《Frontiers in Medicine》：Emerging regulatory role of lncRNA MALAT1 in bone homeostasis: from the β–catenin–OPG/Jagged1 signalling axis to a broader regulatory network
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近年来，转移相关肺腺癌转录本1（MALAT1）已成为骨稳态的一个候选调控因子，已有研究报道其对成骨细胞和破骨细胞的分化、活性及通讯产生影响。这些效应具有细胞类型特异性，在某些实验模型中甚至呈现相反方向的作用。骨重塑是一个高度调控的过程，对骨骼完整性至关重要，一
近年来，转移相关肺腺癌转录本1（MALAT1）已成为骨稳态的一个候选调控因子，已有研究报道其对成骨细胞和破骨细胞的分化、活性及通讯产生影响。这些效应具有细胞类型特异性，在某些实验模型中甚至呈现相反方向的作用。骨重塑是一个高度调控的过程，对骨骼完整性至关重要，一旦失调可导致代谢性骨病，如骨质疏松症和骨关节炎。培养细胞和啮齿动物模型的研究表明，MALAT1部分通过β-连环蛋白（β-Catenin）-骨保护素（OPG）/Jagged1通路作用于骨重塑，影响成骨分化和破骨细胞生成。除该通路外，MALAT1还调控间充质干细胞分化和骨微环境，从而参与涉及多种信号级联和基因表达程序的复杂调控网络。高通量测序和功能检测的最新发展拓宽了MALAT1在骨代谢中的作用谱，提示其通过多种信号轴而非单一主导机制发挥作用。本综述旨在全面总结MALAT1调控骨稳态的分子机制，重点关注其与β-连环蛋白（β-Catenin）通路的相互作用及其对其他调控通路的影响。为阐明这些通路，研究人员力求推进对骨代谢紊乱疾病发病机制的理解，并确定临床干预的候选靶点。全文始终区分了经实验证实的机制与提出的模型。此处总结的证据基础几乎全部来自临床前研究，MALAT1尚未在任何临床研究中被验证为生物标志物或治疗靶点。
1 引言
长链非编码RNA（lncRNA）现已超越其最初“转录噪声”的定性，被认为在基因表达和细胞过程的调控中发挥关键作用。其中之一是转移相关肺腺癌转录本1（MALAT1），又称核富集丰富转录本2（NEAT2），在哺乳动物物种中高度进化保守且定位于细胞核。MALAT1最初被认为是肺癌转移的预后因子，随后与乳腺癌、卵巢癌和肝细胞癌以及非恶性过程（包括脓毒症和病毒感染）相关联。其报道的分子活性包括基因表达调控、可变剪接、表观遗传调控以及与转录因子和染色质修饰因子的结合。这些功能表明MALAT1有助于核结构和基因调控网络，但其在这些网络中是否占据层级主导地位尚未明确。近期研究揭示了MALAT1在组织稳态和发育中的重要作用，例如参与卵巢卵泡和母胎界面的细胞增殖、迁移、凋亡和炎症反应调控，指向其在生殖生物学及相关疾病中的作用。同时，骨骼系统中骨重塑过程的精确调控是骨稳态的关键决定因素，正受到更多关注。骨重塑是一个由成骨细胞和破骨细胞协调活动的精细调控过程，其失衡会导致骨质疏松症或骨硬化症等骨骼疾病。MALAT1是影响骨重塑的新兴lncRNA之一。骨重塑在基本多细胞单位内循环进行，破骨细胞吸收期之后是逆转期和成骨形成期，正常条件下移除的骨量与替换的骨量相匹配。骨细胞作为骨中最丰富的细胞，是该循环的主要机械传感器，部分通过分泌硬骨抑素抑制成骨细胞Wnt信号和释放RANKL支持破骨细胞形成来调节其两个分支。核心偶联模块是RANK-RANKL-OPG轴：成骨细胞谱系细胞向破骨细胞前体上的RANK呈递RANKL从而驱动其分化，而同一谱系分泌的骨保护素（OPG）作为诱饵受体中和RANKL，因此决定吸收活性的是RANKL与OPG的比率而非任一分子的单独水平。机械负荷、甲状旁腺激素、雌激素和炎性细胞因子均汇聚于此比率。MALAT1通过调控已知在成骨和破骨过程中发挥作用的多个信号通路而在骨稳态中发挥作用，其中主要信号转导通路是Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-Catenin）信号通路，参与控制成骨细胞分化和活性。MALAT1在该通路中的调控作用已被揭示，下游靶点如骨保护素（OPG）和Jagged1是骨代谢的关键因子。OPG通过作为核因子kappa-Β配体受体激活剂（RANKL）的诱饵受体抑制破骨细胞的分化和活性，而Jagged1通过与Notch受体相互作用调节骨祖细胞的命运。这些分子共同形成一个调控轴，MALAT1通过该轴影响骨重塑，其影响方向并不统一。除β-连环蛋白-OPG/Jagged1（β-Catenin-OPG/Jagged1）通路外，MALAT1还可通过竞争性内源RNA（ceRNA）、表观遗传修饰以及靶向不同转录因子来调控骨微环境中的细胞成分，涉及骨髓间充质干细胞（BMSCs）、软骨细胞和免疫细胞。关于MALAT1在骨疾病中的作用证据日益增多，其表达失调与骨重塑改变相关，参与骨质疏松症和其他代谢性骨疾病的发病机制。恢复MALAT1表达已在骨质疏松症的临床前模型中改善了骨表型。本综述旨在系统阐述MALAT1在骨稳态中的作用，从其调控β-连环蛋白-OPG/Jagged1（β-Catenin-OPG/Jagged1）通路开始，进而扩展到更广泛的骨微环境，并解释MALAT1失调在骨疾病中的功能及其可能的治疗潜力。
2 MALAT1的分子特征与骨稳态的生物学基础
2.1 MALAT1的基因结构、表达和亚细胞定位
MALAT1（亦称NEAT2）是一种长约8.7千碱基（kb）的长链非编码RNA，位于人类染色体11q13上，包含高度保守的核保留信号，使其主要定位于核斑（nuclear speckles）。其表达受转录因子SP1、SP3以及组蛋白乙酰化等表观遗传机制的调控。MALAT1在大多数组织中普遍高表达，在骨相关细胞（如骨细胞、间充质干细胞和成骨细胞）中丰度较高。MALAT1在成骨诱导期间升高，在破骨分化期间下降。其核定位使其能够与富含丝氨酸/精氨酸的剪接因子（SRSFs）等核蛋白结合，调控pre-mRNA的可变剪接和转录，并通过染色质重塑参与表观遗传控制，从而影响骨代谢相关基因的表达程序。
2.2 骨稳态中细胞和分子调控网络概述
骨稳态依赖于成骨细胞、破骨细胞和骨细胞的协调活动，其中Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-Catenin）、RANKL/OPG和Notch通路最为突出。Wnt/β-连环蛋白通路刺激成骨基因表达促进骨形成。成骨细胞产生的OPG作为诱饵受体阻断RANKL与破骨细胞前体上RANK的结合，抑制破骨细胞生成。Notch信号通过与Jagged或Delta样家族配体结合，对骨骼的影响取决于配体、受体和应答细胞的分化阶段，并与Wnt/β-连环蛋白信号相互修饰。MALAT1作为一种lncRNA，整合这些信号通路，例如通过海绵吸附miR-124-3p上调IGF2BP1激活Wnt/β-连环蛋白通路，通过miR-124/NFATc1轴调控破骨细胞分化，并调控成骨细胞中OPG和RANKL的表达，以及通过Jagged1与Notch信号通路交互。
3 MALAT1通过β-连环蛋白-OPG/Jagged1信号轴调控骨重塑
3.1 MALAT1直接调控β-连环蛋白信号通路
MALAT1被提出与β-连环蛋白（β-catenin）蛋白存在物理相互作用，促进其核转位和转录活性，该相互作用基于共沉淀和蛋白稳定性实验推断得出。这导致下游靶基因如Jagged1和OPG的表达。全球性Malat1敲除小鼠和成骨细胞特异性条件性敲除小鼠均表现出低骨量表型，包括骨小梁体积分数、数量、骨密度和连接密度降低，以及破骨细胞表面和数量增加。MALAT1敲低后，β-连环蛋白的核积累显著减少，伴随Runx2和Osterix等成骨分化标志物的下调。其机制可能是MALAT1结合β-连环蛋白的N端结构域阻止其泛素化降解。此外，MALAT1还通过调控miR-124-3p/IGF2BP1/Wnt/β-连环蛋白通路，作为ceRNA结合miR-124-3p，解除对IGF2BP1的抑制，从而激活Wnt/β-连环蛋白通路，促进成骨分化。MALAT1也通过调控β-连环蛋白/OPG/Jagged1通路参与软骨细胞等细胞的串扰，并以非细胞自主方式影响破骨细胞生成。
3.2 OPG作为MALAT1抑制骨吸收的下游效应因子
MALAT1被报道通过其作用于β-连环蛋白信号来提高OPG表达。在小鼠中，Malat1过表达伴随着更高的血清OPG水平和更低的血清I型胶原羧基末端肽（CTX-1）水平，并与骨矿物质密度（BMD）增加相关。这表明MALAT1-OPG轴在维持骨骼完整性方面具有生理相关性。MALAT1-β-连环蛋白-OPG轴是一个复杂的调控网络，MALAT1参与稳定β-连环蛋白并增强其转录活性，导致OPG转录增加，从而抑制破骨细胞分化和活性。
3.3 Jagged1在MALAT1介导的成骨细胞-破骨细胞偶联调控中的功能
在成骨细胞谱系细胞中，MALAT1激活β-连环蛋白信号通路，上调Jagged1转录，进而激活下游Notch信号通路，诱导Hes1和Hey1等Notch靶基因表达，促进成骨细胞分化。有提议认为Jagged1也作用于破骨细胞前体，通过Notch激活减少活化T细胞核因子c1（NFATc1）的诱导，但此步骤在MALAT1背景下未被证实。Malat1缺陷小鼠骨中Jagged1减少，伴随骨形成减少和破骨细胞数量增加。Jagged1因此被视为MALAT1作用于成骨细胞和破骨细胞偶联的介质之一。
4 MALAT1通过ceRNA机制调控骨相关基因表达
4.1 MALAT1作为调控关键成骨转录因子的miRNA海绵
MALAT1通过ceRNA机制间接作用于成骨转录因子。它通过海绵吸附miR-30解除对Runx2的抑制，通过海绵吸附miR-96调控Osterix，通过海绵吸附miR-93-5p解除对SMAD5的抑制，通过海绵吸附miR-129-5p支持衰老干细胞的成骨程序。这些相互作用通过荧光素酶报告基因或免疫沉淀实验结合功能读数在骨骼或牙科细胞中得到验证。而miR-214和miR-204的相互作用在其他背景中得到支持。ceRNA生物学存在一般局限性，即竞争效应仅在竞争转录本浓度与miRNA及其他靶标相当才有意义，大多数MALAT1轴基于过表达或敲低结合双荧光素酶报告基因，应视为候选机制。
4.2 MALAT1通过miRNA海绵调控破骨细胞分化
MALAT1通过作为ceRNA结合miR-124，解除其对驱动破骨细胞分化的转录因子NFATc1的抑制，从而促进破骨细胞生成。该相互作用通过双荧光素酶报告基因和互逆敲低及拯救实验得到确认。体内这种促破骨效应被成骨细胞谱系产生的OPG所拮抗。MALAT1的净骨吸收结果取决于组织中的RANKL与OPG比率。MALAT1对破骨细胞生成的总体效应取决于细胞环境和微环境线索，其在单核巨噬细胞谱系中细胞自主地促进破骨生成，而在成骨细胞谱系中则净抗吸收。
5 MALAT1在骨髓间充质干细胞成骨分化中的调控作用
5.1 MALAT1调控间充质干细胞自我更新和成骨命运决定
MALAT1通过调控β-连环蛋白和Notch通路，影响骨髓间充质干细胞（MSCs）的干性和成骨分化。MALAT1在成骨诱导期间持续上调，与Runx2和Osterix等成骨转录因子上调相关。它通过海绵吸附miR-30、miR-96、miR-124和miR-214-3p等miRNA来调控靶基因。敲低MALAT1使MSC分化从成骨转向成脂，表现为PPARγ和C/EBPα表达增加。MALAT1还与EZH2（多梳抑制复合物2的催化亚基）关联，参与表观遗传调控。此外，MALAT1可通过外泌体介导细胞间通讯，例如源自MSCs的外泌体MALAT1通过调控miR-34c/SATB2轴改善骨质疏松模型中的骨形成。
5.2 MALAT1与微环境因素的协同相互作用
MALAT1将微环境信号与MSC成骨分化联系起来。机械应力（如周期性拉伸和流体剪切力）通过YAP/TAZ信号轴诱导MALAT1表达。相反，肿瘤坏死因子α（TNF-α）等炎性细胞因子通过激活NF-κB信号通路抑制MALAT1表达，降低MSC成骨潜能。缺氧也与MALAT1表达变化相关，但其机制在骨细胞中尚未完全明确。MALAT1作为分子枢纽，连接胞外刺激与胞内信号网络，包括β-连环蛋白-OPG/Jagged1通路。
6 MALAT1在破骨细胞分化和骨吸收中的功能
6.1 MALAT1调控破骨细胞前体细胞增殖和分化
在RANKL刺激下，MALAT1在RAW264.7细胞和骨髓来源巨噬细胞（BMMs）中表达显著诱导，通过激活NF-κB和MAPK通路促进破骨细胞生成。内皮祖细胞来源的外泌体富含MALAT1，通过下调miR-124促进BMMs迁移和破骨生成。敲低MALAT1导致TRAP阳性多核细胞数量减少、肌动蛋白环组装破坏和骨吸收陷窝面积丧失。MALAT1/miR-124/NFATc1信号轴在破骨细胞前体分化中至关重要。体内，Malat1敲除小鼠的骨质疏松表型源于成骨细胞功能受损及细胞间通讯中断，而非对破骨细胞的直接作用。在多发性骨髓瘤中，NSUN2依赖的MALAT1甲基化提高其稳定性，并通过外泌体传递至破骨细胞前体诱导RANKL表达。
6.2 MALAT1通过细胞骨架调节调控破骨细胞功能
MALAT1敲低会破坏破骨细胞中F-肌动蛋白环的组装并降低骨吸收能力，确立了细胞骨架表型。MALAT1与调控细胞骨架组织的RhoA/ROCK通路和CDC42/WASL的联系主要在非骨骼细胞中建立，在破骨细胞中是否直接作用于这些效应器尚未被测试。
7 MALAT1在骨微环境免疫调节中的作用
7.1 MALAT1调控T细胞与骨细胞相互作用
MALAT1在调节T细胞与骨细胞的通讯中发挥作用，可能通过调控T细胞分泌RANKL和干扰素γ等关键细胞因子间接影响破骨细胞生成。MALAT1在T细胞活化期间被诱导，并影响其细胞因子输出。它通过海绵吸附miR-15/16上调CD28和白介素2（IL-2），参与T细胞活化和记忆。MALAT1还被认为参与辅助性T细胞17（Th17）亚群的分化和活性，口服抑制MALAT1可阻断Th17极化和炎症。
7.2 MALAT1在巨噬细胞极化和骨修复中的作用
MALAT1调控巨噬细胞极化。一项研究显示，MALAT1敲低增加了M2相关标志物而不改变M1标志物，表明MALAT1通过抑制M2分化偏向M1状态。这与其作为ceRNA结合miR-30b有关。相反，在三阴性乳腺癌细胞来源的细胞外囊泡中，MALAT1通过POSTN和Hippo/YAP轴促进M2极化。MALAT1在骨缺损愈合中是促进还是抑制M2极化尚未被直接测试。
