长链非编码RNA 浆细胞瘤变异异位基因1在骨关节炎中作用的研究进展

喻乔 周江湖 马维邦

骨关节炎（Osteoarthritis，OA）是一种常见的慢性退行性疾病，主要病理改变包括软骨磨损、软骨下骨硬化、滑膜炎症以及骨赘形成等[1]。OA 好发于膝、手部等活动性关节，临床症状表现为疼痛、肿胀、僵硬及关节活动度受限等。数据显示，OA 影响全球约2.5 亿人口，是老年群体致残的主要原因之一[2]。影响OA 进展的因素较多，其中包括遗传、年龄、肥胖、慢性损伤、应力失调及关节异常负荷等[3]。但截至目前，介导OA 进展的分子机制尚未阐明。近年来针对OA 的治疗手段主要为早期对症治疗、晚期行关节置换手术。但OA 早期诊断及治疗手段有限，晚期部分患者行关节置换术后对功能恢复满意度不高[4，5]。所以早期治疗或许是提高OA 治愈率的新途径。而OA 的发生发展机制仍不明确，这给OA 的早期诊断和治疗带来了极大挑战。

近来研究显示，长链非编码RNA（lncRNA）和微小RNA（microRNA，miRNA）在OA 机制调节中发挥着重要的作用[6～8]。其中lncRNA 浆细胞瘤变异异位基因1（Plasmacytoma variant translocation 1，PVT1）在正常人群和OA 患者中的表达水平差异性显著，表达水平与OA 病程进展密切相关，PVT1 极有可能成为OA 早期治疗的新靶点。

1 lncRNA PVT1 概述

lncRNA 在生物化学中被定义为长度大于 200个核苷酸且不编码蛋白质的转录本[9]。研究证明，lncRNA 在多种生物学过程中发挥重要调节作用，如参与肿瘤发生发展、心血管疾病形成、神经功能调节、免疫及炎症反应、遗传调节等相关疾病的机制调节[10～14]。PVT1 是近年来被发现具有致癌作用的lncRNA，其中发现PVT1 参与miRNA 的调节[15，16]。另一方面，miRNA 被证实参与凋亡蛋白B 淋巴细胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）、转化生长因子-β1（Transforming growth factor beta-β1，TGF-β1）、核因子κB（Nuclear factor kappa-B，NFκB）、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）等细胞因子的调控[17，18]。而上述调控因子与OA 的病程进展密切相关，由此推测，PVT1 在OA 病程进展中发挥重要作用，并有望成为OA 新的治疗靶点。因此，本综述在分子生物学层面，通过对PVT1 在OA 机制研究中的相关文献进行整理分析，以探索PVT1 在OA 中的确切机制，探寻PVT1作为新的治疗靶点治疗OA 的理论依据，为OA 早期临床治愈带来可能。

2 PVT1 在OA 发生中的作用

OA 以关节软骨退变、细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）降解及细胞炎性反应等为主要病理特征[19，20]。软骨退变是OA 的关键过程，退变的关节软骨影响ECM 代谢及诱发细胞炎性反应，ECM 降解又可促进软骨细胞凋亡和增强细胞炎性效应，而细胞炎性反应则是OA 的驱动因素，可加快软骨退变和基质降解过程[21]。三者相互作用，共同促进OA 的发展，lncRNA PVT1 在OA 中的作用机制见表1。

表1 lncRNA PVT1 在OA 中的作用及机制

2.1 调控关节软骨细胞凋亡软骨细胞凋亡与关节软骨退变密切相关，PVT1 被证实参与调控软骨细胞凋亡。Li 等[22]发现与正常人群的软骨细胞相比，PVT1 在OA 患者软骨细胞中的表达水平明显上调。PVT1 过表达可降低软骨细胞活力，增加细胞凋亡数量。PVT1 在软骨细胞中对miR-488-3p 具有负调控作用，并通过下调miR-488-3p 促进OA 患者软骨细胞和正常软骨细胞的凋亡。Xu 等[23]通过比较培养基中软骨细胞凋亡率发现，滑膜细胞炎性反应及PVT1 表达上调可以促进软骨细胞凋亡。而沉默PVT1 后可上调miR-211-3p 表达水平，表达增强的miR-211-3p 通过与肿瘤坏死因子-α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）的信使RNA（mRNA）靶点结合，抑制TNF-α 诱导的软骨细胞凋亡。Lu 等[24]研究发现OA 患者软骨细胞中PVT1 表达水平显著增加，miR-27b-3p 水平明显降低。miR-27b-3p 与PVT1、miR-27b-3p 与肿瘤坏死因子受体相关因子-3（TNF receptor associated factor 3，TRAF3）之间存在靶向关系。miR-27b-3p作为PVT1 潜在靶点，可促进PVT1 沉默对白细胞介素-1β（IL-1β）诱导软骨细胞损伤的抑制作用。TRAF3 作为miR-27b-3p 结合靶点，可减弱miR-27b-3p 对IL-1β 诱导的软骨细胞损伤效应。

Meng 等[25]发现OA 患者软骨细胞中PVT1 表达水平比正常人群明显更高，miR-93-5p 表达明显更低。miR-93-5p 存在PVT1 的结合位点，PVT1表达水平的降低可增加软骨细胞中miR-93-5p 表达。miR-93-5p 水平上调对高迁移率组蛋白B1（High mobility group protein，HMGB1）有负调控作用。HMGB1 过表达可拮抗miR-93-5p 表达增强引发Bcl-2 上调、Bcl-2 相关X 蛋白（Bcl-2-associated X protein，Bax）和凋亡因子半胱氨酸天门冬氨酸蛋白酶-3（Cysteinylaspartate specific proteinase-3，Caspase-3）下调效应，以此降低软骨细胞活性，促进软骨细胞凋亡。Xu 等[26]发现在OA 患者软骨细胞中PVT1 表达水平的上调、PVT1 敲低和miR-497上调可导致细胞增殖力增强并抑制细胞凋亡，提升Akt3 表达或敲低miR-497 可以逆转PVT1 敲低对IL-1β 诱导的软骨细胞的影响，并证实PVT1 通过miR-497/Akt3 轴促进OA 病程进展。Cai 等[27]发现PVT1 和生长抑滞特异性转录本5（GAS5）在软骨细胞中的表达水平呈负相关。PVT1 过表达促进细胞凋亡，GAS5 过表达抑制细胞凋亡。进一步研究显示PVT1 和GAS5 直接结合到彼此的启动子区域，可以相互作用影响OA 病程进展。

2.2 调节软骨细胞ECM 代谢软骨基质异常降解是加快OA 进程的重要环节，有研究证实PVT1 过表达可加快软骨细胞ECM 分解代谢[18]。Ding 等[28]发现PVT1 在糖尿病OA 软骨细胞中表达明显上调，miR-26b 和Ⅱ型胶原表达与PVT1 表达水平负相关。过表达的PVT1 上调基质金属蛋白酶-3（MMP-3）、结缔组织生长因子（CTGF）、TGF-β1、信号转导分子3（SMAD3）表达水平。进一步研究显示，CTGF 作为miR-26b 潜在靶点，PVT1 可通过CTGF/TGF-β1 信号通路下调miR-26b，增强MMP-3、CTGF、TGF-β1、SMAD3 的表达水平，降低Ⅱ型胶原蛋白的合成。马静等[32]研究也证实了OA 中TGF-β/Smad 信号通路的作用机制。基质金属蛋白酶-1（MMP-1）和基质金属蛋白酶-13（MMP-13）合成降解之间的平衡对维持ECM 的稳态具有非同寻常的意义，Li 等[22]发现在OA 中，PVT1 过度表达会上调MMP-1 和MMP-13 水平。miR-488-3p 可扭转PVT1 过表达对MMP-1 和MMP-13 降解的促进作用，由此证明了PVT1 通过miR-488-3p 调节ECM 稳态的作用机制。Meng等[25]发现在OA 患者血清中，HMGB1 表达水平显著升高，HMGB1 存在miR-93-5p 的潜在结合位点。HMGB1 表达增加逆转miR-93-5p 上调引起的软骨细胞胶原蛋白降解过程。

聚集蛋白聚糖和Ⅱ型胶原蛋白是ECM 的关键成分，Zhao 等[29]发现沉默PVT1 后，两种转录物表达水平受到明显抑制。PVT1 作为内源性RNA，可抑制miR-149 活性，通过MMP-3、基质金属蛋白酶-9（MMP-9）和MMP-13 促进聚集蛋白聚糖、Ⅱ型胶原蛋白的降解，增强IL-1β 诱导的软骨细胞分解代谢。Wang 等[30]发现OA 软骨细胞中PVT1、MMP-3、MMP-13 水平显著升高，miR-146a 表达减少。糖尿病诱导的OA 软骨细胞中这种现象更加明显。在沉默PVT1 后，上述效应出现逆转现象。进一步研究证明PVT1 表达与miR-146a 表达呈负相关，与Ⅱ型胶原蛋白表达呈正相关，这表明在OA 中PVT1 与miR-146a 之间存在相应的靶向关系。Xu等[26]证实PVT1 通过miR-497/Akt3 轴调节IL-1β对软骨细胞ECM 相关蛋白增殖和表达的影响。Yao 等[31]发现抑制PVT1 显著下调了由IL-1β 诱导的血小板反应素1 型基序-5（ADAMTS-5）和MMP-13 表达。进一步研究表明，PVT1 作为一种内源性RNA 与miR-140 结合，抑制miR-140 表达水平，从而促进ECM 降解。

2.3 调节炎症反应软骨及滑膜细胞炎性反应是OA 的驱动因素，PVT1 被证实参与调控软骨细胞及滑膜细胞炎性因子的分泌。Meng 等[25]证实在PVT1 沉默后，OA 中的炎性指标增高效应随之消除。miR-93-5p 表达水平被过度表达的PVT1 抑制，下调的miR-93-5p 可增强HMGB1 表达水平，促进炎性因子的分泌。并在研究中发现，Toll 样受体-4（Toll-like receptors-4，TLR-4）、NF-κB 蛋白水平明显提高。PVT1 通过miR-93-5p/HMGB1 轴激活TLR4/NF-κB 通路，加快OA 的进程。此外，Zhao 等[29]证实抑制PVT1 表达可拮抗前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）、一氧化氮（NO）、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-8（IL-8）和TNF-α等软骨细胞炎症因子分泌。PVT1 作为一种内源性RNA，直接结合miR-149 并抑制其表达活性。抑制 的miR-149 逆转了沉默PVT1 缓解IL-1β 诱发的炎症反应的保护作用。Wang 等[30]发现在沉默PVT1 后，小鼠膝关节滑液中TNF-α、IL-1β、IL-6 和TGF-β1 等炎性分子水平显著降低。PVT1和SMAD4 中存在miR-146a 的潜在结合位点，沉默PVT1 可增强miR-146a 并通过抑制TGF-β/SMAD4通路，由此降低炎症介质的表达，缓解OA 病程进展。

3 小结与展望

目前研究表明，lncRNA PVT1 通过促进软骨细胞凋亡、ECM 降解、细胞代谢及炎性因子分泌加快OA 进程。但截至目前，lncRNA PVT1 在OA 的生物机制研究仍处于初步探索阶段。现有lncRNA PVT1 的相关文献主要集中于基础研究领域，而其在临床诊疗方面的研究较少。而对于lncRNA PVT1 的生物来源、转录及翻译的具体机制、调控的miRNA 之间是否存在同源物以及各级信号调控网络之间是否存在交叉效应等，目前仍不清楚。lncRNA PVT1 作为OA 的早期临床诊断指标，其特异性和可靠性也需进一步考证。而针对lncRNA PVT1 作为靶向药物治疗OA 对机体是否存在毒副反应等，需进一步研究证实。随着人们对lncRNA PVT1 在OA 中的作用机制的认识不断加深，lncRNA PVT1 将有望成为OA 的早期临床诊断指标和新的治疗靶点。