劉建軍 李元貞 王多賢 陳欣, 齊偉 韓憲富 謝興文,*

1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院,甘肅 蘭州730000

2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué),甘肅 蘭州730000

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis, OA)是以受累關(guān)節(jié)腫脹、疼痛、畸形為主要癥狀的臨床常見(jiàn)病,好發(fā)于50歲至70歲之間的中老年人[1]。隨著老齡化社會(huì)進(jìn)程,OA表現(xiàn)出高發(fā)病、高致殘、治療周期長(zhǎng)的特點(diǎn),不僅影響患者的生活質(zhì)量,而且還增加額外醫(yī)療支出[2]。目前其發(fā)病機(jī)制尚未明確,研究證明,TLR4/NF-κB信號(hào)通路與OA低度慢性炎癥發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)[3-4]。隨著OA的發(fā)生,炎癥因子調(diào)控TLR4/NF-κB信號(hào)通路關(guān)鍵分子促進(jìn)關(guān)節(jié)滑膜、軟骨免疫炎癥循環(huán),導(dǎo)致關(guān)節(jié)慢性低度炎癥反應(yīng),加速OA進(jìn)程[5]。研究發(fā)現(xiàn),miR-146a是固有免疫炎癥反應(yīng)關(guān)系密切的miRNA成員之一,在OA進(jìn)程中發(fā)揮重要作用,負(fù)反饋調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞的凋亡以及機(jī)體炎癥因子的釋放,延緩OA發(fā)生發(fā)展[6-10]。因此,通過(guò)對(duì)miR-146a調(diào)控TLR4/NF-κB信號(hào)通路相關(guān)機(jī)制進(jìn)行研究,進(jìn)一步了解OA的發(fā)病機(jī)制,為靶向治療OA提供新的治療策略。

1 miR-146a對(duì)TLR4/NF-κB信號(hào)通路的影響

1.1 miR-146a

微小RNAs(microRNAs, miRNAs)是一類約18～25個(gè)核苷酸組成的保守型非編碼短鏈RNA序列,主要通過(guò)靶向結(jié)合mRNAs的3’-非翻譯區(qū)(UTR)參與基因表達(dá),引起靶基因mRNAs的降解、抑制mRNAs轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)[11]。miR參與了多種疾病細(xì)胞衰老和細(xì)胞信號(hào)級(jí)聯(lián)的調(diào)控過(guò)程[12]。其中,miR-146是與固有免疫炎癥反應(yīng)密切相關(guān)的miRNAs家族成員之一[13]。miR-146通過(guò)TLR4、MyD88、NF-κB和Akt等信號(hào)通路抑制機(jī)體炎癥因子的產(chǎn)生,參與了多系統(tǒng)免疫炎癥相關(guān)疾病的發(fā)生與發(fā)展,如固有免疫、炎性反應(yīng)、細(xì)胞分化、癌癥以及其他類型的疾病[14]。miR-146家族明星分子miR-146a和miR-146b在不同物種中具有高度保守性。人miR-146a源于5號(hào)染色體LOC285628基因的第2個(gè)外顯子區(qū)域調(diào)控機(jī)體炎癥性病變[15]。研究和探索miR-146a在調(diào)控炎癥反應(yīng)循環(huán)鏈的作用機(jī)制,可以為OA的治療提供靶點(diǎn)和新思路[16-17]。

1.2 miR-146a調(diào)控TLR4/NF-κB信號(hào)通路

OA病理過(guò)程中軟骨細(xì)胞程序性死亡產(chǎn)生損傷相關(guān)的分子模式(damage associated molecular patterns,DAMPs)活化的固有免疫細(xì)胞Toll樣受體(TLRs)家族成員及髓樣分化因子(myeloid differentiation factor 88,MyD88)。NF-κB是TLR4蛋白下游負(fù)責(zé)調(diào)解炎癥的樞紐信號(hào)蛋白,無(wú)致病原侵襲的生理狀態(tài)下NF-κB二聚體可與IKB(抑制蛋白)結(jié)合組成三聚體,使蛋白失活。當(dāng)致病原侵襲機(jī)體或細(xì)胞后形成DAMPs被固有免疫細(xì)胞表面模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor,PRR)啟動(dòng)固有免疫應(yīng)答促進(jìn)炎性細(xì)胞的分泌[18]。炎性細(xì)胞因子加速細(xì)胞程序性死亡導(dǎo)致細(xì)胞釋放DAMPs,形成炎癥惡性循環(huán)鏈[19]。因此,TLR4、NF-κB是免疫炎癥信號(hào)傳導(dǎo)的核心轉(zhuǎn)錄因子,參與了OA的發(fā)病機(jī)制,干預(yù)該通路能夠抑制膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis, KOA)發(fā)展[20]。研究顯示,KOA退變軟骨中TLR4、NF-κB基因及蛋白的表達(dá)升高[21],TLR4/NF-κB信號(hào)通路介導(dǎo)的自身免疫與KOA的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[22]。小分子藥物淫羊藿苷[23]、連翹苷元[24]、丹參酮ⅡA[25]、白藜蘆醇[26]等可抑制TLR4/NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮延緩KOA的作用。同時(shí),針刺可以抑制TLR4及下游MyD88、NF-κB的表達(dá),延緩軟骨退變和炎癥治療OA[27-29]。因A此,通過(guò)調(diào)控TLR4/NF-κB免疫炎癥信號(hào)通路可以靶向抑制炎癥反應(yīng)和延緩軟骨退變治療OA。

miR-146a是參與炎癥應(yīng)答最重要的miRNA之一[30-31]。研究表明miR-146a可通過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)TLR4信號(hào)通路MyD88募集和活化下游IL-1受體相關(guān)激酶家族(interleukin-1 receptorassociatedkinases, IRAKs)和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(tumornecrosis factor receptor-associated factor 6, TRAF-6),形成MyD88-IRAKs-TRAF-6復(fù)合體參加信號(hào)傳導(dǎo),降低NF-κB靶基因IKK的表達(dá)水平、抑制炎癥因子(如:IL-6、IL-8、IL-1β、TNF-α)轉(zhuǎn)錄、釋放[32-33]。隨著miR-146a水平的升高,MyD88水平會(huì)進(jìn)一步降低,激活的IKK則會(huì)減少,進(jìn)一步降低信號(hào)通路下游的促炎因子分泌[34-35]。miR-146a在參與該循環(huán)過(guò)程時(shí),作為一種負(fù)性炎癥介質(zhì)釋放調(diào)節(jié)劑,調(diào)節(jié)TLR4/NF-κB信號(hào)通路延緩OA的進(jìn)程。所以,我們可以通過(guò)促進(jìn)miR-146a的表達(dá),減少TLR4及NF-κB的積累,進(jìn)而調(diào)控免疫炎癥信號(hào)通路來(lái)抑制炎癥因子和軟骨分解代謝因子延緩OA的進(jìn)展。

2 miR-146a對(duì)OA的影響

2.1 miR-146a介導(dǎo)TLR4/NF-κB信號(hào)通路影響OA炎癥反應(yīng)

研究發(fā)現(xiàn),OA是軟骨和滑膜之間的低度炎癥正反饋循環(huán)疾病[36-37]。由于關(guān)節(jié)軟骨的退變及磨損產(chǎn)生的壞死細(xì)胞、組織碎片釋放到關(guān)節(jié)腔刺激滑膜巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生和釋放炎癥細(xì)胞因子和趨化因子等損傷相關(guān)分子模式因子(DAMPs)[38-39]。DAMPs激活軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和滑膜細(xì)胞的表面TLR4模式識(shí)別受體調(diào)控NF-κB信號(hào)通路關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子和釋放分解代謝因子,導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨、滑膜炎癥反應(yīng)循環(huán),進(jìn)一步促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡、軟骨細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)降解,臨床表現(xiàn)為軟骨退變、關(guān)節(jié)疼痛等[40-41]。因此,通過(guò)調(diào)控炎癥反應(yīng)相關(guān)基因表達(dá)抑制免疫炎癥信號(hào)通路,下調(diào)炎癥因子表達(dá)和阻斷炎癥循環(huán)延緩軟骨退變。

研究發(fā)現(xiàn),miR-146a是OA炎癥反應(yīng)負(fù)調(diào)控因子,能降低炎癥因子的表達(dá)水平,從而減弱炎癥因子對(duì)TLR4/NF-κB信號(hào)通路的激活[42-43]。miR-146a可以負(fù)調(diào)控TLR4/NF-κB免疫炎癥信號(hào)通路,抑制滑膜巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞吞噬壞死的細(xì)胞及組織保護(hù)軟骨細(xì)胞[44]。因此靶向調(diào)控miR-146a的表達(dá)負(fù)向抑制炎癥因子延緩軟骨退變而保護(hù)關(guān)節(jié)退行性改變達(dá)到治療的效果。

2.2 miR-146a介導(dǎo)TLR4/NF-κB信號(hào)通路影響OA軟骨退變

軟骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)是軟骨的主要組成,共同維持軟骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡。軟骨細(xì)胞產(chǎn)生膠原蛋白和蛋白聚糖維持軟骨ECM穩(wěn)態(tài),軟骨ECM骨架結(jié)構(gòu)保護(hù)軟骨細(xì)胞并傳遞化學(xué)信號(hào),軟骨細(xì)胞凋亡與軟骨ECM降解是軟骨退變的生物學(xué)標(biāo)記,也是預(yù)防軟骨退變的重要靶點(diǎn)。軟骨細(xì)胞對(duì)關(guān)節(jié)腔內(nèi)的機(jī)械和生化信號(hào)的變化非常敏感[45]。隨著衰老及衰老表型分泌趨于積累常導(dǎo)致軟骨細(xì)胞的外環(huán)境發(fā)生改變,通過(guò)多途徑信號(hào)通路調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞代謝及ECM的穩(wěn)態(tài)影響OA的病情發(fā)展[46]。其中,TLR4/NF-κB免疫炎癥信號(hào)通路是參與軟骨細(xì)胞代謝、抗氧化應(yīng)激過(guò)程,調(diào)控軟骨細(xì)胞程序性死亡的重要分子信號(hào)通路之一。TLR4/NF-κB上調(diào)編碼iNOS和COX-2 mRNA表達(dá)活化軟骨ECM重要的降解因子基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metallopmteinases,MMPs)[4]。MMPs抑制膠原蛋白和蛋白聚糖的合成,使得細(xì)胞外基質(zhì)層中的ACAN、COLII含量降低、MMPs、ADAMTS基因蛋白表達(dá)水平升高導(dǎo)致軟骨ECM代謝穩(wěn)態(tài)失衡,促進(jìn)軟骨ECM降解和軟骨細(xì)胞凋亡導(dǎo)致軟骨破壞現(xiàn)象[47]。

miR-146a家族中主要成員有miR-146a-5p和miR-146a-3p[48],這些成員根據(jù)其作用靶基因的性質(zhì)常被標(biāo)記為免疫炎癥抑制因子,并在多種疾病的病理過(guò)程中發(fā)揮重要作用[49]。研究發(fā)現(xiàn),miR-146a-5p是調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞修復(fù)和保護(hù)軟骨延緩軟骨退變的保護(hù)基因[50]。miR-146a-5p通過(guò)降低TRAF6表達(dá)抑制TLR4/NF-κB信號(hào)通路的激活,從而保護(hù)軟骨細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì),延緩軟骨退變。同時(shí)miR-146a-5p在OA關(guān)節(jié)液中高表達(dá)并參與炎性疼痛發(fā)生發(fā)展[51]。miR-146a-3p也參與OA早期的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程。研究發(fā)現(xiàn),miR-146a-3p上調(diào)OA大鼠ACAN、SOX-9、CoLⅡ蛋白表達(dá)水平保護(hù)軟骨ECM,延緩軟骨退變治療OA[52]。楊國(guó)紅等[53]報(bào)道,miR-146a-3p能下調(diào)MMP-13和COMP表達(dá)延緩早期OA病理過(guò)程。基于miR-146a是延緩軟骨退變治療OA的重要靶標(biāo)基因研究成為熱點(diǎn)。啟動(dòng)miR-146a下調(diào)軟骨及滑膜細(xì)胞炎癥因子的表達(dá)及抑制免疫炎癥相關(guān)信號(hào)通路傳遞延緩OA軟骨退變和炎癥的進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn),miR-146a的靶向抑制劑MALAT1下調(diào)MMP-13和ADAMTS-5蛋白表達(dá)水平,上調(diào)COL2A1和ACAN蛋白表達(dá)水平,抑制軟骨細(xì)胞凋亡治療OA[54]。因此,miR-146a介導(dǎo)TLR4/NF-κB信號(hào)通路是抑制炎癥反應(yīng)延緩關(guān)節(jié)軟骨退變重要調(diào)控途徑。

3 總結(jié)及展望

骨關(guān)節(jié)炎已成為嚴(yán)重的社會(huì)負(fù)擔(dān),嚴(yán)重的病情造成中老年人肢體殘疾和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前,非甾體類抗炎藥是發(fā)揮抗炎作用抑制炎癥反應(yīng)減輕患者關(guān)節(jié)疼痛治療OA,但是,長(zhǎng)時(shí)間服用有消化道出血風(fēng)險(xiǎn)。因此,研究OA的病理機(jī)制進(jìn)行早期干預(yù)有重要研究意義。低度炎癥反應(yīng)在OA軟骨退變病理過(guò)程中具有關(guān)鍵作用。通過(guò)調(diào)控炎癥相關(guān)基因表達(dá)能延緩OA軟骨的破壞病變具有重要的意義。目前越來(lái)越多的研究關(guān)注miR-146a對(duì)軟骨成分的調(diào)控。因此,調(diào)控miR-146a表達(dá)干預(yù)免疫炎癥信號(hào)通路能夠延緩軟骨退變及抑制炎癥反應(yīng)治療OA。針對(duì)OA低度慢性炎癥機(jī)制調(diào)控miR-146a干預(yù)免疫炎癥反應(yīng)通路阻斷炎癥因子循環(huán)為改善OA病情藥物提供更多的選擇。miR-146a通過(guò)介導(dǎo)TLR4/NF-κB信號(hào)通路抑制免疫炎癥反應(yīng),下調(diào)炎癥因子水平,降低細(xì)胞程序性死亡,保護(hù)軟骨細(xì)胞,維持軟骨細(xì)胞ECM穩(wěn)態(tài)是治療OA的可能的分子機(jī)制。因此,上調(diào)miR-146a或者促進(jìn)miR-146a與TLR4/NF-κB信號(hào)通路關(guān)鍵蛋白結(jié)合的治療手段或途徑可能在OA炎癥和軟骨退變病理中發(fā)揮重要作用。目前基于miR-146a介導(dǎo)TLR4/NF-κB信號(hào)通路治療OA的治療藥物研究處于理論階段,對(duì)于OA作用效果需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究的支持。