microRNA調(diào)節(jié)顳下頜骨關(guān)節(jié)炎軟骨退變的機(jī)制

劉發(fā)元 翁霞萍 林平冬 邵翔 陳后煌 馬玉環(huán) 葉蕻芝 李西海

【摘 要】 顳下頜骨關(guān)節(jié)炎的確切發(fā)病機(jī)制尚不明確，軟骨退變?yōu)槠浠静±砀淖?，微小RNA（micro RNA）在軟骨退變中起重要的調(diào)控作用?；陲D下頜骨關(guān)節(jié)炎的基本病理，文章從軟骨退變密切相關(guān)的軟骨細(xì)胞凋亡、軟骨細(xì)胞自噬和軟骨細(xì)胞代謝探討micro RNA調(diào)節(jié)顳下頜骨關(guān)節(jié)炎軟骨退變的可能作用機(jī)制，旨在為顳下頜骨關(guān)節(jié)炎的研究和防治提供新的思路。

【關(guān)鍵詞】 骨關(guān)節(jié)炎，顳下頜；micro RNA；軟骨退變；軟骨細(xì)胞；機(jī)制；探討

doi：10.3969/j.issn.2095-4174.2015.05.015

顳下頜骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是顳下頜關(guān)節(jié)紊亂的一種常見類型，常累及整個(gè)顳下頜關(guān)節(jié)組織，導(dǎo)致顳下頜關(guān)節(jié)功能障礙及嚴(yán)重疼痛的慢性退行性骨關(guān)節(jié)疾病[1-2]。因顳下頜OA的確切發(fā)病機(jī)制尚不明確，目前主要以對癥治療為主，缺乏有效控制和阻止本病進(jìn)展的方法。隨著基因網(wǎng)絡(luò)的深入研究，微小RNA（micro RNA）調(diào)控途徑廣泛，在顳下頜OA的病理過程發(fā)揮重要的調(diào)控作用[3]。以起始調(diào)控基因micro RNA為切入點(diǎn)，探討其調(diào)節(jié)軟骨退變的機(jī)制，并探索延緩或阻止顳下頜OA軟骨退變的關(guān)鍵點(diǎn)，可為顳下頜OA的防治及研究提供一個(gè)新平臺(tái)。

1 micro RNA的生物學(xué)功能

micro RNA是一類內(nèi)源性、非編碼蛋白質(zhì)的單鏈小RNA家族，在細(xì)胞增殖、凋亡、分化和器官的發(fā)育過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用，約30%的mRNA受micro RNA調(diào)節(jié)[4-6]。含有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的micro RNA前體（長約70個(gè)核苷酸），經(jīng)核酸內(nèi)切酶III（Dicer）切割后成為成熟的單鏈非編碼RNA分子（長約21～23個(gè)核苷酸），5′端為單磷酸基，3′端為羥基，通過結(jié)合到靶基因mRNAs的3′-UTR非翻譯區(qū)域，導(dǎo)致mRNA降解，抑制蛋白質(zhì)翻譯[7]。

2 顳下頜OA軟骨退變的機(jī)制

軟骨退變是顳下頜OA發(fā)病的根本，也是啟動(dòng)其病理進(jìn)程的首要因素，軟骨細(xì)胞凋亡在軟骨退變過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用[8-9]。軟骨細(xì)胞凋亡主要有線粒體凋亡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)性死亡和死亡受體凋亡，而軟骨細(xì)胞自噬在抑制軟骨細(xì)胞凋亡啟動(dòng)過程中發(fā)揮關(guān)鍵的調(diào)控作用[10]。顳下頜OA產(chǎn)生大量炎癥因子，炎癥因子介導(dǎo)軟骨基質(zhì)降解，導(dǎo)致軟骨細(xì)胞代謝失衡，從而加劇軟骨退變，在顳下頜OA的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵的作用[11-12]。

3 micro RNA調(diào)節(jié)顳下頜OA軟骨退變的可能機(jī)制

3.1 micro RNA調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡分為細(xì)胞內(nèi)的線粒體凋亡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)性死亡及細(xì)胞外的死亡受體凋亡。線粒體凋亡處于凋亡的中心調(diào)控地位，功能障礙時(shí)導(dǎo)致各種凋亡因子的釋放，引起軟骨細(xì)胞凋亡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)通過激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感受蛋白（PEAK、ATF-6和IRE-1）介導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡[13-14]。死亡受體與相應(yīng)配體相結(jié)合而被激活，經(jīng)過下游系列信號(hào)級聯(lián)反應(yīng)，逐級激活起半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，其中FasL-Fas-FADD蛋白互為天然配體，為細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白的典型代表，是介導(dǎo)凋亡的關(guān)鍵因子[15]。miR-34a通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期轉(zhuǎn)變，從而抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[16-17]。

miR-122參與調(diào)控線粒體代謝功能，miR-210通過誘導(dǎo)線粒體表型異常和線粒體跨膜電位降低，導(dǎo)致線粒體凋亡[18]。miR-30c通過靶向負(fù)調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感受蛋白PERK途徑中的Xbpl的表達(dá)水平，而miR-221與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激重要凋亡因子Chop密切相關(guān)，共同調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)性死亡[19-20]。FADD是miR-155的靶基因之一，miR-155特異性結(jié)合于FADD mRNA 3′UTR，促進(jìn)RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體（RNA-Induced silencing complex，RISC）形成，使FADD mRNA降解，進(jìn)而減少軟骨細(xì)胞凋亡。

3.2 micro RNA調(diào)節(jié)軟骨細(xì)胞自噬 自噬在維持軟骨細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及促進(jìn)軟骨細(xì)胞生存方面發(fā)揮重要作用，是軟骨細(xì)胞的保護(hù)或平衡機(jī)制。調(diào)控自噬的相關(guān)基因相互作用，參與自噬體的形成，Atg1（哺乳動(dòng)物ULK2同系物）、Atg13（哺乳動(dòng)物ULK1同系物）和Atg17構(gòu)成的ULK復(fù)合體參與自噬的誘導(dǎo)過程，mTOR是此過程重要的負(fù)調(diào)控基因[21]。Atg12由Atg7激活后轉(zhuǎn)運(yùn)至Atg10，最后與Atg5結(jié)合形成自噬體前體，Atg12-Atg5-Atg16復(fù)合物與自噬體外膜結(jié)合促進(jìn)自噬體伸展擴(kuò)張，哺乳動(dòng)物自噬標(biāo)記蛋白Beclin1參與自噬體膜形成過程[22]。LC3在自噬體形成中起關(guān)鍵作用，LC3前體首先加工成胞質(zhì)可溶性形式LC3-I，經(jīng)Atg7活化后轉(zhuǎn)運(yùn)至Atg3，被修飾成膜結(jié)合形式LC3-II。miR-106b和miR-20a通過抑制ULK1表達(dá)，miR-885則靶向抑制ULK2表達(dá)，從誘導(dǎo)環(huán)節(jié)阻礙自噬發(fā)生[23-24]。miR-181a通過下調(diào)Atg5，使Atg12-Atg5-Atg16復(fù)合物形成受阻；miR-101阻止Atg12-Atg5結(jié)合從而抑制自噬[25]。miR-30a既抑制上游自噬蛋白表達(dá)，阻斷過度的自噬，又抑制Beclin-1形成，導(dǎo)致自噬功能下降[26]。miR-375通過下調(diào)Atg7，從而抑制LC3-I活化，而miR-204直接抑制LC3-I活化，使自噬功能下降，導(dǎo)致軟骨細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡，引起細(xì)胞凋亡[27]。

3.3 micro RNA調(diào)節(jié)軟骨基質(zhì)代謝 軟骨基質(zhì)主要由蛋白多糖和Ⅱ型膠原組成，在維持軟骨細(xì)胞功能中發(fā)揮重要作用。軟骨基質(zhì)合成與降解酶系統(tǒng)平衡紊亂，引起軟骨細(xì)胞功能障礙，促進(jìn)軟骨細(xì)胞凋亡，從而導(dǎo)致軟骨退變。OA時(shí)，軟骨分解代謝因子蛋白多糖酶（a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs，ADAMTs）和基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）促進(jìn)軟骨基質(zhì)中蛋白多糖和II型膠原破壞、降解，導(dǎo)致軟骨退變，其中ADAMT-5和MMP-13是導(dǎo)致軟骨基質(zhì)降解的重要水解酶[28]。MMPs受腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（TNF receptor-associated factor 6，TRAF6）和白細(xì)胞介素-1受體相關(guān)激酶1（IL-1 receptor-associated kinase 1，IRAK1）調(diào)控。miR-199a通過抑制蛋白多糖和Ⅱ型膠原表達(dá)，直接促進(jìn)軟骨退變；miR-140在軟骨發(fā)育和維持軟骨正常代謝過程中起重要作用，通過下調(diào)ADAMT-5表達(dá)，抑制軟骨退變[29]。miR-27a間接上調(diào)MMP-13的表達(dá)，促進(jìn)軟骨退變，miR-146a/b通過下調(diào)TRAF6和IRAK1表達(dá)發(fā)揮抑制炎癥反應(yīng)作用，負(fù)反饋調(diào)節(jié)MMP-13表達(dá)，抑制軟骨基質(zhì)降解[30-31]。

綜上所述，micro RNA作為調(diào)節(jié)基因表達(dá)的一類小RNA分子，可能通過調(diào)控軟骨細(xì)胞凋亡、軟骨細(xì)胞自噬、軟骨基質(zhì)代謝發(fā)揮調(diào)節(jié)OA軟骨退變的作用。深入起始調(diào)控基因及其靶點(diǎn)的研究，以體外培養(yǎng)軟骨細(xì)胞或OA動(dòng)物模型為研究對象，運(yùn)用基因芯片篩選micro RNA差異表達(dá)，借助RNA干擾技術(shù)，可為基因的靶向治療、藥物的機(jī)制研究提供更有針對性的研究平臺(tái)。

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收稿日期：2015-01-04；修回日期：2015-02-17