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±砀淖儯⑿NA（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(jiàn)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(duì)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)約21～23個(gè)核苷酸），5′端為單磷酸基，3′端為羥基，通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)下游系列信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，逐級(jí)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程，mTOR是此過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中起重要作用，通過(guò)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(guò)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(guò)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(duì)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(duì)性的研究平臺(tái)。

4 參考文獻(xiàn)

[1] Guarda-Nardini L，Cadorin C，F(xiàn)rizziero A，et al.Comparison of 2 hyaluronic acid drugs for the treatment of temporomandibular joint osteoarthritis[J].J Oral Maxillofac Surg，2012，70（11）：2522-2530.

[2] Krisjane Z，Urtane I，Krumina G，et al.The prevalence of TMJ osteoarthritis in asymptomatic patients with dentofacial deformities：a cone-beam CT study[J].Int J Oral Maxillofac Surg，2012，41（6）：690-695.

[3] Mirzamohammadi F，Papaioannou G，Kobayashi T.MicroRNAs in cartilage development，homeostasis，and disease[J].Curr Osteoporos Rep，2014，12（4）：410-419.

[4] Croce CM，Calin GA.miRNAs，cancer，and stem cell division[J].Cell，2005，122（1）：6-7.

[5] Stadler BM，Ruohola-Baker H.Small RNAs：keeping stem cells in line[J].Cell，2008，132（4）：563-566.

[6] Jayaswal V，Lutherborrow M，Ma DD，et al.Identification of microRNA-mRNA modules using microarraydata[J].BMC Genomics，2011（12）：1-13.

[7] Mendell JT，Olson EN.MicroRNAs in stress signaling and human disease[J].Cell，2012，148（6）：1172-1187.

[8] Thomas CM，F(xiàn)uller CJ，Whittles CE，et al.Chondrocyte death by apoptosis is associated with cartilage matrix degradation[J].Osteoarthritis Cartilage，2007，15（1）：27-34.

[9] Mistry D，Oue Y，Chambers MG，et al.Chondrocyte death during murine osteoarthritis[J].Osteoarthritis Cartilage，2004，12（2）：131-141.

[10] 李西海，梁文娜，葉蕻芝，等.細(xì)胞自噬與骨關(guān)節(jié)炎軟骨退變[J].國(guó)際骨科學(xué)雜志，2013，34（2）：107-108.

[11] Toh ML，Bonnefoy JY，Accart N，et al.Bone-and cartilage-protective effects of a monoclonal antibody against colony-stimulating factor 1 receptor in experimental arthritis[J].Arthritis Rheumatol，2014，66（11）：2989-3000.

[12] Kapoor M，Martel-Pelletier J，Lajeunesse D，et al.Role of proinflammatory cytokines in the pathophysiology of osteoarthritis[J].Nat Rev Rheumatol，2011，7（1）：33-42.

[13] Brown M，Barrington-Leigh C，Brown Z.Kernel regression for real-time building energy analysis[J].J Build Perform Simu，2012，5（4）：263-276.

[14] Gorman AM，Healy SJ，J?ger R，et al.Stress management at the ER：regulators of ER stress-Induced apoptosis[J].Pharmacol Ther，2012，134（3）：306-316.

[15] Zhao Z，Yang P，Eckert RL，et al.Caspase-8：a key role in the pathogenesis of diabetic embryopathy[J].Birth Defects Res B Dev Reprod Toxicol，2009，86（1）：72-77.

[16] Chen D，Li Y，Mei Y，et al.miR-34a regulates mesangial cell proliferation via the PDGFR-beta/Ras-MAPK signaling pathway[J].Cell Mol Life Sci，2014，71（20）：4027-4042.

[17] Mor E，He L，Torchinsky A，et al.MicroRNA-34a is dispensable for p53 function as teratogenesis inducer[J].Arch Toxicol，2014，88（9）：1749-1763.

[18] Burchard J，Zhang C，Liu AM，et al.microRNA-122 as a regulator of mitochondrial metabolic gene network in hepatocellular carcinoma[J].Mol Syst Biol，2010（6）：402.

[19] Chitnis NS，Pytel D，Bobrovnikova-Marjon E，et al.miR-211 is a prosurvival microRNA that regulates chop expression in a PERK-dependent manner[J].Mol Cell，2012，48（3）：353-364.

[20] Byrd AE，Aragon IV，Brewer JW.MicroRNA-30c-2* limits expression of proadaptive factor XBP1 in the unfolded protein response[J].J Cell Biol，2012，196（6）：689-698.

[21] Maiuri MC，Zalckvar E，Kimchi A，et al.Self-eating and self-killing：crosstalk between autophagy and apop-tosis[J].Nat Rev Mol Cell Biol，2007，8（9）：741-752.

[22] Rami A.Upregulation of Beclin 1 in the ischemic penumbra[J].Autophagy，2008，4（2）：227.

[23] Wu H，Wang F，Hu S，et al.MiR-20a and miR-106b negatively regulate autophagy induced by leucine deprivation via suppression of ULK1 expression in C2C12 myoblasts[J].Cell Signal，2012，24（11）：2179-2186.

[24] Huang Y，Chuang AY，Ratovitski EA.Phospho-DeltaNp63alpha/miR-885-3p axis in tumor cell life and cell death upon cisplatin exposure[J].Cell Cycle，2011，10（22）：3938-3947.

[25] Tekirdag KA，Korkmaz G，Ozturk DG，et al.MIR181A regulates starvation-and rapamycin-Induced autophagy through targeting of ATG5[J].Autophagy，2013，9（3）：374-385.

[26] 晏浩，徐建軍，李文林，等.MicroRNA-30a調(diào)控Beclin-1對(duì)缺氧復(fù)氧乳鼠心肌細(xì)胞的保護(hù)效應(yīng)[J].中國(guó)病理生理雜志，2012，28（4）：583-588.

[27] Chang Y，Yan W，He X，et al.miR-375 inhibits autophagy and reduces viability of hepatocellular carcinoma cells under hypoxic conditions[J].Gastroenterology，2012，143（1）：177-187.

[28] Malfait AM，Ritchie J，Gil AS，et al.ADAMTS-5 deficient mice do not develop mechanical allodynia associated with osteoarthritis following medial meniscal destabilization[J].Osteoarthritis Cartilage，2010，18（4）：572-580.

[29] Miyaki S，Sato T，Inoue A，et al.MicroRNA-140 plays dual roles in both cartilage development and homeostasis[J].Genes Dev，2010，24（11）：1173-1185.

[30]Tardif G，Hum D，Pelletier JP，et al.Regulation of the IGFBP-5 and MMP-13 genes by the microRNAs miR-140 and miR-27a in human osteoarthritic chondrocytes[J].BMC Musculoskelet Disord，2009（10）：148.

[31] Akhtar N，Rasheed Z，Ramamurthy S，et al.Micro-RNA-27b regulates the expression of matrix metalloproteinase 13 in human osteoarthritis chondrocytes[J].Arthritis Rheum，2010，62（5）：1361-1371.

收稿日期：2015-01-04；修回日期：2015-02-17