長鏈非編碼RNA在自身免疫性疾病中作用的研究進(jìn)展

范華宇，龔 瑜，史玉玲

(同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院 皮膚科， 上海 200072)

基因組計(jì)劃研究表明，在組成人類基因組的30億個(gè)堿基對中，僅有1.5%的核酸序列用于蛋白質(zhì)編碼，其余98.5%的基因組為非蛋白質(zhì)編碼序列。非蛋白編碼序列主要包括兩類：microRNA(miRNA)和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNAs, lncRNAs)，miRNA發(fā)揮功能的分子機(jī)制已比較清楚，即通過種子序列與靶mRNA分子3′UTR不完全互補(bǔ)結(jié)合，從而降解mRNA或抑制其翻譯[1]。人類lncRNAs的數(shù)量超過蛋白編碼基因數(shù)量的兩倍，但目前對其命名、分類及作用的了解仍處在起步階段。lncRNAs在不同的生物過程中都有關(guān)鍵作用，包括染色體的表觀遺傳修飾、啟動子特異性基因調(diào)控、核輸入及核體結(jié)構(gòu)的維持、核糖核酸剪接和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)等。lncRNAs在細(xì)胞的發(fā)育中也起重要的作用，包括干細(xì)胞發(fā)展、多能性、細(xì)胞增殖和凋亡等[2]。lncRNAs還與人類疾病直接相關(guān)，比如癌、阿爾茨海默病、心血管疾病及自身免疫性疾病等。本綜述將對近幾年lncRNAs在自身免疫性疾病發(fā)生發(fā)展中的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)。

1 銀屑病

銀屑病(psoriasis)是一種遺傳因素和環(huán)境因素共同作用的多基因慢性炎性反應(yīng)性皮膚疾病，是由激活的免疫細(xì)胞系統(tǒng)引起的器官特異性自身免疫性疾病。PRINS(psoriasis susceptibility-related RNA gene induced by stress)是應(yīng)激所致的在銀屑病皮損和非皮損中過表達(dá)的一種lncRNA，對暴露在壓力中的細(xì)胞有保護(hù)作用。然而，表皮中PRINS表達(dá)的升高也可能導(dǎo)致銀屑病易感性[3]。有體外實(shí)驗(yàn)顯示，其他的應(yīng)激因子如：微生物成分、環(huán)己酰胺所致翻譯阻滯和UV-B照射等，均能使角質(zhì)形成細(xì)胞中PRINS表達(dá)升高[4]。PRINS 可調(diào)控G1P3基因(一種干擾素誘導(dǎo)基因，在腫瘤細(xì)胞中有抗凋亡作用)。G1P3在過度增生的皮損患者中上調(diào)400倍，在非皮損患者表皮中上調(diào)9倍。PRINS失調(diào)可能導(dǎo)致銀屑病，并減弱對G1P3的調(diào)節(jié)，從而降低角質(zhì)形成細(xì)胞對自發(fā)凋亡的敏感性[5]。在HaCaT細(xì)胞和NHKs(normal human keratinocytes)中使用小干擾RNA誘導(dǎo)PRINS沉默對LPS介導(dǎo)的NF-κB活性均無作用，PRINS可能與角質(zhì)形成細(xì)胞中NF-κB信號功能無關(guān)[6]。 PRINS的表達(dá)出現(xiàn)在銀屑病患者皮膚表皮的全層。NPM(nucleophosmin)，一種核仁磷酸蛋白，和哺乳動物細(xì)胞對環(huán)境壓力的急性應(yīng)答有關(guān)，在銀屑病患者皮損部位的表皮中高表達(dá)。NPM在紫外線照射的角質(zhì)形成細(xì)胞中會穿梭到核質(zhì)中，而PRINS基因特異性的沉默導(dǎo)致NPM在經(jīng)紫外線照射的角質(zhì)形成細(xì)胞的核仁中保留，這表明PRINS可能在NPM誘導(dǎo)的皮膚細(xì)胞壓力應(yīng)答中起作用[7]。

2 類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是以慢性和對稱性多關(guān)節(jié)炎為主要表現(xiàn)的自身免疫性疾病。RA患者的外周血單個(gè)核細(xì)胞及血清外泌體(exosomes)中l(wèi)ncRNA Hotair顯著升高，并誘導(dǎo)活化巨噬細(xì)胞的遷移。Hotair 在乳腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌和肝癌中也是上調(diào)的。Hotair導(dǎo)致RA的病理機(jī)制是激活破骨細(xì)胞和滑膜細(xì)胞中MMP- 2和MMP- 13，進(jìn)而可能導(dǎo)致骨和軟骨基質(zhì)的溶解，促進(jìn)關(guān)節(jié)破壞[8]。 紫草素可通過lncRNA-NR024118抑制RA滑膜成纖維細(xì)胞炎性反應(yīng)[9]。

LOC100652951和 LOC100506036 在RA患者 T 細(xì)胞中高表達(dá)。生物制劑治療可以降低RA患者T細(xì)胞中LOC100652951的表達(dá)；T細(xì)胞的激活使LOC100506036表達(dá)增高，誘導(dǎo)RA炎性反應(yīng)；抑制LOC100506036表達(dá)則減少鞘磷脂磷酸二酯酶1(sphingomyelin phosphodiesterase 1, smpd1)和NFAT1(nuclear factor of activated T cells 1)的表達(dá)[10]。LOC100652951和 LOC100506036 可能成為治療RA的新靶點(diǎn)。C5在RA患者發(fā)炎關(guān)節(jié)中表達(dá)升高， C5缺陷小鼠對膠原誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎有抵抗作用。C5T1 lncRNA(C5-TRAF1-long non-coding RNA)主要在細(xì)胞核內(nèi)表達(dá)，在RA患者滑膜成纖維細(xì)胞敲除C5T1 lncRNA后C5 mRNA表達(dá)顯著降低[11]。C5T1lncRNA在RA中的作用有待進(jìn)一步研究。

3 炎性腸病

炎性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是一組特定的腸道慢性疾病的統(tǒng)稱，主要包括克羅恩病(Crohn’s disease, CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)兩種?；顒有訡D患者lncRNADQ786243和CREB(cAMP response element binding protein)的表達(dá)均升高。Foxp3作為CD4+Treg細(xì)胞的發(fā)育和功能成熟的“主控基因”，在非活動性CD患者中較活動性CD患者和健康人中表達(dá)減少，但在活動性CD患者和健康人中的表達(dá)無明顯差異。在Jurkat細(xì)胞中DQ786243轉(zhuǎn)染48 h后，CREB和Foxp3的mRNA表達(dá)均升高，CREB的磷酸化比例增加[ 12]。由此可見DQ786243對于CD患者的基因轉(zhuǎn)錄和免疫調(diào)節(jié)均有影響，但具體機(jī)制有待進(jìn)一步的研究。

超過50%的IBD基因易感位點(diǎn)和其他的炎性疾病及自身免疫性疾病包括1型糖尿病(type Ⅰ diabetes T1D)的易感位點(diǎn)發(fā)生重疊。T1D易感位點(diǎn)相關(guān)的lncRNAs中GC(lncRNAs中GC含量越少，則其堿基結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定，可以使主要序列更易與細(xì)胞因子相互作用)含量(48%)比IBD位點(diǎn)相關(guān)lncRNAs中GC(43.5%)及總NONCODEv4人類lncRNAs中GC(42%)含量高[13]。炎性的CD和UC患者中分別有431和745種lncRNAs的差異表達(dá)，而在非炎性的CD和UC患者中則分別有12和19種lncRNAs的差異表達(dá)，lncRNAs的表達(dá)譜在炎性的和非炎性CD和UC中都能成功的將IBD患者和健康對照組區(qū)分開[14]。

4 其他自身免疫性疾病中相關(guān)lncRNA

Ⅰ型糖尿病(type Ⅰ diabetes,T1D)是以胰島被單核細(xì)胞過度浸潤為特征的自身免疫性疾病，伴隨著胰島細(xì)胞漸進(jìn)性破壞的炎性過程[15]。MIN6細(xì)胞表達(dá)大量的lncRNAs，該lncRNAs的水平已在小鼠胰島中確認(rèn)且在NOD小鼠的糖尿病前期表達(dá)增高。該實(shí)驗(yàn)用4個(gè)lncRNAs來集中說明在小鼠胰島中促炎性因子對它們的調(diào)控，lncRNA- 3與lncRNA- 4能夠有效的增加MIN6和小鼠胰島細(xì)胞的凋亡，然而lncRNA- 1與lncRNA- 2只有在低劑量IL- 1β 或TNF-α的作用下才介導(dǎo)凋亡[15]。雖然篩選出很多糖尿病相關(guān)的lncRNAs，但它們的分子機(jī)制及相互間的關(guān)聯(lián)仍需進(jìn)一步研究。

干燥綜合征(Sjogren’s syndrome,SS)是一種以侵犯淚腺、唾液腺等外分泌腺為主的慢性自身免疫性疾病。lncRNA TMEVPG1也稱NEST，是首先在Theiler’s病毒中易感位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的，TMEVPG1在CD4+細(xì)胞、CD8+細(xì)胞及NK細(xì)胞中表達(dá)。TMEVPG1在干燥綜合征中高表達(dá)，能通過T-bet促進(jìn) IFN-γ的產(chǎn)生，且它的水平和SSA(Sjogren syndrome A)、ESR(erythrocyte sedimentation rate)及IgG相關(guān)聯(lián)，但與SSB(Sjogren syndrome B)、Ro- 52及ANA(antinuclear antibodies)無關(guān)[16]；NEST在橋本氏甲狀腺炎患者中表達(dá)也是上調(diào)的[17]。在干燥綜合征患者的腮腺中有兩個(gè)lncRNA顯著上調(diào)：分別是Gomafu(為基因間的lncRNA)與lncRNA LINC01215[18]。

系統(tǒng)系紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)是一種系統(tǒng)性的自身免疫性疾病，主要累及皮膚黏膜、骨骼肌肉、腎臟及中樞神經(jīng)系統(tǒng)。Linc0949和linc0597在SLE患者中明顯減少,linc0949和SLEDAI- 2K評分呈負(fù)相關(guān)，但和補(bǔ)體成分C3水平呈顯著正相關(guān)。Linc0597在有累及器官損害的患者中也是減少的，且其表達(dá)的減少和狼瘡性腎炎相關(guān)；在治療后表達(dá)水平顯著上升。Linc0597的表達(dá)則與疾病活動性和器官損害無相關(guān)性[19]。另外，lncRNA HIVEP及一個(gè)在它的轉(zhuǎn)錄啟始區(qū)上游長800～1 500堿基的lncRNA，在SLE中均顯著上調(diào)；兩個(gè)位于染色體6q上的lncRNA在SLE中也是顯著上調(diào)的[20]。

多發(fā)性硬化癥(multiple sclerosis, MS)是一種由CD4+T細(xì)胞誘導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)慢性炎性疾病，主要病變是中樞神經(jīng)系統(tǒng)白質(zhì)炎性脫髓鞘。在MS患者中有2 353個(gè)上調(diào)的lncRANs，389個(gè)下調(diào)的lncRANs，1 037個(gè)上調(diào)的mRNAs與279個(gè)下調(diào)的mRNAs；另發(fā)現(xiàn)一些可能的順式調(diào)控基因，比如HOXC9在MS患者PBMC中上調(diào)2.9倍，可能是lncRAN uc.341的靶點(diǎn)；DDIT4作為lncRNA ENST00000491934.2(上調(diào)2.87倍)的上游，有可能成為ENST00000491934.2的順式調(diào)控靶點(diǎn)[21]。系統(tǒng)性硬化病(SSc)或硬皮病可以導(dǎo)致皮膚和內(nèi)臟器官的纖維化。 lncRNA TSIX 在SSc體內(nèi)實(shí)驗(yàn)和體外實(shí)驗(yàn)的皮膚成纖維細(xì)胞中均高表達(dá)，在SSc 患者血清中也高表達(dá)，TSIX 是新發(fā)現(xiàn)的膠原表達(dá)調(diào)控者，促進(jìn)膠原mRNA 的穩(wěn)定性[22]。

重癥肌無力(myasthenia gravis, MG)是一種由T細(xì)胞和B細(xì)胞參與，神經(jīng)肌肉接頭處乙酰膽堿受體抗體介導(dǎo)的自身免疫性疾病。 在伴發(fā)和不伴發(fā)胸腺瘤的MG患者中進(jìn)行l(wèi)ncRNA 與mRNA 的表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)共有12個(gè)明顯異常表達(dá)的lncRNAs,其中l(wèi)ncRNA oebiotech- 11933在伴有胸腺瘤的MG患者中的表達(dá)和健康人相比，上調(diào)程度最高，并和MAPK信號通路、趨化因子信號通路、NOD樣受體信號通路、Toll樣受體信號通路及脂肪細(xì)胞因子信號通路等相關(guān)[23]。

川崎病(Kawasaki disease)是一種主要發(fā)生于兒童、以全身血管炎為主要病變的急性發(fā)熱性出疹性疾病，主要累及冠狀動脈。 Lnc1992 THRIL(TNF-α and hnRNPL related immunoregulatory lncRNA)的表達(dá)和川崎病患者癥狀的嚴(yán)重程度相關(guān)，并能通過hnRNPL(heterogenous nuclear ribonucleoprotein L)誘導(dǎo)TNF-α發(fā)揮作用。THRIL的表達(dá)在川崎病急性期是減低的，但此時(shí)TNF-α水平是升高的，這一負(fù)反饋調(diào)控在體外實(shí)驗(yàn)中已證實(shí)，表明THRIL可能成為免疫激活中新的生物標(biāo)志物[24]。THRIL對TNF-α的調(diào)控表明其可能參與其他常見的炎性疾病，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、銀屑病等。這值得進(jìn)一步研究。

5 存在問題與展望

近年來人們關(guān)于lncRNAs對基因的調(diào)控作用有越來越多的認(rèn)識，并開始關(guān)注lncRNAs在疾病中的作用機(jī)制。但是目前l(fā)ncRNAs在自身免疫性疾病中的研究，多局限在鑒別致病的lncRNAs的數(shù)量。同一種自身免疫性疾病可有多種lncRNAs表達(dá)差異，但究竟是某一個(gè)lncRNAs起主要作用或者是幾個(gè)共同起作用，有待進(jìn)一步研究；lncRNAs影響某一基因或蛋白的具體通路也缺乏詳細(xì)的機(jī)制研究；不同的自身免疫性疾病可有相同的lncRNAs差異表達(dá)，那么是否是同一種lncRNAs在不同的自身免疫性疾病中有相同的機(jī)制？這些都需要更多的研究。另外lncRNAs 不僅和自身免疫性疾病相關(guān)，還與癌、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和心血管疾病等相關(guān)，這表明lncRNA在疾病機(jī)制中有著更為復(fù)雜及重要的作用。此外，使用小干擾RNA可以阻斷特定lncRNA的表達(dá)，導(dǎo)致患者血清及組織中l(wèi)ncRNA的表達(dá)發(fā)生變化，這些為疾病的診斷和治療提供了新的方向,但仍有許多問題有待解決。