长链非编码RNA与自身免疫性疾病的关系研究

刘纯宏 韦叶生

【摘要】长链非编码RNA（lncRNA）是一类长度大于200个核苷酸（nt）且不具备翻译成蛋白质能力的新型RNA。其在机体免疫调节中发挥重要作用，进而参与多种自身免疫性疾病的发生发展。该文简述了lncRNA的概要及其与免疫调控和自身免疫性疾病关系的研究进展，以期为自身免疫性疾病的研究和防治提供新思路和新策略。

【关键词】长链非编码RNA;免疫调控功能;自身免疫性疾病

中图分类号：R394.4;R593.2文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.01.002

自身免疫性疾病是一种以T、B淋巴细胞过度激活，自身抗体产生增多，多个系统、器官受累为特征的慢性炎症反应性疾病。迄今为止，其发病机制尚未完全明确。长链非编码RNA（lncRNA）是一类长度大于200个核苷酸且不参与蛋白编码的新型RNA分子，其通过影响DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等过程参与基因组调节，调控机体的生长发育以及细胞的凋亡、增殖和分化等生命活动过程。近期研究表明，lncRNA在多种自身免疫性疾病中存在差异表达，并且通过不同的作用机制在自身免疫性疾病的发病过程中发挥重要的作用。本文就lncRNA的免疫调控功能及其与自身免疫性疾病的关系作一综述，以期为自身免疫性疾病的研究和防治提供新思路和新策略。

1lncRNA的概述

近年来，通过全基因组转录分析的研究表明，在生物体内，根据RNA编码蛋白的功能可将其分为两类：具有编码蛋白功能的mRNA（messenger RNA）和不具備编码蛋白功能的非编码 RNA（non-coding RNA，ncRNA）。mRNA作为模板分子，在过去数十年的研究中，已取得了丰硕的成果。同时，随着研究的不断深入，越来越多的学者发现，ncRNA虽然很少编码或不能编码蛋白质，但其在人类基因转录组中的含量高达98%以上，提示ncRNAs在生物体内可能具备丰富的生物学功能[1]。根据ncRNA的分子链长度可进一步分为长度<200 nt的短链非编码RNA（small non-coding RNA，sncRNA）和长度≥200 nt的长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）。既往研究表明，sncRNA具有多种重要的调节功能，如参与剪切和修饰、介导基因沉默、调控基因的转录和翻译等[2]。然而，lncRNA不同于sncRNA，其种类繁多、数量庞大，远远超过编码基因，且生物学功能还尚未完全明确。大多数lncRNA主要由RNA聚合酶Ⅱ转录生成，广泛存在于哺乳动物的细胞核或胞质中，由于其缺少有效的开放阅读区而不能翻译为蛋白质。最初lncRNA被认为是基因组转录的“基因垃圾”“暗物质”或“假基因”，不具有生物学功能。随着新一代高通量测序技术的应用和发展，越来越多的研究表明，lncRNA在个体生命活动过程中发挥重要的调控作用，其能够直接与转录因子、功能性RNA分子和染色质重塑修饰物等作用，分别在转录水平、转录后水平以及表观遗传水平多个层面上对靶基因的表达进行调控，进而影响多种疾病的病理过程[3]。目前对lncRNA尚无规范的分类方法，常见以下两种方法：（1）根据lncRNA在染色体上与蛋白质编码基因的相对位置可分为基因间lncRNA、内含子lncRNA、外显子lncRNA、双向lncRNA、正义lncRNA和反义lncRNA;（2）根据其lncRNA在DNA序列中的作用分为顺式lncRNA和反式lncRNA[4～5]。

2lncRNA与免疫调控

免疫是指机体免疫系统对自我和危险信号的识别和应答，其作用是识别和排除抗原及其异物，以维持机体的生理平衡和稳定。机体在免疫应答过程中，其免疫调节类型分为固有免疫和适应性免疫两种，而免疫细胞均参与了这两种免疫反应。lncRNA参与的固有免疫主要表达于单核/巨噬细胞、树突状细胞和自然杀伤细胞中，其参与的适应性免疫主要表达于T细胞和B细胞。lncRNA与免疫细胞的发育、分化和激活密切相关。因此，lncRNA在机体固有免疫和适应性免疫中均具有重要的调控作用[6]。

2.1lncRNA与固有免疫

固有免疫是机体在发育和进化过程中形成的天然免疫防御，是机体抵御病原微生物入侵的首道防线。近年来，lncRNA在固有免疫反应中的调控作用备受关注。其对单核/巨噬细胞的发育和分化起着重要的免疫调控作用，Chen 等[7]采用lncRNA表达谱法检测人THP-1巨噬细胞条件培养液（CM）对乳腺癌细胞lncRNA表达的影响，发现巨噬细胞在经条件培养液处理后可诱导大量lncRNAs的表达，包括尿路上皮癌相关1（UCA1）的表达，同时用shRNA敲除UCA1后可抑制AKT磷酸化，抑制巨噬细胞诱导的肿瘤细胞浸润性。此外，Chen 等[8]的新近研究发现，长链非编码单核细胞RNA（lncRNA-MC）是一种竞争性内源RNA，是单核/巨噬细胞的重要调节因子，其在THP-1和HL-60细胞及CD34造血干/祖细胞（HSPC）的单核/巨噬细胞分化过程中表达增加，并被PU.1转录激活，结果表明，lncRNA-MC促进THP-1细胞和CD34 HSPC的单核/巨噬细胞分化。lncRNA还在树突状细胞（Dendritic Cells，DCs）、粒细胞和自然杀伤细胞等固有免疫细胞的发育和分化中起着重要作用。众所周知，DCs是机体内最强有力的抗原提呈细胞，在机体的免疫应答中起着至关重要的作用。Wang 等[9]研究发现lnc-DC能直接与细胞质中的信号转导和转录激活因子3（STAT3）结合，通过抑制STAT3与SHP1结合和去磷酸化，从而促进STAT3在酪氨酸-705上的磷酸化。总之，lncRNA在机体固有免疫中起着重要的免疫调控作用。

2.2lncRNA与适应性免疫

适应性免疫即获得性免疫，是体内具有高度特异性的T淋巴细胞、B淋巴细胞受到抗原刺激后，产生一系列生物学效应的过程，其过程可分为识别活化阶段、增殖分化阶段和效应阶段三部分。大量的研究表明，lncRNA在T淋巴细胞、B淋巴细胞的分化和发育过程中同样起着重要的调控作用。Ranzani等[10]在对13个T淋巴细胞和B淋巴细胞亚群中的lincRNA进行RNA序列分析和转录组重建时，发现linc-MAF-4是一种与染色质相关的Th1特异性lincRNA，其表达与Th2相关转录因子MAF呈负相关，linc-MAF-4下调使T细胞向Th2方向分化。进一步研究发现，linc-MAF-4与MAF基因组区之间有长距离相互作用，其中linc-MAF-4与LSD1和EZH2均有关联，提示linc-MAF-4通过加入染色质修饰剂来调控MAF转录。Huan等[11]研究发现lncRNA uc002yug.2通过下调RUNX1b和-1c并上调TAT蛋白的表达，增强HIV-1复制及末端重复活性来激活患者的细胞株和CD4 T细胞中潜伏的HIV-1，提示lncRNA uc002yug.2在HIV-1复制和潜伏期中起着关键调控作用。此外，lncRNA在B细胞中也同样起着重要的免疫调控作用，Petri等[12]采用阵列式表达谱分析了11种不同B细胞亚群发育过程中的lncRNA表达，并指出lncRNA在B细胞发育的不同阶段发挥着重要的免疫调控作用。Peng等[13]采用RT-PCR检测弥漫性大B细胞淋巴瘤中lincRNA-P21的表达，发现弥漫性大B细胞淋巴瘤组织中lincRNA-P21表达水平明显低于正常组织，lincRNA-P21的高表达可能抑制了弥漫性大B细胞淋巴瘤的生长，预后也有明显改善。

3lncRNA与自身免疫性疾病

3.1lncRNA与系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）是一种好发于青年女性，常累及机体多器官和脏器的慢性自身免疫性疾病。最初在BXSB小鼠模型中的研究显示，lncRNA GAS5可增加SLE的易感性，即GAS5启动子区特化蛋白1（specificity protein 1，Sp1）结合位点的缺失可导致GAS5低表达，抑制细胞周期和细胞凋亡，暴露自身抗原，从而引起自身抗体的产生[14]。与此同时，lncRNA GAS5可能是SLE相关染色体1q25的主要候选位点在遗传学研究中也得到佐证[15]。Mayama等[16]研究也表明在SLE患者CD4+T细胞和B细胞中GAS5的表达水平均下调。此外，GAS5具有竞争性结合糖皮质激素受体和抑制T细胞增殖的作用，众所周知，糖皮质激素是治疗SLE患者的最常用药物，且T细胞在SLE的发生发展中发挥重要免疫调控作用。因此，GAS5可能通过对SLE患者T细胞和糖皮质激素的作用影响疾病的发生发展。此外，Zhang等[17]研究表明lncRNA ENAT1主要表达于人的单核细胞，且其在SLE患者中异常表达，同时发现ENAT1与SLE患者的临床疾病活动呈正相关，进一步研究表明沉默ENAT1可显著降低细胞因子IL-6和趋化因子CXCL10等的表达。Wu等[18]研究发现在SLE患者PBMC中linc0949和linc0597的表达水平均低于健康对照者和RA患者，且linc0949与SLE患者的疾病活动度、C3水平和肾脏受累程度有关，提示linc0949可能作为SLE患者诊断的一种新型标志物。最近，Li等[19]采用微阵列技术检测健康儿童和SLE儿童lncRNA和mRNA的表达变化情况时发现，lncRNA和mRNA在SLE儿童与健康儿童中存在不同程度的差异表达，利用基因共表达网络分析，为309个差异表达的lncRNA和210个差异表达的mRNA构建了一个由817对匹配的lncRNA-mRNA对组成的复杂lncRNA靶网络，并进一步揭示了lncRNA在SLE的发生发展中起着重要的调控作用。此外，我国学者彭武建等[20]研究发现，相对正常对照组，SLE患者PBMC中的uc003ngn、uc010loq、uc003wbg、uc003wax、HM-lincRNA1145、uc010jsn等lncRNA显著上调，而AK022005、uc010cik、uc010gdp、uc010nwn、uc010imt和HM-lincRNA678等lncRNA显著下调，提示这些lncRNA可能在SLE的发生发展中起着重要的作用。

3.2lncRNA与类风湿关节炎

类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）是一种常见的复杂的自身免疫性疾病，以对称性多关节炎和全身性关节外表现为主要特征，其发病机制尚不明确。现阶段，诸多研究表明lncRNA可能在RA的发生发展过程中扮演重要的角色。Muller等[21]利用芯片技术检测RA患者外周血CD14+单核细胞中lncRNA的表达变化，发现存在7419个差异表达的lncRNA，同时发现少数lncRNA受到IL-6与TNF-α的调节，且二者调节的lncRNA不同，提示lncRNA的转录调控对不同的细胞因子具有高度特异性。随后，Song等[22]研究发现，lncRNA HOTAIR（HOX transcript antisense RNA）在RA患者PBMC和血清中的表达水平均显著升高，同时还发现高表达的HOTAIR水平与金属蛋白酶（metal matrix proteinase，MMP）-2和MMP-13的显著下调相关，提示了HOTAIR参与了RA的发病過程，可能是诊断RA的潜在生物标志物。Zhang等[23]利用微阵列技术筛选RA患者和对照者的成纤维细胞样滑膜细胞（FLSs）中的LncRNA表达谱，发现在RA和对照受试者的FLSs之间存在135个lncRNAs的差异表达，定量PCR实验表明，在RA患者的FLSs中ENST00000483588上调，而ENST00000452247、ENST00000438399和uc004afb.1等三种lncRNAs下调，其中ENST0.0000483588的表达水平与C反应蛋白水平和疾病活动指数评分呈正相关。Mo等[24]研究发现沉默的lncRNA GAPLCN可以促进miR-382-5p和miR-575的表达，从而促进RA患者成纤维样滑膜细胞的肿瘤样生物学行为，提示GAPLCN可能为RA患者提供一种新的有价值的治疗靶点。此外，国内学者夏燕等人[25]采用芯片技术检测了RA患者和正常人PBMCs中的lncRNA表达谱的差异，发现RA患者存在1615条差异表达的lncRNAs;经过顺式（Cis-）和反式（Trans-）预测发现，REL、SMAD3和ETS1可能与RA的发生密切相关。同时，袁敏等人[26]研究也发现RA患者PBMCs中存在lncRNA异常表达， 其中ENST00000438380有可能作为评价RA疾病活动性的一个潜在生物标志物。

3.3lncRNA与银屑病

银屑病是一种临床上常见的自身免疫炎症性疾病，其特征是皮肤和头皮上有红斑、鳞状、清晰的丘疹和斑块。迄今为止，其确切病因尚未明确。目前认为银屑病是由遗传与环境因素相互作用而导致的多基因遗传病。lncRNA-PRINS是一种应激诱导的银屑病易感性相关RNA基因，主要由RNA聚合酶Ⅱ转录生成，在人体正常组织中均有不同程度的表达[27]。最近研究表明，lncRNA-PRINS可能在银屑病的病理生理过程中起着重要的作用。如Szegedi等[28]研究发现，与健康表皮相比，PRINS调节G1P3的 mRNA的表达在伴有皮损的银屑病表皮中上调400倍，在非皮损银屑病表皮中上调9倍。体外实验表明，下调的G1P3可以抑制角质形成细胞的自发凋亡，提示其高表达可能与银屑病角质形成细胞凋亡特征的改变有关，从而也可能参与银屑病的发病机制。此外，Tsoi 等[29]使用转录组测序技术（RNA-seq）检测99例伴有皮损银屑病、27例无症状银屑病和90例正常皮肤活检中lncRNA的表达，发现以前被注释过的2942个lncRNA和新的1080个lncRNA在皮肤中的表达具有特异性，值得注意的是，在银屑病皮损中，40%以上的新的lncRNA是具有差异表达的，而蛋白质编码的mRNAs和先前注释的lncRNAs在银屑病皮损中的差异表达较低。总之，以上的研究表明，PRINS可能在银屑病的发病过程起着重要的作用。

3.4lncRNA與干燥综合征

干燥综合征（sjogren syndrome，SS）是一种以外分泌腺炎症和功能障碍为首发症状的自身免疫性疾病。既往的相关研究表明，lncRNA可能与SS的发病密切相关。Sandhya等[30]使用基于微阵列表达数据集的重新分析和结合相关文献推导出lncRNA-Cox2、lncRNA-CMPK2、MALAT1、lincRNA-Ccr2-5AS、ENST等多种与SS发病可能相关的lncRNA。Shi等[31]采用微阵列技术检测原发性SS患者lncRNA的表达情况，同时利用生物信息学软件构建lncRNA-mRNA共表达和基因通路网络，发现ENST00000420219.1、N336161、ENST00000455309.1、NR-002712、ENST00000546086.1、Lnc-UTS2D-1∶1、N340599和TCONS-l2-00014794等lncRNA在原发性SS患者中显著上调，且这些差异表达的lncRNA与β2-微球蛋白、病程、ESR、类风湿因子、IgA、IgM和视觉模拟评分（VAS）具有很强的相关性;生物信息学软件分析表明，28种差异表达的mRNA与8种差异表达的 lncRNA参与了趋化因子、核因子κB（NF-κB）和肿瘤坏死因子（TNF）等信号通路。Wang等[32]检测25例SS患者和25例健康对照者CD4+T细胞中lncRNA TMEVPG1的相对表达量，发现SS患者的TMEVPG1 表达水平相对健康对照者显著增加，同时发现TMEVPG1的表达水平与SSA、ESR、IgG水平具有相关性，提示TMEVPG1的上调可能参与了SS的发病机制。

4小结与展望

自身免疫性疾病的发病机制较复杂，受遗传和环境等多种因素的影响，其发生、发展的确切机制尚不明确。近年来，高通量技术的快速发展使人们对自身免疫性疾病有了新的认识。lncRNA作为近期研究的热点，其在自身免疫性疾病的发展过程中具有重要的免疫调节作用已得到诸多的研究佐证。然而，目前关于lncRNA与自身免疫性疾病发生关系的研究还非常有限，仍需后期对其进行深度探索。随着分子生物学技术的不断发展以及人们对功能性lncRNA与自身免疫性疾病研究的不断深入，我们相信开展lncRNA与自身免疫性疾病的相关性研究，将为自身免疫性疾病的临床诊断及治疗提供新的思路与靶点，给更多的患者带来福音。

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（收稿日期：2018-06-27修回日期：2018-08-15）