王鵬,張曾,雷天意,青玉鳳,張全波*

(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院:1高尿酸血癥與痛風(fēng)研究中心,2老年病科,3風(fēng)濕免疫科, 四川 南充 637000)

痛風(fēng)是一種由單鈉尿酸鹽(monosodium urate,MSU)晶體沉積在關(guān)節(jié)及周圍組織引起的慢性炎癥性疾病,病情進(jìn)展可導(dǎo)致尿酸性腎病、腎衰竭、關(guān)節(jié)損傷畸形等。痛風(fēng)還與糖尿病、高血壓病、代謝綜合征、心血管疾病等密切相關(guān)[1]。近年來,痛風(fēng)的患病率與發(fā)病率逐年增加。據(jù)報道,全世界痛風(fēng)的患病率為1%～4%,發(fā)病率為0.1%～0.3%,男女比例為3∶1至10∶1[2]。我國從1990年至2017年,痛風(fēng)的年齡標(biāo)準(zhǔn)化傷殘調(diào)整生命年(disability-adjusted life year,DALY)率、患病率和發(fā)病率分別增加了6.92%、6.88%和6.16%[3]。

非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA),包括長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、微小RNA(microRNA,miRNA)、環(huán)狀RNA(circular RNA,circRNA)、PIWI相互作用RNA(PIWI-interacting RNA,piRNA)等,在調(diào)控細(xì)胞增殖、發(fā)育、分化、凋亡等功能中發(fā)揮重要作用。其中l(wèi)ncRNA[4]、miRNA[5]、circRNA[6]均已經(jīng)被證實在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎中有差異表達(dá),但其具體的作用機(jī)制尚不明確。

競爭性內(nèi)源性RNA(competing endogeous RNA,ceRNA)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種RNA間相互作用的工作機(jī)制,于2011年首次被提出并引起關(guān)注[7]。該機(jī)制認(rèn)為某些RNA的miRNA反應(yīng)元件(microRNA response elements,MREs)通過與信使RNA(messenger RNA,mRNA)競爭性結(jié)合miRNA,抑制或者解除miRNA對mRNA的調(diào)控,從而影響mRNA轉(zhuǎn)錄后翻譯。目前,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)lncRNA、circRNA、假基因等均具有ceRNA作用。當(dāng)ceRNA過度表達(dá)時,與之結(jié)合miRNA表達(dá)被抑制,RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RNA-induced silencing complex,RISC)啟動靶向mRNA轉(zhuǎn)錄后翻譯,從而上調(diào)mRNA表達(dá)。ceRNA機(jī)制的發(fā)現(xiàn)為miRNA介導(dǎo)的表觀遺傳學(xué)研究提供了新的思路。本文主要對lncRNA作為ceRNA在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,旨在為痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制研究提供新的思路與方向。

1 lncRNA與痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎

1.1 lncRNA與miRNA

lncRNA是一類轉(zhuǎn)錄本長度大于200nt的非編碼RNA,在計量補(bǔ)償效應(yīng)、表觀遺傳、細(xì)胞周期、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡等生物過程中發(fā)揮重要作用。lncRNA由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄而來,經(jīng)選擇性剪切、5′m7G加帽和3′PolyA加尾而加工成熟,具有高度保守的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)。由于lncRNA無完整開放閱讀框,故無法翻譯為蛋白質(zhì)。由于其特殊的結(jié)構(gòu),lncRNA可與RNA、DNA和蛋白質(zhì)等相互作用調(diào)控細(xì)胞的生理功能,在惡性腫瘤、心血管疾病、代謝性疾病等疾病中發(fā)揮重要作用[8]。miRNA是一類長度約20～24nt高度保守性內(nèi)源性非編碼小RNA,它通過與靶向mRNA 3′UTR結(jié)合,形成RISC,抑制其翻譯或者導(dǎo)致mRNA降解,在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)[9]。一個靶基因可以受到多個miRNA調(diào)控,而一個miRNA也可以調(diào)控多個靶基因,由此形成多種復(fù)雜的相互調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

1.2 lncRNA在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎中的表達(dá)

近年來生物信息學(xué)、高通量測序技術(shù)等飛速發(fā)展,加速了人們對lncRNA在痛風(fēng)中的研究。鐘曉武等[10]利用lncRNA芯片在痛風(fēng)患者中檢測到差異表達(dá)2倍以上的lncRNA多達(dá)1815條。Qing等[4]發(fā)現(xiàn)在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎患者外周血單個核細(xì)胞中600個lncRNA顯著低表達(dá)。該研究還發(fā)現(xiàn)lncRNA和mRNA之間可能通過炎癥和脂質(zhì)代謝相關(guān)信號通路參與痛風(fēng)的發(fā)病,部分lncRNA(如ENST00000566457、NR026756)表達(dá)水平有助于痛風(fēng)診斷。姚承佼等[11]選取痛風(fēng)中表達(dá)異常的基因lncRNA-AJ227913進(jìn)行驗證,發(fā)現(xiàn)AJ227913在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎組高于健康對照組,并且與尿酸、肌酐、胱抑素C表達(dá)水平呈正相關(guān),提示AJ227913可能參與調(diào)控尿酸代謝。進(jìn)一步生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞介素-8(interleukin-8,IL-8)是AJ227913的作用靶點,AJ227913可能通過AP-1轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控IL-8表達(dá),參與調(diào)控痛風(fēng)炎癥反應(yīng)[12]。這些研究明確了lncRNA在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎異常表達(dá),并且可能通過炎癥或代謝等通路參與痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病。

1.3 lncRNA與Toll樣受體和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體信號通路

MSU晶體可被危險信號相關(guān)分子模式和病原體相關(guān)分子模式識別啟動固有免疫,誘發(fā)炎癥反應(yīng),導(dǎo)致痛風(fēng)急性發(fā)作。機(jī)體受到細(xì)菌、病毒以及其他病原微生物的侵襲時,Toll樣受體(toll-like receptor,TLR)和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體(nod-like receptor,NLR)信號通路被激活,誘導(dǎo)產(chǎn)生多種lncRNA,而lncRNA又可以通過TLR/NLR信號通路調(diào)控炎癥反應(yīng)[13]。

lncRNA-MALAT1可作為miR-20a的海綿釋放TLR4促進(jìn)IL-6和IL-8表達(dá)[14],而后者是痛風(fēng)中重要的促炎細(xì)胞因子[15]。而lncRNA-THRIL卻可以負(fù)向調(diào)控TLR2誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答[16]。lncRNA-Cox2可以結(jié)合核轉(zhuǎn)錄因子κB(nuclearfactor-κB,NF-κB)p65并促進(jìn)其核轉(zhuǎn)位和轉(zhuǎn)錄,調(diào)節(jié)Nod樣受體蛋白3(nod-likereceptorprotein3,NLRP3)和凋亡相關(guān)斑點樣蛋白(apoptosis-associatedspeck-like protein,ASC)的表達(dá);敲除lncRNA-Cox2后,NLRP3炎癥小體激活被抑制,阻止caspase-1活化,導(dǎo)致IL-1β分泌減少[17]。lncRNA-4344和NLRP3的表達(dá)水平在脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)處理的大鼠海馬組織中上調(diào),過表達(dá)lncRNA-4344增強(qiáng)了NLRP3、caspase-1、IL-1β和IL-18的表達(dá),沉默lncRNA-4344則減弱了炎癥損傷[18]。lncRNA-NEAT1可通過激活自噬和抑制NLRP3炎癥小體來改善LPS誘導(dǎo)的細(xì)胞炎癥[19]。但另一項研究報道lncRNA-NEAT1與小鼠巨噬細(xì)胞中NLRP3、NLRC4和AIM2炎癥小體結(jié)合,增強(qiáng)pro-caspase-1加工并穩(wěn)定其成熟,促進(jìn)IL-1β的產(chǎn)生和焦亡[20]。這些研究充分表明lncRNA可以通過TLR/NLR信號通路促進(jìn)或者抑制炎癥反應(yīng)。

1.4 lncRNA與P2X7R信號通路

嘌呤能離子通道型受體7(purinergic ligand-gated ion channel 7 receptor,P2X7R)是一種三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)門控非選擇性陽離子通道,參與各種促炎細(xì)胞因子的加工和釋放,包括IL-1β、IL-18和TNF-α,因此也被認(rèn)為是促炎受體。P2X7R基因單核苷酸多態(tài)性與痛風(fēng)發(fā)病相關(guān)[21]。P2X7R介導(dǎo)ATP和MSU晶體的協(xié)同作用可以誘發(fā)急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎[22],這提示MSU晶體誘導(dǎo)的炎癥可能需要P2X7R的參與,這也正好解釋了為何部分高尿酸血癥患者不會發(fā)生痛風(fēng)。研究發(fā)現(xiàn)lncRNA-uc.48+通過多種方式調(diào)控P2X7R介導(dǎo)的免疫和炎癥反應(yīng)的發(fā)生,包括促使細(xì)胞因子分泌、活性氧形成和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶信號通路的激活[23];敲低lncRNA-NONRATT021972減弱P2X7R表達(dá)和炎癥細(xì)胞因子產(chǎn)生[24]。以上研究表明lncRNA可以通過P2X7R信號通路參與調(diào)控炎癥。

2 lncRNA作為ceRNA在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎中的作用

目前已有不少研究報道lncRNA通過ceRNA網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)體炎癥,如lncRNA-SNHG5通過miR-132/PTEN軸調(diào)控慢性阻塞性肺疾病的細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)[25];lncRNA-RP11-86H7.1作為miR-9-5p的ceRNA逆轉(zhuǎn)其對靶基因NFKB1的抑制作用,維持NF-κB的激活,從而促進(jìn)氣道炎癥[26]。而lncRNA作為ceRNA在痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎中的研究較少,或僅是利用轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果通過生物信息學(xué)方法構(gòu)建lncRNA-miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò),缺乏對生物信息學(xué)預(yù)測結(jié)果驗證和調(diào)控軸的深入研究。

2.1 lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

目前,不少學(xué)者利用生物信息學(xué)的方法,通過轉(zhuǎn)錄組測序或挖掘GEO數(shù)據(jù)庫,成功構(gòu)建了lncRNA-miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò),從方法學(xué)的角度證明了lncRNA介導(dǎo)的ceRNA網(wǎng)絡(luò)調(diào)控痛風(fēng)的可能。Li等[27]從GEO數(shù)據(jù)庫獲得痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎差異表達(dá)基因,從DisGeNET和GeneCards數(shù)據(jù)庫獲取痛風(fēng)相關(guān)基因,取二者交集獲得痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的關(guān)鍵基因,利用Cytoscape軟件構(gòu)建ceRNA網(wǎng)絡(luò)。該研究最終獲得TNF、JUN、PTGS2、STAT1、IL-6等9個樞紐基因可能是痛風(fēng)診斷的生物標(biāo)志物和治療的潛在靶點,lncRNA-NEAT1-miR-142-3p-IL-6可能是控制痛風(fēng)疾病進(jìn)展的潛在調(diào)控通路。Shu等[28]研究報道lncRNA可能通過TTTY10-miR-139-5p-AP-1參與痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎。Chen等[29]發(fā)現(xiàn)lncRNA可通過ceRNA機(jī)制調(diào)節(jié)細(xì)胞對化學(xué)應(yīng)激的反應(yīng),影響IL-17、TNF、Oxytocin和NF-κB信號通路,進(jìn)而調(diào)節(jié)痛風(fēng)炎癥。ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建對于深入了解痛風(fēng)發(fā)病機(jī)制有重要意義,但這些研究同樣存在一些局限性,比如痛風(fēng)轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)來源單一,缺乏實驗證據(jù)表明lncRNA與miRNA之間存在確切結(jié)合位點等。

2.2 lncRNA作為ceRNA促進(jìn)痛風(fēng)炎癥

MSU晶體刺激機(jī)體產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)是痛風(fēng)急性發(fā)作的重要誘因,而lncRNA具有調(diào)控痛風(fēng)炎癥的潛力[30]。Fang等[31]將MSU晶體注射到小鼠腳墊中建立痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎小鼠模型,檢測腳墊中l(wèi)ncRNA-SNHG8、miR-542-3p、銜接因子相關(guān)蛋白復(fù)合體3亞基δ1(adaptor-related protein complex 3 subunit delta 1,AP3D1)和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)水平,結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型組lncRNA-SNHG8表達(dá)上調(diào),小鼠爪子腫脹和腳墊厚度的增加;而沉默SNHG8可降低小鼠IL-1β、IL-6和TNF-α的蛋白表達(dá)水平。該研究進(jìn)一步通過生物信息學(xué)分析、熒光素酶報告基因檢測及RNA免疫沉淀(RNA immunoprecipitation,RIP)實驗證實SNHG8為miR-542-3p的海綿,miR-542-3p靶向AP3D1 3′UTR,SNHG8與miR-542-3p競爭結(jié)合并上調(diào)AP3D1表達(dá),促進(jìn)小鼠痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的炎癥。Liu等[32]在THP-1細(xì)胞痛風(fēng)模型和痛風(fēng)患者滑膜單核細(xì)胞中篩選出特異性表達(dá)的lncRNA-HOTAIR、miR-20b,通過敲低THOTAIR發(fā)現(xiàn)miR-20b上調(diào)和NLRP3、IL-1β表達(dá)水平下調(diào),RIP和RNA下拉實驗確認(rèn)HOTAIR與miR-20b之間相互作用,最后在小鼠痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎模型對結(jié)果進(jìn)行了驗證。同時該研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR還受到DNA甲基化調(diào)控。Shao等[33]研究證實lncRNA-HOTTIP-miR-101-3p-BRD4軸能夠促進(jìn)急性痛風(fēng)炎癥,沉默HOTTIP則顯著抑制BRD4表達(dá),降低IL-1β、IL-8表達(dá)水平;沉默miR-101-3p則可逆轉(zhuǎn)這一抑制作用。另一項研究報道抑制BRD4可以通過BRD4/NF-κB/NLRP3/GSDMD軸調(diào)節(jié)細(xì)胞焦亡預(yù)防痛風(fēng)關(guān)節(jié)炎[34],減輕炎癥性疼痛[35],這提示HOTTIP可以通過ceRNA網(wǎng)絡(luò)調(diào)控促進(jìn)BRD4表達(dá),BRD4則進(jìn)一步通過NLR信號通路調(diào)控細(xì)胞焦亡促進(jìn)痛風(fēng)炎癥。Hu等[36]在尿酸性腎病中發(fā)現(xiàn)lncRNA-ANRIL高表達(dá)并參與NF-κB介導(dǎo)的炎癥反應(yīng),生物信息學(xué)分析提示ANRIL與BRCC3競爭性結(jié)合miR-122-5p,體外實驗進(jìn)一步證實ANRIL作為miR-122-5p的海綿,上調(diào)BRCC3表達(dá),促進(jìn)NLRP3炎癥小體活化。以上研究表明了lncRNA可作為ceRNA競爭性結(jié)合miRNA,解除其對靶mRNA的抑制,從而促進(jìn)急性痛風(fēng)炎癥。

2.3 lncRNA作為ceRNA抑制痛風(fēng)炎癥

促炎細(xì)胞因子的積累可以誘導(dǎo)痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎急性發(fā)作,抑制促炎因子的釋放或產(chǎn)生可能有助于抑制痛風(fēng)炎癥。lncRNA可以負(fù)向調(diào)控痛風(fēng)炎癥,但作為ceRNA抑制痛風(fēng)炎癥的研究尚未見報道。lncRNA-MM2P已被證實是巨噬細(xì)胞M1/M2極化的重要調(diào)節(jié)因子[37],還與軟骨細(xì)胞代謝相關(guān)[38]。Zhang等[39]研究表明MM2P通過巨噬細(xì)胞極化來抑制MSU晶體誘導(dǎo)的炎癥。在LPS和MSU處理的THP-1巨噬細(xì)胞中觀察到MM2P的表達(dá)降低,伴有明顯的炎癥反應(yīng)。利用siRNA敲低MM2P可導(dǎo)致IL-1β、IL-8和TNF-α上調(diào),過表達(dá)MM2P則可顯著抑制炎癥反應(yīng)。但該研究未能解釋MM2P調(diào)控巨噬細(xì)胞極化限制炎癥的具體機(jī)制,是否作為ceRNA發(fā)揮作用還需進(jìn)一步研究。有研究指出lncRNA-AK148321作為ceRNA通過調(diào)節(jié)miR-2-1199p/HSPA5軸緩解LPS誘導(dǎo)的炎癥,AK148321過表達(dá)抑制LPS誘導(dǎo)的BV2小膠質(zhì)細(xì)胞活化,降低促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β的表達(dá)[40]。目前仍未見lncRNA作為ceRNA負(fù)向調(diào)控痛風(fēng)炎癥的研究,但相信隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展,更多有意義的lncRNA被挖掘,lncRNA介導(dǎo)的具有抑炎作用的ceRNA網(wǎng)絡(luò)可能為干預(yù)痛風(fēng)炎癥研究帶來新思路。

2.4 lncRNA與骨代謝

MSU晶體可導(dǎo)致慢性痛風(fēng)患者的骨侵蝕,繼而出現(xiàn)關(guān)節(jié)畸形,是痛風(fēng)骨侵蝕的關(guān)鍵因子,而lncRNA在維持軟骨細(xì)胞、滑膜細(xì)胞、成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞等細(xì)胞功能和穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用[41]。Lee等[42]研究證實lncRNA-JAK3通過JAK3/NFATC1/CTSK軸在破骨細(xì)胞分化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該研究發(fā)現(xiàn)痛風(fēng)患者單核細(xì)胞中JAK3水平升高,JAK3可以正向調(diào)控破骨細(xì)胞因子、活化T細(xì)胞核因子1(nuclear factor of activated T-cells cytoplasmic 1,NFATC1)的表達(dá),敲低JAK3消除了MSU誘導(dǎo)的成熟破骨細(xì)胞的形成。而Chen等[29]研究發(fā)現(xiàn)ceRNA網(wǎng)絡(luò)可能通過相互作用調(diào)控軟骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞增殖、分化、凋亡來影響痛風(fēng)進(jìn)展。這些研究表明lncRNA有作為ceRNA調(diào)控的骨代謝的潛力,但還缺少更深入的研究。目前臨床上巨大痛風(fēng)石以及痛風(fēng)導(dǎo)致的關(guān)節(jié)畸形常規(guī)藥物療效欠佳,主要依賴于外科手術(shù)干預(yù),而針對調(diào)控骨代謝的lncRNA深入研究,有望為早期預(yù)防痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎骨侵蝕和破壞帶來希望。

2.5 ceRNA與其他

目前,lncRNA作為ceRNA調(diào)控痛風(fēng)炎癥的同時是否受到其他因素的調(diào)控還不明確。但是有研究指出N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)修飾可以上調(diào)lncRNA-AC008表達(dá),AC008通過miR-328-3p-AQP1/ANKH軸促進(jìn)骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展[43],而m6A修飾可以增強(qiáng)lncRNA/cirRNA與miRNA結(jié)合能力,促進(jìn)其ceRNA功能[44]。這說明m6A修飾可以影響lncRNA介導(dǎo)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。另有研究指出外泌體途徑來源的lncRNA同樣可以通過ceRNA機(jī)制發(fā)揮作用[45],lncRNA介導(dǎo)的ceRNA與自噬也有著重要聯(lián)系[46]。因此,關(guān)于影響lncRNA介導(dǎo)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的因素研究有利于加深對痛風(fēng)發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識。

3 總結(jié)與展望

痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎作為最常見的炎癥性關(guān)節(jié)病,嚴(yán)重威脅人類健康。lncRNA作為非編碼RNA參與了痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎發(fā)生,主要涉及炎癥反應(yīng)、骨代謝等信號通路。lncRNA可以通過多條lncRNA-miRNA-mRNA軸影響痛風(fēng)的發(fā)生發(fā)展。但是目前l(fā)ncRNA介導(dǎo)的ceRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在痛風(fēng)研究仍存在一些問題:lncRNA競爭性結(jié)合的miRNA是否具有唯一性,能否可以同時調(diào)控多種miRNA;同時受多條lncRNA-miRNA-mRNA軸調(diào)控時,它們之間是否存在相互作用;甲基化修飾如何影響lncRNA介導(dǎo)的ceRNA網(wǎng)絡(luò);外泌體途徑的lncRNA如何作為ceRNA在痛風(fēng)中發(fā)揮作用等。

綜上,lncRNA的作用機(jī)制仍然十分復(fù)雜,但隨著高通量測序技術(shù)、生物信息學(xué)的發(fā)展以及實驗研究的深入,lncRNA作為ceRNA的研究內(nèi)容將會更加豐富,有望為預(yù)防或者靶向治療痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎帶來希望。