防治策略有重要意义。