非编码RNAs在痛风中的研究进展

蒋雅琼， 杨丽华， 马福才(综述)， 马利锋(审校)

痛风是由于单钠尿酸盐(monosodium urate,MSU)慢性沉积引起的晶体相关性炎症性关节病，主要症状包括关节肿胀、疼痛，病程持续较长，可出现关节畸形。痛风的全球患病率为1.0%～6.8%，发病率为0.58/1 000～2.89/1 000[1]，痛风的全球发病率、患病率及病死率都有所上升，有研究预测痛风病死率在未来40年内将增加55%左右[2]。影响痛风发生发展的因素包括高尿酸血症(hyperuricemia，HUA)、遗传与地理环境因素、年龄与性别、饮食饮酒、种族与民族，还有合并症及部分药物影响等，其中遗传因素最为关键。痛风常见的合并症包括代谢综合征、肾脏慢性损害性疾病及缺血性心脏病等。本文系统回顾了相关文献，以便更好地了解非编码RNAs(non-coding ribonucleic acids,ncRNAs)在痛风中可能发挥的作用。

1 痛风的病程

痛风病程分为临床前期和痛风期。临床前期分为无症状HUA和无症状MSU晶体沉积。痛风期又称为临床期，分为痛风性关节炎发作期及发作间期、慢性痛风性关节炎期[3]。当体内嘌呤生成增多或尿酸排泄减少，血尿酸浓度>6.8 mg/dl，即为HUA。当HUA患者体内的尿酸形成与溶解的平衡被打破后，大量MSU晶体沉积于关节滑液或血液中。MSU晶体沉积的早期可无症状。晶体可在关节软骨沉积，其生长方式和滑膜纤维的生长方式较为相似。滑膜液中的纤维是晶体成核的部位。当关节腔内的MSU被巨噬细胞识别后，启动核转录因子-κB(NF-κB)信号通路，进一步激活NOD样受体蛋白3(NOD-like receptor protein 3,NLRP3)炎性体，随后释放白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)，招募中性粒细胞释放中性粒细胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps，NETs)，促进炎症反应。痛风性关节炎的发生与多种炎症介质相关，如IL-1β、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和NLRP3炎症小体等。痛风最好发部位是第一跖趾关节，可能与该部位末梢循环较差，相对较低的温度使尿酸盐溶解度下降有关；也可见于膝关节、踝关节及掌指关节等机械活动最频繁的部位。碎裂的MSU晶体能促进晶体的增长速率。大量MSU晶体长时间沉积，进而转归为慢性痛风性关节炎期。随着关节腔内MSU晶体沉积的增多，关节软骨遭到破坏，引起骨侵蚀和骨破坏。若病变得不到有效控制，可出现不可逆性关节畸形和关节周围骨骼肌坏死，甚至会导致残疾。患者不仅要承受痛风发作所引起的剧烈疼痛，还要承担高昂的医疗费用。如何有效地诊断及治疗痛风，寻找治疗痛风的具体靶点，开发有效、安全的药物就显得异常重要。

2 痛风的治疗

痛风的治疗分为急性发作的快速治疗和有效的长期治疗。当痛风急性发作时，可以单独使用非甾体抗炎药、秋水仙碱或皮质类固醇，来控制MSU晶体引起的炎症反应，缓解急性炎症，病情严重时可联合用药。长期治疗的中心策略是通过降尿酸治疗(urate-lowering therapy，ULT)，将血尿酸降低到能够溶解MSU晶体的浓度。ULT包括各种降低尿酸水平的策略，药物主要分为三类：(1)最典型的是减少嘌呤分解抑制尿酸盐生成的药物(即黄嘌呤氧化酶抑制剂)，如别嘌醇和非布司他；(2)增加尿酸排泄的药物(即排尿酸药)，主要通过尿液排除，如丙磺舒、磺吡酮、苯溴马隆和URAT1抑制剂雷西纳德等；(3)催化尿酸盐转化为水溶性更高且易于排泄的尿囊素(重组尿酸酶)的药物，如聚乙二醇重组尿酸酶和拉布立酶。

3 ncRNAs及其功能

ncRNAs是一类非编码蛋白质的RNA，以往被认为是没有作用的垃圾转录产物，目前ncRNAs已经被证明可以参与调解各种炎症性疾病，是参与细胞过程(如染色质重构、转录、转录后修饰和信号转导等)的重要功能性调节分子，能够作为疾病诊断和预后的生物标志物，有些还可开发为新药。ncRNAs根据长度分为长链非编码RNAs(long non-coding ribonucleic acids,lncRNAs)和非编码小RNAs。非编码小RNAs又包括piwi-RNA、snoRNA、siRNA和数量最多、研究最广泛的miRNAs。越来越多的lncRNAs和miRNAs被发现参与肺癌、乳腺癌等肿瘤[4]，类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等风湿性疾病以及糖尿病等代谢性疾病病程，但与痛风相关lncRNAs和miRNAs研究相对较少。

3.1miRNAs miRNAs是进化保守的内源性非编码RNA，长度为19～22个核苷酸，能够选择性与特定位点结合，微妙而复杂地调控基因表达。最早于秀丽隐杆线虫中发现了miR let-7，主要作用为调控细胞增殖和分化。miRNAs普遍存在于真核生物体内，在转录后水平调节mRNA表达。通过与靶mRNA的3′UTR结合，形成RNA诱导的沉默复合体促进mRNA降解或抑制靶mRNA转录后翻译，从而调节蛋白生成，发挥相应的生物学效应。miRNAs与多种疾病密切相关，如风湿免疫性疾病、代谢性疾病及炎症性疾病等，其存在于人的体细胞中，还稳定存在于血液和其他体液中[5-6]。miRNAs还能够跨物种调控，比如把植物来源的miR-2911用于小鼠，可以抑制甲型流感病毒的复制。

3.2lncRNAs lncRNAs是长度超过200个核苷酸的ncRNAs，在很多生物过程中未被翻译成蛋白质。现有报道lncRNAs的开放阅读框可以编码小肽，能够发挥调控作用[7-8]。根据lncRNAs与蛋白质编码基因的基因组关系，lncRNAs可以分为基因间lncRNA、内含子lncRNA、增强子lncRNA、反义lncRNA、双向lncRNA。lncRNAs在免疫细胞中特异性表达，如T细胞、B细胞及中性粒细胞等，而中性粒细胞和巨噬细胞在痛风的发生发展中发挥着重要作用，说明了免疫细胞可能通过lncRNAs介导痛风的炎症过程。

4 痛风发病机制中的miRNAs

4.1HUA相关miRNAs Zhou等[9]研究发现HUA小鼠肾组织中miR-143-3p水平显著低于健康对照组，miR-143-3p在体内过表达表明其可以通过抑制葡萄糖转运体9(glucose transporter 9,GLUT9)的表达来降低尿酸的重吸收。研究发现HUA能够抑制内皮细胞的血管生成，Kruppel样因子2(Kruppel-like factor 2,KLF2)是miR-92a靶基因，KLF2结合血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor-A,VEGFA)a启动子，抑制miR-92a的表达，当miR-92a和VEGFA过表达或KLF2下调可减轻HUA介导的内皮细胞血管生成的抑制作用。miR-181a通过下调CRY1基因和TLR/NF-κB通路缓解HUA引起的慢性肾脏疾病中的肾小球硬化和肾小管上皮损伤[10]。研究发现miR-663是HUA时内皮细胞最显著差异表达的miRNAs，miR-663靶基因和TGF-β1通过抑制10号染色体上缺失的PTEN促进内皮细胞迁移，当发生HUA时，通过miR-663来抑制内皮细胞迁移，而miR-663通过靶向TGF-β1调控PTEN。miR-34a可抑制URAT1的表达，减少尿酸的排泄。另一项研究表明miR-448可以靶向一种涉及尿酸产生的重要的酶，即黄嘌呤氧化酶。HUA可通过miR-155下调eNOS表达，诱导内皮功能障碍，HUA可刺激miR-155在内皮细胞中的表达[11]。一项研究发现在HUA刺激下，miR-92a下调KLF2表达，进而抑制VEGFA，导致血管生成减少，揭示了HUA导致心血管损伤的可能机制[12]。通过上调miR-663，可以抑制HUA刺激内皮细胞和HUA患者血清中的内皮细胞迁移以及靶基因TGF-β1，从而抑制PTEN蛋白表达[13]。miRNA与HUA密切相关，且miRNA和HUA引起的心血管疾病及肾脏疾病也存在相关性。虽然上述研究中的miRNAs在HUA中降尿酸的机制尚未深入研究，但至少表明它们可能成为ULT的靶点。

4.2痛风性关节炎发作期相关miRNAs 有研究发现在急性痛风性关节炎患者中miR-23a、miR-24-2、miR-27a表达量比健康对照组显著降低，可能作为负性调控因子参与痛风性关节炎的发病[14]。miR-233在痛风患者中表达量显著降低，急性发作期与间歇期痛风相比，急性期痛风表达量显著低于间歇期，miR-233可能由NLRP3炎性体参与痛风的炎症反应[15]。miR-146a是最早被证实参与固有免疫的调控因子，在多种细胞中发挥负反馈调节因子作用，有报道证实miR-146a通过与TRAF6和IRAK1基因的3′UTR碱基序列互补配对，调节TLR下游关键衔接分子，实现抑制TLR信号通路活性，从而抑制NF-κB信号通路，发挥炎症抑制因子的作用[16]。主要表现为miR-146a的过表达降低了MSU晶体诱导的IL-1β、TNFα、MCP-1和IL-8基因的表达[17]，miR-146a对痛风性关节炎的发生具有负反馈调控作用，miR-146a缺乏可能通过上调TRAF6、IRAK1和NLRP3炎症小体而加重痛风性关节炎[18]。Chen等[16]研究发现miR-146a通过TLR4/MyD88信号转导通路减轻急性痛风性关节炎大鼠的炎症反应。还有研究应用基因芯片技术发现在痛风性关节炎发作患者血浆中差异表达的miRNAs有20个。研究发现miR-3146在急性痛风性关节炎患者血浆中显著高表达，其表达水平与TNF-α、IL-1β水平呈正相关。miR-221-5p在痛风性关节炎急性发作患者的血清中表达较低，它与VAS、IL-1β表达水平呈负相关。过表达miR-221-5p可以显著抑制TNF-α、IL-8、IL-1β等炎性因子的表达，而下调miR-221-5p则相反，IL-1β是miR-221-5p的靶基因[19]。可见miR-221-5p在痛风性关节炎急性发作时可以调控炎性细胞因子的产生，miR-221-5p可能作为治疗痛风性关节炎急性发作的潜在靶点。miR-155在人类骨髓细胞的促炎激活和抗原驱动的炎性关节炎中起关键作用。有研究发现痛风性关节炎急性发作时miR-155的表达高于健康对照组，细胞中miR-155的过表达降低了SHIP-1的水平，促进了MSU诱导的促炎细胞因子，如TNF-α和IL-1β的产生[20]。与上述研究一致，miR-155水平升高可能会增加IL-6和IL-8水平，从而触发痛风患者的炎症反应[21]。在滑膜液单核细胞中过表达miR-155可导致SHIP-1下调，进而激活Akt/NF-κB通路，从而促进促炎细胞因子的产生。还有研究发现miR-155在MSU诱导的小鼠痛风性炎症中是可有可无的，推测miR-155减少可能不是缓解痛风急性发作的有效治疗方法。研究发现RSV可通过调节miR-126和激活PI3K/AKT信号通路，保护Min6细胞免受尿酸诱导的损伤和功能障碍，提示miR-126参与了尿酸诱导的细胞损伤[22]。miR-223-3p和miR-22-3p与NLRP3的3′非翻译区片段相互作用并抑制其表达，也就是说miR-223-3p和miR-22-3p可以通过抑制NLRP3的表达来减轻痛风的炎症作用[22]。上调miR-9可使NF-κB和JAK-STAT信号通路失活，从而可以减轻尿酸诱导的NRK-49F细胞损伤[23]。有研究发现在含有NETs的上清液中有丰富的miRNA-142-3p，NETs可以将miRNA-142-3p转移到巨噬细胞中，通过下调蛋白激酶C的表达来降低TNF-α水平[24]。在miRNA-146a缺陷的小鼠中，中性粒细胞内NETs比野生型小鼠更多，这表明miRNA-146a可能在中性粒细胞激活之前发挥了一些重要的作用，有助于NETs的产生[25]。有研究报道在其他炎症性疾病中，miR-325-3p通过抑制中性粒细胞弹性蛋白酶的表达减轻炎症细胞的浸润[26]。miR-302b可以通过靶向NF-κB和Caspase-1信号通路调控MSU晶体诱导的炎症反应中IL-1β的产生，可能是痛风性关节炎炎症中重要的负调控因子[27]。miR-302b分别通过靶向IRAK4和EphA2调控IL-1β的转录和成熟，IRAK4和EphA2基因表达可下调MSU诱导的IL-1β蛋白的产生。有研究对痛风和无症状HUA者进行GWAS分析，发现了能使无症状HUA加重为痛风的6个基因位点，其中一个是MiR-302F附近的SNPrs9952962，是一种新的痛风位点，可以加重无症状性HUA导致痛风[28]。miR-302家族可能通过调控基因表达影响痛风性关节炎的炎症反应。有研究通过基因芯片技术发现在急性痛风性关节炎中5个可能靶向IL-1β的miRNAs，进一步研究发现miR-488和miR-920可以直接靶向IL-1β的3′UTR。过表达miR-488和miR-920可显著抑制MSU诱导的THP-1细胞中IL-8、TNF-α基因和蛋白的表达，表明miR-488和miR-920可以调节急性痛风性关节炎中促炎细胞因子的产生[29]。还有研究报道了多个在痛风患者中显著差异表达的miRNAs[30]，但相关miRNAs的作用机制尚未进行深入研究。

4.3慢性痛风性关节炎期相关miRNAs 有研究发现了三种可以调节慢性痛风性关节炎的miRNAs，分别是miR-339-5p、miR-486-5p和miR-361-5p，使用川芎合剂治疗慢性痛风性关节炎可抑制血浆中CCL2和CXCL8蛋白的表达，并上调miR-486-5p、miR-339-5p和miR-361-5p的表达[31]。研究发现痛风患者中lncRNA Jak3的高表达，通过Jak3/Nfatc1/Ctsk轴在破骨细胞分化中起关键功能作用[32]。lncRNA Jak3是目前唯一被发现在痛风骨侵蚀中调节破骨细胞分化的lncRNAs。

4.4痛风发病机制中的lncRNAs Hu等[33]发现lncRNA ANRIL通过ceRNA机制与miRNA-122-5p结合，上调BRCC蛋白的表达，从而激活NLRP3炎症小体，加速尿酸诱导炎症的发展，在尿酸肾病中发挥致病作用。通过基因芯片技术研究痛风性关节炎患者和健康对照组外周血单个核细胞中差异表达的lncRNAs，痛风性关节炎患者外周血中差异表达的lncRNAs有1 815条(FC>2)，发现lncRNAs AJ227913显著差异表达，可以调节痛风性关节炎患者的IL-8表达[34]。还有一项研究也利用生物信息学分析了痛风性关节炎患者和健康对照组之间的lncRNAs表达谱差异，发现TCON_00004393和ENST00000566457可能是治疗痛风性关节炎的候选诊断生物标志物和靶点。由此可见，lncRNAs在痛风通路的调控中也有重要作用，可以作为痛风检测和预后的特异性标志物。有研究发现在CaOx肾钙质沉着小鼠模型中，lncRNA H19表达显著升高，H19可能在CaOx肾钙沉积诱导的氧化应激和肾小管上皮细胞损伤过程中起促进作用。H19可与miR-216b相互作用并抑制其表达。miR-216b通过直接结合其3′UTR抑制HMGB1的表达。H19下调可抑制HMGB1、TLR4和NF-κB的表达，抑制CaOx肾钙沉着症诱导的肾小管上皮细胞损伤、NADPH氧化酶和氧化应激，即H19与miR-216b的相互作用可以通过HMGB1/TLR4/NF-κB通路发挥作用[35]。

5 结语

痛风的发病机制尚不清楚，尽管目前有较为有效的降尿酸疗法，但治疗效果不佳。miRNAs和lncRNAs参与痛风发病的各个阶段，这些小分子在疾病发病过程中的表达模式、靶点和作用多种多样，它们可能通过多种途径在痛风发病机制中发挥着重要作用。相对于蛋白翻译的调控，ncRNAs可以直接调控编码基因的转录水平，能更快地调控疾病的发生和发展，与痛风诊断和治疗相关的ncRNAs需要进一步深入探索。