王 忞，楊華夏，張 烜

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是自身免疫性疾病的經(jīng)典代表，表觀遺傳學(xué)修飾在疾病發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。表觀遺傳學(xué)修飾是指不改變DNA序列但對遺傳有可逆性潛在影響的遺傳學(xué)改變，包括DNA甲基化、組蛋白修飾、微小RNA(microRNA)和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)的調(diào)控作用等，其中l(wèi)ncRNA是近期研究的熱點(diǎn)[1]。LncRNA為長度超過200個核苷酸的非編碼蛋白RNA[2]，隨著二代測序技術(shù)，尤其是RNA測序技術(shù)的進(jìn)步，新的lncRNA不斷被發(fā)現(xiàn)，但目前只有其中少數(shù)lncRNA的功能得到明確。傳統(tǒng)的基因-mRNA-蛋白質(zhì)-功能研究模式使lncRNA很容易被忽略，因此lncRNA在自身免疫疾病中的作用機(jī)制研究尚且不多[3]。本文對lncRNA在SLE和RA這兩種常見自身免疫疾病中作用的研究進(jìn)展，為進(jìn)一步探討表觀遺傳修飾在自身免疫性疾病發(fā)病機(jī)制中的作用提供依據(jù)和思路。

1 LncRNA的分類、功能和作用模式

依據(jù)NONCODE數(shù)據(jù)庫可知，目前人類和小鼠中共有92 343和67 628個lncRNA基因，這一數(shù)目超過目前人類蛋白編碼基因。因為lncRNAs數(shù)目眾多，目前還沒有完善的分類體系。根據(jù)基因組上與鄰近蛋白編碼基因的位置關(guān)系，lncRNAs可分為幾類[4](表1)。

既往認(rèn)為lncRNA可能是轉(zhuǎn)錄過程中的噪音，但是目前的研究證實(shí)lncRNA有許多重要但尚未闡明的生物功能，且目前只有少部分lncRNA的生物學(xué)功能被報道。研究提示，lncRNA能夠影響基因壽命中的各個階段，包括表觀遺傳調(diào)控、染色質(zhì)重構(gòu)、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和蛋白代謝等。lncRNA可通過RNA-RNA、RNA-DNA、RNA-蛋白、RNA-染色質(zhì)產(chǎn)生作用，發(fā)揮信號分子、誘餌分子、引導(dǎo)分子和骨架分子等不同的功能[5]。

LncRNA存在于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中，作用模式有所不同(圖1)。多數(shù)lncRNA分布于細(xì)胞核中，通過以下兩種模式發(fā)揮作用：一是結(jié)合調(diào)節(jié)染色質(zhì)修飾和招募表觀遺傳修飾的酶或蛋白復(fù)合體調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，如lnc RNA Xist[6]；二是結(jié)合核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，通過順式或者反式元件發(fā)揮作用，如HOTTIP發(fā)揮順式調(diào)控[7]，NeST發(fā)揮反式調(diào)控[8]。此外，lncRNA在細(xì)胞核內(nèi)可參與mRNA的選擇性剪切，從而影響基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控,如lncRNAMALAT1[9]。細(xì)胞質(zhì)中的lncRNAs作用模式更為復(fù)雜，主要有以下三種：第一是競爭性內(nèi)源性RNA(competitive endogenous RNA，ceRNA)模式，即lncRNA與內(nèi)源性miRNA競爭性結(jié)合，從而釋放靶mRNA并促進(jìn)其翻譯，充當(dāng)“海綿”作用[10]。第二是結(jié)合STAU1蛋白通過ALU element結(jié)合其他mRNA 3′UTR促進(jìn)其降解[11]。第三，lncRNA直接結(jié)合信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子影響其蛋白修飾(如磷酸化)，如lnc-DC與信號分子STAT3結(jié)合后阻止STAT3進(jìn)一步與酪氨酸磷酸酶SHP1介導(dǎo)的去磷酸化，促進(jìn)樹突細(xì)胞成熟[12]。LncRNA在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的作用見圖1。

2 LncRNA與RA

2.1 RA中差異性表達(dá)的lncRNA

RA多為中小關(guān)節(jié)受累，表現(xiàn)為滑膜炎和骨侵蝕，發(fā)病機(jī)制包括多種免疫細(xì)胞、滑膜成纖維細(xì)胞、炎性細(xì)胞因子及抗體介導(dǎo)相關(guān)的免疫自穩(wěn)的破壞。目前研究發(fā)現(xiàn)，RA患者體內(nèi)有差異性表達(dá)的lncRNA如下：(1)LncRNA LOCl00652951和LOCl00506036：Lu等[14]研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA LOCl00652951和LOCl00506036在RA患者外周血T淋巴細(xì)胞呈高表達(dá)，并通過靶向作用抑制其表達(dá)，證明LOCl00506036可以抑制活化T細(xì)胞核因子(neclear factor of activated T1 cells，NFAT1)去磷酸化和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)產(chǎn)生的鞘磷脂磷酸二酯酶(coleolipid phosphodies-terase 1，SMPD1)的表達(dá)，調(diào)節(jié)RA的免疫炎癥反應(yīng)。(2)LncRNAH19：RA滑膜中l(wèi)ncRNAH19的表達(dá)明顯升高，外周血單核細(xì)胞表達(dá)升高，但在血漿中表達(dá)無顯著差異[15-16]。(3)LncRNA Hotair：LncRNA Hotair是一種HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA，在RA外周血單核細(xì)胞和血清外泌體中呈高表達(dá)，在破骨細(xì)胞和滑膜細(xì)胞的表達(dá)卻明顯降低。Hotair通過上調(diào)金屬基質(zhì)蛋白酶(metal matrix protease，MMP)-2、MMP-13活性而參與RA的發(fā)病[16]。(4)滑膜成纖維細(xì)胞中表達(dá)異常的lncRNA：LncRNA ENST00000483588在RA的成纖維樣滑膜細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，而ENST00000438399、uc004afb.1和ENST00000452247表達(dá)下調(diào)[17]。(5)LncRNAC5Tl：位于RA易感基因TRAFl-C5 3′UTR區(qū)域，可能通過調(diào)控RA相關(guān)基因C5的表達(dá)促進(jìn)疾病的發(fā)生[18]。綜上所述，lncRNAs作為RA診斷的特異標(biāo)志物的研究逐漸增多，但其在RA發(fā)病機(jī)制中的作用尚需進(jìn)一步驗證。

表1 lncRNAs分類[4]Table 1 Classification of lncRNAs[4]

圖 1 LncRNA在細(xì)胞核和胞質(zhì)中的作用[13]Fig 1 Effects of lncRNA in nucleus and cytoplasm[13]

a:LncRNAs可通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)修飾和招募表觀遺傳修飾的酶調(diào)控基因的表達(dá); b:LncRNAs可直接通過激活或者阻斷DNA而結(jié)合或調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子; c:增強(qiáng)子LncRNAs可以結(jié)合增強(qiáng)子和啟動子區(qū)域的基因，形成環(huán)裝結(jié)構(gòu)增強(qiáng)基因的轉(zhuǎn)錄;LncRNAs在細(xì)胞質(zhì)中的作用模式可參考d～f; d：LncRNAs通過招募一些影響mRNA降解的蛋白而調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定性; e：LncRNAs可通過招募mRNA的靶向阻遏物而抑制mRNA翻譯，或者通過與多核糖體互相作用促進(jìn)mRNA翻譯; f：LncRNAs作為miRNA的海綿體而抑制miRNA的功能

2.2 LncRNA在RA發(fā)病機(jī)制中的作用

參與RA關(guān)節(jié)炎癥的重要信號通路包括核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)通路、Toll樣受體(Toll like receptors，TLRs)通路的活化及Th17/調(diào)節(jié)型T細(xì)胞(Treg)的失衡，從而導(dǎo)致免疫自穩(wěn)的破壞(圖2)[19]，LncRNA在其過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

NF-κB信號通路通過上調(diào)白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6、IL-17和TNF-α參與RA關(guān)節(jié)炎癥、軟骨破壞和滑膜增生等過程。lncRNA通過干擾NF-κB 上游信號及與NF-κB 或其轉(zhuǎn)錄物的相互作用而調(diào)控靶基因的表達(dá)[20]。 研究發(fā)現(xiàn)，甲氨蝶呤的作用機(jī)制之一是通過lincRNA-p21抑制T細(xì)胞中NF-κB通路的活化，從而起到抗炎作用[21]。環(huán)氧化酶2 lncRNA (cyclooxygenase-2 lncRNA，lncRNA-COX2)在受到細(xì)菌脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)刺激后作為巨噬細(xì)胞NF-κB通路的激活因子通過SWI/SNF(switch/sucrose nonfermentable)介導(dǎo)的染色質(zhì)重塑而形成lincRNA-COX2/SWI/SNF，調(diào)控巨噬細(xì)胞上晚期炎癥基因的轉(zhuǎn)錄[22]。另一個lncRNA Lethe通過與NF-κB亞基RelA相互作用而抑制RelA DNA結(jié)合和靶基因活性，以負(fù)反饋的方式抑制巨噬細(xì)胞中氧化應(yīng)激產(chǎn)物COX2的表達(dá)[23]。還有研究發(fā)現(xiàn)，在人原代上皮細(xì)胞和單核細(xì)胞-巨噬細(xì)胞系中，p50相關(guān)COX2交換RNA lncRNA(p50-assisted COX-2 exchange RNA lncRNA，lncRNA PACER) 與NF-κB的抑制性轉(zhuǎn)錄因子p50相結(jié)合，抑制復(fù)合物p50/p50二聚體轉(zhuǎn)化成p50/p65二聚體，從而促進(jìn)COX-2的表達(dá)[24]。

除NF-κB信號通路外，TLR信號通路與RA的發(fā)病也密切相關(guān)。TLR信號通過抑制RA患者單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和滑膜細(xì)胞中的TLR-2與TLR-4通路的接頭蛋白MYD88而有效抑制TNF-α、IL-6和MMPs的表達(dá)[25]。一些lncRNA對于TLRs信號通路有調(diào)控作用，研究發(fā)現(xiàn)，Pam3CSK4刺激小鼠骨髓源性巨噬細(xì)胞的TLR-2通路后可敲低lncRNA-COX2，降低促炎癥因子(如IL-6、IL-23等)的表達(dá)[22，26]。還有研究發(fā)現(xiàn)，人單核/巨噬細(xì)胞株THP-1用TLR2激動劑刺激后，LncRNA THRIL形成RNA-蛋白復(fù)合物并調(diào)節(jié)TNF-α啟動子區(qū)域，負(fù)性調(diào)控TNF-α的表達(dá)。敲低lncRNA THRIL的表達(dá)可明顯抑制患者體內(nèi)炎癥因子TNF-α和IL-6的產(chǎn)生[27]。研究表明炎癥細(xì)胞因子TNF-α和IL-6可以引起RA患者成纖維樣滑膜細(xì)胞(fibroblast likesynoviocytes，F(xiàn)LS)蛋白酪氨酸磷酸化程度增加，增強(qiáng)FLS的炎癥反應(yīng)，在RA的病理過程中起重要作用[28]。

圖 2 LncRNAs在TLRs通路中的作用機(jī)制[19]Fig 2 Machanism of LncRNAs in RLRs signal pathway[19]

目前研究發(fā)現(xiàn)，一些lncRNA通過競爭性抑制miRNA與靶基因的結(jié)合，參與調(diào)控炎癥因子和信號通路的異常表達(dá)。Xu等[29]研究發(fā)現(xiàn)，母系表達(dá)基因3 lncRNA (maternal expression gene 3 lncRNA，lncRNAMEG3)在骨關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)軟骨中表達(dá)明顯下調(diào)，在IL-1β誘導(dǎo)的軟骨細(xì)胞中通過相互競爭而抑制miR-16和miR-16靶基因SMAD7的表達(dá)，參與抗增生和凋亡相關(guān)的炎癥反應(yīng)。另有研究發(fā)現(xiàn)，血小板減少性紫癜患者外周血CD4+T細(xì)胞中的lncRNAMEG3通過調(diào)控miR-125a的表達(dá)而上調(diào)FoxP3的表達(dá)，下調(diào)Th17的表達(dá)[30]。目前雖然沒有關(guān)于lncRNA MEG3在RA中的研究報道，但已明確lncRNA MEG3調(diào)控的這兩個miRNAs在RA患者外周血中都異常升高[31]。 miR-16及其參與調(diào)控的IL-1β炎癥因子和miR-125及其參與調(diào)控的Th17/Treg通路都是RA發(fā)病機(jī)制中重要的信號通路[32]，因此推測lncRNA MEG3在RA的發(fā)生和進(jìn)展過程中參與疾病重要通路的調(diào)控。此外，還有很多l(xiāng)ncRNAs參與相應(yīng)靶基因的調(diào)控，在RA發(fā)病機(jī)制中的作用仍需深入探索。

3 LncRNA 與SLE

3.1 SLE患者差異表達(dá)的lncRNAs

SLE是一類多系統(tǒng)受累的自身免疫性疾病，主要累及育齡婦女，臨床表型豐富且患者血中存在多種多樣的自身抗體以及異?；罨拿庖呒?xì)胞。SLE發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及遺傳、表觀遺傳、雌激素水平變化和環(huán)境因素等。當(dāng)受到環(huán)境因素如陽光、藥物或感染的刺激時，SLE患者的遺傳易感性可能被激活[33]。目前關(guān)于LncRNA與SLE關(guān)系的研究尚不多，研究發(fā)現(xiàn)與SLE相關(guān)的LncRNA如下：(1)生長阻滯特異性轉(zhuǎn)錄因子5(growth-arrest-specific transcript 5， GAS5)LncRNA：在BXSB自發(fā)性狼瘡小鼠模型中證實(shí)，LncRNA GAS5與疾病的易感性有關(guān)，GAS5啟動子區(qū)具有多樣性，Sp1蛋白結(jié)合位點(diǎn)的缺失導(dǎo)致GAS5表達(dá)下調(diào)，抑制細(xì)胞進(jìn)入凋亡途徑，從而導(dǎo)致自身抗原暴露，產(chǎn)生自身抗體[34]。SLE患者的CD4+T細(xì)胞和B細(xì)胞中GAS5表達(dá)水平均下調(diào)[35]。研究提示，GAS5能競爭性地結(jié)合糖皮質(zhì)激素受體的啟動子區(qū)域的效應(yīng)元件，誘導(dǎo)糖皮質(zhì)激素離開受體結(jié)合位點(diǎn)，從而抑制受體功能[36]。(2)Linc0949:研究提示，Linc0949的表達(dá)與SLE的臨床活動度和SLE腎炎有關(guān)，患者得到治療后Linc0949表達(dá)明顯回升，提示Linc0949可能是SLE的新型診斷標(biāo)志物[37]。(3)核富含豐富的轉(zhuǎn)錄本1(NEAT1):研究發(fā)現(xiàn)NEAT1與SLE臨床表現(xiàn)的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，其通過激活MAPK通路而引起TLR4介導(dǎo)的免疫炎癥[38]。(4)血漿中異常表達(dá)的LncRNA:可通過實(shí)時熒光定量PCR篩選出LncRNA、GAS5、linc0949、linc0597、HOTAIRM1和Lnc-DC在SLE中的異常表達(dá)，實(shí)驗研究提示，SLE中GAS5和 Lnc-DC呈低表達(dá)，linc0597則為高表達(dá)，且Lnc-DC與SLE腎炎明顯相關(guān)[39]。

3.2 LncRNA在SLE發(fā)病機(jī)制中的作用

肌醇磷脂3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)信號通路和I型干擾素(type I interferon，IFN-I)在SLE發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用[40]。同源性磷酸酶-張力蛋白(phosphatase and tensin homologue，PTEN)負(fù)性調(diào)節(jié)PI3K/Akt通路，參與SLE中B細(xì)胞的過度活化和障礙的清除。少數(shù)lncRNA以競爭性抑制miRNA的方式與PTEN結(jié)合，從而抑制過度活化的PI3K信號通路。LncRNA-GAS5通過抑制子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中miR-103與PTEN的結(jié)合而誘導(dǎo)PTEN的表達(dá)[41]，或通過下調(diào)宮頸α癌細(xì)胞中的miR-205而抑制腫瘤的發(fā)生[42]，也可通過調(diào)節(jié)miR-21/PTEN軸而影響化療藥物對非小細(xì)胞肺癌治療的敏感性[43]。目前參與調(diào)控PTEN的lncRNA尚未在SLE中得到確認(rèn)。還有研究發(fā)現(xiàn)，漿細(xì)胞樣樹突細(xì)胞(plasmacytoid dendritic cells, pDC)可誘導(dǎo)α干擾素(inferon α,IFN-α)的產(chǎn)生，后者對SLE中Th1細(xì)胞的作用進(jìn)行調(diào)控，如抑制Treg的分化，促進(jìn)濾泡輔助T細(xì)胞的發(fā)育，也可促進(jìn)B細(xì)胞活化和抗體的分泌[44]。目前SLE與IFN-α相關(guān)的LncRNA尚未被證實(shí)，但有研究證實(shí)，病毒性肝炎的肝臟中單磷酸胞苷激酶2 LncRNA(cytidine monophosphate kinase 2，LncRNA CMPK2)呈高表達(dá)，并通過JAK-STAT通路影響IFN-α的抗病毒功能[45]，推測可能有LncRNA通過調(diào)控IFN-α參與SLE的發(fā)病機(jī)制。

4 lncRNA在自身免疫性疾病中作用研究展望

已有許多研究證實(shí)lncRNA參與免疫應(yīng)答，在炎性免疫反應(yīng)中作為調(diào)控因子發(fā)揮重要作用。lncRNA廣泛參與細(xì)胞發(fā)育過程，具有細(xì)胞特異性、組織特異性和時空特異性，因此可以作為疾病診斷的標(biāo)志物或者治療的潛在靶點(diǎn)。但其在組織中的特異性和保守性低，因此深入研究其作用機(jī)制存在一定的難度。目前對于lncRNA在自身免疫性疾病中作用的研究多局限于利用高通量測序技術(shù)以找到差異表達(dá)的lncRNAs，但對于其在細(xì)胞中的定位以及細(xì)胞表型和作用機(jī)制研究不多，今后還需要將lncRNA結(jié)合自身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行深入研究，以探索表觀遺傳在自身免疫性疾病中的作用，為尋找疾病診斷和治療新靶點(diǎn)提供依據(jù)。