肖瑜，劉軍

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是臨床常見的疾病之一，隨著社會人口老齡化的程度越來越高，其發(fā)病率呈逐年上升的趨勢，并成為老年人群慢性致殘的主要原因［1-2］。傳統(tǒng)的治療方法僅能緩解關(guān)節(jié)周圍軟組織的炎癥，不能從根本上阻止疾病的進(jìn)展。目前OA的治療效果不明確，治療方法的選擇也存在一定的爭議［3-4］。近年來，有關(guān)長鏈非編碼RNA（lncRNA）的研究越來越多，過去認(rèn)為它們是無效RNA，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)其與多種疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，這其中就包括OA［5］。假如找到在OA發(fā)病過程中起關(guān)鍵作用的核心lncRNA，就有可能針對該環(huán)節(jié)研發(fā)藥物并進(jìn)行靶向治療，從而能夠真正有效地阻止OA的進(jìn)展。另外，組蛋白修飾、DNA甲基化和非編碼RNA同屬于表觀遺傳學(xué)范疇，也都參與OA的發(fā)生［6］。本文將主要針對OA的發(fā)病及治療現(xiàn)狀、lncRNA在OA發(fā)病進(jìn)程中的作用以及針對其所產(chǎn)生的新治療手段進(jìn)行逐一闡述。

1 OA的發(fā)病及治療現(xiàn)狀

OA是關(guān)節(jié)的慢性退行性疾病，是最常見的關(guān)節(jié)炎類型，病理改變累及關(guān)節(jié)軟骨、軟骨下骨板和滑膜組織，特征表現(xiàn)以關(guān)節(jié)邊緣骨贅形成和滑膜炎癥為主［7］。OA常見于老年群體，常累及的部位包括脊柱、膝、髖及遠(yuǎn)端指間關(guān)節(jié)［8-9］，臨床表現(xiàn)包括關(guān)節(jié)疼痛、不穩(wěn)定、功能障礙等，最終影響患者的日常生活，導(dǎo)致生活質(zhì)量降低［10-11］。OA的病因十分復(fù)雜，既有遺傳學(xué)方面的因素，如性別、肥胖等，也有機(jī)械力學(xué)方面的因素［12-13］。OA的診斷主要是依據(jù)患者的主訴和查體，目前藥物只能緩解臨床癥狀，尚沒有能夠徹底治愈的方法［14-15］。常規(guī)治療包括關(guān)節(jié)功能鍛煉、改變生活方式、物理治療和針對疼痛的藥物治療，如非甾體抗炎止痛藥、中樞類鎮(zhèn)痛藥、激素和透明質(zhì)酸鈉等。對嚴(yán)重的OA患者，可采用關(guān)節(jié)鏡手術(shù)、關(guān)節(jié)周圍截骨術(shù)、關(guān)節(jié)置換術(shù)或關(guān)節(jié)融合術(shù)［16-17］。但這些常規(guī)治療的臨床效果并不理想，且常伴有不良反應(yīng)［18］。為了解決這些問題，就需要從根本上改變治療方案，而闡明OA的病理機(jī)制可能有助于確定OA的治療靶點(diǎn)和早期診斷［19］。

2 lncRNA的概念與功能

據(jù)估計(jì)，全人類基因組中只有2%的RNA編碼蛋白質(zhì)，而絕大多數(shù)（約98%）是非蛋白質(zhì)編碼RNA［20］，也被看作是“基因組暗物質(zhì)”。按其大小，非編碼RNA可以被劃分為兩大類：（1）非編碼的小RNA分子，如微小RNA（miRNA）、小干擾RNAs（siRNA）、新型非編碼RNA（piRNA）和核仁小RNA（snoRNA）。（2）長鏈非編碼 RNA（lncRNA）［21-22］。lncRNA是一類長度大于200個(gè)核苷酸的RNA分子，其缺乏明顯的開放閱讀框，且不具有翻譯成蛋白質(zhì)的功能［23］。其在各物種中均有表達(dá)，包括動物、植物、酵母、原核生物和病毒等［24-25］。許多l(xiāng)ncRNA是根據(jù)相鄰的蛋白質(zhì)編碼基因來命名的。在人類中，lncRNA的合成與mRNA相似，經(jīng)過剪接后得到具有5′帽子和3′多腺苷酸化特征的lncRNA分子，然后具有轉(zhuǎn)錄激活活性［26］。lncRNA已經(jīng)被證實(shí)參與很多重要的生物學(xué)進(jìn)程，包括胚胎發(fā)育、細(xì)胞生長、細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、基因轉(zhuǎn)錄、剪接、翻譯、細(xì)胞結(jié)構(gòu)維護(hù)、染色質(zhì)重塑、細(xì)胞凋亡、免疫反應(yīng)及熱休克反應(yīng)等［27］。lncRNA表達(dá)失調(diào)可能在多種癌癥和炎癥相關(guān)疾病中起重要作用［28-29］。lncRNA對骨和軟骨的發(fā)育起著重要的作用，其在OA軟骨中的異常表達(dá)會促進(jìn)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的降解。因此，目前認(rèn)為lncRNA可作為一種新的診斷和治療標(biāo)志物以判斷OA的進(jìn)展和預(yù)后［30-31］。

3 lncRNA與OA的關(guān)系

已有研究報(bào)道，lncRNA與許多疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，如癌癥、代謝性疾病、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病與精神疾病等［32-33］。然而，lncRNA在OA中的發(fā)病機(jī)制尚不十分清楚。在OA軟骨組織中，一些lncRNA呈高表達(dá)，而另一些lncRNA則呈低表達(dá)。

3.1 OA軟骨組織高表達(dá)的lncRNA Xing等［34］運(yùn)用基因芯片技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在OA患者軟骨組織中有73個(gè)lncRNA表達(dá)上調(diào)，其中21個(gè)呈明顯高表達(dá)。通過逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）證實(shí)的上調(diào)表達(dá)最明顯的lncRNA包括Hox基因反義基因間RNA（HOTAIR）、生長抑制特異性轉(zhuǎn)錄本 5（GAS5）、PMS2L2、RP11-445H22.4、H19和CTD-2574D22.4；同時(shí)，基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-9、MMP-13、骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（BMP-2）和金屬肽酶含血小板反應(yīng)蛋白5（ADAMTS5）的mRNA表達(dá)水平也有所上調(diào)。Zhang等［35］在白細(xì)胞介素（IL）-1誘導(dǎo)的兔顳下頜關(guān)節(jié)OA的體外模型中發(fā)現(xiàn)，HOTAIR與MMP-1、MMP-3及MMP-9均呈高表達(dá)；當(dāng)實(shí)驗(yàn)敲除HOTAIR，不僅MMP-1、MMP-3及MMP-9的表達(dá)量下調(diào)，細(xì)胞凋亡數(shù)量也明顯減少。OA的發(fā)生離不開環(huán)氧化酶2（COX-2）的激活，Pearson等［32］通過基因測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)，人類軟骨細(xì)胞在被IL-1刺激后，lncRNA p50-associated COX-2-extragenic RNA（PACER）和兩個(gè)新的軟骨細(xì)胞炎癥相關(guān)lncRNA（CILinc01和CILinc02）表達(dá)上調(diào)，這些基因?qū)ρ装Y和疼痛均有介導(dǎo)作用。而對于創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)炎，則會有其他種類的lncRNA異常表達(dá)，如Dnm3os、Rian、H19、Snhg18等［36］。

3.2 OA軟骨組織低表達(dá)的lncRNA 目前有關(guān)OA軟骨組織中低表達(dá)的lncRNA的研究較少。Su等［19］發(fā)現(xiàn)母系表達(dá)基因3（MEG3）在OA軟骨中表達(dá)下調(diào)，同時(shí)血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）表達(dá)上調(diào)，且兩者具有一定的相關(guān)性。VEGF已被證明可以促進(jìn)肥大軟骨重塑、骨化和軟骨-軟骨下骨交界的血管侵入，在OA的進(jìn)程中起著重要的作用［32］。

4 lncRNA對OA的調(diào)控機(jī)制

4.1 炎癥調(diào)控機(jī)制 lncRNA對OA的促進(jìn)作用常需通過短鏈非編碼RNA的介導(dǎo)。Song等［21］發(fā)現(xiàn)OA發(fā)生后，軟骨組織lncRNA（GAS5）異常升高，通過抑制miR-21，使MMP-2、MMP-3、MMP-9，MMP-13和ADAMTS4的mRNA表達(dá)量也有所上調(diào)。同樣，Kim等［38］發(fā)現(xiàn)，軟骨組織lncRNA（HOTTIP）上調(diào)可抑制miR-101的表達(dá)，進(jìn)而促使膠原蛋白結(jié)合類整合素（如整合素α1）的表達(dá)水平下調(diào)，導(dǎo)致軟骨組織的降解。Kang等［39］認(rèn)為在OA患者滑膜組織中，高表達(dá)的lncRNA（PCGEM1）可通過競爭性抑制miR-770來刺激滑膜炎性細(xì)胞增殖。此外，軟骨損傷相關(guān)lncRNA在OA軟骨中表達(dá)上調(diào)，既可能像siRNA一樣，又可能誘導(dǎo)mRNA形成內(nèi)源siRNA，通過抑制波形蛋白的表達(dá)，降低Ⅱ型膠原和蛋白多糖的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平，從而促進(jìn)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)的降解［30］。最近，Li等［40］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-CIR通過抑制miR-27的表達(dá)，促進(jìn)MMP-13的表達(dá)，造成軟骨基質(zhì)的降解。

4.2 非炎癥調(diào)控機(jī)制 OA除了炎性因素介導(dǎo)以外，機(jī)械力學(xué)的異常分布和細(xì)胞凋亡自噬也會對關(guān)節(jié)軟骨造成破壞，這其中也有l(wèi)ncRNA的參與［33］。Liu等［41］發(fā)現(xiàn)人類軟骨細(xì)胞在機(jī)械應(yīng)力的刺激下可以表達(dá)lncRNA-MSR，其通過抑制miR-152可以促進(jìn)軟骨的降解。Li等［42］研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA（PVT1）在OA軟骨組織中高表達(dá)，可以促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡，其機(jī)制是通過對miR-488-3p的負(fù)向調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。另一種lncRNA（UFC1）在OA軟骨中則表達(dá)下調(diào)，通過促進(jìn)miR-34a的表達(dá)，減弱軟骨細(xì)胞增殖，使細(xì)胞凋亡［43］。

5 以lncRNA作為靶基因?qū)A的治療

鑒于OA的病因尚不清楚，傳統(tǒng)的治療方法仍不能令人滿意，識別新的生物標(biāo)志物則可能有助于開發(fā)有效的治療方法［44-45］。Song等［21］研究發(fā)現(xiàn)，OA軟骨組織過表達(dá)GAS5，并抑制miR-21的表達(dá)，如果借助慢病毒給小鼠軟骨細(xì)胞轉(zhuǎn)染miR-21，可以反向抑制GAS5的表達(dá)，通過降低MMP的表達(dá)，可以減少軟骨的破壞。Liu等［30］建議將軟骨損傷相關(guān)lncRNA（RP11-162L10.1）作為OA治療的靶基因，通過siRNA對其進(jìn)行基因沉默，可以促進(jìn)Ⅱ型膠原和蛋白多糖的形成，減少細(xì)胞外基質(zhì)的降解。Kim等［38］發(fā)現(xiàn)，OA患者經(jīng)轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-β3治療后HOTTIP和miR-101的表達(dá)上調(diào)，同時(shí)誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞分化，抑制軟骨降解，推測miR-101可作為OA診斷和治療的生物學(xué)標(biāo)志物。H19也被認(rèn)為是一個(gè)潛在的靶基因，可以刺激軟骨細(xì)胞恢復(fù)［46］。然而，目前還缺乏足夠的證據(jù)支持利用lncRNA對OA開展治療，需要進(jìn)行更深入的研究。

6 小結(jié)

綜上所述，OA是較為常見的關(guān)節(jié)疾病，常導(dǎo)致關(guān)節(jié)疼痛、運(yùn)動受限、關(guān)節(jié)軟骨組織炎癥和逐步退化。OA的發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚，不能徹底治愈。OA的生物學(xué)分子標(biāo)志物不僅具有診斷價(jià)值，還可作為治療的靶基因，以延緩OA的進(jìn)展。差異表達(dá)的lncRNA可作為診斷OA的新的生物學(xué)標(biāo)志物，但將其作為治療靶點(diǎn)的相關(guān)研究還不充分，今后尚需開展更為深入的研究。

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