作者:范兴丽,潘乐,赵家园,项秋猛,陈启林,湖北医药学院附属太和医院口腔医学中心
牙周炎是牙周组织广泛存在的慢性感染性病变。牙齿表面菌斑累积引起宿主免疫反应,导致牙齿支持组织出现进行性破坏,最终牙齿松动或脱落,是成年人牙齿缺失的首要原因。全球范围内,约11%的成年人患有严重的牙周炎。近年来,越来越多的学者发现遗传和表观遗传学因素可以通过调节宿主对
2011年,Salmena等提出了竞争内源性RNA (competing endogenous RNA,ce-RNA) 假说。该假说指出ceRNA是一种全新的基因表达调控模式, ceRNA分子包括长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)、环状RNA(circular RNA,circRNA)、信使RNA (messengerRNA,mRNA) 等,它们竞争性与微小RNA (mi‐cro RNA,miRNA) 反应元件(miRNA responseelement, MRE) 结合, 影响miRNA 的功能和mRNA的表达,从而发挥生物学作用。ceRNAmiRNA-mRNA构成的网络系统即ceRNA网络,可参与牙周炎发展过程的调控。本文综述了ceRNA在牙周炎发生发展中的作用和机制,为ceRNA在牙周炎治疗中的进一步应用提供依据。
1. ceRNA 与牙周炎
ceRNA网络中,处于中心地位的是miRNA,由18~24个核苷酸构成。miRNA通过MRE与靶基因的互补序列结合,调控蛋白质编码基因的表达过程,主要发挥对靶基因的抑制效应。lncRNA是长度超过200个碱基序列的非编码RNA (noncoding RNA,ncRNA),可通过多种途径调控基因的表达水平,包括染色质修饰、转录和转录后的干扰。circRNA是一种环状的特殊类型的ncRNA,由RNA的3’ -端与5’ -端共价结合生成。lncRNA、circRNA有多个miRNA结合位点,而1个miRNA 可以调控多个靶基因,相同的靶基因可以被不同的miRNA 调控,由此circRNA与miRNA调控的不同靶基因之间形成了一种竞争关系,即circRNA的“海绵吸附”效应,这一效应使得miRNA无法与靶基因结合。
研究表明: ceRNA (包括lncRNA、circ-RNA、mRNA等) 广泛参与遗传调控、细胞增殖和分化、凋亡、自噬、焦亡和炎症反应等多个生物学过程,其异常表达与多种疾病有关,包括牙周炎在内。凋亡是一种受基因调控的细胞自主的程序性死亡,与细胞坏死不同,自噬是一种进化上高度保守的生理代谢过程,凋亡与自噬均是为维持细胞内环境的平衡与稳定。牙周韧带干细胞(periodontal ligament stem cell, PDLSC) 具有增殖、更新、多向分化等多种生物学特性,而牙周韧带细胞(periodontal ligament cell,PDLC) 含有刺激牙周再生能力的细胞,它们对维持牙周内环境的平衡稳定、促进牙周组织愈合发挥重要作用。
当牙周组织受到病原菌的入侵时,炎症反应信号通路被活化,细胞自噬被激活,自噬通过促进细胞死亡或阻断感染细胞的凋亡,在牙周炎中发挥双重作用。ceRNA竞争性结合miRNA,抑制靶基因的表达,导致组织细胞产生一系列生理、病理反应过程,调节PDLSC和PDLC的增殖或凋亡过程,从而影响牙周炎的进展。
2. ceRNA 抑制牙周炎的发生发展
目前在ceRNA和牙周炎关系方面,普遍的观点认为ceRNA可以抑制炎症导致的细胞凋亡和损伤过程,促进PDLSC的增殖和成骨分化,抑制炎症因子的表达,从而抑制牙周炎的进展,是牙周炎的保护因子。
2.1 ceRNA参与减少细胞凋亡和炎症损伤、抑制炎症因子表达和细胞焦亡的过程
脂多糖(lipopolysaccharide,LPS) 是牙周致病菌最主要的毒力因子,可促进牙周组织细胞的凋亡和损伤,释放炎症因子。在LPS模拟的炎症微环境中, lncRNA 表达谱发生了明显变化。Huang 等发现:
Han等也证实:lnc TUG1可靶向miR-132,介导PDLC的增殖和凋亡。还有研究发现:lnc FGD5-AS1(FGD5 transcriptionfactor G antisense RNA 1,一种细胞高丰度 lncRNA)通过调节miR-142-3p/细胞因子信号转导抑制因子6 (suppressor of cytokine signaling 6,SOCS6) 轴阻止牙周炎的发生,lnc FGD5-AS1过表达可抑制核因子- κB (nuclear factor-kappa B,NF-κB) 信号通路的激活,促进PDLC增殖,减少细胞凋亡。
临床研究发现: lnc FGD5-AS1 与miR-130a作为诊断慢性牙周炎的检测指标,具有较高的特异性和灵敏性,低水平的lnc FGD5-AS1、高水平的miR-130a与牙周袋深度、附着丧失一样,可作为牙周炎预后不良的独立危险因素。lncFGD5-AS1为诊断、治疗牙周炎以及判断其预后提供了新思路。喻茂文等发现:LINC00963可与miR-525-5p直接结合,干扰LINC00963通过靶向miR-525-5p,抑制了炎症因子TNF-α、IL-1β的表达以及牙周韧带细胞凋亡,降低了促凋亡蛋白Bax(Bcl-2-associated X protein) 表达水平,提高了B淋巴细胞瘤-2 (B-cell lymphoma-2,Bcl-2) 的表达水平。炎症微环境下,通过基因测序可发现circRNA的表达谱发生了显著变化。
Li 等发现: circ_0066881 靶向miR-144-5p/RORA轴, 过表达circ_0066881可减轻PDLC凋亡和损伤,降低炎症因子IL-1β、IL-6、IL-8和TNF- α的表达水平。TRAF6(TNF receptor associated factor 6) 是一个泛素连接酶,广泛参与固有免疫反应。敲低circ_0099630可通过miR-940/TRAF6/NF- κB 轴缓解炎症导致的PDLC损伤,促进PDLC增殖,抑制PDLC中IL-6和TNF- α 的表达。
Wang 等发现: PDLC中circ_0062491通过miR-498/SOCS6轴抑制PDLC凋亡和损伤,降低炎症因子IL-6、IL-1β和TNF-α的表达水平。Pan等发现:circ_0138959低表达可通过miR-527/caspase-5轴提高细胞的增殖活力,并抑制牙龈成纤维细胞(human gingival fibroblast,HGF) 焦亡。焦亡是一种介于凋亡和坏死之间的促炎性程序性细胞死亡,其特征是DNA损伤、膜穿孔、IL-1β和IL-18的释放。circ_0138959抑制细胞焦亡的作用提示circ_0138959在牙周炎治疗中有一定的应用前景。
此外,还有多个研究探索了ceRNA的作用机制。circ_0003948过表达可通过miR-144-3p/NR2F2/PTEN 信号通路、circ_0085289 靶向let-7f-5p/SOCS6 轴、circ_0081572 靶向miR-378h/RORA轴抑制PDLC凋亡和炎症因子表达,减轻LPS引起的PDLC炎症损伤,缓解牙周炎的进展。
2.2 ceRNA参与促进PDLSC增殖和成骨分化过程
Wang等发现:lnc DLX2-AS1通过海绵化miR-330-3p靶向Y RNA Ro60 (Y RNA binding protein,是由 RNA聚合酶Ⅲ转录的非编码RNA) 结合蛋白的表达,抑制PDLSC炎症反应,减少细胞凋亡。此外,lnc OIP5-AS1 (一种抑癌基因lnc-RNA) 可直接靶向并下调miR-92a-3p的表达, 过表达lncOIP5-AS1可抑制炎症因子TNF-α、IL-6、IL-1β的表达和丙二醛(malondialdehyde,MDA,一种生物体脂质氧化的天然产物)、乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH) 的水平,促进Runt相关转录因子2 (Runt-related transcription factor 2,RUNX2)、成骨蛋白骨钙素(osteocalcin,OCN)、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)、骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2,BMP2) 的表达,促进PDLSC增殖和成骨分化。
Liu等发现:下调lnc PTCSC3 (papillary thyroid carcinoma susceptibility candidate 3) 可促进PDLSC增殖,从而缓解牙周炎症状。Wang等发现:circ_0062491可通过miR-142-5p/类
3. ceRNA 促进牙周炎的发生发展
与上述研究不同,还有一些研究发现某些ceRNA可促进牙周炎的进展,主要通过促进炎症因子表达、抑制细胞增殖、促进细胞凋亡、调节免疫因子表达等机制来实现。Cheng等发现:lnc ZEY-AS1可海绵化miR-129-5p,调控牙周炎牙周组织中的核转录因子红系2相关因子2/血红素加氧酶-1 (nuclear factor-erythroid2-related factor 2/heme oxygenase-1,Nrf2/HO-1) 信号通路(人体重要的内源性抗氧化应激通路) 和NF-κB信号通路,介导DDX3X (DEADboxhelicase 3 X-linked,一种RNA依赖性ATP酶)表达,促进牙周组织的炎症损伤和氧化应激,降低细胞增殖率,促进细胞凋亡。
DDX3X是炎症小体NLRP3 (一种炎症小体传感器蛋白) 的上游调节剂,Nrf2/HO-1是一种经典的抗氧化通路,该研究证实lnc ZEY-AS1可抑制Nrf2/HO-1信号通路,加速PDLC的氧化损伤。Zhang等发现:lnc NEAT1 (NEAT1,nuclear paraspeckle assembly transcript 1,核副斑组装转录物 1) 可海绵化miR-200c-3p,促进肿瘤坏死因子受体相关因子6 (tumor necrosis factor receptor-associated factor 6,TRAT-6) 的表达,使PDLC炎症反应加重,凋亡率增加且增殖率降低。
有学者构建了牙周炎中与铁死亡相关的ceRNA网络,结果发现:lnc NEAT1位于中心枢纽位置,这提示lnc NEAT1极有可能通过调控PDLC的铁死亡参与到牙周炎的进展中。铁死亡的特征是铁依赖性活性氧的积累,导致过度的脂质过氧化和细胞死亡。
还有研究发现
Deng等建立了LPS导致的牙周炎损伤模型,发现细胞增殖、创面愈合和成骨分化受到抑制,上调circ_0138959可促进细胞凋亡和炎症损伤,这种作用主要通过circ_0138959 靶向 miR-495-3p/TRAF6轴来实现。Wang等发现:circ_0099630可通过海绵化miR-212-5p抑制PDLC增殖和成骨分化。He等认为:circ_0084054可海绵化miR-508-3p,通过miR-508-3p/PTEN 信号轴使炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α表达增加,细胞凋亡比例降低,加重牙周组织炎症,促进牙周炎合并
Wangzhou等的研究发现:在牙周炎影响的PDLSC中,lnc MAFG-AS1 (MAFG antisense 1) 表达下调,lnc MAFG-AS1可海绵化miR-146a,miR-146a 可以靶向Toll 样受体4 (toll-like receptor 4,TLR4),MAFG-AS1过表达导致TLR4上调并抑制PDLSC的增殖。TLR4是一类参与天然免疫的重要蛋白分子,也是连接特异性免疫和非特异性免疫的桥梁,是牙周炎的关键参与者,在此过程中介导多种促炎细胞因子如IL-6、IL-1β 和IL-18 的产生。
此外,Yu 等使用牙周炎患者分离的人PDLSC作为炎症微环境的细胞模型, 发现circMAP3K11 (MAP3K11, mitogen-activated proteinkinase kinase kinase 11,有丝分裂原活化蛋白激酶激酶 11) 可靶向miR-511-3p调节TLR4的表达,影响PDLSC的增殖、凋亡和迁移,抑制PDLSC的再生能力。Wang等发现小脑变性相关蛋白1反义转录物(cerebellar degeneration-related protein 1 antisense,CDR1as) 作为miR-7的海绵,可激活细胞外信号调控蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK) 信号通路,抑制PDLSC的增殖,从而加重牙周组织的炎症。
来源:范兴丽,潘乐,赵家园,等.竞争性内源性RNA在牙周炎中的作用及机制的研究进展[J].国际口腔医学杂志,2025,52(03):317-322.