lncRNA-CIR在骨相关疾病中的研究进展

彭莎 姚楠 宋敏 刘文刚 许学猛

【摘 要】 lncRNA-CIR在骨关节炎、骨肉瘤等骨相关疾病中有明显差异性表达。lncRNA-CIR通过促进软骨细胞外基质降解，促进软骨细胞凋亡，上调自噬水平，促进炎症因子释放等调控骨关节炎发病。lncRNA-CIR可以调节骨肉瘤细胞增殖，其表达与骨肉瘤患者的疾病分期、远处转移和分化程度也明显相关，高表达提示预后不良。期待后期更加深入的研究，为骨相关疾病的治疗和预防提供可靠的理论依据。

【关键词】 长链非编码RNA-CIR;骨关节炎;骨肉瘤;骨相关疾病;研究进展;综述

长链非编码RNA（lncRNA）是一类长度超过200个核苷酸的非编码RNA。越来越多的研究表明，lncRNA参与调节疾病的病理、生理，包括自身免疫和代谢性疾病、神经和肌肉疾病以及癌症[1]，因此，lncRNA是研究疾病治疗的热门靶点[2]。

LIU等[3]通过lncRNA微阵列芯片的方法检测人的膝关节软骨组织，发现了在骨关节炎（osteoarthritis，OA）患者中异常表达的152个非编码基因，通过定量PCR的方法证实了一个定位于RP11-162L10.1与软骨损伤相关的lncRNA（lncRNA-CIR）的表达明显上升。该lncRNA的密码子替换频率评分为低评分，提示其并不具备编码蛋白的功能。深入的研究表明，lncRNA-CIR是波形蛋白的假基因产物，并且可能作为小干扰RNA（siRNA）下调波形蛋白的表达。波形蛋白是决定细胞硬度的一个重要因素，它的破坏可降低细胞的完整性[4]。波形蛋白结构的改变与OA进程相关，抑制波形蛋白的表达会导致细胞外基质降解，加剧OA的发展[5]。因此，lncRNA-CIR可以抑制波形蛋白的表达，从而促进细胞外基质降解，破坏关节软骨的完整性，最终导致OA的发生[3]。另外，刘振峰等[6]研究发现，相对于健康体检者，OA患者外周静脉血中lncRNA-CIR表达明显升高，并且靶基因预测表明，lncRNA-CIR参与了OA发病。当前，lncRNA-CIR在OA和骨肉瘤等骨相关疾病中的研究越来越多，本文就lncRNA-CIR在骨相关疾病中的研究概况进行综述。

1 lncRNA-CIR与OA

1.1 lncRNA-CIR与细胞外基质降解 OA是一种以软骨细胞减少、细胞外基质降解、滑膜炎性增生为主要病理特征的疾病。軟骨细胞外基质的合成和分解代谢之间存在着动态平衡，细胞外基质的稳定可以保护软骨细胞减少凋亡。2014年LIU等[3]首次发现人OA软骨的受损区域lncRNA-CIR的表达明显增加，在人的OA软骨细胞中通过siRNA方法沉默lncRNA-CIR表达，导致COL1、COL2、aggrecan的基因表达明显增加，并且基质金属蛋白酶-13（MMP-13）与含Ⅰ型血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶5（ADAMTS5）的基因表达明显减少;在正常人软骨细胞中通过构建质粒的方法使lncRNA-CIR过表达，导致COL1、COL2、aggrecan的基因表达减少，而MMP-13与ADAMTS5的基因表达增加;因此，该实验表明，lncRNA-CIR可以调控软骨细胞外基质的代谢，提示lncRNA-CIR可以作为治疗OA的潜在靶点。

已有研究表明，在OA中miR-27b可以下调MMP-13，从而影响细胞外基质降解[7]，而lncRNA-CIR也可以影响细胞外基质降解。因此，LI等[8]认为，lncRNA-CIR、MMP-13和miR-27b之间存在相互影响。经过生物信息学分析预测lncRNA-CIR的靶点，发现miR-27b可能与lncRNA-CIR或者MMP-13以互补的形式结合。实验发现，在白细胞介素-1（IL-1）和肿瘤坏死因子-β（TNF-β）诱导软骨细胞炎症模型中，lncRNA-CIR、MMP-13表达明显升高，miR-27b表达明显降低。正常软骨细胞转染lncRNA-CIR质粒增强其基因表达后，MMP-13基因和蛋白表达均明显上升。用miR-27b的模拟物进行干预后发现，MMP-13基因和蛋白表达均明显下降;用siRNA抑制lncRNA-CIR的表达后，MMP-13基因和蛋白表达均明显下降;经过miR-27b抑制剂干预后，MMP-13基因和蛋白表达均明显上升。该结果提示，lncRNA-CIR可以作为miR-27b的“海绵”，发挥竞争性抑制作用，引起miR-27b活性降低，最终导致其靶基因MMP-13表达升高。

1.2 lncRNA-CIR与细胞凋亡 OA患者软骨细胞大多存在线粒体功能障碍，而线粒体功能障碍导致活性氧（ROS），如过氧化物、超氧化物、羟基自由基堆积于组织或细胞内。当ROS产生超过细胞抗氧化剂清除的范畴时，就会出现氧化应激状态[9-10]。而过量ROS介导的氧化应激可以直接破坏关节软骨和软骨细胞，并且诱导炎症反应[11]。

Bim是一种前凋亡基因，可以通过ROS依赖的通路引起细胞凋亡，比如该通路作用于缺血再灌注损伤。LU等[12]认为，lncRNA-CIR引起软骨细胞外基质降解的原因可能与软骨细胞凋亡有关，同时探讨该凋亡与Bim的联系。笔者通过生物信息学分析发现，miR-130a可以以互补的方式与lncRNA-CIR或Bim[B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）细胞死亡的相互作用介质]结合，在人OA软骨细胞中miR-130a表达明显下降，Bim、lncRNA-CIR表达明显上升。在H2O2刺激的人软骨细胞中，lncRNA-CIR表达明显升高，炎症因子IL-1和TNF-α表达水平也明显升高。在软骨细胞中抑制lncRNA-CIR的表达，Bim、ROS以及炎症因子均显著下降，并且明显抑制了软骨细胞凋亡。这些结果表明，lncRNA-CIR参与ROS积累、软骨细胞炎症和软骨细胞凋亡，并与OA的发病机制有关。笔者继续探讨miR-130a与lncRNA-CIR的内在联系，在增强lncRNA-CIR的表达后，miR-130a在OA中表达减少。miR-130a通过直接与lncRNA-CIR和Bim的3'UTR结合降低了荧光素酶的相对活性，miR-130a模拟物处理的软骨细胞中Bim的表达显著降低，而miR-130a抑制剂处理的软骨细胞中Bim的表达显著增加，miR-130a的过表达显著降低了软骨细胞中ROS的产生、IL-1和TNF-α的释放以及细胞凋亡。这些结果表明，lncRNA-CIR/miR-130a/Bim通路参与了OA发病中软骨细胞的凋亡。

1.3 lncRNA-CIR与细胞自噬 自噬也是OA发病机制中的关键因素。自噬是细胞的一种保护机制，激活自噬可以修复线粒体功能受损保护细胞。在OA中通过提高自噬水平，可以修复线粒体功能紊乱，改善氧化应激反应，降低软骨细胞的AEGs、炎症因子、细胞外基质降解酶的表达，阻止其凋亡以及细胞外基质降解保护软骨细胞，从而延缓OA进程[13]。

WANG等[14]研究发现，lncRNA-CIR与软骨细胞自噬以及细胞外基质降解有联系。笔者观察到人髋关节OA软骨与正常髋关节软骨相比，lncRNA-CIR、MMP-3表达以及自噬水平明显升高，COL2A1表达明显降低。在体内实验中，小鼠膝关节手术造模后的自噬水平明显升高，沉默lncRNA-CIR后自噬水平明显降低，并且改善了软骨降解。值得一提的是，多数研究表明，在OA患者和OA动物模型中会出现软骨自噬水平的明显下降，促进自噬可以保护软骨细胞[15-18];然而，该研究在体内外证实了在OA的发病中lncRNA-CIR表达和自噬水平都出现明显升高，这与以往的报道结果相反，因此很有必要进行深入研究。

2 lncRNA-CIR与骨肉瘤

骨肉瘤是最常见的非血液恶性肿瘤疾病，常在15～19岁青少年发作，且具有高度侵袭性和系统转移性，病变部位以长骨端的生长板为主。尽管常病发于长骨端，但在骨头的其他部位均可见。原位性骨肉瘤五年生存率为80%，转移性骨肉瘤生存率只有15%～30%[19]。骨肉瘤的发病因素是基因和环境，目前对骨肉瘤的治疗包括手术、放疗和化疗，但是其较高的复发率和转移导致骨肉瘤的预后差。因此，确定其发病原因对骨肉瘤的治疗以及提高患者的生存率意义重大。

XIANG等[20]研究揭示了lncRNA-CIR在膀胱癌中具有调节功能，有望成为膀胱癌治疗的生物标志物，这提示lncRNA-CIR在肿瘤疾病发病过程中发挥了作用。LIU等[21]通过收集未经化疗等治疗的患者骨肉瘤组织及邻近组织样本，发现lncRNA-CIR的表达升高与患者性别、年龄、肿瘤大小无关，而是与肿瘤细胞的分化、疾病分期及远处转移相关，并且根据随访记录lncRNA-CIR高表达的患者预后更差，与Cox's比例风险回归分析结果一致。笔者进一步深入研究，将人骨肉瘤细胞系MG63和143B通过转染技术，使lncRNA-CIR抑制或过表达。结果发现，抑制lncRNA-CIR的表达可以通过显著抑制PCNA与Ki-67的表达以阻止两种骨肉瘤细胞的增殖，并且通过显著下调Bcl-2以及上调Bcl-2相关X蛋白表达促进骨肉瘤细胞的凋亡。MMP-2和MMP-9在大多数肿瘤中起着调节侵袭和转移的作用，其表达在沉默lncRNA-CIR组中明显降低，在过度表达lncRNA-CIR组中明显升高，提示抑制lncRNA-CIR的表达可以阻止骨肉瘤细胞的侵袭和转移。在体内实验中通过BALB/c裸鼠皮下种植肿瘤细胞发现肿瘤的大小和重量以及Ki67的表达与lncRNA-CIR呈正相关，与肿瘤细胞的凋亡呈负相关。因此，lncRNA-CIR在骨肉瘤疾病中促进其发生、发展，可能作为治疗骨肉瘤的潜在靶点。

3 小结与展望

综上所述，与大多数在肿瘤研究中发现的lncRNA不同，lncRNA-CIR是在OA研究中被发现的，当前已被证实其调控OA发病涉及促进软骨细胞外基質降解、促进软骨细胞凋亡、上调自噬水平、促进炎症因子释放等层面。lncRNA-CIR的表达与骨肉瘤患者的疾病分期、远处转移和分化程度也明显相关，高表达提示预后不良。lncRNA-CIR在OA与骨肉瘤中均能负性调控细胞凋亡以及MMPs相关因子的表达，提示lncRNA-CIR可能通过调控凋亡与MMPs的途径对疾病起到作用。目前，国内外关于lncRNA-CIR对骨相关疾病影响的研究较少，但其对骨相关疾病的调控作用已经崭露头角。由于lncRNA-CIR调控骨相关疾病机制仍存在许多未知，因此，有待后期更加深入的研究，从而为将lncRNA-CIR作为临床治疗骨相关疾病的靶点提供可靠的理论依据。另外，已有研究表明，中药成分可以通过调节lncRNA表达对细胞增殖、周期以及凋亡起到调控作用[22]。今后，是否有中药成分可以通过调节lncRNA-CIR干预骨相关疾病发病，值得深入研究。

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收稿日期：2021-08-22;修回日期：2021-10-03