長鏈非編碼RNA在急性心肌梗死中的研究進(jìn)展

， 賢恩，

急性心肌梗死(acute myocardial infarction， AMI)是一種常見的心血管疾病，該病的發(fā)病率和死亡率在全球范圍內(nèi)呈明顯上升趨勢，僅我國每年就有新發(fā)病例至少50萬例。目前認(rèn)為動脈粥樣硬化引起的冠狀動脈管腔閉塞和斑塊破裂是AMI最常見的原因，其特點是內(nèi)皮損傷、脂質(zhì)蓄積和動脈粥樣硬化斑塊的形成。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞凋亡及隨后過度炎癥是心肌梗死病理過程中心肌細(xì)胞損傷和死亡的主要原因[1]。然而，缺血區(qū)的血管生成可以延長心肌細(xì)胞的存活期，梗死心室纖維化重塑程度決定了心臟功能和預(yù)后。因此，抑制細(xì)胞壞死和心室纖維化進(jìn)程，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)以及促進(jìn)AMI后血管生成將有望進(jìn)一步改善AMI病人的預(yù)后。

非編碼RNA(non-coding RNA， ncRNA)是RNA的一種，在體內(nèi)通常不編碼蛋白質(zhì)，其主要功能是調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)[2]。既往研究也認(rèn)為，這些非編碼轉(zhuǎn)錄過程在生理和病理條件下能調(diào)節(jié)關(guān)鍵基因表達(dá)。更重要的是，近期研究發(fā)現(xiàn)，ncRNA參與了AMI的發(fā)生發(fā)展。與AMI相關(guān)的ncRNA主要涉及長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)、微小RNA(MicroRNA， miRNA)以及環(huán)狀RNA(Cyclic RNA， circRNA)，這些RNA分子均對AMI的病理過程具有調(diào)節(jié)因素。另外，lncRNA、miRNA以及circRNA之間又存在復(fù)雜的相互作用，這又賦予這些ncRNA更為復(fù)雜的綜合功能[3]。

LncRNA是多種類型的線性轉(zhuǎn)錄RNA分子，其長度200～100 000個核苷酸。作為一類新鑒定的ncRNA，lncRNA在功能上的共同特征是它們不作為蛋白質(zhì)翻譯的載體，而是參與調(diào)節(jié)蛋白表達(dá)過程[4]。事實上，許多l(xiāng)ncRNA被認(rèn)為是基因表達(dá)的直接或間接影響因素[5-8]。盡管目前對lncRNA的研究尚處于起步階段，但是由于lncRNA對于正確和及時調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)表達(dá)也是必不可少的，因此不僅在生物體發(fā)育過程中被認(rèn)為是發(fā)揮著重要功能，而且在各種生理和病理狀態(tài)(包括AMI)下也承擔(dān)著重要作用。此外，由于lncRNA更可能以組織/細(xì)胞類型特異性的方式表達(dá)，并且可以結(jié)合miRNA以及其他RNA分子，所以lncRNA已經(jīng)獲得了許多研究的關(guān)注[9]。

1 LncRNA在心肌細(xì)胞凋亡中的作用

1.1 LncRNA自身的抗凋亡作用 近期有研究證實，部分lncRNA被確定為重要的AMI生物標(biāo)志物及治療靶點[10]。一項臨床研究發(fā)現(xiàn)，AMI發(fā)病72 h時后，血液循環(huán)尿路上皮腫瘤相關(guān)lncRNA水平下調(diào)[11]。心肌梗死小鼠的微陣列分析顯示，兩種心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄lncRNA分別顯著上調(diào)了5倍和13倍[12]。此外，與健康對照相比，AMI病人的血液中特異性的lncRNA肌球蛋白重鏈相關(guān)RNA轉(zhuǎn)錄物(myosin heavy chain-associated RNA transcripts， MHRT)水平顯著升高。H2O2誘導(dǎo)的新生大鼠心肌細(xì)胞損傷模型中，MHRT在損傷后的心肌細(xì)胞中也被上調(diào)，MHRT基因的短干擾RNA敲除后導(dǎo)致比對照組有更多的凋亡細(xì)胞，這表明MHRT 不僅是缺血性心肌細(xì)胞的生物標(biāo)志物，而且是心肌細(xì)胞的保護(hù)性lncRNA和AMI的治療靶點[13]。

1.2 LncRNA通過miRNA介導(dǎo)的抗凋亡作用 LncRNA還可以與miRNA相互作用以發(fā)揮其凋亡抑制功能。 miR-188-3p通過靶向自噬相關(guān)蛋白7在病理條件下抑制自噬，而lncRNA自噬促進(jìn)因子通過下調(diào)miR-188-3p調(diào)節(jié)自噬細(xì)胞死亡，從而促進(jìn)AMI后自噬[14]。心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)的lncRNA(cardiac apoptosis-related lncRNA， CARL)通過降低內(nèi)源性miR-539水平抑制線粒體凋亡，反過來上調(diào)了抑制蛋白2表達(dá)和抑制細(xì)胞凋亡[15]。LncRNA H19也影響了AMI后心肌細(xì)胞的存活。在胎兒心肌細(xì)胞衍生的心肌細(xì)胞和心肌梗死小鼠模型中，H19直接結(jié)合到miR-103 / 107分子上，抑制受體相互作用的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(receptor-interacting serine/threonine protein kinase， RIPK)1 / RIPK3和Fas相關(guān)蛋白與死亡域(Fas-associated protein with death domain， FADD)相關(guān)性死亡[16]。此外，lncRNA壞死因子(necrosis-related factor， NRF)靶向miR-873和RIPK1 / RIPK3以調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞死亡。作為內(nèi)源性RNA，NRF抑制了miR-873表達(dá)，反過來增加RIPK1 / RIPK3和心肌細(xì)胞死亡[17]。鑒于以上研究結(jié)果，部分lncRNA通過抑制心肌細(xì)胞死亡，可能成為潛在的AMI治療的靶點。

2 LncRNA調(diào)節(jié)梗死區(qū)周圍炎癥狀態(tài)

炎癥反應(yīng)主要涉及單核細(xì)胞遷移和一系列炎性因子的產(chǎn)生，然后引發(fā)級聯(lián)反應(yīng)。心肌細(xì)胞局部缺血死亡后誘發(fā)炎癥反應(yīng)。正常的炎癥反應(yīng)有助于清除細(xì)胞碎片并引發(fā)AMI后的修復(fù)機(jī)制，而過度炎癥是加重心肌細(xì)胞損傷和死亡的關(guān)鍵因素。因此，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)對于預(yù)防心肌細(xì)胞死亡至關(guān)重要[18]。

多種lncRNA調(diào)節(jié)梗死區(qū)周圍炎癥狀態(tài)，當(dāng)前研究較多的是細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2B反義RNA 1(cyclin-dependent kinase inhibitor 2B antisense RNA 1， ANRIL)和心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄物(myocardial infarction associated transcript， MIAT)等等。近期研究發(fā)現(xiàn)ANRIL與淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞百分比呈正相關(guān)關(guān)系，但與白細(xì)胞計數(shù)、嗜中性粒細(xì)胞計數(shù)、血小板計數(shù)和基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9， MMP9)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。MIAT與淋巴細(xì)胞計數(shù)呈正相關(guān)，與嗜中性粒細(xì)胞和血小板計數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。此外，低氧誘導(dǎo)因子1A反義RNA 2也與白細(xì)胞計數(shù)、嗜中性粒細(xì)胞計數(shù)、C-反應(yīng)蛋白、MMP9和金屬蛋白酶組織抑制因子-1存在一定的正相關(guān)性[19]。這些研究結(jié)果表明，lncRNA在AMI炎癥反應(yīng)中扮演著重要的角色。

3 LncRNA調(diào)節(jié)缺血區(qū)血管生成

血管生成是AMI發(fā)生后早期組織修復(fù)中的關(guān)鍵組成部分，也參與限制梗死面積和減少心肌細(xì)胞凋亡過程。既往研究很少討論AMI后lncRNA血管生成中的作用。 目前的研究結(jié)果也僅報道MIAT與血管生成有關(guān)，通過海馬miR-150-5p在視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞中調(diào)節(jié)VEGF水平，起到競爭性內(nèi)源性RNA的作用。也就是說，MIAT過度表達(dá)作為miR-150-5p的宿主，反過來增加VEGF水平并促進(jìn)血管生成[20]。參與血管發(fā)生的更多l(xiāng)ncRNA探索可以確定它們是否是AMI后促進(jìn)血管生成的有效因子。

4 LncRNA調(diào)節(jié)心肌梗死區(qū)纖維化

心肌梗死后心臟成纖維細(xì)胞被激活，隨后產(chǎn)生過量細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix， ECM)蛋白，最終損害心肌細(xì)胞功能，導(dǎo)致間質(zhì)纖維化和重塑。因此，抑制ECM過度分泌和沉積是治療AMI改善預(yù)后的重要策略。

通過對心肌梗死4周的小鼠模型圍梗死區(qū)lncRNA變化情況進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)，共計53種lncRNA水平上調(diào)超過2倍，而另有37種lncRNA下調(diào)到正常水平一半以下。同時，NONMMUT022554被認(rèn)為是最顯著上調(diào)的lncRNA，并與參與ECM-受體相互作用的6個上調(diào)基因呈正相關(guān)關(guān)系[21]。部分lncRNA也與心肌纖維化有關(guān)，例如H19的過表達(dá)就可以促進(jìn)心肌成纖維細(xì)胞增殖和纖維化[22]。此外，近期研究還發(fā)現(xiàn)，lncRNA心肌肥大相關(guān)因子能調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞肥大[22]。然而，這些lncRNA在AMI纖維化中的功能尚未完全闡明，其具體的機(jī)制也有待進(jìn)一步探索。

5 LncRNA / circRNA-miRNA介導(dǎo)的相互作用

LncRNA和circRNAs在基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中均能起到調(diào)節(jié)作用。同時，lncRNA和circRNA都含有與miRNA的互補結(jié)合位點； miRNA又與mRNA相互作用，作為蛋白質(zhì)表達(dá)的負(fù)調(diào)節(jié)因子。LncRNA和circRNA的調(diào)控機(jī)制主要通過結(jié)合miRNA和形成lncRNA / circRNA-miRNA軸來調(diào)節(jié)相關(guān)mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)[4]。如前所述，CARL誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡并降低miR-539水平，從而抑制心臟線粒體裂解和細(xì)胞凋亡[15]，H19直接與miR-103/107結(jié)合，抑制RIPK1和RIPK3，負(fù)調(diào)節(jié)FADD并減少凋亡[16]。同時，MIAT作為miR-150-5p的競爭內(nèi)源性RNA，調(diào)節(jié)VEGF水平和內(nèi)皮細(xì)胞功能[18]。總之，這些結(jié)果證實了miRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中涉及復(fù)雜競爭性內(nèi)源RNA網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵機(jī)制，而lncRNA在這個相互作用的機(jī)制中具有重要作用。

6 展 望

隨著AMI的新型治療方法研究的逐漸深入，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多潛在的靶點，特別是lncRNA的研究進(jìn)展受到了廣泛關(guān)注。lncRNA在AMI的生理和病理過程中起重要作用，并能通過控制AMI的病理狀況來改善預(yù)后。多項動物模型研究表明，調(diào)節(jié)lncRNA水平對于減少梗死面積和恢復(fù)左心室功能以及促進(jìn)AMI后的功能恢復(fù)是有效的，但是lncRNA治療的發(fā)展面臨著幾個挑戰(zhàn)。首先，對lncRNA生物學(xué)功能機(jī)制尚未完全清楚，而且通過與miRNA和circRNAs相互作用而涉及更復(fù)雜和更廣泛的功能，這使得對lncRNA的研究也更為復(fù)雜。其次，由于lncRNA廣泛存在于生物體內(nèi)，這使得靶向治療存在脫靶效應(yīng)和副作用。另外，由于基因治療需要在一定程度上使用載體，所以安全性和有效性仍需要全面評估。因此，盡管lncRNA具有廣闊的應(yīng)用前景，但是真正進(jìn)入臨床實踐還有待進(jìn)一步研究。