小分子RNA（microRNA,miRNA）是一類存在于真核生物體內，長約20~25個核苷酸的內源性非編碼單鏈小分子RNA,對基因進行轉錄后調控，從而參與調節細胞增殖和分化，影響個體生長發育和疾病的發生過程，具有重要的生物學 功 能[1]. 間 充質干細胞 （mesenchymal stem cells,MSCs）是一類多能干細胞，具有自我復制和多向分化潛能的成體干細胞，在機體的發育、衰退以及疾病中有著重要的作用。在不同的條件下，它可以分化成成骨細胞、成軟骨細胞、脂肪細胞等不同的細胞系[2],因此它對于骨及軟骨的發育重建、損傷修復和組織再生都有著重要的臨床應用潛力。近年來，越來越多的研究表明miRNA與間充質干細胞的成骨和成軟骨分化有著密切的關聯。本文就miRNA在間充質干細胞成骨和成軟骨分化中的作用做一綜述。

1 miRNA的生成、特征及其功能

miRNA在細胞核內生成初級轉錄物；在核酸酶Drosha及其輔助因子的作用下，初級轉錄物被剪切成約70個核苷酸組成的miRNA前體，后者被轉運至胞漿中。在細胞質中，miRNA前體由核酸酶Dicer剪切生成19.26個核苷酸且具有生物 學功 能 的成 熟miRNA[3].成熟的miRNA與RNA誘導沉默復合體（RNA.induced silencing complex,RISC）結合，進而識別靶基因，與靶mRNA的3′。非翻譯區（untranslated region,UTR）堿基互補配對，發揮其降解mR.NA或抑制mRNA翻譯的功能[4].miRNA具有明顯的細胞特異性和組織特異性，在不同發育階段的同一細胞或處于同一發育階段的不同細胞中的miRNA表達譜不相同。

miRNA的數量約占整個基因組的1%,但能調節人類30%以上基因表達。一個miRNA可以結合到多個靶基因上發揮作用，且一個靶基因可受多個miRNA調控[5].研究表明：miRNA作為廣泛存在的、對基因進行轉錄后調節的分子，在生物進程中發揮著重要的作用，包括早期發育、細胞分化、凋亡、器官的發育、病毒感染和癌癥[6].

2 miRNA對成骨分化的調控

敲除Dicer和Drosha酶導致細胞內miRNA生成障礙后，MSCs向成骨細胞和脂肪細胞分化的能力喪失[7].而當敲除Dicer酶后，小鼠肢體發育障礙[8],從而提示適當水平的miRNA表達對于MSCs的成骨分化是必不可少的。近年來研究發現MSCs的成骨細胞分化是一個復雜的過程，涉及多種信號通路的調控。很多研究表明：miRNA是骨形成的重要調節因子，能夠通過調節靶基因的mRNA,從而調節骨形成過程中各種信號因子的受體、轉錄因子和信號分子，達到對干細胞成骨分化的精確調控。通常，miRNA對基因進行負性調控，因此miRNA可能通過作用于促進成骨的基因從而抑制成骨，或作用于抑制成骨的基因從而促進成骨。

2.1 miRNA抑制間充質干細胞的成骨分化

細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases,ERK）包括ERKl和ERK2,是將信號從表面受體傳導至細胞核的關鍵因子。磷酸化激活的ERKl/2由細胞質轉到細胞核內，進而介導下游因子的轉錄活化，參與細胞增殖與分化、細胞形態維持、細胞凋亡等多種生物學反應。研究發現：當miRNA.138過表達時，MSCs的骨形成能力下降，而當miRNA.138被拮抗后，MSCs的骨形成能力增強。同時檢測到局部粘著斑激酶（focal adhesion kinase,FAK）是miRNA.138的靶基因，miRNA.138通過抑制FAK的表達，從而抑制FAK.ERK1/2信號通路，最終抑制了MSCs的骨分化。[9].骨形成蛋白家族（bone morphogenetic protein,BMP）屬于轉化生長因子（transforming growth factor,TGF.β）超家族成員，BMPs與細胞膜上BMP受體結合后，導致受體激酶的激活，進而磷酸化細胞內的Smadl/5/8,后者與Smad4形成復合物后進入到細胞核內，結合在相應的DNA序列上，從而調節成骨細胞分化相關因子的表達。

Itoh等[10]發現：miRNA.141、miRNA.200a和miRNA.370能夠顯著下調BMP2誘導的MC3T3.E1細胞的分化，miRNA.141和。200a可能是通過抑制同源盒結構域基因Dlx5的翻譯從而發揮作用，而miRNA.370可能 是通過抑制轉錄因 子Ets1的表達從而調節成骨分化。

Runt相關轉錄因子2（runt.related transcription factor2,Runx2）是成骨分化過程中重要的轉錄因子。成骨分化中的許多信號通路如TGF.β、Notch等，均能通過啟動Runx2基因表達，最終激活成骨分化相關基因。Huang[11]等發現：誘導C2/C12、ST2以及間充質干細胞細胞系脂向分化時，miR.204上調，而Runx2的表達水平下降。抑制miR.204可上調Runx2水平的表達促進成骨分化，抑制成脂分化。

通過熒光酶基因系統，進一步證明miR.204通過靶向抑制Runx2mRNA的翻譯，從而抑制干細胞的成骨分化。在C2C12細胞成骨分化中，miR.206隨著分化的進行，其表達逐漸將降低。當miR.206過表達時，抑制成骨分化，而敲除miR.206則促進細胞的成骨分化。

miR.206的靶基因是連接蛋白43（connexin 43,Cx43），抑制miR.206可以上調Cx43的表達。但在成骨分化過程中，Runx2和Osterix等多種調節因子沒有參與miR.206的調節[12].雖然研究表明甲狀旁腺素（parathyroid hormone,PTH）可以調節Cx43,但未觀察到PTH對miR.206的影響，表明miR.206不通過PTH調節通路調控細胞成骨分化。另有研究發現：在BMP.2干預C2C12細胞激活Smad1/4后，miR.206表達水平下降；而不影響pri.miR.206表達水平，表明BMP.2通過抑制pri.miR.206轉變為成熟的miR.206,從而實現對干細胞分化的調節功能。

Wnt/β。catenin信號轉導通路的激活對干細胞增殖及成骨細胞分化具有重要的調節作用。在人MSCs分化過程中，通過表達miR.335能抑制人MSCs增殖及其成骨能力。Wnt信號通路能上調miR.335表達，而干擾素。γ（in.terferon.γ，IFN.γ）下調miR.3351Runx2是miR.335的直接靶基因，前者是骨分化過程的重要調節因子。

miR.335對Runx2的負調控，抑制人MSCs骨向分化[13].2.2 miRNA促進干細胞成骨分化。

研究表明：miRNA通過調控Wnt信號通路中的關鍵信號蛋白，激活或抑制Wnt通路，從而參與干細胞成骨分化作用。Dkkopf.1（DKK1）是Wnt信號通路中重要調節因子，miR.335.5p和miR.29a通過抑制DKK1表達，使β。catenin在細胞質內積聚，從而激活Wnt信號通路，促進干細胞的成骨分化[14,15].在ST2細胞中，miR.2861通過作用于組蛋白脫乙?；福℉istone deacetylases,HDAC5），降低HDAC5對成骨特異性轉錄因子Runx2的降解作用，通過間接提高Runx2,促進成骨細胞的分化。
miR.3960與miR.2861位于同一基因座，也能夠調節BMP2介導的ST2細胞骨向分化。

miR.3960的靶基因是Hoxa2（Runx2表達的抑制物），而 且Runx2的過表達誘導miR.2861和miR.3960的轉錄，因此認為Runx2與miR.2861和miR.3960存在一個獨特的自我調節通路[16].脂肪干細胞能向骨組織和脂肪組織分化，miR.17.5p促進脂肪干細胞的成骨向分化，與miR.106平衡調節脂肪干細胞的成骨向和成脂向的分化[17].

3 miRNA對軟骨分化的調控

3.1 miRNA促進成軟骨向分化

Miyaki等通過對目標基因分析以及熒光素酶檢測顯示：HDAC4是miR.140的靶基因[18].miR.140通過作用HDAC4,消除了HDAC4對Runx2的抑制，促進了軟骨向分化[19].

3.2 miRNA負調節成軟骨向分化

在TGF.β3驅動的MSCs成軟骨分化過程中，miR.145表達的下調能有效促進MSCs成軟骨分化。

Sox9是miR.145的靶基因，miR.145促進成軟骨向分化的調控機制是通過調節Sox9轉錄后水平的蛋白表達，抑制以Sox9為介導因子特異性的參與調控MSCs的成軟骨分化過程，負性調節軟骨細胞分化[20].

4微環境的改變時miRNA對骨分化的影響

研究發現：微環境變化使miRNA功能發生改變，導致疾病發生，且往往伴隨著一些關鍵miRNA表達的變化。

4.1 miRNA在炎性環境中對骨分化的調節作用

炎性刺激物，如內毒素、腫瘤壞死因子。α（tumor necrosis factor.α，TNF.α），通過激活c.jun氨基末端激酶（c.jun N.ter.minal kinase,JNK）信號通路，抑制BMP.2誘導的成骨分化。TNF.α可以誘導miR.155的表達，抑制細胞因子信號抑制因子（Suppressor of cytokine signaling 1,SOCS1）的表達，而SOCS1可以抑制TNF.α誘導的JNK通路。研究表明：在炎性環境下，miRNA.155通過抑制SOCS1的表達，負性調節成骨分化作用[21].Liu等發現牙周炎患者的牙周膜韌帶干細胞（periodon.tal ligament stem cells,PDLSCs）的多向分化潛能明顯低于健康人的PDLSCs,其原因在于miR.17水平的抑制，升高miR.17的水平可以部分逆轉PDLSCs的分化潛能；而且炎癥可以促進Smad泛素化調節因子1（Smad ubiquitin regula.tory factor one,Smurf1）的表達，后者是骨向分化重要的負調節因子；實驗證實：在PDLSCs中Smurf1是miR.17的直接靶基因。過多的細胞因子、miR.17和Smurf1形成一個反饋調節環。炎癥細胞因子直接激活Smurf1,下調miR.17,因此提高Smurf1介導的骨向分化因子的降解。

4.2伊班堿酸鹽對成骨細胞

miRNAs表達譜的影響用伊班堿酸鹽處理PDLSCs,改變其生長微環境，PDLSCs增殖能力顯著加強，且促進成骨相關基因表達。伊班堿酸鹽能夠引起成骨相關miRNA表達改變，而miRNA通過調節相應成骨過程中不同靶基因的表達，進而調控成骨分化，使堿性磷酸酶、骨保護素、骨鈣素和Runx2基因表達增強。

5展望

miRNA是所有的生物發育過程及疾病發生過程的重要調控因子，其對干細胞分化相關基因的靶向調控也是目前的研究熱點。研究miRNA與骨形成的關系對于牙周病引起的牙槽骨缺失以及口腔種植的發展都有很重要的意義。但在口腔領域，對miRNA與骨形成之間的關系的研究處于起步階段，還有很多問題有待解決：參與成骨分化調控的miR.NA的研究還僅局限于對單一miRNA功能的研究，幾個或多個miRNA之間對于成骨分化和骨代謝的調控尚不清楚。

不同的微環境下如炎癥環境、高糖環境，或隨著微環境的變化，miRNA的成骨分化和骨代謝會發生何種變化以及其機制如何還有待研究。