lncR NA H19在自身免疫性疾病中的调控作用及其机制

蒋志行 刘冬梅 （中国医科大学附属盛京医院风湿免疫科，沈阳 110022）

自身免疫性疾病是由于机体对自身抗原的免疫耐受性丧失，导致免疫介导的炎症异常激活，进而造成靶器官损伤的一类疾病。异常的免疫应答和环境因素均可促进自身免疫性疾病的发生发展［1］。

长链非编码RNA（long non-coding RNA，lnc-RNA）是一类长度大于200个核苷酸的非编码RNA。lncRNA能够调控许多免疫细胞的生长分化，包括T淋巴细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞、单核细胞、树突状细胞和NK细胞等［2］，因此在自身免疫性疾病的发生发展中扮演着重要角色。

H19最早于1991年被认定为印记lncRNA。它在胚胎阶段大量表达，在出生后受到抑制，曾被认为只在软骨和肌肉中发挥作用。事实上，在出生后H19参与了很多重要生理和病理过程，例如细胞缺氧、新陈代谢和氧化应激等［3-5］。随着研究的深入，H19在肿瘤、纤维化和代谢相关疾病中的作用逐渐清晰，逐渐成为有潜力的新型治疗靶点，并且有赖于其在炎症调节中的作用，也被认为是抗衰老治疗中的潜在靶点［6-9］。已有研究证实H19也参与了自身免疫性疾病复杂的病理机制，在影响某些疾病的病情发展、药物疗效和预后转归等过程中扮演着重要角色。

本篇综述简要讨论了H19参与自身免疫性疾病发病的相关分子机制，并总结了几种常见的自身免疫性疾病中H19发挥功能的现有证据。

1 lncRNA H19的作用机制

lncRNA H19是H19基因的转录产物，由于经过了选择性剪接，存在着多种转录变体。H19基因位于11p15染色体端粒附近，与胰岛素生长因子2（insulin Like growth factor 2，IGF2）基因隶属于同一个基因印记簇，该基因位点还产生miRNA（称为miR-675）、一个反义蛋白编码转录本即H19相反肿瘤抑制因子（H19 opposite tumor suppressor，HOTS）以及一个长基因间反义转录本（称为91H）［10］。

H19通过参与表观遗传调控、转录调控、转录后调控和翻译调控等过程发挥着重要的生物学功能，下面列举一些在自身免疫性疾病中起作用的分子机制。

1.1 lncRNA H19与miRNA作用

1.1.1 发挥ceRNA调控功能 ceRNA理论由SALMENA等［11］于2011年提出，存在竞争性内源RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA），包括某些mRNA、lncRNA和假基因，通过竞争性结合microRNA反应元件（microRNA response element，MRE）的方式调节特定的miRNA表达，这一功能也被称为分子海绵。现有证据表明H19具有作为ceRNA竞争性结合的miRNA从而抑制其表达的分子海绵功能，例如H19通过竞争性抑制miR-124a的表达，解除了其对周期蛋白依赖性激酶2（cyclin-dependent kinases 2，CDK2）和人巨噬细胞趋化蛋白1（human macrophage chemoattractant protein-1，MCP-1）的抑制，最终促进了成纤维样滑膜细胞（fibroblastlike synoviocytes， FLS）的增殖，加重了类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）的病情［12］。

1.1.2 作为miR-675的前体 miR-675是由H19第一外显子区域编码生成的衍生物，H19的生物学功能相当程度上是通过作为miR-675前体物质实现的。在强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）患者的外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中，过表达miR-675-5p能显著抑制转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）表达，但敲低miR-675-5p却并不能使TGF-β的表达增加，这提示H19可能部分参与了miR-675-5p对TGFβ表达的调节，通过衍生出miR-675-5p发挥协同作用［13］。值得注意的是，H19和miR-675的表达并非总是呈正相关，如在人骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSC）的成骨分化中，miR-675的表达随着分化过程逐渐下调，并未与H19的表达上调保持协调一致性，这可能与H19 RNA转录本上存在miR-675特异性结合位点以及某些RNA结合蛋白的作用有关［14］。

1.2 通过H19/IGF2印记基因簇发挥作用 H19/IGF2印记基因簇中H19来自母本等位基因，IGF2来自父本等位基因。H19基因上游4 kb处的差异甲基化区域（differentially methylated region，DMR）或印记调控区域（imprinting control region，ICR）的甲基化水平影响H19和IFG2的相对表达，使得IGF2和 H19之间存在复杂而紧密的联系，并各自通过表观遗传的调控方式调节和影响对方的功能［15］。既往研究发现RA的关节破坏存在不依赖T细胞以及以FLS细胞异常增殖为中心的病理机制。RA患者部分FLS细胞中IGF2印记丢失（loss of imprinting，LOI）导致IGF2高表达，有助于在这种机制下促进细胞增殖，促进滑膜增生，导致关节破坏［16］。

1.3 与靶基因结合抑制其转录 H19可与DNA通过碱基互补配对的方式发挥作用，抑制靶基因的转录。如在系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus， SLE）患者的BMSC中，H19与IL-2基因直接结合抑制其转录，从而降低了该基因的表达。实验表明H19过表达可以明显下调BMSC细胞中总IL-2水平及其活性，而抑制H19产生则可以明显促进IL-2表达，进而实现调节Treg细胞分化的目的［17］。

1.4 与蛋白质结合发挥调控作用 H19可与蛋白质直接结合以调节其活性，间接实现对其下游靶基因表达的调控。许多自身免疫性疾病都伴随着微血管生成的病理改变。在人羊膜间充质干细胞中，H19与甲基转移酶EZH2相互作用，促进其在血管生成抑制剂VASH1基因的启动子区域募集甲基，增加VASH1的表达和分泌，抑制血管生成［18］。

2 lncRNA H19在自身免疫性疾病中的作用

2.1 RA 既往研究显示H19在RA患者的滑膜组织中高表达，在PBMC中低表达［19-20］。H19在RA中具有调节炎症的作用，一方面H19通过下调FlS细胞中miR-103a表达，抑制盘状结构域受体2的功能实现缓解RA炎症反应和关节破坏的目的，从而起到抗炎的功能［21］；另一方面在TNF-α的作用下，H19加快了MH7A人成纤维细胞样滑膜细胞中酪氨酸激酶激活蛋白1（tyrosine kinase activator protein 1，TKA1）的磷酸化，进而激活NF-κB和JNK/p38 MAPK等炎症通路，促进了多种炎症因子释放，起到促炎作用［22］。除了依赖经典的炎症途径，H19还可以通过上调组蛋白去甲基化酶KDM6A的表达促进M1巨噬细胞极化，加重RA的关节炎症状［23］。此外，在FLS细胞中过表达H19时，组织金属蛋白酶抑制剂2的表达显著增加，表明H19参与了RA滑膜组织中细胞外基质的重建［19］。进一步研究发现，H19通过充当miR-124a的海绵调节CDK2和MCP-1的表达，调控了FLS细胞增殖［12］。值得一提的是，迄今为止还未发现H19的单核苷酸多样性（single nucleotide polymorphism， SNP）与RA的遗传易感性有关［24-25］。

2.2 干燥综合征（sjogren syndrome，SS） SS主要累及泪腺、唾液腺等外分泌腺体。SS患者唾液中H19 ICR的甲基化水平降低，且降低的甲基化水平与补体C4水平负相关［26］，提示H19可能与SS发病和病情活动有关，有望成为诊断SS的新型生物标志物。与在唾液中观察到的H19 ICR甲基化水平降低一致，SS患者PBMC细胞中H19表达较健康人明显增加，但可能是样本量较少的原因，并未观察到小唾液腺中H19的表达存在显著差异［26］。

2.3 SLE 与健康人相比H19在SLE患者PBMC细胞及其CD4+/CD14+亚群中的表达差异均无统计学意义，但在患者血清和BMSC细胞中的表达则明显增加，并与SLE疾病活动指数（SLEDAI）呈正相关，表明其作为评估病情活动新型标志物的潜力［27-28］。在SLE患者体内，H19介导了BMSC增殖和迁移，并最终促进其凋亡，因此影响Treg细胞增殖和分化，破坏了BMSC介导的Tfh/Treg细胞平衡，加快了疾病的发展，这个过程在一定程度上与H19抑制IL-2的转录有关［28］。此外，H19现被认为是miRNA Let-7家族的重要调节剂，而SLE患者BMSC中Let-7f的表达降低会触发Treg/Th17失衡，这种失衡也与SLE病情恶化、炎症反应加剧有关［29-30］。

2.4 AS AS患者的主要表现是骶髂关节和脊柱附着点炎症。有研究发现AS患者PBMC中高表达的H19通过与miR-675-5p/miR-22-5p相互作用调控维生素D受体（vitamin D receptor，VDR）的表达，促进了IL-17A、IL-23等炎症因子的释放［13］。由于VDR会影响AS患者骨骼的代谢以及炎症过程，H19与VDR表达的关联性可能揭示了其参与AS发病机制的重要途径［31］。此外，AS的强直症状被认为是炎症刺激下反复骨破坏和骨再生的产物，H19可以通过多种途径促进成骨细胞分化和骨再生［32］，因此其在AS发病中的潜在病理作用值得进一步探究。

2.5 特发性炎症性肌病（idiopathic inflammatory myopathies，IIM） IMM是一组系统性自身免疫性结缔组织病，可大致分为多发性肌炎、皮肌炎和包涵体肌炎。抗氨酰t-RNA合成酶抗体阳性的IIM患者常被称为抗合成酶抗体综合征（antisynthetase syndrome，ASS），而抗Jo-1抗体阳性的ASS患者又被称为抗Jo-1抗体综合征。有研究发现抗JO-1抗体综合征和包涵体肌炎患者的肌肉组织中H19表达增加，推测该结果可能与肌肉量减少和无力的症状有关［33］。此外，H19可以竞争性抑制泛素连接酶TRIM63的活性，增强骨骼肌细胞中肌营养不良蛋白的稳定性，避免其降解，而肌营养不良蛋白减少与肌炎的严重程度有关，因此这也可能是H19参与IIM发病机制的途径之一［34-35］。

2.6 溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC） UC患者结肠组织及黏膜中的H19表达水平较健康人显著增高［28，36］。炎症因子IL-22通过诱导肠上皮细胞中H19表达，抑制p53蛋白、miR-34a和let-7的释放，促进了肠上皮增殖和黏膜愈合，使机体在炎症环境中维持肠上皮稳态［28］；然而，H19过表达可能通过多种方式来破坏肠道屏障功能，例如衍生出miR-675下调结肠组织中E-钙黏蛋白、紧密连接蛋白和VDR表达［36-37］。研究还发现葡聚糖硫酸钠盐（dextran sulfate sodium salt，DSS）诱导的结肠炎小鼠结肠组织中H19表达水平显著升高，以及调控其表达可以抑制小鼠脾脏中Th17细胞的分化［38］。鉴于Th17细胞在维持肠道重要屏障部位稳定中的重要作用，以及H19在上皮细胞更新和肠上皮再生方面的价值［28］，H19针对UC潜在的治疗效用值得进一步关注。此外，溃疡性结肠炎相关结直肠癌（ulcerative colitisassociated colorectal cancer，CAC）是UC的一种严重并发症，从活动性UC到CAC的转化，可能与H19竞争性抑制let-7a，导致原癌基因c-Myc过度表达有关［39］。

3 结论和展望

H19作为一种印记基因已被发现30年了，早期的研究大多着眼于其在妊娠和分娩阶段的功能。近年来随着研究成果的不断涌现，人们发现H19参与了包括成骨分化、炎症调节、上皮细胞-间充质转化、细胞自噬等众多病理生理过程［9，40-42］，在一定程度上揭示了H19在疾病发生发展中起到的重要作用。H19在自身免疫性疾病的病理机制中扮演的角色具有异质性，如在SLE中H19通过干扰Treg细胞增殖和分化破坏了免疫细胞间的平衡，而在AS中则更多展现出其调节炎症和促进成骨分化的功能［13，17］。即便在同一种疾病的不同部位，H19也发挥着不同的功能：在RA患者的滑膜组织和PBMC中，H19的表达水平完全不同，并在疾病中同时显现出了促炎和抗炎两种截然相反的功能［19-20］；在同一种疾病的同一部位，H19不同的表达水平也会带来不同的后果，如在UC中H19可促进肠上皮增殖和黏膜愈合，但其过表达则可能会损害肠道的屏障功能，加重肠道炎症［28，36］。事实上，自身免疫性疾病的发病是一系列复杂因素综合作用的结果，内分泌和环境因素的影响往往不容忽视。某些自身免疫性疾病有较强的性别倾向，通常与雌激素水平有关，而H19的表达水平同样受到雌激素的影响［43］。此外，H19也被认为是一种应激诱导表达的lnc-RNA，成年人暴露于环境压力下时，H19表达增加并积累，而应激是自身免疫性疾病发病的重要诱因［9］。

总之，H19对自身免疫性疾病的影响可能是非常广泛的，但迄今为止还知之甚少。H19也许可以作为一种新的生物标志物，其表达水平对监测一些自身免疫性疾病的病情变化有着积极意义，但更重要的是需要进一步了解其参与的分子和细胞机制，加深对自身免疫性疾病发病机制的理解，推动新的治疗策略的发展。