HIF-1α、BMPs、miRNAs 信號(hào)通路在骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

季強(qiáng)，張君濤，張熙南，孟竹，叢龍彬，李齊

（天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，天津）

0 引言

骨關(guān)節(jié)炎（OA）是最常見的關(guān)節(jié)炎類型，是一種嚴(yán)重的，遲發(fā)性和退行性疾病，其特征是關(guān)節(jié)軟骨退變和滑膜炎癥，導(dǎo)致關(guān)節(jié)僵硬，腫脹，疼痛和活動(dòng)能力喪失。該病可發(fā)生在各個(gè)年齡段，且隨著年齡的增長，患病率呈上升趨勢(shì)，并在40-50 歲年齡區(qū)間的人群中，OA 患病率更高。OA 作為一種社會(huì)疾病，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)成為了日益嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題。幾十年來，OA 被認(rèn)為是一種磨損性疾病，主要的誘發(fā)因素包括負(fù)重關(guān)節(jié)壓力增加、關(guān)節(jié)解剖不協(xié)調(diào)和關(guān)節(jié)軟骨組織脆弱。如今，由于分子生物學(xué)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展，人們對(duì)OA 發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，OA 被重新定義為是一種復(fù)雜的多因素疾病[1-2]。近些年來，HIF-1α、BMPs 和microRNAs（miRNAs）三種基因在不同的疾病中被發(fā)現(xiàn)，通過其自身調(diào)控及對(duì)其上下游基因調(diào)控，控制著疾病的發(fā)展變化，為疾病的治療方法了提供了新思路，逐漸成為了學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1α、BMPs 和miRNAs 在OA 中各自有不同的基因表達(dá)，并通過介導(dǎo)信號(hào)通路完成對(duì)OA 軟骨的合成或降解，在OA 中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。文將從HIF-1α、BMPs 和miRNAs 三個(gè)方面逐一闡述其在OA 中的表達(dá)以及通過介導(dǎo)不同的信號(hào)通路在OA 中發(fā)揮的作用。

1 低氧誘導(dǎo)因子-1α（the hypoxia inducible factor-1α）在OA 中的作用

1992 年，Semenza 發(fā)現(xiàn)存在一種核因子，在缺氧條件下可以調(diào)控轉(zhuǎn)錄激活人類促紅細(xì)胞生成素，此核因子為低氧誘導(dǎo)因子-1（HIF-1）[3]。HIF-1 是一種堿性螺旋- 環(huán)- 螺旋（bHLH）異二聚體轉(zhuǎn)錄因子，可以在低氧或缺氧的狀態(tài)下被激活，參與誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。HIF-1 上調(diào)的基因表達(dá)與高等生物適應(yīng)高海拔環(huán)境、貧血或傷口愈合過程等低氧條件有關(guān)[4]。HIF-1α 作為HIF-1 亞基，最早在1995 年由Semenza 在純化分析HIF-1 的實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)[5]。HIF-1α 對(duì)于軟骨發(fā)育過程中軟骨細(xì)胞的存活和生長，以及在健康和病理?xiàng)l件下軟骨細(xì)胞的能量產(chǎn)生和基質(zhì)合成，都起到了至關(guān)重要的作用[6]。HIF-1α 作為轉(zhuǎn)錄因子，在低氧條件下被激活后，通過調(diào)節(jié)與HIF-1α 的相關(guān)基因的遺傳多態(tài)性在OA 中發(fā)揮著作用。HIF-1α 調(diào)節(jié)系統(tǒng)分為三個(gè)階段：即激活HIF-1α 的基因、與HIF-1α 直接相互作用的蛋白質(zhì)以及HIF-1α 驅(qū)動(dòng)的基因。每一階段都存在一些具有多態(tài)性的基因或蛋白質(zhì)受HIF-1α 系統(tǒng)調(diào)節(jié)，與OA 發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[7]。如白細(xì)胞介素-16（IL-16）、單核苷酸、基質(zhì)金屬蛋白酶家族（MMPs）等。

1.1 HIF-1α 調(diào)節(jié)IL-16 基因增加OA 風(fēng)險(xiǎn)

白細(xì)胞介素-16（IL-16）是一種促炎癥細(xì)胞因子，通過促進(jìn)細(xì)胞因子的分泌在炎癥性疾病中發(fā)揮關(guān)鍵作用，參與軟骨細(xì)胞的分解[8]。IL-16 失調(diào)與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎密切相關(guān)，IL-16 存在于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的滑膜組織中，具有免疫抑制作用，其抗體能夠阻斷吞噬細(xì)胞的活性[9]。通過研究IL-16 基因單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，在rs4072111 中，與C/C 基因型相比，C/T 基因型可增加原發(fā)性膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)；且在各種SNP 位點(diǎn)的無條件logistic回歸分析顯示，與TTC 單倍型相比，TTT 單倍型與原發(fā)性膝骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)[10-12]。在關(guān)節(jié)內(nèi)低氧狀態(tài)時(shí)，關(guān)節(jié)軟骨作為一種低氧組織，可使HIF-1α 持續(xù)激活，激活的HIF-1α 調(diào)節(jié)IL-16 基因SNP，表達(dá)出可以增加骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的SNP，對(duì)關(guān)節(jié)軟骨產(chǎn)生破壞。

1.2 HIF-1αHIF1A 遺傳多態(tài)性在OA 中的雙向作用

HIF-1α 信號(hào)通路調(diào)節(jié)低氧組織如關(guān)節(jié)軟骨中的氧穩(wěn)態(tài)，但因HIF-1α 中的HIF1A 基因遺傳多態(tài)性變體的存在，其轉(zhuǎn)錄活性的效率受到了強(qiáng)烈的影響，并對(duì)OA 的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生不同的作用。 Fernández 等人在研究墨西哥人群中膝關(guān)節(jié)OA 患者的HIF1A 遺傳多態(tài)性時(shí)發(fā)現(xiàn)，與正常人群的對(duì)照組相比，OA 患者中的rs11549465 多態(tài)性的CC 基因型頻率顯著增加（P=0.003，OR=5.7），CT 基 因 型 和T 等 位 基 因 型 頻 率 降 低（P=0.003，OR=0.2），并且rs11549465 SNP（HIF1A）的存在對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的丟失起到保護(hù)作用[13]。而類似結(jié)果在Fernández 的另一組研究中進(jìn)一步得到證實(shí)，在對(duì)93 名膝關(guān)節(jié)OA 患者和150 名健康墨西哥人群的HIF-1α 的22 個(gè)HIF1AN 基因的42 個(gè)遺傳多態(tài)性的分析研究中發(fā)現(xiàn)，HIF1AN rs11190613 多態(tài)性CT 基因型（OR=0.44，95% CI=0.19-1.0，P=0.05）與膝關(guān)節(jié)OA 的保護(hù)有關(guān)，且對(duì)多種基因型多態(tài)性的相互作用進(jìn)行分析時(shí)得出，只有COL2A1 基因和HIF1AN 基因相互作用對(duì)OA 有保護(hù)作用外，其余的HIF-1α 信號(hào)通路的基因-基因相互作用大大增加了OA 的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[14]。OA進(jìn)展過程中，在其他HIF-1α 基因的遺傳多態(tài)性介導(dǎo)軟骨損害的同時(shí)，HIF1A 的部分遺傳多態(tài)性對(duì)軟骨起到保護(hù)作用，達(dá)到了HIF-1α 信號(hào)通路在體內(nèi)組織的穩(wěn)態(tài)。

1.3 HIF-1α 與SOX-9 及軟骨膠原表型

關(guān)節(jié)軟骨是一種具有特殊生物力學(xué)功能的組織，由軟骨細(xì)胞和大面積的細(xì)胞外基質(zhì)組成。它由緊密的細(xì)膠原纖維（II 型）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成，嵌入高濃度聚集的蛋白多糖分子溶液中[15]。作為軟骨形成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，SOX -9 是II 型膠原（COL2A1）表達(dá)的有效激活劑，是關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的表型標(biāo)志物[16]。SOX-9 與編碼軟骨基質(zhì)蛋白II 型膠原的基因Col2A1 共同表達(dá)，共同參與軟骨的形成[17]。軟骨細(xì)胞內(nèi)存在多種膠原表型。在正常的軟骨細(xì)胞中，最為特征性的表型為II 型膠原表型，是合成軟骨的重要成分；卻極少有I 型膠原和III 型膠原表型在正常的軟骨細(xì)胞中。但在OA的軟骨中，軟骨在修復(fù)過程中，會(huì)出現(xiàn)軟骨細(xì)胞去分化，從而表現(xiàn)出I 型膠原和III 型膠原，從而不利于軟骨組織的修復(fù)[18-20]。在一項(xiàng)研究中，Elise Duval[21]等通過用鈷離子隔離模擬缺氧使HIF-1α顯性負(fù)表達(dá)和鎘離子抵消缺氧異位表達(dá)的互補(bǔ)方法，觀察到HIF-1α 通過基因轉(zhuǎn)錄水平激活了SOX-9，COL2A1 和聚集蛋白聚糖，誘導(dǎo)了SOX-9，COL2A1 和聚集蛋白聚糖的表達(dá)；且同時(shí)抑制了COL1A1，COL1A2 和COL3A1 的表達(dá)，證實(shí)HIF-1α 能夠誘導(dǎo)人軟骨細(xì)胞再分化，并能破壞軟骨細(xì)胞再生修復(fù)過程中去分化，達(dá)到了雙峰的作用，最終完成軟骨的再生與修復(fù)。

2 骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMPs）在OA 中表達(dá)

骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMPs）是轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）超家族中的一組生長因子，可有由多種細(xì)胞分泌[22]。BMPs 最初被發(fā)現(xiàn)是因其具有誘導(dǎo)骨骼和軟骨形成的能力，既可以治療骨缺損和誘導(dǎo)新骨的形成；也可以增強(qiáng)了軟骨基質(zhì)合成，表現(xiàn)出其有修復(fù)損傷軟骨的能力[24-25]。迄今為止，至少有15 種BMPs 被鑒定出來，而被廣泛研究的為BMP-2，BMP-3，BMP-4、BMP-7 和BMP-9[23]?，F(xiàn)在認(rèn)為它們構(gòu)成了一組關(guān)鍵的形態(tài)發(fā)生信號(hào)，可以協(xié)調(diào)整個(gè)身體的組織結(jié)構(gòu)，且BMPs 信號(hào)在病理過程中的許多失調(diào)強(qiáng)調(diào)了BMPs 信號(hào)在生理中的重要功能[26]。

2.1 BMP-2 修復(fù)OA 軟骨組織

在健康與OA 的關(guān)節(jié)軟骨中，均檢測(cè)到了BMP-2 mRNA 和蛋白的表達(dá)[27]。隨著OA 的嚴(yán)重程度，BMP-2 在OA 軟骨細(xì)胞和軟骨中的表達(dá)水平升高[28]。此外，在OA 患者血清及滑液中也能夠檢測(cè)到BMP-2 表達(dá)，且隨著OA 嚴(yán)重程度增加，表達(dá)水平增高[29]。功能上，BMP-2 信號(hào)傳導(dǎo)能夠誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）蛋白產(chǎn)生和增殖，上調(diào)SOX9，II 型膠原（collagen II）和蛋白聚糖的表達(dá)以修復(fù)軟骨。Chang[30]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在瘦素（leptin）誘導(dǎo)的OA 中，經(jīng)瘦素刺激的JAK2-ERK1/2 信號(hào)傳導(dǎo)通路調(diào)節(jié)STAT3-Ser727 磷酸化，再與組蛋白脫乙?；?（HDAC3）結(jié)合共同介導(dǎo)BMP-2 表達(dá)，最終調(diào)控II 型膠原起到修復(fù)軟骨作用。Blaney[31]等人利用炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1（IL-1）誘導(dǎo)出小鼠軟骨損傷，在關(guān)節(jié)注射BMP-2 后發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，小鼠軟骨細(xì)胞分化和增強(qiáng)包括II 型膠原和蛋白多糖在內(nèi)的軟骨細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）蛋白表達(dá)，被認(rèn)為BMP-2 對(duì)軟骨細(xì)胞具有再生作用，當(dāng)阻斷內(nèi)源性BMP 活性時(shí)，表現(xiàn)出自體軟骨修復(fù)功能受損，蛋白多糖合成減少，證實(shí)BMP-2 對(duì)OA 軟骨修復(fù)的促進(jìn)作用。Li[32]等人通過miR-140 控制BMPs 信號(hào)通路抑制軟骨細(xì)胞肥大，間接證明了BMP 在軟骨修復(fù)方面的作用。Shu[33]等在研究中發(fā)現(xiàn)，制備了軟骨細(xì)胞特異性BMP-2 和BMP-4 基因單敲除（cKO）小鼠和BMP-2、BMP-4 基因雙敲除（dKO）小鼠后，BMP-2 和BMP-4雙基因的缺失或BMP-2 基因的單獨(dú)缺失會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的軟骨發(fā)育不良表型，而BMP-4 基因的單獨(dú)缺失會(huì)產(chǎn)生輕微的軟骨表型。dKO 和BMP-2-cKO 小鼠生長板區(qū)軟骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)嚴(yán)重紊亂，在軟骨細(xì)胞增殖、分化和凋亡方面存在嚴(yán)重缺陷。分析研究機(jī)制發(fā)現(xiàn)，BMP-2 通過下調(diào)軟骨細(xì)胞CDK4 的表達(dá)和抑制細(xì)胞周期蛋白D1-CDK4 的相互作用來阻止Runx2 的降解。而Runx2 在關(guān)節(jié)軟

骨的發(fā)育中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[34]。

2.2 BMP-7 對(duì)OA 軟骨的作用

BMP-7 mRNA 和蛋白表達(dá)可在未成熟和成熟的關(guān)節(jié)軟骨中檢測(cè)到。成熟的BMP-7 主要在表層軟骨細(xì)胞中檢測(cè)到，而其前體形式主要在深層軟骨細(xì)胞中檢測(cè)到[35]。在哺乳動(dòng)物中，BMP-7的存在形式主要為異源二聚體，在發(fā)育過程中主要作為BMP-2 或BMP-4 的異二聚體發(fā)揮作用[36]。在BMP-7 介導(dǎo)的信號(hào)通路發(fā)出信號(hào)時(shí)，BMP-7 可以與其I 型受體ALK2、ALK3 和ALK6 以及II型受體BMPR2、ACVR2A 和ACVR2B 來誘導(dǎo)SMAD1/5 磷酸化和SMAD 獨(dú)立信號(hào)，以完成基因調(diào)節(jié)[35,37]。功能上，和BMP-2 相似，BMP-7 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可以增加軟骨基質(zhì)的合成，增加II 型膠原、透明質(zhì)酸以修復(fù)軟骨，并能抑制滑膜中IL-1b 的表達(dá)從而起到抗炎作用[23]。Hayashi[38]等在兔前交叉韌帶切斷術(shù)后關(guān)節(jié)內(nèi)注射BMP-7，觀察數(shù)周后發(fā)現(xiàn)BMP-7 可抑制骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展，且不會(huì)導(dǎo)致滑膜纖維化、異位骨或骨贅形成。陳家磊[39]等將載負(fù)有BMP-7 的聚乳酸- 羥基乙酸共聚物（BMP-7/PLGA）緩釋球分別與軟骨分化培養(yǎng)基和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）體外培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BMP-7/PLGA 緩釋球共同培養(yǎng)后，可以增加II 型膠原和糖胺聚糖的表達(dá)，并且促進(jìn)BMSCs 的增殖，提示BMP-7 具有軟骨分化的能力。另外一項(xiàng)研究，將BMP-7 加入到軟骨分化的ATDC5 細(xì)胞、人骨髓干細(xì)胞或兔骨膜組織塊中。用不同的檢測(cè)方法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，BMP-7 可以增加 Col2a1、Sox9、糖胺聚糖的表達(dá)，維護(hù)軟骨生成的潛能；并且BMP-7 介導(dǎo)增加了Bapx1/Nkx3.2mRNA 的表達(dá)，通過此通路降低了Col10a1、Runx2、堿性磷酸酶（ALP）、金屬蛋白酶13（MMP13）的表達(dá)，減少了對(duì)軟骨的降解與破壞，抑制了軟骨細(xì)胞的肥大[40]。但在Müller[41]的研究中，卻得出了BMP-7 可以增加Runx2 和Col10a1 的表達(dá)。

2.3 BPM-4、BPM-6 促進(jìn)軟骨的修復(fù)

BMP-4 和BMP-6 對(duì)軟骨生成和形成也有促進(jìn)作用，二者都通過與I 型受體結(jié)合ALK2 和ALK3 信號(hào)誘導(dǎo)SMAD1/5 和SMAD獨(dú)立信號(hào)[35,37]。Shi[42]等將轉(zhuǎn)染過BMP-4 基因的兔脂肪源性干細(xì)胞（ADSCs）植入PLLGA 支架后，再植入缺損的兔軟骨中，結(jié)果顯示能夠顯著改善兔關(guān)節(jié)缺損模型的軟骨形成，組織學(xué)顯示Col2a1、SOX9 和ACAN mRNA 表達(dá)上調(diào)，Ⅱ型膠原蛋白表達(dá)上調(diào)，提示BMP-4 可以促進(jìn)軟骨修復(fù)與再生。Ryosuke[43]等將BMP-4轉(zhuǎn)染到肌源性干細(xì)胞（MDSCs）用于小鼠軟骨修復(fù)研究中也得到了相似的結(jié)果。BMP-6 在正常關(guān)節(jié)和OA 關(guān)節(jié)軟骨中均表達(dá)，并且發(fā)現(xiàn)BMP-6 可以刺激正常關(guān)節(jié)和OA 關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中蛋白多糖（PG）的合成[44]。此外，BMP-6 可促進(jìn)脂肪間充質(zhì)細(xì)胞向軟骨的分化，并促進(jìn)脂肪間充質(zhì)細(xì)胞蛋白多糖的積累[45]。

3 microRNAs 在OA 中的表達(dá)及介導(dǎo)信號(hào)通路在OA 中的作用

microRNAs（miRNAs）由一個(gè)單鏈、小的非編碼RNA 組成，序列長度為19-23 個(gè)核苷酸（存在19-25 個(gè)核苷酸的說法[49]）。這些分子通常與靶信使RNA（mRNAs）的3′-非翻譯區(qū)（3′-UTR）結(jié)合，并通過抑制mRNA 翻譯和/ 或破壞mRNA 穩(wěn)定來抑制蛋白質(zhì)表達(dá)[46,47]。miRNAs 通過微調(diào)多靶基因的表達(dá)對(duì)維持細(xì)胞功能至關(guān)重要[48]，隨著miRNAs 的生物學(xué)功能的知識(shí)正在不斷發(fā)展，它們已經(jīng)成為調(diào)控細(xì)胞分化、細(xì)胞周期進(jìn)展和凋亡等多種生化途徑的關(guān)鍵分子[49]。關(guān)于miRNAs 在OA 中的表達(dá)，諸多學(xué)者已進(jìn)行了研究及整理[47,49-53]。

Cheleschi[54-55]等實(shí)驗(yàn)證實(shí)，microRNA（miRNA）和脂肪因子（Adipokines）在OA 發(fā)病機(jī)制中存在復(fù)雜的相互作用，miR-34a 和miR-181a 在軟骨細(xì)胞內(nèi)通過介導(dǎo)NF-κB 信號(hào)通路，刺激內(nèi)脂素（Visfatin）誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞的凋亡、超氧陰離子的產(chǎn)生（SOD-2、CAT、NRF2 等）以及炎性因子基因的表達(dá)（IL-17、TNF-α、MMP-1、MMP-13），降低Col2a1 的表達(dá)。而加入miR-34a 和miR-181a 抑制劑后觀察，二者均能抑制Visfatin 的作用，減少軟骨細(xì)胞的凋亡和氧化應(yīng)激。Luo[56]等研究認(rèn)為，miR-34a在OA 滑膜組織中表達(dá)上調(diào)，TGIF2 基因是miR-34a 的一個(gè)靶基因，miR-34a 與TGIF2 mRNA 的3’-UTR 相互作用。在體外，上調(diào)的miR-34a 可通過調(diào)節(jié)TGIF2 誘導(dǎo)骨關(guān)節(jié)炎滑膜細(xì)胞凋亡。在另一項(xiàng)miRNA 介導(dǎo)的NF-κB 信號(hào)通路中發(fā)現(xiàn)，miR-210 靶向死亡受體6（DR6）的3′-UTR 抑制其表達(dá)，DR6 是誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和NF-κB 活化的重要蛋白，miR-210 通過靶向DR6 進(jìn)而抑制NF-κB 信號(hào)通路，達(dá)到減輕OA 作用。此外，miR-210 與NF-κB 抑制劑吡咯烷二硫代氨基甲酸（PDTC）在OA 軟骨細(xì)胞中通過減少p65 的表達(dá)和增加IκBα 的水平而抑制NF-κB 的激活，最終起到保護(hù)軟骨作用[57]。

Makki[58]等通過研究得出，miR-9 與單核細(xì)胞趨化蛋白1 誘導(dǎo)蛋白1（MCPIP1）mRNA 的3'-UTR 中的種子序列相互作用，人OA 軟骨細(xì)胞中，在白介素-1β（IL-1β）的刺激下，miR-9 的過度表達(dá)抑制了MCPIP1 mRNA 的翻譯，MCPIP1 的表達(dá)下降，促進(jìn)了白介素-6（IL-6）mRNA 和蛋白的表達(dá)，進(jìn)而加速OA 的發(fā)展。關(guān)于miR-9 介導(dǎo)的其他通路研究中，出現(xiàn)了不同的結(jié)果，Jones[48]等研究證實(shí)在OA 中，miR-9 表達(dá)上調(diào)，過度表達(dá)的miR-9 降低了IL-1β 誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子α（TNF-α）的產(chǎn)生。此外，miR-9過度表達(dá)能也減少M(fèi)MP13 的分泌。

Zhang[59]等發(fā)現(xiàn)，MiR-21 在OA 軟骨細(xì)胞中高表達(dá)，并對(duì)GDF-5 直接靶向，通過檢測(cè)分析，miR-21 抑制了野生型（WT）GDF-5-3’-UTR 的熒光素酶活性，通過誘導(dǎo)GDF-5 mRNA 衰變抑制了GDF-5 的表達(dá)，促進(jìn)OA 發(fā)病。此外，MiR-21 的過表達(dá)也減弱軟骨細(xì)胞增殖和Ⅱ型膠原、X 型膠原、糖胺聚糖和蛋白聚糖基因在軟骨細(xì)胞中的表達(dá)，并提高了MMP1、MMP2、MMP3 和MMP9 的水平。Li[60]等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，miR-16-5p 在OA 軟骨細(xì)胞中的表達(dá)上調(diào)，miR-16-5p 是人軟骨細(xì)胞SMAD3 表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子，miR-16-5p 與SMAD3 mRNA3’-UTR 結(jié)合并抑制其表達(dá)，SMAD3 水平的降低可導(dǎo)致軟骨細(xì)胞中ADAMTS 和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）表達(dá)的上調(diào)，加速OA 進(jìn)展。另外，體外轉(zhuǎn)染的miR-16-5p 也可顯著抑制軟骨生成標(biāo)志物（包括aggrecan 和II 型膠原）的mRNA 和蛋白表達(dá)，并增加MMP3、MMP9、ADAMTS4 和ADAMTS5 表達(dá)水平。Ji[61]等通過對(duì)miR-105 相關(guān)信號(hào)通路研究證實(shí)了，OA 軟骨細(xì)胞中miR-105 的表達(dá)下調(diào)，其下調(diào)與成纖維細(xì)胞生長因子2（FGF2）密切相關(guān)。FGF2 在OA 軟骨退變中促進(jìn)分解代謝并阻止合成代謝，在OA 中，F(xiàn)GF2 通過向miR-105 啟動(dòng)子募集p65 抑制了miR-105 轉(zhuǎn)錄的調(diào)控區(qū)域，從而減少了miR-105 在人軟骨細(xì)胞中的表達(dá)。體外實(shí)驗(yàn)得出，miR-105 可直接通過靶向Runx2 的3’-UTR 抑制其表達(dá)。并且模擬miR-105 過表達(dá)也抑制了ADAMTS4、ADAMTS5、ADAMTS7 和ADAMTS12 的產(chǎn)生。相反，在使用miR-105 特異性抑制劑（抗miR-105）敲除miR-105 后，Runx2 蛋白表達(dá)顯著增加，并且伴隨著ADAMTS4、ADAMTS5、ADAMTS7 和ADAMTS12 表達(dá)的增加，而這些基因加速了軟骨的損傷。

此外，Chen[51]等通過基因測(cè)序和生物信息學(xué)分析，鑒定出OA膝關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中差異表達(dá)的基因和miRNA 的潛在調(diào)控，發(fā)現(xiàn)在OA 膝關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞中，存在LRRC15、MARCKS 和EREG 等26個(gè)具有miRNA-mRNA 相互作用的基因。并且每個(gè)miRNA 的基因調(diào)控都在膝關(guān)節(jié)OA 微環(huán)境改變的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。

4 總結(jié)與展望

隨著生物分子學(xué)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，人類對(duì)于疾病的發(fā)病機(jī)制也逐漸地趨向于對(duì)基因的研究和觀察，HIF-1α、BMPs 和microRNAs 等基因不僅在OA 中表達(dá)，在其他疾病領(lǐng)域也發(fā)揮著舉足輕重的作用，已經(jīng)成為了近幾年學(xué)者們爭相研究的熱點(diǎn)。HIF-1α、BMPs 和microRNAs 等基因在OA 微環(huán)境內(nèi)的表達(dá)和在發(fā)病機(jī)制方面被深入研究，為我們?cè)谥委烵A 疾病方法上提供了新思路，打開了新視野，并且基因靶向治療如今也已經(jīng)應(yīng)用到了腫瘤和血液疾病中，而基因靶向治療何時(shí)能夠在OA 中廣泛應(yīng)用和推廣，對(duì)此指日可待。