lncRNA調(diào)控骨關(guān)節(jié)炎軟骨退變的機(jī)制共9

1、IncRNA調(diào)控骨關(guān)節(jié)炎軟骨退變的機(jī)制骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis,OA是生物力學(xué)與生物因素相互影響，主要包括關(guān)節(jié)周圍的力學(xué)環(huán)境、自身激素的代謝水平、軟骨細(xì)胞的凋亡、相關(guān)細(xì)胞因子，及基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPS,引起關(guān)節(jié)生物力學(xué)紊亂而產(chǎn)生的病變。其病理是一種生物學(xué)重建的過程，表現(xiàn)為關(guān)節(jié)軟骨退行性病變和關(guān)節(jié)邊緣、軟骨下骨骨質(zhì)增生，目前缺乏有效的治療手段1oOA生物化學(xué)上的特征主要是軟骨基質(zhì)中的可聚蛋白聚糖含量減少，其濃度、組成比例和分子鏈出現(xiàn)變化，膠原纖維減少和排列發(fā)生異常，大分子物質(zhì)的合成和降解增多。長鏈非編碼RNAIncRNA）是長度超過200個(gè)核昔酸的RNA分子，不能編碼蛋白質(zhì)，但能

2、在RNRK平上行使功能、進(jìn)行基因調(diào)控和表觀遺傳修飾，其在軟骨基質(zhì)的生成和代謝、滑膜炎、軟骨細(xì)胞自噬及凋亡中具有重要的調(diào)控作用2o本文通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，初步探討lncRNA調(diào)控關(guān)節(jié)軟骨退變的機(jī)制，為OA的治療和研究提供一個(gè)新的方向。1 lncRNA的生物功能與特點(diǎn)lncRNA是非編碼RNA勺一個(gè)亞類，長度超過200nt,具有跨物種的低保守性、組織特異性表達(dá)等特點(diǎn)，并非沒有具體功能3-4olncRNA基因在基因組內(nèi)有不同的位置，可分為位于內(nèi)含子區(qū)的lncRNA、基因間區(qū)的lncRNA、天然反義鏈lncRNA5。lncRNA除了沒有開放閱讀框外，其他結(jié)構(gòu)與mRNAg似，其一級(jí)序列保守性較弱，但

3、二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)為高度保守的區(qū)域，它可以借助不同的結(jié)構(gòu)來發(fā)揮各種功能，通過折疊成獨(dú)特的空間構(gòu)象，并與RNADNAK及蛋白質(zhì)進(jìn)行生化作用，調(diào)控基因表達(dá)，對(duì)特定功能的發(fā)揮具有重要意義6olncRNA空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較低，可迅速產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，為機(jī)體提供較蛋白質(zhì)而言更為靈敏的調(diào)控。人類基因組中具有編碼蛋白質(zhì)功能的不到2%而高等真核生物基因組中約91%的序列，在生物體生長發(fā)育的各個(gè)階段轉(zhuǎn)錄成為非編碼RNA7-8,IncRNA在調(diào)控骨關(guān)節(jié)軟骨退變的過程中發(fā)揮的重要作用，是醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn)問題9o2IncRNA對(duì)關(guān)節(jié)軟骨退變的調(diào)控核內(nèi)IncRNA與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)IncRNA作用機(jī)制不同，因堿基互補(bǔ)配對(duì)，核內(nèi)IncR

4、NA通過順式作用（對(duì)鄰近基因）及反式作用（遠(yuǎn)端位點(diǎn)）影響蛋白質(zhì)與核酸的相互作用，抑制或者促進(jìn)靶基因的表達(dá)10o細(xì)胞質(zhì)內(nèi)IncRNA與相同染色體位點(diǎn)以及獨(dú)立基因座的轉(zhuǎn)錄物互補(bǔ)，通過堿基配后，能對(duì)其進(jìn)行翻譯調(diào)控。IncRNA還能通過競(jìng)爭性內(nèi)源性RNA（ceRNA即miRNA®綿，發(fā)揮調(diào)控作用11。IncRNA能夠作為信號(hào)、誘餌、引導(dǎo)、支架，參與基因的調(diào)控，具體調(diào)控機(jī)制主要分為四個(gè)方面，其可能通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄過程、對(duì)miRN用口mRNAS行轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，以及對(duì)細(xì)胞核結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，完成對(duì)關(guān)節(jié)軟骨退變的調(diào)控。IncRNA通過轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行調(diào)控：IncRNA與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合后，可以提高轉(zhuǎn)錄因子

5、對(duì)目標(biāo)DNA片段的親和力，促進(jìn)下游基因轉(zhuǎn)錄。IncRNA也可以抑制轉(zhuǎn)錄因子與DNA勺結(jié)合，導(dǎo)致下游基因轉(zhuǎn)錄被抑制，如IncRNAGASS（growtharrest-pecific5）和PANDApromoterofCDKN1Aantisense）可與轉(zhuǎn)錄因子直接結(jié)合，競(jìng)爭性抑制轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合DNAffi序列。lncRNA還可以抑制轉(zhuǎn)錄因子向核內(nèi)穿梭，從而抑制下游？口錄過程。lncRNA對(duì)轉(zhuǎn)錄過程進(jìn)行調(diào)控：lncRNA與RN課合酶n結(jié)合后，抑制RN課合酶與DNA吉合的生物功能，產(chǎn)生抑制轉(zhuǎn)錄的作用，如IncRNAAirn能直接干擾轉(zhuǎn)錄激活，使胰島素樣生長因子2受體（IGF2R）表達(dá)沉默。IncRNA

6、通過結(jié)合編碼基因的上游啟動(dòng)子區(qū)域，干擾轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合體的生成，對(duì)轉(zhuǎn)錄進(jìn)行抑制。IncRNA對(duì)miRN用口mRNAS行轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控：一些IncRNA可利用細(xì)胞內(nèi)的剪切作用，產(chǎn)生非成熟miRNA部分IncRNA是miRNA的前體或宿主120IncRNA競(jìng)爭性結(jié)合miRNA由此減少miRNA與靶向mRNA吉合，此過程稱為IncRNA誘導(dǎo)的miRNAM默。IncRNA也能競(jìng)爭性結(jié)合mRNA與特異性mRNA勺5'端結(jié)合，促進(jìn)mRNA吉合翻譯因子，從而促進(jìn)mRNA!譯。IncRNA與特定mRNA勺3'端特異性結(jié)合，降低mRNA急定性并促進(jìn)mRN服解，抑制mRN勘能，從而達(dá)到調(diào)控軟骨退變的目

7、的13oIncRNA對(duì)細(xì)胞核結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控：IncRNA可以形成染色質(zhì)復(fù)合體,對(duì)組蛋白進(jìn)行修飾，抑制或加強(qiáng)修飾過后染色質(zhì)區(qū)域的轉(zhuǎn)錄活性。真核生物的細(xì)胞中DN用口組蛋白形成八聚體，在此狀態(tài)下的DNA5E法執(zhí)行轉(zhuǎn)錄功能，IncRNA在核小體的重塑過程中，影響DNA從核小體上松解，參與了轉(zhuǎn)錄的調(diào)控。在細(xì)胞分裂間期，IncRNA通過亞核結(jié)構(gòu)域，也對(duì)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生影響。IncRNA調(diào)控軟骨細(xì)胞功能的機(jī)制軟骨細(xì)胞是軟骨中唯一存在的細(xì)胞，軟骨細(xì)胞分布在軟骨基質(zhì)中，對(duì)軟骨的完整性及軟骨的負(fù)重功能發(fā)揮作用，其增殖、凋亡、自噬、分泌等功能對(duì)OA進(jìn)程影響較大。正常情況下，軟骨細(xì)胞的凋亡與增殖有序地進(jìn)行，若過度凋亡，則將破壞

8、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，使軟骨功能下降14。lncRNA與軟骨細(xì)胞關(guān)系密切，如1ncRNAHIT表達(dá)變化會(huì)影響軟骨細(xì)胞分化功能，lncRNAHOTAIR敲低后可抑制MMP-1MMP-3MMP-姓成，還能明顯降低軟骨細(xì)胞凋亡，其為炎性因子與軟骨破壞之間的橋梁。IncRNADnm30s影響軟骨細(xì)胞的增殖及分化，是維持軟骨細(xì)胞的新陳代謝、保證軟骨細(xì)胞分化的物質(zhì)基礎(chǔ)。而PACERCILinc01、CILinc02在OA軟骨細(xì)胞內(nèi)表達(dá)顯著異常，其參與了軟骨細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。各種炎癥因子作用于軟骨細(xì)胞，導(dǎo)致軟骨細(xì)胞代謝、分泌紊亂，軟骨細(xì)胞大量減少，成骨和破骨的平衡被打破。lncRNADANCRg提升白細(xì)胞介素-6(IL

9、-6)和腫瘤壞死因子-a(TNF-a)的表達(dá)。IL-6可以激活淋巴細(xì)胞，進(jìn)而調(diào)節(jié)免疫功能，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，以致軟骨細(xì)胞增殖能力減退。TNF-a為巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的促炎因子，與多種IL表達(dá)呈正相關(guān)，其能促進(jìn)軟骨細(xì)胞釋放一氧化氮、MMPs血管性血友病因子裂解蛋白酶(ADAMTS等炎癥因子，參與OA的發(fā)展。lncRNAHOTTIP為HOXAS因遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)錄本的反義RNA借助彎曲及成環(huán)而接近HOXAS因簇其他位點(diǎn)，吸引KMT2A/MLLS合體，推動(dòng)H3K4me駐HOXAS因簇中定位，使染色質(zhì)活化，增進(jìn)同源異形基因的表達(dá)15o整合素al是位于軟骨細(xì)胞上的跨膜受體之一，具有介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)外信息傳遞的作用，也是軟骨內(nèi)成骨

10、過程中的正向調(diào)節(jié)蛋白，在OA患者的關(guān)節(jié)軟骨中HOTTIP的表達(dá)上調(diào)，HoxA13的表達(dá)下調(diào)，整合素al的合成受到抑制，關(guān)節(jié)軟骨退變速度加快16o隨著OA病情的發(fā)展，含有大量的細(xì)胞內(nèi)絲狀物和溶酶體樣結(jié)構(gòu)的軟骨細(xì)胞漸漸取代正常軟骨細(xì)胞，軟骨細(xì)胞受損后不能繼續(xù)分泌膠原纖維，修復(fù)功能減弱，導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)一步退變，表面呈裂隙性磨損、糜爛、形成潰瘍，而外力作用會(huì)加重這一過程，最后因反復(fù)摩擦，軟骨表面破壞，軟骨下骨顯露17oIncRNA調(diào)控軟骨基質(zhì)代謝的機(jī)制軟骨基質(zhì)的代謝平衡保障了軟骨組織的正常功能，在OA的病程中，軟骨基質(zhì)中的蛋白多糖含量減少，其濃度、組成比例和分子鏈也發(fā)生變化18o軟骨基質(zhì)降解的直接原因

11、是MMPs聚蛋白多糖酶、基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP)、成纖維細(xì)胞生長因子-2(FGF-2)、FGF-18FGF-8等物質(zhì)的分泌出現(xiàn)異常19。MMPs主要由成纖維細(xì)胞、炎性細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞分泌，Ca2+、Zn2第輔助構(gòu)成1。OA時(shí)，MMP通過自身激活及細(xì)胞因子誘導(dǎo)合成，OA患者滑膜里MMPS勺表達(dá)水平明顯高于正常人，如MMP-13能破壞n型膠原蛋白，參與軟骨代謝過程，其在OA時(shí)高表達(dá)20oMMPST以降解膠原蛋白、蛋白聚糖、纖連蛋白和層黏連蛋白等多種軟骨基質(zhì)的組成成分，其可使關(guān)節(jié)軟骨纖維構(gòu)架遭到破壞，包繞膠原纖維的分子篩濾過功能減弱，炎性因子可直接攻擊原本在細(xì)胞外基質(zhì)包繞下的軟骨

12、細(xì)胞。MMP及TIMP失衡，加快了膠原纖維網(wǎng)的裂解，加速了軟骨的退變。lncRNA-CIR能夠加速軟骨基質(zhì)的降解，使軟骨內(nèi)平衡被打亂，導(dǎo)致OA的發(fā)生，而將lncRNA-CIR沉默后，MMP-13和ADAMTS-5勺表達(dá)明顯下調(diào)，軟骨組織中膠原蛋白和聚糖增多，基質(zhì)降解酶含量降低，？p慢了軟骨退變的速度210lncRNAMSR1miRNA152的競(jìng)爭性內(nèi)源RNA其能抑制TMSB4勺表達(dá)，促進(jìn)MMPS勺表達(dá)，加速軟骨基質(zhì)的降解。lncRNA的下游信號(hào)分子，如聚蛋白多糖酶是通過Glu373-Ala374酶切位點(diǎn)對(duì)軟骨中蛋白聚糖進(jìn)行降解，可以破壞整個(gè)蛋白聚糖分子，對(duì)軟骨的完整性及生理功能損害較大。IGF

13、-2能促進(jìn)軟骨細(xì)胞的功能分化，調(diào)節(jié)軟骨基質(zhì)的合成，而IGF-2的表達(dá)受到lncRNA-H19的調(diào)控，因此IncRNA可以調(diào)控IGF-2的表達(dá)，影響軟骨基質(zhì)的合成，發(fā)揮對(duì)OA病理的調(diào)節(jié)作用21o一種IncRNA能從多個(gè)方面調(diào)控軟骨退變，如H19衍生出的miRNA-675能夠促進(jìn)HIF-1a表達(dá)，使其在有氧環(huán)境中的降解減少，其不僅能減少軟骨基質(zhì)的破壞，還能促進(jìn)軟骨細(xì)胞分泌軟骨基質(zhì)，同時(shí)起到保護(hù)軟骨基質(zhì)和調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞的雙重作用。lncRNA可直接與mRNA特異性結(jié)合，促進(jìn)mRNA用譯或者降解，由此影響下游信號(hào)分子，改變軟骨細(xì)胞外基質(zhì)破壞和軟骨組織壞死的進(jìn)程，起到調(diào)控關(guān)節(jié)軟骨退變的作用22。lncRN

14、A調(diào)控軟骨下骨的作用機(jī)制正常軟骨下骨包括關(guān)節(jié)軟骨的鈣化層及骨皮質(zhì)層，其能吸收部分應(yīng)力、緩沖震蕩、保持關(guān)節(jié)形態(tài)，還可向軟骨輸送營養(yǎng)物質(zhì)、清除軟骨的代謝產(chǎn)物。軟骨下骨和軟骨的聯(lián)系極為緊密，兩者形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)承重結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)承受的應(yīng)力絕大部分通過軟骨下骨緩沖，軟骨下骨和軟骨任何一方發(fā)生病變，都能影響對(duì)方的功能23o在OA早期，軟骨下骨的結(jié)構(gòu)重塑加快軟骨損傷，而軟骨下骨硬化則會(huì)加重軟骨退變。軟骨下骨的成骨細(xì)胞能分泌細(xì)胞因子，刺激軟骨細(xì)胞朝著肥大細(xì)胞的方向分化，肥大細(xì)胞可釋放MMPs加速OA進(jìn)程。lncRNADANCR位于人的第4號(hào)染色體上，在關(guān)節(jié)軟骨損傷修復(fù)中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，其可以競(jìng)爭性結(jié)合CTNN

15、B供調(diào)控下游miR-2149。miR-214是調(diào)控成骨轉(zhuǎn)化因子，OA時(shí)，在軟骨下骨中異常表達(dá)，miR-214可以通過調(diào)控成骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞活性而參與軟骨下骨的骨重塑過程24oWnt信號(hào)通路在軟骨生成、調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞表型以及維持基質(zhì)的完整性方面有重要作用，可以延長軟骨細(xì)胞生命周期且抑制其分化為肥大細(xì)胞250lncRNADANCR旨調(diào)控Wnt通路，軟骨細(xì)胞中Wnt通路活性改變后，會(huì)對(duì)軟骨下骨生長板中破骨細(xì)胞的活性產(chǎn)生影響，導(dǎo)致軟骨下骨硬化、關(guān)節(jié)邊緣骨贅形成26oTGF-B是誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞聚集到骨吸收位點(diǎn)的耦合因子，異常TGF-B信號(hào)通路能誘導(dǎo)軟骨下骨形成骨島，抑制TGF-B信號(hào)傳導(dǎo)可以延緩軟骨下骨

16、的病理進(jìn)展，在TGF-B異常表達(dá)的情況下，軟骨下骨異常骨重塑。軟骨下骨中骨細(xì)胞及骨祖細(xì)胞數(shù)目與活性TGF-B呈正相關(guān)27olncRNA-AV310809能夠調(diào)控Wnt2/B-catenin信號(hào)通路，促進(jìn)TGF-B誘導(dǎo)的腹膜間皮細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)分化過程，故存在lncRNA通過Wnt2/B-catenin信號(hào)通路lncRNA調(diào)控軟骨下骨的可能性28。lncRNA調(diào)控滑膜細(xì)胞的機(jī)制關(guān)節(jié)內(nèi)滑膜組織被視為干細(xì)胞儲(chǔ)存器，關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生損傷時(shí)，關(guān)節(jié)內(nèi)滑膜組織可移行到缺損處，與其他局部細(xì)胞一起完成組織修復(fù)，滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞在這過程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用29olncRNADANCRh游啟動(dòng)子存在NF-kB以及P-STAT

17、3的轉(zhuǎn)錄結(jié)合位點(diǎn)，與CTNNBmRNA勺表達(dá)聯(lián)系密切，而CTNNBmRNAS接編碼B-catenin,DANCR可能為滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞增殖和分化的關(guān)鍵調(diào)控位點(diǎn)30oWnt/B-catenin信號(hào)通路為經(jīng)典的Wnt信號(hào)通路，Wnt是啟動(dòng)蛋白，而B-catenin為該信號(hào)通路的樞紐，其在OA時(shí)出現(xiàn)上調(diào)，Wnt/B-catenin被激活后，能促進(jìn)OA的發(fā)展1。DANC麻滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞增殖分化的過程中，借助Wnt/B-catenin信號(hào)通路可加強(qiáng)軟骨細(xì)胞的增殖與分化，DANC充當(dāng)此過程中的始動(dòng)環(huán)節(jié)，通過miRNA±到調(diào)才S目的31。在OA早期，滑膜內(nèi)的血管廣泛增生，導(dǎo)致大量血管內(nèi)炎癥介質(zhì)滲出，在細(xì)胞因子作用下，產(chǎn)生滑膜炎，隨后出現(xiàn)滑膜細(xì)胞增生的病理變化，積液OA滑膜滲出常常伴隨出現(xiàn)，最終滑膜增厚且纖維化，致使軟骨退變。在細(xì)胞內(nèi)，前列腺基因表達(dá)印跡（PCGEM1的表達(dá)明顯增多，抑制miR-770的表達(dá)水平，減少了滑膜細(xì)胞的凋亡、自噬，以及促進(jìn)滑膜細(xì)胞增殖，IncRNA中的PCGEM可以通過抑制miRNA的表達(dá)水平，從而調(diào)控滑膜細(xì)胞，影響關(guān)節(jié)軟骨的退變。3展望目前，OA的治療是通過改善關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥、矯正不科學(xué)力線等達(dá)到緩解臨床癥狀的目的，