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LncRNA 调控类风湿关节炎成纤维样滑膜细胞的研究进展

2023-01-03徐娇陈利锋张传成尚桂莲

分子诊断与治疗杂志 2022年11期
关键词:滑膜炎滑膜类风湿

徐娇 陈利锋 张传成 尚桂莲★

类风湿关节炎(Rheumatoid Arthritis,RA)是临床常见的慢性炎症性自身免疫性疾病,其特征是持续性滑膜炎症和关节破坏。类风湿关节炎的发病机制尚不明确,而近年来成纤维样滑膜细胞(Fibroblast-like Synovial Cells,FLSs)被认为是RA发病机制的关键参与者[1]。研究发现,类风湿关节炎成纤维样滑膜细胞(Rheumatoid Arthritis-fibroblast-like Synovial Cells,RA-FLSs)可以产生多种细胞因子,因环境的变化而变化,表现出异常增殖与抗调亡的特性,从而导致滑膜增生、关节软骨及骨的破坏[2]。长链非编码RNA(long noncoding RNA,LncRNA)的异常表达及功能与人类疾病休戚相关,包括自身免疫性疾病、癌症、精神疾病等[3-4]。越来越多的证据表明,LncRNAs参与了RA-FLSs 的激活,在RA 的发病机制中起着关键作用。本文就LncRNAs对RA-FLSs 增殖、迁移、侵袭、调亡及滑膜炎症等的作用进行系统综述。

1 RA-FLSs 概述

FLSs 又称B 型滑膜细胞,是关节滑膜处主要的细胞类型。正常的滑膜组织主要由FLSs 和巨噬细胞样滑膜细胞(Macrophage-like synovial cells,MLSs)组成,而前者占所有滑膜细胞的2/3,是滑膜组织的主要功能细胞[5]。生理状态下,FLSs 在关节稳态中起着平衡关节、调节关节滑液量、调控关节正常炎性反应及修复关节囊等作用[6]。病理状态下,FLSs 同样参与类风湿关节炎的早期发病与疾病进展。

首先,RA-FLSs 可通过分泌炎性因子及趋化因子促进炎症反应,分泌基质金属蛋白酶降解软骨、刺激破骨细胞分化侵袭关节骨从而导致关节破坏[7-8]。其次,RA-FLSs 与免疫和非免疫细胞的互相作用可能参与了RA 的发病过程。RA-FLSs可产生多种细胞因子来刺激T 细胞分化[9],同时T 细胞也能够激活FLSs,并刺激它们分泌炎症介质,如白细胞介素6(Interleukin-6,IL-6)、白细胞介素8(Interleukin-8,IL-8)和前列腺素E2 等[7]。抗环瓜氨酸抗体、类风湿因子等自身抗体提示B细胞参与了RA 的发病过程,而局部滑膜组织是产生这些抗体的主要部位,也是B 细胞活化、成熟和分化的地方。此外,B 细胞分化和成熟的两个重要因子-B 细胞活化因子和增殖诱导配体也主要是通过TLR3 刺激RA-FLSs 产生[10]。肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)和白细胞介素-1β(Interleukin-1β,IL-1β)主要来源于巨噬细胞,而RA-FLSs 被认为是产生IL-6、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(Granulocyte-macrophage colony stimulating factor,GM-CSF)等 的 主 要 来源[11]。MLSs 和FLSs 之间相互作用以及IL-8、IL-6和GM-CSF 的释放是启动和维持RA 患者炎症和关节损害的关键环节[12]。最后,表观遗传学改变,如DNA 甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等,被认为与类风湿性关节炎的发病密切相关,其可能通过调控成纤维样滑膜细胞影响RA[13]。所以了解LncRNA对RA-FLSs 的作用对认识RA的发生发展的机制非常重要,也为RA 的治疗提供新的思路。

2 LncRNA 概述

LncRNA是指长度大于200 个核苷酸,不具有蛋白编码能力的RNA[14]。依据NONCODE 2021数据库可知,目前人类和小鼠中分别有17957 和13197 个LncRNA基因[15],而且越来越多的新的LncRNA正在不断被发现。LncRNA数目众多,尚无统一的分类标准,当前常见的一个分类方法是根据其与邻近编码序列的位置关系来分为以下5类[16]:①基因间LncRNAs:由蛋白质编码基因之间的基因间区独立转录而来;②正义LncRNAs:由蛋白质编码基因的正义链转录而来,并可能与编码蛋白质序列的部分或全部序列重叠;③反义LncRNAs:由蛋白质编码基因相对应的反义链转录而来;④内含子LncRNAs:由基因外显子之间的内含子区域转录而来;⑤双向LncRNAs:从转录起始点的正义和反义方向转录而来。

LncRNA是RNA 聚合酶II 转录的副产物,既往被认为是基因组转录的“噪音”,不具有生物学功能。但近年来研究发现,LncRNA广泛参与DNA甲基化、组蛋白修饰、细胞周期、细胞分化等生物学过程,能够直接与DNA、RNA、蛋白质、染色质等相互作用,分别在转录、转录后以及表观遗传水平上对靶基因表达发挥调控作用[13]。一些LncRNA还可以翻译成具有重要生物学功能的小肽[17]。由此可见,LncRNA以不同的功能形式,直接或间接地参与机体的生命活动,总结起来有以下几种作用机制[18]:①竞争内源性RNA(Competes for endogenous RNA,CeRNA)机制:LncRNAs与mRNA 竞争结合miRNAs,从而解除miRNAs 对靶基因mRNA 表达的抑制作用;②信号分子机制:作为信号分子直接调节其他基因的转录;③诱饵机制:通过影响与转录位点DNA 的结合间接调控靶基因的转录过程;④向导机制:LncRNA与蛋白结合,然后将其定位到特定的基因序列上;⑤支架机制:形成高级构象,组成可结合蛋白或其他效应分子的多个结构域发挥调节作用;⑥miRNA 加工机制:一些LncRNA,如线粒体动态相关LncRNA、与miRNA 加工相关的LncRNA等,可以通过调节miRNA 的加工来发挥作用;⑦其他机制:包括但不限于启动子完成、染色质富集、选择性剪接等。

3 RA-FLSs 中的LncRNA 及其调控机制

3.1 LncRNA 与RA-FLSs 增殖和炎症的关系

FLSs 的增殖和炎症反应在RA 的发病机制中起关键作用。LncRNA NEAT1位于染色体11q13.1位点上,有6 个转录本,与多种癌症的发生紧密相关[19]。研究发现,RA 患者外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)中NEAT1表达显著上调,且PBMCs 来源的外泌体通过传递NEAT1进而调节MDM2/SIRT6 轴促进FLSs 增殖和炎症反应[20-21]。丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)及MAPK/ERK 信号通路参与了RA 炎症反应和RA-FLSs 增殖[22-23]。Chen 等[24]发现,沉默NEAT1可使miR-129 和miR-204 的表达增加,进而调控MAPK/ERK 通路抑制FLSs 增殖和滑膜炎症。研究显示,LINC00152在RA-FLSs 中的表达水平明显高于对照组。过表达LINC00152可通过激活Wnt/β-catenin 信号通路来促进RA-FLSs 的增殖。此外,叉头框蛋白M1(Forkhead box protein M1,FOXM1)是LINC00152的上游调控因子,在转录水平上激活了LINC00152的表达,导致Wnt 信号的激活,而LINC00152又可作为CeRNA,通过miR-1270正向调节FOXM1 的表达。 因此FOXM1/LINC00152 反馈环在调节RA-FLSs 中的作用对我们研究RA 具有重要指导意义[25]。RP11-83J16.1是一个新发现的LncRNA,与RA 患者的炎症和疾病活动增加相关[26]。过表达RP11-83J16.1可通过激活URI1 和β-catenin 信号通路,促进RA-FLSs 的增殖和侵袭及促炎因子分泌,这提示RP11-83J16.1可能是RA 患者的一个新的有价值的治疗靶点[27]。综上所述,LncRNAs在影响RA 患者滑膜增殖及滑膜炎症反应中发挥着十分重要的作用。

3.2 LncRNA 与RA-FLSs 迁移与侵袭的关系

在RA 发展过程中,FLSs 的表型发生了改变,其侵袭性及迁移能力增强,导致滑膜增生及血管翳的形成,从而引起关节软骨及骨的破坏。

LncRNA ZFAS1在多种人类疾病中异常表达,包括RA。ZFAS1敲低可抑制RA-FLSs 迁移、侵袭,甚至抑制RA-FLSs 增殖和炎性因子的产生[28]。深入研究发现,ZFAS1可直接作用于miR-27a,使miR-27a 的表达下调,进而抑制RA-FLSs 侵袭及迁移[29]。同样,LncRNA SNHG1在RA-FLSs 中表达上调,通过调控多聚嘧啶道结合蛋白1(polypyrimidine tract-binding protein 1,PTBP1)来 调 节RAFLSs 的侵袭和增殖[30]。早期研究发现,LncRNA PICSAR与皮肤鳞状细胞癌密切相关[31]。与健康人相比,RA 患者滑膜细胞和滑液中PICSAR表达明显升高。上调PICSAR可促进滑膜浸润和关节破坏,而下调PICSAR表达可抑制FLS 的增殖、迁移、侵袭和促炎因子的释放。进一步发现,PICSAR可通过竞争结合miRNA-4701-5p 促进类风湿性关节炎成纤维细胞样滑膜细胞增殖、迁移和侵袭[32]。因此,LncRNA PICSAR可能是RA 有价值的的生物标志物,为RA 的发病机制提供新的认识。

3.3 LncRNA 与RA-FLSs 调亡的关系

凋亡是除了增殖以外,控制细胞数量以应对DNA 损伤的另一种机制。RA-FLSs 的线粒体凋亡途径发生了明显变化,表现为对凋亡的显著抵抗[33]。

RA 患者PBMCs 及滑膜细胞中ENST000006 19282的表达明显增高[34]。过表达ENST000006 19282可降低促凋亡蛋白和促炎因子的表达水平,提高抗凋亡蛋白和抗炎因子水平。雷公藤在临床中被普遍用于类风湿关节炎的治疗,研究证实其可通过下调ENST00000619282的表达来促进RA-FLSs 凋亡并减轻炎症反应[35]。Li 等发现,LncRNA GAS5在RA 患者滑膜组织和细胞中表达显著降低,丹参酮IIA 可通过上调GAS5促进RA-FLSs 凋亡减轻滑膜炎症反应[36]。此外,GAS5上调还可通过增强caspase-3 和caspase-9 的表达,并激活PI3K/AKT 信号通路诱导细胞凋亡。LncRNA PVT1是一个公认的癌症风险位点,与晚期肿瘤分级和分期相关[37]。已证实,PVT1上调可诱导骨关节炎软骨细胞凋亡[38]。基因敲除PVT1可以减轻滑膜炎症反应并可能通过调控依赖miR-543 的SCUBE2 蛋白表达来诱导RA-FLSs 凋亡[39]。此外,SCUBE2 还可通过调节滑膜血管生成发挥抗风湿作用[40]。

4 总结与展望

综上所述,在类风关节炎发生发展过程中,FLSs 表现出肿瘤样生物学行为—增殖异常、抗凋亡、迁移性及侵袭性增加,引起关节滑膜增生、骨和软骨破坏,从而导致RA 患者关节畸形,活动障碍甚至功能丧失。许多研究已证实,LncRNAs在基因调控中具有重要作用,参与了多种生物学过程和途径,并与不同疾病的病理机制关系密切。LncRNAs对RA-FLSs 的调控并不是单一方面的,而是多方面协同作用共同影响类风湿关节炎的发生发展。目前,除少数LncRNAs在RA 发病机制中的作用已被阐明外,大多数LncRNAs在RA发病中的作用和机制尚不清楚。因此,深入研究LncRNAs对RA-FLSs 的调控作用对阐明RA 发病机制具有非常重要的意义,也为类风湿关节炎的治疗提供新思路。

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