新研究指出，一种以前未知的长非编码RNA（lncRNA）在激活核因子-κB（NF-κB）炎症反应和推动膝关节骨关节炎进展中起着关键作用。

在体外模型中，下调这种名为PILA（PRTM1相互作用的lncRNA）的lncRNA的表达，抑制NF-κB途径的激活，并减弱细胞因子诱导的膝关节软骨细胞外基质（ECM）降解。相反，PILA的过度表达促进了NF-kappaB途径的激活，加速了ECM的降解。

“我们相信，我们的研究为NF-kappaB信号的复杂调节和潜在的新治疗靶点提供了以前未知的见解，”研究人员在论文中描述了他们对炎症细胞因子诱导的lncRNAs在骨关节炎发病机制中的作用及其潜在机制的研究，发表于科学信号2022年5月24日。

作为基因组非编码“暗物质”的组成部分，lncRNAs通过直接与信使RNA相互作用，以及与蛋白质、底物和小分子相互作用，在调节基因表达方面发挥着重要作用。

lncRNAs越来越多地涉及多个疾病领域，同时被视为良好的药物靶点，因为它们以组织特异性的方式表达。

对人类膝关节骨关节炎软骨细胞的转录组学测序数据的初步分析表明，当细胞受到炎性细胞因子TNF-α和IL-1beta刺激时，1041个先前注释或潜在的lncRNAs上调或下调超过2倍。

其中，718个lncRNAs的表达减少，而327个在炎症软骨细胞中高度上调。

其中，由中国广东南方医科大学临床研究中心的汤素安领导的研究人员以PILA为研究对象，PILA的表达上调了近15倍。PILA由3个外显子和554个核苷酸组成，主要定位于软骨细胞的细胞核。

实时PCR分析表明，PILA的表达在TNFα和IL-1beta刺激下迅速增加。在2小时内达到峰值后，水平逐渐下降，12小时后恢复到基线水平。

结果表明，每个软骨细胞的PILA分子数量增加了12.5倍，而在接受膝关节置换手术的患者的软骨中，可以看到，与未受损组织相比，受损组织的PILA增加。

RNA干扰

为了研究PILA在骨关节炎病理学中的作用机制，研究人员在人类软骨细胞中进行了RNA干扰实验。在TNFα处理的软骨细胞中沉默PILA可降低基质降解蛋白酶如MMP3、MMP13和ADAMTS4的表达，而PILA的过度表达可促进这些蛋白酶的表达。

在PILA沉默的软骨细胞中，结构蛋白糖胺聚糖水平升高，而当PILA过度表达时，结构蛋白糖胺聚糖水平降低。研究还表明，敲除菌毛可抑制TNF-α驱动的软骨细胞凋亡。PILA过度表达的情况正好相反。

已知NF-kappaB信号在膝关节炎性骨关节炎中起着关键作用，为了确定PILA是如何符合这张图片的，研究人员对其空间分布进行了分析，表明PILA与骨关节炎软骨细胞中NF-kappaB的p65 DNA结合亚基共定位。

细胞因子诱导的p65磷酸化和随后p65复合物向细胞核的易位是NF-kappaB信号激活的标志，研究人员发现，沉默PILA可降低TNF诱导的p65磷酸化，而过度表达可促进其。免疫荧光染色证实PILA基因敲除消除了TNF诱导的p65核易位。

研究人员说：“这些发现表明，高度丰富的PILA促进软骨细胞降解，并积极激活NF-kappaB信号通路。”。

TNF治疗后菌毛表达增加的发现促使研究p65在菌毛转录中的作用。研究发现，沉默p65显著降低PILA水平，表明lncRNA的转录依赖于p65。

序列分析表明，在PILA的启动子区域有一个潜在的p65结合位点，这在实验上得到了证实，表明p65主要负责TNF诱导的软骨细胞PILA转录。

这导致了进一步的研究，以揭示PILA诱导NF-kappaB信号激活的潜在机制，并鉴定PRMT1（蛋白精氨酸N-甲基转移酶1）作为结合菌毛的蛋白质。

奇怪的是，尽管先前的研究报告表明，骨关节炎软骨细胞中的PRMT1增加，但研究人员无论是在TNF处理的细胞中，还是在比较受损和未受损软骨中的PRMT1丰度时，都没有观察到这一点。

PILA丰度不受PRMT1基因敲除的影响，PRMT1丰度也不受PILA基因敲除的影响。然而，PILA需要PRTM1才能对软骨细胞发挥作用。

研究人员说：“这些结果表明，PILA与PRMT1相互作用，形成一种功能复合物，在不调节其丰度的情况下促进软骨细胞功能障碍。”。

据报道，PRMT1可以与p65结合并激活NF-kappaB途径，但研究人员再次没有观察到这种相互作用。相反，PRMT1促进了解旋酶DHX9的甲基化，进而增强了DHX9与NF-kappaB p65亚基的相互作用，促进了NK-kappaB途径的激活。

PILA以浓度依赖性的方式促进PRMT1与DHX9的结合。这反过来又修饰了DHX9，导致TGFβ激活激酶1（TAK1）表达增加，这是NF-κB激活的直接原因。

为了研究菌毛激活的生理后果，研究人员在人软骨中敲除并过度表达lncRNA，并在无TNF和有TNF的情况下培养10天。

即使在非炎症条件下，PILA的过度表达也会促进蛋白多糖的丢失，而PILA的敲除可减轻TNF诱导的软骨基质降解。

在小鼠中，用病毒载体传递菌毛增加了软骨破坏。

研究人员总结道：“这项研究确定PILA是一种PRMT1相互作用的lncRNA，在炎症条件下在关节软骨细胞中诱导，促进NF-κB信号传导，增强软骨退变。”