长非编码RNA在骨关节炎中的作用研究进展

朱芳晓 王晓桃 (桂林医学院第二附属医院，广西 桂林 541199)

骨关节炎(OA)是一种慢性疼痛性关节炎，通常累及膝关节、颈部、下背部、臀部和手指关节。它是引起疼痛、残疾、关节功能障碍和生活质量下降的主要原因〔1,2〕。OA影响着全世界2.5亿人，约11%的男性和19%的60岁以上女性〔3〕。其特征是软骨退化、软骨下骨重塑和滑膜炎〔4〕。对其发病机制的深入研究表明，它是一种具有多种致病因素的复杂疾病，增加OA风险的因素包括年龄、性别、新陈代谢、遗传和环境〔5,6〕。这种疾病导致软骨、滑膜和软骨下骨的各种组织学损伤，这些损伤破坏了关节软骨的稳态，导致滑膜炎症、软骨降解和其他症状。OA患者遭受关节疼痛、僵硬和震颤，影响正常功能。OA是世界范围内非致命性关节紊乱的主要原因之一〔7〕，通常是根据临床检查和病史来诊断的。然而，由于其发病机制尚不清楚，临床上尚无有效的OA治疗方法〔8,9〕。因此，了解OA发病机制可为OA的诊断和治疗开辟新途径〔10,11〕。

长链非编码RNA(lncRNA)是一种长度超过200个碱基的非编码RNA(ncRNA)，它不编码蛋白质，是一种调节分子〔12〕。根据序列长度，ncRNAs分为短链ncRNAs和lncRNAs〔13〕。短链ncRNAs通常被称为调节性RNAs，分为不同类型，如microRNAs(miRNAs)、核糖体RNAs(rRNAs)、小核RNAs(snRNAs)、piwi相互作用RNAs(piRNAs)、转移RNAs(tRNAs)和小干扰RNAs(siRNAs)〔14～16〕。虽然lncRNAs最初被认为是短链ncRNAs如miRNAs和snRNAs的前体转录物〔17,18〕，许多lncRNAs是从基因组基因座转录而来，这些基因座具有染色质特征〔19,20〕。在人类中，lncRNA的合成与信使RNA(mRNA)的合成相似；剪接后，通过添加5′帽和3′聚腺苷酸化对其进行修饰，导致lncRNA获得转录激活功能〔21〕。由于能够调节细胞质中的mRNA稳定性、翻译和翻译后修饰，其参与许多病理学〔22〕。

lncRNAs在人OA软骨中的表达存在差异。此外，一些lncRNAs参与了OA的多种病理过程，包括炎症反应、细胞凋亡。本文综述了近年来有关lncRNAs的研究进展，从lncRNAs的发生、分类、生物学功能到其分子机制和治疗潜力。研究lncRNAs作为炎症性关节病调节因子的作用,重点研究OA患者炎症关节组织中lncRNAs的差异表达及lncRNAs作为与关节病理学相关的已知炎症途径调节因子的研究。

1 LncRNAs在OA中的作用

虽然OA发病的基本分子机制尚不清楚，但细胞外基质(ECM)破坏、血管生成、炎症反应等过程在OA发病和进展中起着重要的作用〔23,24〕。大量的lncRNAs在人类OA软骨组织中干扰病理过程中的分子机制表现出差异表达〔25〕。研究确定了OA中差异表达的lncRNA滑膜〔26〕和髋关节OA软骨中的长基因间非编码RNA〔27〕。因此lncRNAs可作为评估OA进展和预后诊断、治疗的生物标志物〔28〕。

2 OA中lncRNAs的失调

与健康人相比，OA患者血浆样本表达高水平的lncRNA血浆HOX转录反义RNA(HOTAIR)，低水平的lncRNA PACER。 这些lncRNA呈负相关，在软骨细胞中，PACER可以通过介导HOTAIR〔29〕水平来减少细胞凋亡。在软骨细胞中，HOTAIR被证明通过抑制miR-130a-5p来增加细胞凋亡，并随着B细胞淋巴瘤(Bcl)-2相关X蛋白(Bax)的增加及Bcl-2和生存素(Survivin)的降低而减少自噬〔30〕。在小鼠内侧半月板不稳定(DMM)模型中，HOTAIR在OA软骨中上调，沉默HOTAIR可减少软骨损伤并增加合成代谢基因的表达。这些效应是通过lncRNA HOTAIR抑制mir-20b〔31〕介导的。相反，在OA大鼠模型中，抑制滑膜中的HOTAIR对细胞凋亡有相反的影响，尽管它可以减少滑膜炎和滑膜细胞的增殖〔32〕。

此外，与非肥胖OA患者和非OA肥胖患者相比，MALAT1 在肥胖OA患者的滑膜中差异表达。在OA滑膜纤维母细胞中敲除MALAT1可抑制增殖，增加白细胞介素IL-8的蛋白表达，并增加在细胞生长、增殖和炎症反应中起作用的基因表达〔33〕。通过真核表达载体(pcDNA)转染MALAT1〔34〕，可以在软骨细胞蛋白中观察到类似的抗凋亡和抗炎作用，这与细菌脂多糖(LPS)处理的软骨细胞中MALAT1介导的基因通过抑制miR-146a〔35〕调节ECM分解代谢、炎症和凋亡相似。使用白藜芦醇抑制MALAT1的激活，并通过调节miR-9〔36〕降低促炎症特性。

Mao等〔32〕在一项研究中发现lncRNAs在OA中异常表达，与OA的发病有关。Nanus等〔33〕发现创伤后骨关节炎损伤关节中18种lncRNAs的差异表达。软骨损伤相关lncRNAs(lncRNA-CIR)也在研究中被发现〔34〕。LncRNA-CIR是波形蛋白的假基因转录本，在OA软骨中表达异常。组织损伤区lncRNA-CIR表达升高，在软骨ECM降解中起重要作用〔34,35〕。Zhang等〔36〕研究母源性表达基因3(MEG3，一种抑癌基因)在OA患者和健康人软骨样本中的表达，结果显示在OA中高表达。

3 靶向lncRNAs治疗OA的方法

目前，OA的早期诊断和治疗仍缺乏有效手段。新的生物标记物可能有助于OA的靶点治疗〔37〕。

Su等〔38〕用基因载体(pMIR)报告载体前列腺癌基因表达标记物(PCGEM)1转染miR-770前体，观察到人滑膜细胞的增殖和凋亡明显减少，故提出PCGEM1可作为OA治疗靶点。据报道生长特异抑制物(GAS)5在miR-21的调节中起重要作用，GAS5的过度表达可抑制miR-21在OA中的诱导。Liu等〔39〕研究发现RNA沉默lncRNA-CIR可促进胶原和聚蛋白多糖的形成，从而减少软骨降解，提议lncRNA-CIR作为OA治疗的潜在靶点。Kim等〔40〕提示miR-101和HOXA远端转录本反义RNA(HOTTIP)这两个非编码RNA可能是OA的潜在预测性生物标记物和治疗靶点，研究中发现OA中miR-101的显著下调和HOTTIP的上调，抑制了软骨的降解。如前所述，许多lncRNAs参与了OA发展的多种病理过程，提示lncRNAs是导致疾病的新因素。因此，lncRNAs靶向治疗有望为OA的治疗开辟新的希望。

综上，炎症性OA的lncRNAs研究是一个新兴的领域。然而，一些lncRNAs已经被发现在病变的关节组织中差异表达，或者作为与关节病理相关的炎症通路的候选中枢调节因子。LncRNAs的联合组织表达谱也将是有意义的，因为已经确定了lncRNAs在关键炎症通路中的功能作用。LncRNAs在调节细胞命运和功能方面发挥着重要作用，在许多情况下，他们的失调与疾病有关。关于软骨生成和成骨，lncRNAs如何调节干/祖细胞向软骨细胞或成骨细胞系分化的研究仍处于起步阶段。关于lncRNAs如何潜在地控制成熟软骨或骨的内环境平衡，目前尚不清楚，这些发现将对OA及确定治疗疾病的新治疗策略产生深远影响。通过先进的技术，有望很快发现在体内调节lncRNA表达或功能的新的、有效的方法，将有助于靶向lncRNAs的OA治疗新策略的研究。