引用本文： 冀全博, 徐亞夢, 王巖. miRNA與骨關節炎軟骨基質降解的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2016, 30(11): 1431-1436. doi: 10.7507/1002-1892.20160295 復制
骨關節炎（osteoarthritis，OA）是一種慢性退行性骨關節疾病，主要病理特征為軟骨退變和繼發性關節軟骨下骨質改變，在此基礎上合并軟骨下及邊緣骨贅形成，引發關節囊攣縮、滑膜炎等病變，最終導致關節功能障礙[1-3]。OA的病因和發病機制至今尚未明確。近年來，miRNA在疾病發生發展過程中的作用已成為研究熱點。miRNA表達水平的改變與不同疾病的進程密切相關。目前，miRNA已被證實參與炎性反應的多項進程，包括OA[2]。炎性介質IL-1β、TNF-α、TGF-β等通過參與調節OA軟骨基質降解過程中的miRNA表達發揮作用[4-9]。miRNA也可通過調節VEGF、NGF的表達參與OA病程進展[10-11]，提示miRNA可能成為OA治療的新靶點。本文針對miRNA的概念與合成、生物學特性、功能調節、下游靶基因識別以及miRNA在OA中的表達、與OA軟骨基質降解、與OA診斷及治療的相關研究進展進行總結。
1 miRNA的概念與合成
miRNA是一類大小為19~25個核苷酸的內源性非蛋白編碼調控單鏈小分子RNA，具有高度保守性，一般來源于染色體的非編碼區域[12]。miRNA由RNA聚合酶在基因組不同區域轉錄形成較長的原miRNA，經核酸內切酶Ⅲ-Drosha及其輔助因子DGCR8的識別和作用，形成大小為60~75個核苷酸的miRNA前體（pre-miRNA）。pre-miRNA在RNA-GTP依賴的核質/細胞質轉運蛋白Exportin 5作用下，從細胞核進入細胞質。pre-miRNA在第2個核酸內切酶Ⅲ-Dicer的作用下被切割，形成大小為21~25個核苷酸的雙鏈miRNA。然后，雙鏈體降解成為單鏈的成熟miRNA，繼而通過基因沉默復合物（RNA-induced silencing complex，RISC），形成非對稱RISC復合物，從而識別靶基因mRNA，阻斷翻譯過程[1-2, 13]。
2 miRNA的生物學特性
miRNA主要通過轉錄后基因表達調控發揮生物學效應，具有階段性和組織特異性。miRNA與目標基因mRNA分子的3’端非編碼區域（3’-untranslated region，3’UTR）互補匹配結合，導致靶基因mRNA分子翻譯表達抑制或裂解，進而調節細胞早期發育，參與細胞分化，調控生物體內的基因表達[14-16]。在各生物物種之間，miRNA具有高度進化保守性，在環部可以容許更多的突變位點存在，而在莖部保守性較強。miRNA絕大部分定位于基因間隔區，并在基因組內以基因簇或單拷貝、多拷貝等多種形式存在。miRNA的轉錄與其他基因相互獨立，可參與調控生物體內多種代謝過程，而其本身不翻譯蛋白質[17]。
3 miRNA的功能調節
DNA甲基化修飾、乙酰化修飾、DNA拷貝改變、特定翻譯調節和基因位點突變等均可參與miRNA合成過程中蛋白功能，從而調控miRNA在體內的表達[18-21]。系列改變導致miRNA功能發生變化，并可通過調控細胞信號通路、細胞因子和相關靶基因的表達，參與細胞增殖、凋亡、分化、代謝與發育等[22]，導致自身免疫性疾病、炎癥、腫瘤等的發生發展。另外，諸如miRNA的3’UTR結合位點遺傳多樣性的改變及p53基因表達的改變等也可對miRNA水平進行調控[23]。
4 miRNA下游靶基因的識別
miRNA下游靶基因的識別對認識miRNA參與疾病的調控過程至關重要。基于生物信息學，依據種子區（seed region）原則，將miRNA 5’端的第2~8位堿基與mRNA 3’UTR上一段大小為7個核苷酸的序列進行互補配對即可實現靶基因預測[24-25]。目前，根據靶基因mRNA的3’UTR種子區特異識別而發展形成了一些miRNA靶向識別軟件，主要包括TargetScanS、Pictar、miRanda、MicroT_CDS、RNAhydrid、MirTarget2和TargetMiner[26-30]。其他方法包括miRNA交聯免疫沉淀技術，通過pre-miRNA的補骨脂素修飾，細胞內靶標識別效果得到提升[31]。光致交聯和Argonaute 2蛋白免疫純化則為深度測序識別靶基因提供了更多選擇，而紫外交聯免疫沉淀結合高通量測序可結合生物信息學方法識別特定miRNA靶標，為識別靶基因提供方向[32-33]。
5 miRNA在OA中的表達
OA作為最常見的慢性病之一，能夠導致軟骨細胞表型和軟骨穩態發生改變，包括軟骨下骨的代謝變化。過度的機械承重及運動變化常誘發關節功能障礙，最終導致骨與軟骨生物機械性能改變。軟骨內異常的合成與分解變化最終誘發OA。軟骨細胞分化、增生以及凋亡的改變也與OA密切相關。許多研究發現，miRNA在OA的發生發展中發揮重要作用。此外，miRNA和OA軟骨病理變化的相關性研究也日益增多[34]。Iliopoulos等[35]通過對365條miRNA的基因芯片篩查，發現有16條在OA關節軟骨中表達發生變化，其中9條miRNA（miR-483、miR-22、miR-377、miR-103、miR-16、miR-223、miR-30b、miR-23b和miR-509）表達上調，7條miRNA（miR-29a、miR-140、miR-25、miR-337、miR-210、miR-26a和miR-373）表達下調。Jones等[6]通過與正常軟骨相比，發現OA軟骨中有17條miRNA出現表達差異，其中miR-9和miR-98表達上調。Díaz-Prado等[36]通過分析723條miRNA發現，在人正常和OA關節軟骨細胞中有7條miRNA存在明顯表達差異；其中miR-483-5p在OA中表達上調，而miR-149-3p、miR-582-3p、miR-1227、miR-634、miR-576-5p和miR-641表達下調。此外，其他miRNA，如miR-27b、miR-105、miR-148a、miR-149、miR-210、miR-488、miR-558、miR-576-5p、miR-634、miR-641等也被證實在OA中起保護作用[15, 36-44]，而miR-16、miR-21、miR-33a、miR-145等在OA關節軟骨中表達升高[45-48]。以上研究提示miRNA可以作為OA治療的新靶點，并為臨床診療提供新思路。
6 miRNA與OA軟骨基質降解
關節軟骨中細胞外基質（extracellular matrix，ECM）和細胞內容物共同維持正常的生物學功能。關節軟骨ECM主要由Ⅱ型膠原和蛋白聚糖構成。ECM的主要功能是維持關節軟骨的生理結構，并在維持細胞外環境的穩態中發揮重要作用[49]。在生理情況下，軟骨細胞基質合成與分解代謝動態平衡的細胞因子可通過調控軟骨細胞生理功能，參與免疫應答和介導炎性反應等。當關節軟骨損傷時，炎性信號通路被激活，導致炎性因子IL-1β、TNF-α、TGF-β等激活ECM降解酶，如基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）和帶有血小板凝血酶敏感蛋白樣模體的解整鏈蛋白金屬蛋白酶（a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs，ADAMTS）等，參與軟骨基質Ⅱ型膠原和蛋白聚糖的降解，從而促進OA的進展[4, 50]。目前，參與OA軟骨基質降解的信號通路主要有IL-1β信號通路、TNF-α信號通路、TGF-β信號通路、Hedgehog（HH）信號通路和NF-κB信號通路等，而這些信號通路都與miRNA密切相關，共同參與調節OA軟骨基質降解。
6.1 miRNA與IL-1β信號通路
IL-1β能夠通過誘導下調軟骨ECM的Ⅱ型膠原表達，并上調ADAMTS、MMP及誘生型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）導致軟骨溶解及細胞凋亡。目前研究證實，IL-1β體外刺激軟骨細胞后，miR-140表達抑制；而miR-140轉染細胞后，能夠下調IL-1β誘導的ADAMTS-5表達水平，并且miR-140軟骨細胞內基因敲除后能夠誘發OA特征性的蛋白聚糖缺失及關節軟骨纖維化等[51-52]。雌二醇也能通過靶向調節miR-140參與IL-1β誘導的MMP-13表達及ECM降解[53]。miR-34基因沉默能夠顯著降低IL-1β在大鼠軟骨細胞中的基質降解效應[54]。此外，miR-101也可通過靶向調控Sox9 mRNA的表達，參與IL-1β誘導的軟骨ECM降解[55]。而miR-145也能直接作用于Sox9的3’UTR區域抑制其表達；并且，增加miR-145細胞內表達水平能夠顯著降低Ⅱ型膠原和蛋白聚糖的表達，同時增加軟骨肥厚性標志物RUNX2和MMP-13的表達[56]。另外，miR-9和miR-98可通過調控IL-1β誘導的MMP-13表達參與OA病程進展[6]。miR-30a也可通過IL-1β信號通路靶向抑制ADAMTS-5表達阻礙OA進程[4]。miR-558則能夠通過抑制環氧合酶-2和IL-1β誘導的基質降解反應阻止OA發展[43]。
6.2 miRNA與TNF-α信號通路
TNF-α表達水平升高能夠顯著促進OA軟骨基質降解。研究表明，TNF-α能夠通過抑制miR-130的表達調控軟骨細胞內Ⅱ型膠原與蛋白聚糖的水平[7]。實驗證實，miR-149在OA軟骨細胞中的低水平表達也與TNF-α調控密切相關[40]。miR-187則可直接通過靶向調控TNF-α mRNA表達，進而抑制IL-6和IL-12的轉錄水平[57]。此外，miR-476b能通過脂蛋白脂肪酶顯著減少TNF-α等的分泌[58]。最新研究顯示，過表達miR-142-3p能夠顯著降低TNF-α的表達并抑制細胞凋亡，進而減緩OA軟骨基質降解[59]。
6.3 miRNA與TGF-β信號通路
TGF-β信號通路在OA進程中發揮重要作用，且與miRNA密切相關。miR-146a能通過靶向Smad4的表達并作用于MAPK/ERK和糖原合成激酶3，進而降低細胞對TGF-β的反應，同時增加軟骨細胞凋亡[60]。miR-193b能夠靶向TGF-β2和TGF-β Ⅲ型受體（TGF-β receptorⅢ，TGF-β R3），進而調控早期軟骨細胞分化[61]。此外，miR-337調控軟骨生成也與TGF-β R2相關；Smad2和Smad3參與維持軟骨細胞ECM穩態也與miRNA密切關聯[62]。miR-145能夠通過調控Smad3參與OA軟骨基質降解[48]。miR-140-5p與miR-455-3p也能夠通過抑制TGF-β信號通路中Smad2/3的表達調控OA進程[63]。
6.4 miRNA與HH信號通路
HH存在3個同源基因：Sonic HH（SHH）、Indian HH（IHH）和Desert HH（DHH），分別編碼SHH、IHH和DHH蛋白。在正常軟骨細胞中，SHH和IHH能夠調控細胞的生長和分化。在OA軟骨中，SHH、IHH與MMP-13均表達升高[64-65]。高表達的SHH與IHH能促進OA軟骨細胞表型變化，并且HH可通過聯合MMP-13及ADAMTS-5的表達升高，進而減小關節軟骨厚度并增加蛋白聚糖丟失。體外細胞實驗證實，IL-1β處理軟骨細胞后，SHH表達與miR-608水平成負相關；而過表達miR-602和miR-608能抑制SHH的mRNA水平，說明這些miRNA能通過HH信號調控OA的進展[64]。
6.5 miRNA與NF-κB信號通路
研究證實，NF-κB可通過調節miR-146a水平變化誘導脂多糖表達[66]。另外，報告基因分析發現，miR-18a能通過抑制TNF-α誘導蛋白-3增強NF-κB信號通路表達[67]。而miR-19b不但能夠靶向調節TNF-α誘導蛋白-3，還能夠作用于其他NF-κB信號通路負向調節因子，如CYLD基因。此外，NF-κB信號通路阻滯后，細胞中miR-203表達水平顯著減低，說明miRNA與NF-κB信號通路密切相關[9, 68]。
7 miRNA與OA的診斷與治療
目前，miRNA與OA關系的研究主要集中于組織或細胞水平，將其作為OA生物標志物進行臨床檢測方面有待深入開發。能否通過血液、關節液等體液檢測從而達到OA的精準預防，進而精準治療成為目前研究熱點。通過對OA患者血漿中循環miRNA和OA的關聯性分析，發現12條miRNA（miR-16、miR-20b、miR-29c、miR-30b、miR-93、miR-126、miR-146a、miR-184、miR-186、miR-195、miR-345和miR-885-5p）在OA中過表達[11]。最新研究表明，miR-146a、miR-155、miR-181a和miR-223在OA患者外周血單核細胞過量表達，miR-223與關節軟骨降解分泌的角質素硫酸鹽顯著相關，提示血漿和關節液中的miRNA可為OA患者提供有效的檢測手段[69]。當前，miRNA與OA的研究仍處于初級階段，其作為生物標志物而進行有效的干預治療有待深入開展。最新研究表明，小鼠關節腔內注射合成的雙鏈miR-15a可通過抑制靶基因B淋巴細胞瘤-2基因誘發細胞凋亡[70]。基于組織工程學，進行細胞與miRNA聯合治療也可有效地進行疾病干預[71]。
8 展望
miRNA在OA軟骨基質降解過程中扮演重要角色，可通過調控下游靶基因的表達，并與細胞因子相互影響，調節OA軟骨基質降解進展。OA特異性miRNA檢測對臨床精準預防、精準診斷和精準治療具有重要價值，為OA發病機制的探索提供了新思路。因此，miRNA作為治療靶點聯合抗關節炎藥物進行OA軟骨細胞增殖和修復調節，進而抑制OA軟骨基質降解，有望成為臨床治療OA的新方法。
骨關節炎（osteoarthritis，OA）是一種慢性退行性骨關節疾病，主要病理特征為軟骨退變和繼發性關節軟骨下骨質改變，在此基礎上合并軟骨下及邊緣骨贅形成，引發關節囊攣縮、滑膜炎等病變，最終導致關節功能障礙[1-3]。OA的病因和發病機制至今尚未明確。近年來，miRNA在疾病發生發展過程中的作用已成為研究熱點。miRNA表達水平的改變與不同疾病的進程密切相關。目前，miRNA已被證實參與炎性反應的多項進程，包括OA[2]。炎性介質IL-1β、TNF-α、TGF-β等通過參與調節OA軟骨基質降解過程中的miRNA表達發揮作用[4-9]。miRNA也可通過調節VEGF、NGF的表達參與OA病程進展[10-11]，提示miRNA可能成為OA治療的新靶點。本文針對miRNA的概念與合成、生物學特性、功能調節、下游靶基因識別以及miRNA在OA中的表達、與OA軟骨基質降解、與OA診斷及治療的相關研究進展進行總結。
1 miRNA的概念與合成
miRNA是一類大小為19~25個核苷酸的內源性非蛋白編碼調控單鏈小分子RNA，具有高度保守性，一般來源于染色體的非編碼區域[12]。miRNA由RNA聚合酶在基因組不同區域轉錄形成較長的原miRNA，經核酸內切酶Ⅲ-Drosha及其輔助因子DGCR8的識別和作用，形成大小為60~75個核苷酸的miRNA前體（pre-miRNA）。pre-miRNA在RNA-GTP依賴的核質/細胞質轉運蛋白Exportin 5作用下，從細胞核進入細胞質。pre-miRNA在第2個核酸內切酶Ⅲ-Dicer的作用下被切割，形成大小為21~25個核苷酸的雙鏈miRNA。然后，雙鏈體降解成為單鏈的成熟miRNA，繼而通過基因沉默復合物（RNA-induced silencing complex，RISC），形成非對稱RISC復合物，從而識別靶基因mRNA，阻斷翻譯過程[1-2, 13]。
2 miRNA的生物學特性
miRNA主要通過轉錄后基因表達調控發揮生物學效應，具有階段性和組織特異性。miRNA與目標基因mRNA分子的3’端非編碼區域（3’-untranslated region，3’UTR）互補匹配結合，導致靶基因mRNA分子翻譯表達抑制或裂解，進而調節細胞早期發育，參與細胞分化，調控生物體內的基因表達[14-16]。在各生物物種之間，miRNA具有高度進化保守性，在環部可以容許更多的突變位點存在，而在莖部保守性較強。miRNA絕大部分定位于基因間隔區，并在基因組內以基因簇或單拷貝、多拷貝等多種形式存在。miRNA的轉錄與其他基因相互獨立，可參與調控生物體內多種代謝過程，而其本身不翻譯蛋白質[17]。
3 miRNA的功能調節
DNA甲基化修飾、乙酰化修飾、DNA拷貝改變、特定翻譯調節和基因位點突變等均可參與miRNA合成過程中蛋白功能，從而調控miRNA在體內的表達[18-21]。系列改變導致miRNA功能發生變化，并可通過調控細胞信號通路、細胞因子和相關靶基因的表達，參與細胞增殖、凋亡、分化、代謝與發育等[22]，導致自身免疫性疾病、炎癥、腫瘤等的發生發展。另外，諸如miRNA的3’UTR結合位點遺傳多樣性的改變及p53基因表達的改變等也可對miRNA水平進行調控[23]。
4 miRNA下游靶基因的識別
miRNA下游靶基因的識別對認識miRNA參與疾病的調控過程至關重要。基于生物信息學，依據種子區（seed region）原則，將miRNA 5’端的第2~8位堿基與mRNA 3’UTR上一段大小為7個核苷酸的序列進行互補配對即可實現靶基因預測[24-25]。目前，根據靶基因mRNA的3’UTR種子區特異識別而發展形成了一些miRNA靶向識別軟件，主要包括TargetScanS、Pictar、miRanda、MicroT_CDS、RNAhydrid、MirTarget2和TargetMiner[26-30]。其他方法包括miRNA交聯免疫沉淀技術，通過pre-miRNA的補骨脂素修飾，細胞內靶標識別效果得到提升[31]。光致交聯和Argonaute 2蛋白免疫純化則為深度測序識別靶基因提供了更多選擇，而紫外交聯免疫沉淀結合高通量測序可結合生物信息學方法識別特定miRNA靶標，為識別靶基因提供方向[32-33]。
5 miRNA在OA中的表達
OA作為最常見的慢性病之一，能夠導致軟骨細胞表型和軟骨穩態發生改變，包括軟骨下骨的代謝變化。過度的機械承重及運動變化常誘發關節功能障礙，最終導致骨與軟骨生物機械性能改變。軟骨內異常的合成與分解變化最終誘發OA。軟骨細胞分化、增生以及凋亡的改變也與OA密切相關。許多研究發現，miRNA在OA的發生發展中發揮重要作用。此外，miRNA和OA軟骨病理變化的相關性研究也日益增多[34]。Iliopoulos等[35]通過對365條miRNA的基因芯片篩查，發現有16條在OA關節軟骨中表達發生變化，其中9條miRNA（miR-483、miR-22、miR-377、miR-103、miR-16、miR-223、miR-30b、miR-23b和miR-509）表達上調，7條miRNA（miR-29a、miR-140、miR-25、miR-337、miR-210、miR-26a和miR-373）表達下調。Jones等[6]通過與正常軟骨相比，發現OA軟骨中有17條miRNA出現表達差異，其中miR-9和miR-98表達上調。Díaz-Prado等[36]通過分析723條miRNA發現，在人正常和OA關節軟骨細胞中有7條miRNA存在明顯表達差異；其中miR-483-5p在OA中表達上調，而miR-149-3p、miR-582-3p、miR-1227、miR-634、miR-576-5p和miR-641表達下調。此外，其他miRNA，如miR-27b、miR-105、miR-148a、miR-149、miR-210、miR-488、miR-558、miR-576-5p、miR-634、miR-641等也被證實在OA中起保護作用[15, 36-44]，而miR-16、miR-21、miR-33a、miR-145等在OA關節軟骨中表達升高[45-48]。以上研究提示miRNA可以作為OA治療的新靶點，并為臨床診療提供新思路。
6 miRNA與OA軟骨基質降解
關節軟骨中細胞外基質（extracellular matrix，ECM）和細胞內容物共同維持正常的生物學功能。關節軟骨ECM主要由Ⅱ型膠原和蛋白聚糖構成。ECM的主要功能是維持關節軟骨的生理結構，并在維持細胞外環境的穩態中發揮重要作用[49]。在生理情況下，軟骨細胞基質合成與分解代謝動態平衡的細胞因子可通過調控軟骨細胞生理功能，參與免疫應答和介導炎性反應等。當關節軟骨損傷時，炎性信號通路被激活，導致炎性因子IL-1β、TNF-α、TGF-β等激活ECM降解酶，如基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）和帶有血小板凝血酶敏感蛋白樣模體的解整鏈蛋白金屬蛋白酶（a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs，ADAMTS）等，參與軟骨基質Ⅱ型膠原和蛋白聚糖的降解，從而促進OA的進展[4, 50]。目前，參與OA軟骨基質降解的信號通路主要有IL-1β信號通路、TNF-α信號通路、TGF-β信號通路、Hedgehog（HH）信號通路和NF-κB信號通路等，而這些信號通路都與miRNA密切相關，共同參與調節OA軟骨基質降解。
6.1 miRNA與IL-1β信號通路
IL-1β能夠通過誘導下調軟骨ECM的Ⅱ型膠原表達，并上調ADAMTS、MMP及誘生型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）導致軟骨溶解及細胞凋亡。目前研究證實，IL-1β體外刺激軟骨細胞后，miR-140表達抑制；而miR-140轉染細胞后，能夠下調IL-1β誘導的ADAMTS-5表達水平，并且miR-140軟骨細胞內基因敲除后能夠誘發OA特征性的蛋白聚糖缺失及關節軟骨纖維化等[51-52]。雌二醇也能通過靶向調節miR-140參與IL-1β誘導的MMP-13表達及ECM降解[53]。miR-34基因沉默能夠顯著降低IL-1β在大鼠軟骨細胞中的基質降解效應[54]。此外，miR-101也可通過靶向調控Sox9 mRNA的表達，參與IL-1β誘導的軟骨ECM降解[55]。而miR-145也能直接作用于Sox9的3’UTR區域抑制其表達；并且，增加miR-145細胞內表達水平能夠顯著降低Ⅱ型膠原和蛋白聚糖的表達，同時增加軟骨肥厚性標志物RUNX2和MMP-13的表達[56]。另外，miR-9和miR-98可通過調控IL-1β誘導的MMP-13表達參與OA病程進展[6]。miR-30a也可通過IL-1β信號通路靶向抑制ADAMTS-5表達阻礙OA進程[4]。miR-558則能夠通過抑制環氧合酶-2和IL-1β誘導的基質降解反應阻止OA發展[43]。
6.2 miRNA與TNF-α信號通路
TNF-α表達水平升高能夠顯著促進OA軟骨基質降解。研究表明，TNF-α能夠通過抑制miR-130的表達調控軟骨細胞內Ⅱ型膠原與蛋白聚糖的水平[7]。實驗證實，miR-149在OA軟骨細胞中的低水平表達也與TNF-α調控密切相關[40]。miR-187則可直接通過靶向調控TNF-α mRNA表達，進而抑制IL-6和IL-12的轉錄水平[57]。此外，miR-476b能通過脂蛋白脂肪酶顯著減少TNF-α等的分泌[58]。最新研究顯示，過表達miR-142-3p能夠顯著降低TNF-α的表達并抑制細胞凋亡，進而減緩OA軟骨基質降解[59]。
6.3 miRNA與TGF-β信號通路
TGF-β信號通路在OA進程中發揮重要作用，且與miRNA密切相關。miR-146a能通過靶向Smad4的表達并作用于MAPK/ERK和糖原合成激酶3，進而降低細胞對TGF-β的反應，同時增加軟骨細胞凋亡[60]。miR-193b能夠靶向TGF-β2和TGF-β Ⅲ型受體（TGF-β receptorⅢ，TGF-β R3），進而調控早期軟骨細胞分化[61]。此外，miR-337調控軟骨生成也與TGF-β R2相關；Smad2和Smad3參與維持軟骨細胞ECM穩態也與miRNA密切關聯[62]。miR-145能夠通過調控Smad3參與OA軟骨基質降解[48]。miR-140-5p與miR-455-3p也能夠通過抑制TGF-β信號通路中Smad2/3的表達調控OA進程[63]。
6.4 miRNA與HH信號通路
HH存在3個同源基因：Sonic HH（SHH）、Indian HH（IHH）和Desert HH（DHH），分別編碼SHH、IHH和DHH蛋白。在正常軟骨細胞中，SHH和IHH能夠調控細胞的生長和分化。在OA軟骨中，SHH、IHH與MMP-13均表達升高[64-65]。高表達的SHH與IHH能促進OA軟骨細胞表型變化，并且HH可通過聯合MMP-13及ADAMTS-5的表達升高，進而減小關節軟骨厚度并增加蛋白聚糖丟失。體外細胞實驗證實，IL-1β處理軟骨細胞后，SHH表達與miR-608水平成負相關；而過表達miR-602和miR-608能抑制SHH的mRNA水平，說明這些miRNA能通過HH信號調控OA的進展[64]。
6.5 miRNA與NF-κB信號通路
研究證實，NF-κB可通過調節miR-146a水平變化誘導脂多糖表達[66]。另外，報告基因分析發現，miR-18a能通過抑制TNF-α誘導蛋白-3增強NF-κB信號通路表達[67]。而miR-19b不但能夠靶向調節TNF-α誘導蛋白-3，還能夠作用于其他NF-κB信號通路負向調節因子，如CYLD基因。此外，NF-κB信號通路阻滯后，細胞中miR-203表達水平顯著減低，說明miRNA與NF-κB信號通路密切相關[9, 68]。
7 miRNA與OA的診斷與治療
目前，miRNA與OA關系的研究主要集中于組織或細胞水平，將其作為OA生物標志物進行臨床檢測方面有待深入開發。能否通過血液、關節液等體液檢測從而達到OA的精準預防，進而精準治療成為目前研究熱點。通過對OA患者血漿中循環miRNA和OA的關聯性分析，發現12條miRNA（miR-16、miR-20b、miR-29c、miR-30b、miR-93、miR-126、miR-146a、miR-184、miR-186、miR-195、miR-345和miR-885-5p）在OA中過表達[11]。最新研究表明，miR-146a、miR-155、miR-181a和miR-223在OA患者外周血單核細胞過量表達，miR-223與關節軟骨降解分泌的角質素硫酸鹽顯著相關，提示血漿和關節液中的miRNA可為OA患者提供有效的檢測手段[69]。當前，miRNA與OA的研究仍處于初級階段，其作為生物標志物而進行有效的干預治療有待深入開展。最新研究表明，小鼠關節腔內注射合成的雙鏈miR-15a可通過抑制靶基因B淋巴細胞瘤-2基因誘發細胞凋亡[70]。基于組織工程學，進行細胞與miRNA聯合治療也可有效地進行疾病干預[71]。
8 展望
miRNA在OA軟骨基質降解過程中扮演重要角色，可通過調控下游靶基因的表達，并與細胞因子相互影響，調節OA軟骨基質降解進展。OA特異性miRNA檢測對臨床精準預防、精準診斷和精準治療具有重要價值，為OA發病機制的探索提供了新思路。因此，miRNA作為治療靶點聯合抗關節炎藥物進行OA軟骨細胞增殖和修復調節，進而抑制OA軟骨基質降解，有望成為臨床治療OA的新方法。