长链非编码RNA在系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎发病中的研究进展①

廖淑珍 招春飞 施 蕾 林洁平 综述 刘华锋 潘庆军 审校

(湛江市慢性肾脏病防控重点实验室，广东医科大学附属医院肾脏疾病研究所，湛江524001)

自身免疫性疾病(Autoimmune diseases，AD)是遗传与环境等因素长期相互作用，机体免疫应答紊乱，对自身抗原发生免疫反应，进而攻击正常细胞和组织，最终导致多个器官和系统损伤的复杂疾病，其中以系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎最常见[1]。尽管目前在诊断和治疗方法上有了显著的进展，但许多临床患者长期预后一直很差。长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是长度大于200个核苷酸的非编码RNA，起初被认为是基因组转录“垃圾序列”，不具有生物学功能。近年来，越来越多的证据表明lncRNA在调节免疫细胞分化和成熟过程中发挥着重要作用，是参与免疫和炎症的重要分子，在系统性红斑狼疮及类风湿性关节炎等自身免疫性疾病中可能扮演着关键角色，还有望成为疾病诊断和预后的生物标志物[2]。本文简要概述lncRNA及其作用机制，重点介绍lncRNA在系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎中的研究进展。

1 长链非编码RNA的概述

长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是长度大于200个核苷酸，不具有编码蛋白质能力的RNA[3]。与mRNA类似，是由对应的基因转录而来，通过不同形式剪接加工形成不同的lncRNA。lncRNA起初被认为是基因组转录的“垃圾序列”，不具有生物学功能。近年来研究发现lncRNA广泛参与DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑等生物学过程，能够直接与转录因子、功能性RNA分子、染色质重塑修饰物作用，分别在转录水平、转录后水平以及表观遗传水平上对靶基因表达进行调控[4-6]。

LncRNA以不同的功能形式，直接或间接地参与人体生理病理活动，从而实现多种生物学功能[7-9]。如Xist是X染色体失活的基本lncRNA，可以与来自染色质修饰、核基质和RNA重塑途径的81种蛋白相互作用，形成Xist RNA-蛋白质颗粒，作为X染色体的信号分子来判断其失活状态[10,11]。而lncRNA-Gas5通过抑制糖皮质激素介导的多种应答基因，并作为诱饵与糖皮质激素受体的DNA结合区结合，从而抑制代谢基因的转录，使细胞对凋亡敏感，从而控制细胞生命周期[12]。LncRNA还可以通过结合靶基因形成RNA-DNA异源双链核酸分子来发挥反式的引导作用[13]。此外，一些lncRNA还同时以信号分子、诱饵分子、引导分子、骨架分子中的多种方式参与基因表达调控[8]，这一特点对其发挥生物学功能至关重要。

2 lncRNA与系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus，SLE)是一种慢性炎症性自身免疫性疾病，以多器官系统炎症为特征，对各器官或系统造成严重损害[14]。越来越多的证据表明，lncRNA广泛参与自身免疫性疾病病理生理过程，但我们对SLE相关lncRNA了解仍然有限。在一项对系统性红斑狼疮患者lncRNA差异性表达的研究中[15]，研究者通过lncRNA表达谱芯片检测技术，筛查了40例系统性红斑狼疮及20例健康对照组PBMCs中lncRNA的差异表达，并对部分差异表达基因进行验证。其中uc003ngn、uc010loq、uc003wbg、uc003wax、HMlinc-RNA1145、uc010jsn、uc003wax、HMlincRNA1145等lncRNA在SLE患者外周血PBMCs中显著上调，而AK022005、uc010cik、uc010gdp、uc010nwn、uc010-imt、HMlincRNA678等lncRNA显著下调，提示在SLE患者PBMCs中多个lncRNA异常表达可能参与了SLE疾病发生发展过程，但该项研究未将异常表达的lncRNA与SLE的病情活动度相联系。

而在另一项探索lncRNA表达与SLE疾病活动及器官损伤关系的研究中[16]，发现SLE患者PBMCs中的linc0949和linc0597表达水平显著低于类风湿性关节炎患者和健康对照组，评估其与疾病活动及器官损伤关系，发现linc0949与疾病活动和补体成分C3水平相关，而存在累积器官损伤的SLE患者linc0949表达水平也降低；另外发现，狼疮肾炎(Lupus nephritis，LN)患者linc0949表达水平低于无肾脏表现者，而非活动期LN患者与无LN者相比，linc0949水平无显著性差异。这些数据提示linc0949的异常表达与SLE的累积器官损害有关；研究者亦将linc0949异常表达与患者临床治疗相关联，发现治疗后linc0949表达显著增加。该研究表明linc0949表达水平的降低与疾病活动、器官损害及药物治疗有关，提示linc0949可能是SLE诊断、疾病活动和药物治疗后疗效评估的潜在的新的生物标志物，可能还有助于预测SLE患者的长期预后。

CD4+T淋巴细胞的异常激活和增殖在SLE发生发展中可能起着核心作用[17]。而lncRNA Gas5在细胞凋亡和细胞生长抑制中起着重要作用，被报道与多种人类疾病密切相关，Gas5在骨关节炎患者中表达上调，在乳腺癌、肾细胞癌和肝细胞癌等癌症类型中表达下调[18-21]。Gas5是糖皮质激素受体生长停滞和阻遏相关的抑制因子[22]，其通过模仿糖皮质激素反应元件，并充当诱饵，与糖皮质激素受体的DNA结合区相互作用，从而调节靶基因的转录活性，进而抑制糖皮质激素作用，促进自身免疫性疾病的发生。有研究发现SLE患者CD4+T细胞中Gas5及miR-21表达水平较正常对照组显著上调，探讨其表达水平与患者临床特征的关系，发现有溃疡表现患者CD4+T细胞中Gas5表达水平高于无溃疡者，低补体C3患者CD4+T细胞中miR-21表达水平高于补体C3正常者，提示CD4+T细胞中Gas5和miR-21的特异性高表达在SLE的发病机制中起着重要作用，并且还可能是评估SLE疾病活动度的两个关键指标。那么在参与SLE的发病中，Gas5的功能发挥是否主要依赖于糖皮质激素信号通路？Gas5和miR-21之间是否有一个反馈回路？还需更多的研究进一步探索验证。

Li等[24]通过对SLE患者和健康对照组T细胞中的lncRNA和mRNA微阵列分析，发现多达1 935个lncRNA和1 977个mRNA有差异表达。与临床特征相关联发现uc001ykl.1的表达与血沉和C反应蛋白有关，而ENST00000448942表达与血沉和抗Sm抗体有关。构建lncRNA-mRNA共表达网络分析发现，与一个特定lncRNA相关的mRNA的数量在2～45个之间，一个mRNA可以与十几个lncRNA相关，其中ENST00000448942与16个mRNA相关，uc001ykl.1与11个mRNA相关。差异表达的lncRNA可能通过调节与其相关的mRNA在SLE中的表达而起作用，也可能通过其受体发挥作用。重要的是它们还可能与miRNA有着共同的结合位点[25]。由于lncRNA与mRNA之间相关性的潜在机制仍然未明确，并且一个lncRNA与几个mRNA之间或一个mRNA与几个lncRNA之间存在多种相关性，因此lncRNA在SLE中的确切功能肯定需要更多研究，要将这些lncRNA应用于临床作为潜在生物标志物，还需将这些lncRNA与疾病活动、器官损害、临床特征和药物治疗联系起来。

3 lncRNA与类风湿性关节炎

类风湿性关节炎(Rheumatoid arthritis，RA)是一种常见的由多种因素引起的自身免疫性疾病，其病理改变主要为滑膜关节的破坏和慢性炎症[26]，其病因迄今为止尚无定论。白细胞介素27、白细胞介素35、肿瘤坏死因子α等促炎因子已被证实与RA的发病有关[27,28]。近期研究发现RA患者血液和组织液中存在异常表达的lncRNA。最近一项关于RA患者lncRNA表达谱分析的研究发现，与正常对照组相比，RA患者PBMCs中共有5 045个lncRNA异常表达，其中2 410个表达上调，2 636个表达下调[29]。另有研究还探讨了RA患者PBMCs异常表达的lncRNA与疾病活动的关系[30]，该研究发现，与健康对照组比较，RA患者差异表达2 099个lncRNA和2 307个mRNA；q-PCR结果显示，RA患者中ENST00000456270和NR-002838的表达水平显著升高，而NR-026812和uc001zwf.1的表达水平显著降低；另外发现，ENST00000456270的表达与患者血清IL-6和TNF-α水平以及简明疾病活动指数(SDAI)密切相关。

微阵列或高通量测序数据的差异表达分析表明，数以千计的lncRNA在RA患者和健康对照组之间有差异表达，然而我们对差异表达的lncRNA之间有何关系、如何参与发病及其与编码基因之间又是怎样一个调控网络还知之甚少。新近研究利用芯片技术检测3例RA患者和3例正常人PBMCs中lncRNA和mRNA表达[31]，发现RA患者中差异表达的lncRNA共有1 615个，通过构建lncRNA-mRNA共表达网络，并经Cis-和Trans-预测发现，mRNA：REL、SMAD3和ETS1可能与RA的发生密切相关，因此考虑与之相关的lncRNA：NONHSAG0-27875、FR378506和NONHSAT031501的差异表达可能与RA的发生和发展密切相关，未来可能成为RA潜在治疗靶点，但这些lncRNA和mRNA分别在RA发病中的作用、两者之间是否相互作用从而参与RA发病，以及它们之间是否存在一定的调控网络仍需更多深入的研究来明确。

而在一项探索RA调节因子和标记物的研究中，发现RA患者血清外泌体中包括Hotair、LUST、抗NOS2A、MEG9、SNHG4、TUG1及NEAT1在内的7个lncRNA表达显著上调，而Malat1、SNHG1、mascRNA、 PR反转录产物、PRINS和HOXA3as等6个lncRNA表达下调[32]。在进一步的验证实验中，从10例RA患者血清分离出的外泌体中，Hotair的表达水平平均增加约4倍，增长最多达5倍。此外还发现Hotair的表达水平在滑膜细胞中平均下降了3倍，破骨细胞平均表达水平约为40%，而且随着Hotair的增加，滑膜细胞和破骨细胞中基质金属蛋白酶-2和基质金属蛋白酶-13的活性明显降低,表明Hotair是类风湿性关节炎的重要调节因子和强有力的标志物。据此推测Hotair与RA发病密切相关，还可能是诊断RA潜在的生物标志物之一。

而另一项关于Hotair调节作用的研究显示[33]，Hotair表达在LPS诱导的软骨细胞中显著降低，然后通过转染编码Hotair的重组慢病毒序列使其在软骨细胞中过度表达，与LPS诱导的软骨细胞相比，Hotair过表达显著提高了细胞的活力和增殖能力，同时明显降低了IL-17和IL-23的表达水平，还抑制了IL-1β和TNF-α的表达。此外还发现Hotair与miR-138表达呈负相关，LPS诱导的软骨细胞中miR-138的表达是显著增加的，通过研究发现Hotair过表达能抑制LPS诱导的软骨细胞中miR-138介导的NF-κB信号的激活。该项研究结果表明Hotair过表达可以通过增加细胞增殖速度和抑制炎症从而在RA中起保护作用，而且这可能与调节miR-138表达和NF-κB信号通路有关。以上结果提示Hotair不仅参与RA发病，还可能是RA潜在的治疗靶点，但其具体的分子机制及相关通路还需大量的研究证实。

4 展望

近年来对lncRNA的研究成为了国内外的研究热点，越来越多具有重要生理功能、病理功能的lncRNA被发现并验证，也有越来越多的研究证实，lncRNA在自身免疫性疾病的发生发展中具有重要作用，但其具体表达和调控的分子机制有待进一步的研究。因此，深入研究lncRNA在自身免疫性疾病中的表达和调控作用具有重要意义，可以促进对自身免疫性疾病发病机理的全面了解，为将来开发出基于lncRNA靶向治疗的药物提供理论基础，为疾病的防治提供新的思路。