陳明昊，青玉鳳，茍婉星，李素平

（川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科1，風(fēng)濕免疫科2，四川 南充 637000）

骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis，OP）按病因可分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩類，前者最常見的類型為Ⅰ型，即絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥（postmenopausal osteoporosis，PMOP）。據(jù)相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)[1]，有10%～20%絕經(jīng)后女性患有不同程度骨質(zhì)疏松,而絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥相關(guān)脆性骨折發(fā)生率和發(fā)病率很高，同時(shí)也給社會(huì)和家庭帶來了沉重的經(jīng)濟(jì)和生活負(fù)擔(dān)。因此，深入了解PMOP 的發(fā)病機(jī)制對(duì)臨床治療具有重要意義。目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為絕經(jīng)后女性體內(nèi)雌激素水平的下降，與成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的分化和活性受到影響是絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥發(fā)生的重要機(jī)制[2]。長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）在真核生物中廣泛表達(dá)，在調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、器官發(fā)育和疾病等過程中發(fā)揮重要作用[3]。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)lncRNA 可通過染色質(zhì)重塑、剪接調(diào)控、mRNA 降解和翻譯調(diào)控等多種機(jī)制調(diào)控基因的表達(dá)，參與調(diào)節(jié)機(jī)體的各種病理過程[4]。在成骨分化過程中發(fā)現(xiàn)，lncRNA 在Wnt/β 信號(hào)通路、BMPs/TGF-β 信號(hào)通路、Notch 信號(hào)通路中能促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化[5]，而在RANK 通路、MAPK通路、PPAR-γ 通路、PI3K/Akt 信號(hào)通路能抑制破骨細(xì)胞的分化[6]。同時(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)雌激素也能影響lncRNA 的表達(dá)，通過調(diào)控成骨和破骨細(xì)胞的增殖促進(jìn)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生[7]。本文就lncRNA對(duì)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥代謝相關(guān)的信號(hào)通路、對(duì)相關(guān)基因的作用等方面的研究進(jìn)行綜述，探討其研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景，以期為臨床診治PMOP 提供一定參考。

1 lncRNA 對(duì)成骨細(xì)胞的調(diào)節(jié)

成骨細(xì)胞在骨形成過程中經(jīng)歷成骨細(xì)胞增殖、細(xì)胞外基質(zhì)成熟、細(xì)胞外基質(zhì)礦化和成骨細(xì)胞凋亡4 個(gè)階段，而lncRNA 在其中扮演了重要的角色[8]。在成骨分化中，lncRNAs 具有3 種基本功能[9]：①通過調(diào)節(jié)信號(hào)通路調(diào)節(jié)成骨分化；②介導(dǎo)表觀遺傳修飾，調(diào)節(jié)成骨分化；③作為miRNA 海綿或前體結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)成骨分化，見表1。

1.1 lncRNA 通過信號(hào)通路調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞 Wnt/βcatenin 信號(hào)通路是成骨細(xì)胞分化的重要通路，部分lncRNAs 通過調(diào)節(jié)該通路活性干預(yù)成骨細(xì)胞分化。如lncRNA HOTAIR 下調(diào)Wnt/β-catenin 信號(hào)通路bmp9 的表達(dá)，抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而抑制成骨細(xì)胞分化[10]。此外，當(dāng)lncRNAp21 的表達(dá)水平降低時(shí)，Wnt/β-catenin 信號(hào)通路通過增加E2的分泌而被激活，最終刺激成骨分化而促進(jìn)骨生成[11]。富含于骨骼組織的LNC-AK045490 通過抑制β-catenin 的核轉(zhuǎn)位和下調(diào)TCF1、LEF1 和Runx2 的表達(dá)來抑制成骨細(xì)胞分化和骨形成[12]。PI3K/AKT 信號(hào)通路也是lncRNA 作用的重要靶標(biāo)通路。Koirala P 等[13]研究指出，lncRNA AK023948（AK0）對(duì)PI3K/AKT 信號(hào)通路中的AKT 有正向調(diào)節(jié)作用。有研究發(fā)現(xiàn)[14]，lncRNA AK0 可通過PI3K/AKT 信號(hào)通路調(diào)節(jié)雌激素缺乏性骨質(zhì)疏松癥成骨細(xì)胞AKT 的磷酸化水平，從而影響成骨細(xì)胞的增殖。其它信號(hào)通路如BMP-2/（Smad1/5/8）信號(hào)通路可通過lncRNA UCA1 而被激活，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化[15]。另有研究發(fā)現(xiàn)[16]，一種新型的lncRNANONH-SAT005760.2 在骨質(zhì)疏松絕經(jīng)后婦女外周血中明顯高表達(dá)，同時(shí)在BMSCs 成骨分化過程中低表達(dá)，但下游通路和對(duì)成骨的具體作用機(jī)制尚不明確。

1.2 lncRNA 與miRNA 共同調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞 微小RNA（miRNA）是由內(nèi)源性基因編碼的小分子單鏈非編碼RNA，在細(xì)胞內(nèi)具有重要的調(diào)控作用。miRNAs與其靶mRNAs 中的互補(bǔ)序列結(jié)合，從而通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控抑制靶mRNAs 的表達(dá)，可形成一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[17]。目前，關(guān)于骨質(zhì)疏松過程中l(wèi)ncRNA 和miRNA 相互關(guān)系的研究較多聚焦在調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞形成、分化等方面。據(jù)報(bào)道[18]，lncRNA MALAT1 可以調(diào)節(jié)人MSCs 中Osterix 的過度表達(dá)，然后與miR-143 結(jié)合并抑制miR-143 以促進(jìn)成骨分化,其還可通過介導(dǎo)miR-34c/SATB2 增加成骨細(xì)胞活性。作為miRNA 的分子海綿，lncRNA MODR 與miR-454 結(jié)合，減輕其對(duì)Runx2 的抑制作用，從而促進(jìn)骨形成[19]。有研究表明[20]，lncRNA NTF3-5 下調(diào)miR-93-3p，從而促進(jìn)成骨分化。作為miR138 和miR-145 的海綿，lncRNA Linc-ROR 拮抗這兩個(gè)miRNAs（均為成骨的負(fù)調(diào)控因子）的功能，并抑制其共同的靶標(biāo)ZEB2，最終激活Wnt/β-catenin 信號(hào)通路，從而促進(jìn)成骨[21]。除了促進(jìn)作用外，這種相互作用也顯示出抑制成骨細(xì)胞分化。lncRNA HOTAIR 下調(diào)導(dǎo)致miR-17-5p 和miR17-5p 的靶標(biāo)Smad7 的表達(dá)水平下降，從而導(dǎo)致成骨細(xì)胞分化的抑制[22]。有研究發(fā)現(xiàn)PMOP 患者的MSCs 中l(wèi)ncRNA MEG3 和miR-133a-3p 的表達(dá)明顯增加，而MEG3 過表達(dá)逆轉(zhuǎn)了成骨誘導(dǎo)下調(diào)miR-133a-3p 的過程。此外，還發(fā)現(xiàn)過表達(dá)的MEG3 結(jié)合miR-133a-3p 顯著逆轉(zhuǎn)了MEG3 介導(dǎo)的MSCs 成骨分化抑制，提示MEG3 通過靶向miR-133a-3p 促進(jìn)PMOP 的發(fā)展[23]。

1.3 lncRNA 通過表觀遺傳基因調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞EZH2 是一個(gè)參與轉(zhuǎn)錄抑制的基因，也是表觀遺傳基因，EZH2 可調(diào)控年齡依賴性間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞的分化[24]；有研究發(fā)現(xiàn)[25]，lncRNA-ANCR 能與EZH2 特異性結(jié)合，這種特異性結(jié)合抑制了轉(zhuǎn)錄因子RUNX2 的表達(dá)，從而抑制了成骨細(xì)胞的成骨。同樣，lncAK016739 可以抑制成骨分化和骨形成，可通過抑制轉(zhuǎn)錄因子因?yàn)樗梢砸种瞥晒寝D(zhuǎn)錄因子的表達(dá)和活性來調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞分化和骨形成[26]。在PMOP 的基礎(chǔ)研究中發(fā)現(xiàn)雌激素成劑量依賴性升高lncRNA H19 的表達(dá)，促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化，最終延緩PMOP 的發(fā)生發(fā)展[27]。

1.4 lncRNA 與雌激素、血清鐵蛋白共同調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞 雌激素減少是女性骨質(zhì)疏松癥的重要原因。正常量的雌激素可以通過調(diào)控成骨細(xì)胞凋亡和上調(diào)lncRNA HOTAIR 的表達(dá)來延緩骨質(zhì)疏松的進(jìn)展，促進(jìn)細(xì)胞活力，抑制細(xì)胞凋亡，其作用可被HOTAIR沉默所阻斷，而雌激素的缺乏則能通過調(diào)節(jié)HOTAIR/miR-138/TIMP1 信號(hào)軸，誘導(dǎo)絕經(jīng)后女性成骨細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松[28]。有研究發(fā)現(xiàn)[29]，lncRNAs MALAT1 和HOTAIR 不僅是miRNAs 的轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)，而且還參與了雌激素靶向的激素敏感基因如PSA、hTERT 和PS2 的調(diào)控。除雌激素外，在成骨分化過程中，lncRNA Gas5 可以作為誘餌結(jié)合到糖皮質(zhì)激素受體基因結(jié)合域上，抑制受體功能[30]。血清鐵蛋白也能對(duì)成骨細(xì)胞產(chǎn)生影響，絕經(jīng)后血清鐵蛋白水平可升高2 倍以上，異常的鐵積累對(duì)PMOP 的發(fā)生有重要作用[31]。有報(bào)道稱lncRNA XIST 在骨質(zhì)疏松癥患者的血漿和單核細(xì)胞中表達(dá)增加，并通過抑制骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化促進(jìn)骨質(zhì)疏松的發(fā)展。鐵蓄積則可通過XIST/miRRE-758-3p/caspase3 軸調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞凋亡[32]。

1.5 lncRNA 調(diào)控MSCs 向成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞分化骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）及其項(xiàng)脂肪細(xì)胞分化也是骨質(zhì)疏松進(jìn)程中的重要因素。隨著年齡增長(zhǎng)，骨丟失和骨質(zhì)疏松癥與成骨細(xì)胞數(shù)量減少和脂肪細(xì)胞數(shù)量增加有關(guān)。成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞均由BMSCs 分化而來，闡明骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化為骨髓脂肪細(xì)胞和成骨細(xì)胞的機(jī)制，對(duì)于骨穩(wěn)定維持及臨床診斷、治療具有重要意義。目前已經(jīng)有許多關(guān)于lncRNA在BMSCs 分化到脂肪細(xì)胞等方面的研究。現(xiàn)有研究鑒定出一種新的lncRNA PGC1β-OT1，它作為脂肪細(xì)胞和成骨細(xì)胞從祖細(xì)胞分化的相互調(diào)節(jié)因子，是骨骼結(jié)構(gòu)和骨髓微環(huán)境維持和功能的關(guān)鍵過程。PGC1β-OT1 通過拮抗miR-148a-3p 的功能，從而促進(jìn)成骨和抑制成脂[33]。Li CJ 等[34]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)lncRNABmncr 在衰老過程中協(xié)調(diào)BMSCs 的成骨或成脂，lncRNABmncr 通過調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白、纖維調(diào)節(jié)蛋白和BMP2 通路的激活來調(diào)節(jié)BMSCs 的成骨。lncRNABmncr 還作為TAZ 和ABL 復(fù)合物的支架，促進(jìn)TAZ 與RUNX2/PPARG 的組裝，從而增強(qiáng)成骨并抑制脂肪生成。此外，有研究表明lncRNA-ORLNC1 與骨質(zhì)疏松癥呈正相關(guān)，lncRNAORLNC1 不僅可以在體外抑制BMSCs 的成骨分化和成脂分化，還可以通過Pten 有效抑制miR-296 對(duì)成骨細(xì)胞分化的加速[35]。

綜上，許多l(xiāng)ncRNA 對(duì)成骨分化有抑制作用。因此，使用特定靶向藥物可以沉默這些特定的lncRNA的表達(dá)，從而限制骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生。

2 lncRNA 對(duì)破骨細(xì)胞的調(diào)節(jié)

破骨細(xì)胞來源于血液中的單核巨噬細(xì)胞，是終末分化細(xì)胞。破骨細(xì)胞的主要功能是介導(dǎo)骨吸收，在骨的發(fā)育、生長(zhǎng)、修復(fù)和重建中發(fā)揮重要作用。破骨細(xì)胞功能異?？蓪?dǎo)致異常骨吸收，功能亢進(jìn)可引起骨質(zhì)退行性疾病，因此破骨細(xì)胞分化在骨質(zhì)疏松中起重要作用[36]。

2.1 lncRNA 通過信號(hào)通路、細(xì)胞因子等調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞 已有研究表明，有l(wèi)ncRNAs 可通過調(diào)節(jié)特定靶mRNA 的表達(dá)來調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的形成，見表2。在破骨細(xì)胞形成過程中，lncRNA AK077216 的表達(dá)明顯上調(diào)，該lncRNA 抑制NIP45 的表達(dá)，能進(jìn)一步促進(jìn)NFAT C1 的表達(dá)，而NFAT C1 是參與破骨細(xì)胞分化的主要轉(zhuǎn)錄因子，因此lncRNA AK077216 能促進(jìn)破骨細(xì)胞分化，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)該抑制破骨細(xì)胞前體細(xì)胞凋亡[37]。另有研究報(bào)道lncRNA-JAK3 介導(dǎo)的NFATC1 激活可以上調(diào)組織蛋白酶K（CTSK）的表達(dá)，從而促進(jìn)MSU 誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞分化[38]。LINC00311 通過抑制DDL3 表達(dá)和調(diào)節(jié)Notch 信號(hào)通路促進(jìn)破骨細(xì)胞分化[39]。在骨質(zhì)疏松中，lncRNA TUG1 的高表達(dá)可能通過磷酸酶和張力蛋白同源蛋白（PTEN）來調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的增殖和凋亡[40]。同時(shí)，有少數(shù)的lncRNA 對(duì)破骨細(xì)胞的分化也有抑制作用。有研究發(fā)現(xiàn)LncRNA Bmncr 是RANKL 誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化的負(fù)調(diào)控因子[41]。細(xì)胞因子IL-6 可參與骨密度和破骨細(xì)胞分化活化的調(diào)節(jié)，lncRNA-NEF可能通過抑制IL-6 在骨質(zhì)疏松中發(fā)揮作用[42]。此外，雌激素也參與了對(duì)破骨細(xì)胞的調(diào)控，lncRNA CRNDE 是破骨細(xì)胞生長(zhǎng)的潛在獨(dú)立影響因子，并通過PI3K/Akt 信號(hào)通路參與細(xì)胞增殖，而雌激素可以明顯抑制破骨細(xì)胞的這種增殖[43]。總之，lncRNA 通過各種途徑調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞形成、功能、分化及凋亡，從而影響骨質(zhì)疏松的發(fā)生發(fā)展過程。

表2 部分lncRNAs 對(duì)破骨細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)

2.2 lncRNA 與miRNA 共同調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞 目前在lncRNA 和miRNA 對(duì)骨細(xì)胞調(diào)節(jié)的研究中有關(guān)破骨細(xì)胞的研究較少，仍有研究發(fā)現(xiàn)了某些lncRNA 可通過miRNA 來促進(jìn)或抑制破骨細(xì)胞的分化或增殖。有研究發(fā)現(xiàn)LncRNAxist 可通過下調(diào)miR-590-3p的表達(dá)來逆轉(zhuǎn)miR-590-3p 對(duì)破骨細(xì)胞分化的抑制，從而促進(jìn)破骨細(xì)胞分化[44]。lncRNA SNHG15 可作為ceRNA 通過海綿化miR-381-3p/NEK2 軸促進(jìn)破骨細(xì)胞分化、增殖和轉(zhuǎn)移[45]。lncRNA SNHG1 也與破骨細(xì)胞密切相關(guān)，Huang S 等[46]發(fā)現(xiàn)其在PMOP 患者血漿中下調(diào)，同時(shí)與多種miRNA 有關(guān)，如miR-145、miR-195、miR-338 和miR-497，它們可參與破骨細(xì)胞的分化，但具體作用尚不明確。此外，lncRNA-AK131850 還可調(diào)控成熟破骨細(xì)胞中的miR-93-5p，通過降低miR-93-5 來增加血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（VEGF-A）的轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和分泌，促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞的血管生成[47]。

3 總結(jié)與展望

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥是一種全身代謝性骨病，由體內(nèi)雌激素水平降低引起，絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥相關(guān)脆性骨折發(fā)生率和發(fā)病率很高，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。對(duì)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防和靶向治療是可行的一種防治思路，而lncRNA 可通過對(duì)相關(guān)基因、蛋白和信號(hào)通路的相互作用、相互影響參與各種生理病理活動(dòng)。miRNA 調(diào)控信號(hào)通路已是近年來研究的熱點(diǎn)，其分子機(jī)制已經(jīng)被廣泛深入地研究和揭示；但對(duì)lncRNA 研究較少，其在疾病中的表達(dá)和具體的調(diào)控機(jī)制目前仍存在爭(zhēng)議，由于其作用的發(fā)揮與miRNA 密切相關(guān)，因此可將它們與miRNA 進(jìn)行結(jié)合性研究。同時(shí)，現(xiàn)在對(duì)PMOP 中l(wèi)ncRNA 與雌激素的相關(guān)研究也尚少，其而對(duì)lncRNA 的調(diào)控尚不明確，可以通過研究雌激素、lncRNA、相關(guān)細(xì)胞因子等在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松中的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步明確兩者的相互作用，為骨質(zhì)疏松癥等代謝性疾病的診治尋找新的治療靶點(diǎn)?？傊?，可以通過深入研究lncRNA對(duì)疾病的精確調(diào)節(jié)機(jī)制，為絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的防治提供一種新的研究思路與科學(xué)的解決方法。