lncRNAs在骨质疏松发病机制中的研究进展

余 婧,游忠岚,陈宗涛 (.陆军军医大学第一附属医院健康管理中心，重庆 400038;.陆军军医大学第一附属医院感染科，重庆 400038)

骨质疏松是一种常见的代谢性骨病，也是乙型肝炎患者核苷类药物抗病毒治疗中的不良反应[1]。骨质疏松主要表现为低骨量和骨微结构退化，这会增加骨脆性和骨折的风险。骨质疏松的发生率与年龄显著相关，尤其好发于50岁以上的人群。随着人口老龄化的加重，骨质疏松逐渐被认为是老年人群中最重要的健康问题之一。据统计，50岁以上男性近五分之一、女性近三分之一经历过骨质疏松性骨折，其中最常见的骨折部位是前臂、髋部和腰椎。此外，全世界每年有超过890万例骨折是由骨质疏松引起的，大量骨质疏松引起的骨折发病率和骨折患者病死率升高给社会带来了较大负担[1]。因此，迫切需要寻找更有效的预防和治疗骨质疏松的手段。

骨重塑可以修复骨微损伤以维持骨量稳定，并优化骨骼形状和结构，使其更好地应对机械负荷。骨重塑是一个连续动态的过程，其中旧骨被破骨细胞去除，随后新骨由成骨细胞形成。成骨细胞来源于骨髓间充质干细胞，在Runx2的影响下，骨髓间充质干细胞分化为前成骨细胞，随后分化为未成熟的成骨细胞，最后分化为成熟的成骨细胞。在骨质疏松患者中，骨质流失是破骨细胞活性增加和/或成骨细胞活性降低的结果。许多因素均会导致原发性骨质疏松的发病风险增加，如高龄、激素缺乏、氧化应激增加和遗传性疾病等。此外，肾功能受损、慢性阻塞性肺病、消化系统疾病以及使用某些药物(如糖皮质激素)则会使继发性骨质疏松的发病风险增加。因此，寻找成骨细胞、破骨细胞和间充质干细胞的调控机制对阐明骨质疏松的发病机制具有重要意义。

长链非编码RNAs(long non-coding RNAs，lncRNAs)是一类新的非编码RNA，其长度超过200个核苷酸。lncRNAs具有较低的进化保守性和表达水平，最初被认为是“转录噪音”。近年来，随着RNA高通量测序技术的发展，大量的lncRNAs被鉴定出表达于各种物种中，并参与多种生物学过程，从而参与多种疾病的发生发展，如肿瘤、免疫性疾病、代谢性疾病、心血管疾病和胃肠道疾病等。随着研究的深入，有报道显示部分lncRNAs还具有作为疾病诊断生物标志物的巨大潜力[2-3]。因此，本文就lncRNAs调控成骨细胞、破骨细胞和间充质干细胞在骨质疏松中的作用作一综述。

1 lncRNAs在骨质疏松中显著异常表达

越来越多的证据显示骨质疏松患者中lncRNAs的表达异常。Fei等[4]的研究显示，与健康人群相比，绝经后骨质疏松患者存在51个差异表达的lncRNAs，其中25个表达显著上调，26个表达显著下调。Zhou等[5]在髋骨高骨密度患者和低骨密度患者外周血单核细胞转录组分析中发现存在575个差异表达的lncRNAs，在髋骨高骨密度患者中309个lncRNAs表达上调，266个lncRNAs表达下调。根据生物学功能预测显示，上述失调的lncRNAs大多参与了与成骨细胞和破骨细胞相关的多个生物学过程，如造血、破骨细胞分化、炎症反应、代谢和信号通路的调节。然而，这些失调的lncRNAs在骨质疏松中的确切机制还需要进一步研究。

2 lncRNAs在骨质疏松破骨细胞中的作用

破骨细胞是具有骨吸收活性的多核骨吸收细胞，目前已成为抗骨质疏松治疗的重要靶点。破骨细胞的分化主要受巨噬细胞集落刺激因子、RANK-配体和骨保护蛋白的调控。随着年龄的增长，骨质流失不可避免，然而在相对年轻的人群中，破骨细胞活性的增加也会加剧骨质流失[6]。lncRNAs在骨质疏松破骨细胞中明显异常表达。Dou等[7]的研究发现518个lncRNAs在破骨细胞生成阶段差异表达，其中170个表达上调，348个表达下调。Chang等[8]的研究显示，在前体破骨细胞中鉴定出了837个差异表达的lncRNAs，其中471个表达上调，366个表达下调；在成熟的破骨细胞中有1 614个差异表达的lncRNAs，其中639个表达上调，975个表达下调。lncRNAs在骨质疏松破骨细胞的生物学功能中也发挥着重要作用。Wang等[9]建立了卵巢切除术骨质疏松大鼠模型，结果显示LINC00311通过调节Notch信号通路诱导破骨细胞增殖并抑制其凋亡。Liu等[10]的研究显示，lncRNA AK077216的表达水平和破骨细胞的功能密切相关，过表达AK077216能够促进NFATc1的表达，导致破骨细胞的形成增加和功能增强，进而促进骨吸收。Ling等[11]的研究显示，lncRNA MIRG能够负向调控miR-1897/NFATc1轴促进破骨细胞的生成。在骨质疏松破骨细胞中，lncRNA CRNDE能够通过PI3K/Akt信号通路促进破骨细胞的增殖，负向调控P53则会抑制破骨细胞的增殖[12]。过表达lncRNA CASC11能够明显促进破骨细胞中TNF-α的表达，进而激活破骨细胞并增强破骨细胞的功能[13]。这些研究提示，lncRNAs参与调控骨质疏松破骨细胞的增殖和凋亡，并调控破骨细胞中炎症因子的释放，进而参与骨质疏松的发生发展。

3 lncRNAs在骨质疏松成骨细胞中的作用

成骨细胞可以产生新骨发育所需的胶原蛋白，然后嵌入骨基质中并激活SIRT1促进骨矿物质沉积，使成骨标志物的表达增加。在不同成骨细胞分化阶段的RNA-seq数据显示，成骨细胞分化中存在3 948个lncRNAs和4 058个mRNAs的动态变化[14]。Xu等[15]研究发现，SIRT1可以促进成骨细胞中lncRNA HIF1α-AS1的表达，从而促进HOXD10的表达，进而导致成骨细胞的分化。同时，lncRNA-ANCR可以通过靶向调控EZH2和Runx2导致成骨细胞的分化，lncRNA-ANCR在破骨细胞的增殖和凋亡中也具有重要的调控作用[16]。这些研究提示大量lncRNAs在骨质疏松成骨细胞中异常表达，并参与成骨细胞生物学功能的调控。成骨细胞主要通过不同的途径参与骨形成，如PI3K/Akt细胞信号传导途径、MAPK途径、Wnt/β-catenin信号传导等。研究显示，lncRNA AK125437可以通过MAPK途径调节成骨细胞，从而影响绝经后骨质疏松大鼠的骨矿物质密度[17]。在成骨细胞分化中，lncRNA-ANCR表达上调能够直接结合Runx2，不仅可在体外抑制成骨细胞的增殖，还可在体内抑制其成骨作用[18]。同时，lncRNA DANCR还可以通过Wnt/β-catenin信号通路来调节成骨细胞的增殖和分化[19]。在骨形成中，基质的矿化是成骨细胞分泌的重要步骤。研究显示，lncRNA H19可以通过靶向miR-185-5p来促进成骨细胞矿化，从而抑制IGF1表达[20]。总之，lncRNAs在骨代谢和骨质疏松中起重要作用。lncRNAs可通过直接靶向miRNAs或调控信号通路影响成骨细胞的增殖、分化、凋亡和矿化等，这提示lncRNAs具有在抗骨质疏松药物中起重要作用的潜力。

4 lncRNAs在骨质疏松间充质干细胞中的作用

间充质干细胞是一组具有多重潜能的哺乳动物骨髓基质细胞，可分化为骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和肌肉细胞，具有免疫调节和定向归巢的能力。间充质干细胞为再生医学以及老年患者的细胞疗法提供了重要的细胞来源。骨髓间充质干细胞为造血细胞提供支持，不仅在骨骼形成中发挥重要作用，还参与骨质疏松的形成。研究显示，在间充质干细胞中存在2 166个表达上调的lncRNAs和1 472个表达下调的lncRNAs；此外，lncRNA ZBED3-AS1和CTA-941F9.9水平在软骨母细胞分化的第7天显著升高，并在第14天达到高峰，这种趋势一直持续到第28天[21]，这表明lncRNA在间充质干细胞向软骨分化的早期过程中也起着关键的调节作用。从间充质干细胞到成骨细胞的分化是一个受多种信号通路调节的过程。研究显示在成骨分化间充质干细胞中存在1 206个差异表达的lncRNAs，其中687个表达上调，519个表达下调[22]。与未诱导的间充质干细胞相比，在成骨诱导后第7天，骨髓间充质干细胞中鉴定出了1 408个差异表达的lncRNAs(785个表达上调和623个表达下调)[23]。研究显示，lncRNA SEMA3B-AS1和lncRNA BDNF-AS参与调控人间充质干细胞的成骨分化[24-25]。lncRNA XIST和lncRNA AK016739高表达能够抑制间充质干细胞的成骨细胞分化[26]。然而，lncRNA MALAT1能够通过调控miR-30/Runx2轴促进间充质干细胞的成骨细胞分化[27]。lncRNA H19不仅能够促进破骨细胞的矿化，还能促进间充质干细胞的增殖和分化[20]。因此，深入探讨lncRNAs在间充质干细胞中的作用对骨质疏松的治疗具有重要意义。

5 总结

目前，lncRNAs在基因调控方面已经取得了重要进展，然而关于lncRNAs在骨质疏松中的作用尚不明确，因此需要探索lncRNAs的更多功能。lncRNAs研究技术的不断更新和发展将有助于揭示lncRNAs在骨质疏松中的调控机制。本文主要总结了lncRNAs调控成骨细胞、破骨细胞和间充质干细胞在骨质疏松中的作用，并对其作用机制进行了汇总分析。未来，具有高组织特异性的lncRNAs有望成为新药研发的靶点，为骨质疏松的诊治提供新的思路和方向。