2.1  自噬发生机制  骨自噬分为微自噬(microautophagy)、分子伴侣介导的自噬和巨自噬(macroautophagy)3种方式。自噬发生过程包括自噬诱导、自噬体形成和成熟降解3个阶段，见图2。细胞自噬在正常生理条件下会保持基础水平，而在遇到如运动刺激、饥饿、氧化应激等情况时，将开始自噬诱导。以上条件下，其上游原本活跃的mTOR被抑制，mTORC1活性降低，导致ULK1/2、mATG13的去磷酸化并组成mATG13-ULK1/2复合物，活化ULK1/2，活化的后者又磷酸化FIP200，进而启动自噬^[8]。有研究表明，自噬启动时，不同于mTOR通过ULK1Ser757位点抑制ULK1的方式，AMPK可磷酸化ULK1Ser317和Ser777位点，进而激活ULK1^[9]。自噬诱导后，自噬相关基因14、Beclin1、Vps15和mVps34组成复合体启动成核反应，将自噬相关基因21、自噬相关基因24结合到膜上组成前自噬体(pre-autophagosomal structure，PAS)^[10]。此处需要2种泛素化系统：自噬相关基因12-自噬相关基因5和微管相关蛋白轻链3Ⅱ-磷脂酰乙醇胺参与^[11]。形成的自噬体经微管转运到溶酶体，外膜与溶酶体相融合，由水解酶完成整个自噬小体的成熟降解。此阶段中，自噬体内溶胶环境的酸化是自噬体与囊泡融合的必要步骤，且有Lamp2、小GTP蛋白Rab7和紫外线放射抗性相关蛋白等因子参与^[12]。通过多次催化分解，降解为糖类、核苷和氨基酸等小分子重新进入胞质参与代谢和合成利用。

2.2  骨自噬

2.2.1  骨髓间充质干细胞自噬  骨髓间充质干细胞具有自我更新和多向分化的特性和修复重建受损骨组织的功能，是治疗骨疾病的首选种子细胞，其自噬水平的变化直接影响成骨分化功能的发挥。有学者报道，骨自噬在提高骨髓间充质干细胞氧化应激存活率的同时，还

能保持骨髓间充质干细胞活性的稳定^[13]。研究显示，5%的低氧条件可通过抑制丝裂原活化蛋白激酶、激活PI3K/AKT/mTOR等通路，联合成骨分化诱导液促进骨髓间充质干细胞向成骨分化^[14]。在缺氧模型中，白细胞介素8能通过Akt/STAT3通路提高人骨髓间充质干细胞自噬和增殖能力，降低缺氧缺血对人骨髓间充质干细胞造成的损伤^[15]。与之相反，通过Western blot分别检测年轻小鼠和衰老小鼠微管相关蛋白轻链3Ⅱ、Beclin 1、p62蛋白表达发现，与年轻组小鼠相比，老年组小鼠骨髓间充质干细胞凋亡增加，微管相关蛋白轻链3Ⅱ、Beclin 1表达下降，p62蛋白表达水平升高，自噬信号通路相关蛋白p-Akt、Akt、p-mTOR、mTOR表达升高，骨量减少^[16]。这表明在衰老和细胞器受损条件下，老年小鼠骨髓间充质干细胞自噬活性下降，凋亡增加，抑制骨髓间充质干细胞成骨分化。有学者研究发现，氧化应激对骨髓间充质干细胞自噬具有双重作用，即在诱导其凋亡的同时亦诱导保护性自噬作用，抑制骨髓间充质干细胞自噬可加速其凋亡，增强其自噬能提高其在2型糖尿病移植治疗中的存活率^[17]。此外，mTOR能提高自噬活性较低的骨髓间充质干细胞自噬活性，减弱其向成骨细胞分化的潜力^[18]。以上均提示自噬可能在骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的过程中扮演重要角色。

2.2.2  成骨细胞自噬  成骨细胞由骨髓间充质干细胞分化而来，通过分泌胶原、基质和酶类启动并主导骨形成过程。研究证明，自噬能正向调控成骨细胞分化和成熟。如糖尿病高糖环境过度产生活性氧，加速成骨MC3T3-E1细胞中的蛋白氧化和自噬，而自噬缺陷会导致线粒体形态学缺陷，抑制成骨细胞在高糖环境中的分化^[19]。表明自噬是维持成骨细胞在高糖环境下活性和功能的重要机制。在观察颅骨成骨分化时，发现自噬流增加显著，这提示在自噬参与颅骨早期成骨分化。此外，成骨细胞中核因子kB信号通路激活需要其与巨噬细胞接触，且此过程受p62抑制，即当成骨细胞内p62缺陷将导致骨丢失，并影响成骨细胞中CCL4表达及造血祖细胞趋化性，最终引发造血干细胞流失^[20]。而骨重建是一个连续的生理过程，需骨髓间充质干细胞持续向成骨细胞分化。而此过程需增强线粒体呼吸以保持能量源源不断供应，这必然导致内源性活性氧堆积。FOXO3作为骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的氧化还原平衡器，一旦下降，将导致活化氧水平升高，进而使骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化减慢甚至停滞。与之相同的是，敲除自噬相关基因7抑制自噬后，骨髓间充质干细胞调控活化氧能力下降，成骨细胞分化也随之降低。这提示FOXO3能通过诱导自噬抑制活化氧，进而加速骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。后续研究发现，人骨髓间充质干细胞通过AMPK途径前期抑制mTOR，后期激活Akt/mTOR轴介导自噬促骨髓间充质干细胞向成骨细胞^[21]。

2.2.3  破骨细胞自噬  破骨细胞是巨大多核细胞，由RANKL与成骨细胞产生的巨噬细胞集落刺激因子激活融合而成，主导骨吸收^[22]。研究表明，自噬能影响破骨细胞活性及功能的发挥。p62这一自噬特异性调控蛋白，是联结RANKL诱导的自噬和破骨细胞生成的桥梁，敲除p62不仅抑制破骨细胞中RANKL诱导的自噬活化，还抑制破骨细胞生成^[23]。p62在佩吉特骨病中突变，引发破骨细胞体积增大，细胞活性升高。而p62是自噬调节关键mTOR通路的重要参与因子，这提示破骨细胞上的p62突变可影响破骨细胞自噬，以调节破骨细胞分化^[24]。在人类类风湿关节炎中，肿瘤坏死因子α可激活自噬使破骨细胞生成增加，而以药物抑制自噬可抑制破骨细胞分化，敲除肿瘤坏死因子α转基因小鼠骨髓细胞中自噬相关基因7后发现，破骨细胞数目减少^[25]。表明肿瘤坏死因子α在诱导自噬过程中，与破骨细胞呈正相关。肿瘤坏死因子受体相关因子3限制RANKL诱导破骨细胞生成，而肿瘤坏死因子受体相关因子3自噬性降解能加速破骨细胞生成^[26]。由多杀巴氏杆菌毒素启动的mTOR信号活化在破骨细胞形成过程中起重要作用，可能通过下调程序性细胞死亡蛋白4表达，程序性细胞死亡蛋白4是破骨细胞特异性基因转录因子c-Jun的抑制物，从而激活c-Jun，启动破骨细胞特异性基因的转录^[27]。而缺氧应激通过HIF-1/BNIP3激活自噬，进而促进破骨细胞分化^[28]。

2.3  长链非编码RNA调控骨自噬的作用机制  转录生成非编码RNA的序列约占人类基因组的绝大部分，其中包括housekeeping非编码RNA、小分子非编码RNA、中等长度非编码RNA和长链非编码RNA。长链非编码RNA在细胞增殖分化、个体发育、信号转导、干细胞维持、代谢等重要生命活动中发挥关键调控作用。其在表观遗传水平、转录水平前后水平等方面具有控制基因表达的作用。此外，肿瘤、糖尿病、精神疾病和神经退行性疾病的发生都与长链非编码RNA的异常表达有关^[29]。研究发现，长链非编码RNA在骨细胞的生长发育与分化过程中意义重大，以顺式和反式作用参与并作用于骨细胞分裂、剂量补偿和细胞分化等过  程^[30]。长链非编码RNA的一级结构——核苷酸排列顺序(碱基互补配对)是长链非编码RNA调节靶基因及其上下游基因转录翻译的基础。其作为竞争性内源RNA占据靶基因的结合位点，抑制下游的小分子RNA或mRNA与靶基因结合(也有学者将此行为称为靶基因模仿)^[31]。这种负向调控下游小分子RNA的方式可能是长链非编码RNA调控细胞自噬的重要途径，如与肿瘤发生相关的长链非编码RNA生长阻滞特异转录物5被证明能结合糖皮质激素的DNA结合域，竞争糖皮质激素反应元件目的基因并调节其表达^[32]。这种竞争结合靶基因位点的方式在肌肉分化中也有所体现，Linc-MD1通过碱基互补配对的方式与miR-133和miR-135结合，竞争性抑制二者与靶基因的结合，进而影响肌细胞自  噬^[33]。

通过查阅整理大量文献发现，有关长链非编码RNA调控细胞自噬的研究多集中在肿瘤细胞、心肌细胞、脑细胞和心肌细胞等，且具体长链非编码RNA如何调控上述细胞机制阐述尚不清晰，见表1。

比较正常组织和膀胱癌组织时发现，后者中长链非编码RNA MEG3表达显著降低、微管相关蛋白轻链3Ⅱ显著升高。而其过表达则导致自噬水平降低，这表明长链非编码RNA MEG3与微管相关蛋白轻链3Ⅱ呈负相关。长链非编码RNA MEG3可与自噬相关基因17相互作用以抑制自噬，而自噬蛋白p53作为调控长链非编码

RNA MEG3的靶基因。因此推断，长链非编码RNA MEG3可能通过p53相关通路实现对细胞自噬^[34]。在糖尿病性心肌病中，长链非编码RNA H19通过沉默白细胞介素1受体拮抗家族GTP酶3在表观遗传水平上抑制自噬的发生^[35]。过表达长链非编码RNA H19发现，自噬小体数目减少，且微管相关蛋白轻链3Ⅱ、BECN1、自噬相关基因7等自噬相关蛋白水平降低，这提示长链非编码RNA H19参与抑制心肌细胞自噬。过表达长链非编码RNA MALAT1会抑制PI3K、Akt和p70S6K磷酸化，下调重组人富集于脑Ras同系物表达，提高低密度脂蛋白诱导的人脐静脉内皮细胞自噬水平^[36]。而沉默长链非编码RNA MALAT1能提高PI3K、Akt和p70S6K磷酸化水平，上调重组人富集于脑Ras同系物表达并显着抑制人脐静脉内皮细胞自噬，这表明长链非编码RNA MALAT1能通过PI3K/AKT/p70S6K信号通路促进低密度脂蛋白诱导的人脐静脉内皮细胞自噬。而长链非编码RNA MALAT1可作为竞争性内源RNA，通过与miR-216b结合抑制由5-FU处理后的miR-216b表达，从而增强自噬以调控肝癌细胞的耐药性^[37]。

长链非编码RNA MEG3、长链非编码RNA H19和长链非编码RNA MALAT1在骨组织中均有表达，且与骨代谢关系密切。据此推测，长链非编码RNA可能通过上述的机制：作为竞争性内源RNA抢占小分子RNA结合位点，实现对骨组织细胞自噬的调控，最终影响骨代谢。目前长链非编码RNA直接调控骨自噬的报道还较为鲜见，且为数不多的研究对其发生机制探讨尚不清晰。例如，过表达小鼠肝原细胞C2C12中长链非编码RNA Risa会降低胰岛素抗体敏感性，Akt和Gsk3β磷酸化水平下降。而敲除长链非编码RNA Risa导致C2C12和成骨细胞自噬水平升高^[38]。这表明长链非编码RNA Risa与成骨细胞呈负相关，却未涉及作用机制方面，长链非编码RNA调控骨组织细胞自噬机制尚待补充。

2.4  长链非编码RNA在运动调控骨自噬中的作用机制  骨组织作为力学敏感器官，机械应力刺激可能翻译成结构级联性生化变化，有效刺激骨细胞自噬。运动刺激可提高细胞自噬水平，且不同运动强度对细胞自噬水平影响存在差异，这在心肌细胞、骨骼肌细胞和部分脑细胞中已得到证明，尤以骨骼肌细胞和心肌细胞最为典型。研究发现，老龄大鼠在分别经过8周不同运动强度训练后，其骨骼肌中病理异常均减少，骨骼肌退化情况得以缓解。与此同时，相较于中高耐力训练组大鼠骨骼肌p53基因表达量显著增加而言，低耐力训练组几乎没有增加^[39]。此外，离心运动可能通过上调Omi/Beclin-1通路增强骨骼肌自噬^[40]。力竭运动可由AMPK/ULK1途径提高小鼠骨骼肌细胞自噬，后续的研究通过Compound C抑制AMPK活性发现，力竭运动运动仍可提高小鼠骨骼肌细胞自噬^[41]。提示除AMPK/ULK1以外，仍存在其他通路影响自噬或ULK1活性。而有氧运动可通过上调心肌细胞AMPK活性，抑制mTOR Ser2448位点磷酸化，进而改善心肌细胞自噬能力，以防治衰老心肌细胞收缩舒张功能失调^[42]。而mTOR已被证明可通过mTOR/ULK1通路增强破骨细胞自噬以抑制破骨细胞分化，降低骨吸收^[43]。此外，在成骨细胞系MC3T3-E1中过表达白细胞介素7可激活mTORC1信号以抑制成骨细胞成熟，而mTOR可抑制mTORC1活性，逆转白细胞介素7过表达导致的成骨细胞系MC3T3-E1成熟障碍^[44]。因此，这种运动通过AMPK/mTOR轴调控心肌细胞自噬的机制，可能同样存在于骨组织细胞内，即运动可能通过AMPK先抑制mTOR调节的自噬，而后激活Akt/mTOR信号轴，调控成骨细胞或破骨细胞分化，最终影响骨代谢。

AMPK受小分子RNA调控，通过蛋白质印迹测定AMPK/PPARα和自噬相关基因蛋白质表达发现，miR-19通过靶向调节PPARα，负向调控AMPK/PPARα轴上AMPK以影响细胞自噬^[45]。与此类似，通过基因芯片分析发现，miR-291b-3p在2型瘦素受体缺失的糖尿病模型小鼠肝脏中显著上调。荧光素酶报告载体显示，miR-291b-3p直接靶向AMPKα-1^[46]。目前，有关运动调控长链非编码RNA的报道还较为鲜见，且为数不多的研究在作用机制方面探讨尚不明晰。An等^[47]研究发现，八段锦运动可通过CXCL8，DUSP2，OSM，CXCR4和NR4A2等mRNA作为关键节点调控长链非编码RNA-mRNA网络，进而上调血清中与之关联的长链非编码RNA RP13-516M14.10、长链非编码RNA NEAT1、长链非编码RNA CTD-2530H12.2、长链非编码RNA CTD-3014M21.1和长链非编码RNA AC068580.5表达。而自主轮转运动能使缺血/再灌注模型小鼠长链非编码RNA MALAT1表达上调，保护其海马神经元免受缺血/再灌注损伤并促进认知恢复^[48]。此外，中等强度的跑台运动可显著提高骨质松小鼠的骨密度，提高其骨生成速率和骨强度；同时可以对小鼠骨部分长链非编码RNA产生影响，造成其表达的升高或降低，例如长链非编码RNA Gm31126、长链非编码RNA Loc105243692、长链非编码RNA Gm11651等上调明显，长链非编码RNA 105247265等下调显著^[7]。以上提示，运动可能通过影响长链非编码RNA表达以影响骨自噬水平。此外，Shuping等^[49]研究发现，长链非编码RNA H19可负向调控miR-675，通过Smad通路调控成骨特异性转录因子2进而影响骨形成，或负向调控miR-141，通过Wnt/β-catenin促进骨形成。这为运动影响长链非编码RNA，进而通过相关小分子RNA及其下游信号通路提供了依据。因此推测，长链非编码RNA能在运动影响下表达上调或下调，负向调控小分子RNA，再通过AMPK/ULK1或AMPK/PPARα信号轴抑制下游Akt/mTOR信号通路，启动mTOR这一自噬关键因子，最终实现对骨自噬的调控。

自噬即自我吞食，是细胞内物质周转和消化再利用的过程。正常状态下自噬水平维持稳定，营养缺乏、病原体感染、缺氧、饥饿和运动刺激等条件能导致自噬进程加速，在某种意义上避免细胞凋亡。其通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)、PI3K/Akt、核因子κB、RANK/RANKL等通路对细胞代谢施加影响，并广泛参与包括肿瘤细胞、心肌细胞、肌细胞、脑细胞和骨组织细胞等在内的代谢进程^[1]。研究表明，自噬在骨髓间充质干细胞、成骨细胞和破骨细胞中均有发生，这种发生在骨组织内的自噬即骨自噬。越来越多的研究证明，骨自噬在维持骨代谢平衡中发挥重要作用，其在骨组织细胞中的水平变化是骨代谢紊乱及其并发症发生的主要原因。例如，成骨细胞特异性自噬缺陷加速雌性小鼠因雌激素缺乏而引发的骨量流失^[2]。敲除自噬相关基因导致大鼠骨体积、皮质骨厚度和骨密度降低，自噬水平降低，引发骨质疏松症^[3]。

长链非编码RNA通过修饰组蛋白、重塑染色质或与小分子RNA相互作用等方式，与靶基因组成调控网络，进而实现对凋亡、自噬和坏死在内代谢进程的调控。大量研究表明，长链非编码RNA参与调控细胞自噬。通过对结直肠癌组织进行Kaplan-Meier分析和定量分析发现，结直肠癌组织中长链非编码RNA H19表达显著上调。后续的研究表明，长链非编码RNA H19能作为竞争性内源RNA，作用于miR-194-5p海绵前体，与之结合，通过SIRT1激活肿瘤细胞自噬^[4]。此外，敲除小鼠肝原细胞中长链非编码RNA Risa，发现丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶unc-51样自噬激酶1磷酸化水平降低，微管相关蛋白轻链3Ⅱ表达水平以及微管相关蛋白轻链3Ⅱ/微管相关蛋白轻链3Ⅰ比值明显升高，增强自噬^[5]。与之类似，长链非编码RNA调控自噬的现象同样存在于骨组织细胞内，即长链非编码RNA调控骨自噬。炎性条件下，敲除长链非编码RNA MFI2的人成骨细胞MG63内的自噬小体数目明显增加，微管相关蛋白轻链3 mRNA表达上调，碱性磷酸酶、骨钙素、成骨特异性转录因子2成骨标志mRNA下调。过表达长链非编码RNA MFI2时，可见MG63中自噬小体减少，微管相关蛋白轻链3 mRNA表达下调，碱性磷酸酶、成骨特异性转录因子2 mRNA上调^[6]。这表明长链非编码RNA MFI2可能通过改变微管相关蛋白轻链3表达，影响自噬小体形成，从而调控炎性条件下MG63的成骨能力。然而，长链非编码RNA如何调控骨自噬的机制尚不明晰。

运动干预作为改善骨代谢紊乱的有效手段，通过机械应力刺激影响骨细胞相关信号通路和激素分泌进而调节骨自噬。除此以外，运动干预还能影响长链非编码RNA表达。有研究表明，中等强度跑台运动能上调或下调小鼠部分骨长链非编码RNA表达，如长链非编码RNA Gm31126、长链非编码RNA Loc105243692、长链非编码RNA Gm11651等上调明显，长链非编码RNA 105247265等显著下调^[7]。那么长链非编码RNA、运动和骨自噬三者间存在何种联系，是否存在这样一条通路使长链非编码RNA在运动干预下对骨自噬进行调控呢？此文通过对相关文献的整理研究，探讨其作用机制，以期为长链非编码RNA在运动干预条件下调控骨自噬及相关靶点研究提供新的思路和理论依据。

3  总结与展望  Conclusions and prospects 

长链非编码RNA作为近几年生物医学领域的研究热点，负向调控与之相关的下游小分子RNA，通过骨形态发生蛋白、成骨特异性转录因子2、Wnt、mTOR通路及其下游相关因子的产生调控细胞自噬进程。随着研究逐步的深入，其在调控骨组织细胞自噬中的作用机制也不断被发现。骨自噬在骨代谢进程中占重要地位，而运动干预以其绿色、安全及经济的特点成为诱导骨自噬以改善骨代谢紊乱的有效手段。然而，相关研究将长链非编码RNA、运动和骨自噬联系起来的研究还较为少见。作者通过整理文献资料发现，运动可能通过影响长链非编码RNA表达，负向调控小分子RNA，再通过AMPK/ULK1或AMPK/PPARα信号轴抑制下游Akt/mTOR信号通路，启动骨自噬。此外，关于运动如何具体调控长链非编码RNA具体的机制尚不清晰，有待更深入地研究，这也将是作者后续的研究方向。而运动如何影响长链非编码RNA，进而调节骨自噬将会是今后生物学、运动医学和体育科学领域的研究热点。相信今后的研究能进一步揭示其作用机制，为其调控骨自噬，进而影响骨代谢平衡提供新的理论依据和思路。

长链非编码RNA MEG3、长链非编码RNA H19和长链非编码RNA MALAT1在骨组织中均有表达，且与骨代谢关系密切。据此推测，长链非编码RNA可能通过上述的机制：作为竞争性内源RNA抢占小分子RNA结合位点，实现对骨组织细胞自噬的调控，最终影响骨代谢。