lncRNA在動脈粥樣硬化中的研究進展

張 睿,蔡君艷

(東南大學附屬中大醫院心內科，南京 210009)

隨著人們生活條件的改善，動脈血管疾病的發病率呈逐年升高的趨勢，其中動脈粥樣硬化(atherosclerosis，As)是血管疾病的主要表現形式，同時也是冠心病和腦血管病共同的病理基礎，對人的身體健康具有嚴重的危害性[1-2]。As的實質是一種以管壁內脂質沉積為特征的慢性血管炎癥性疾病，主要表現為內皮功能失調、泡沫細胞形成以及平滑肌細胞增殖等[3-5]。相關藥物的出現使As得到了治療，但效果差強人意。因此，尋找新的治療靶點以改善As的進展顯得尤為迫切。

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是生物體內非編碼RNA家族的重要一員。研究表明，lncRNA與As的發生、發展以及預后均密切相關，可能是診斷心血管疾病的生物標志物[6]。現就lncRNA在As疾病演變過程中的作用及相關機制予以綜述。

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是生物體內非編碼RNA家族的重要一員。研究表明，lncRNA與As的發生、發展以及預后均密切相關，可能是診斷心血管疾病的生物標志物[6]。現就lncRNA在As疾病演變過程中的作用及相關機制予以綜述。

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是生物體內非編碼RNA家族的重要一員。研究表明，lncRNA與As的發生、發展以及預后均密切相關，可能是診斷心血管疾病的生物標志物[6]。現就lncRNA在As疾病演變過程中的作用及相關機制予以綜述。

1 lncRNA的簡要概述

人類基因組中50%～70%的DNA分子可進行轉錄，而在這些DNA分子中僅有不到2%可最終翻譯成蛋白質[7]。超過半數的DNA分子轉錄成長度超過200個核苷酸分子、不具有編碼蛋白質活性的RNA分子稱為lncRNA。lncRNA種類繁多，在不同物種間的保守性較低，表達上兼具時間特異性和組織特異性[7]。

lncRNA主要位于細胞核和細胞質，經RNA聚合酶作用，于轉錄后剪接5′帽和3′多聚A尾結構，形成成熟的分子結構。lncRNA的來源十分廣泛，包括：①蛋白編碼基因內部結構斷裂形成lncRNA分子；②染色質重排導致非轉錄序列重組后轉錄產生lncRNA；③復制過程中經非編碼RNA的反轉錄轉座作用產生的反轉錄基因或反轉錄假基因；④數個局部相互串聯的重復序列經轉錄產生新的lncRNA；⑤基因序列由于轉座因子插入而打亂原有的順序并產生新的lncRNA分子。根據與相鄰蛋白編碼基因位置關系的不同，可將lncRNA分成5種類型：①基因間lncRNA，從兩個不同基因間協同轉錄獲取；②內含子lncRNA，由基因的內含子區轉錄生成；③同義lncRNA，轉錄方向與相鄰基因的轉錄方向相同，且至少有1個外顯子與基因重疊；④反義lncRNA，轉錄方向與相鄰基因轉錄方向相反，至少有1個外顯子與基因重疊；⑤雙向lncRNA，lncRNA從靠近的蛋白編碼基因同時向完全相反的兩個方向轉錄(圖1)[8-9]。

圖1 lncRNA的分類[9]

既往研究認為，lncRNA是機體內基因轉錄過程中的副產物，不具有任何生理活性，只是一種“遺傳噪音”[8,10]。但隨著研究的深入發現，lncRNA具有豐富的生物學功能,能夠參與遺傳印跡、基因重排、染色質修飾、mRNA降解及細胞周期調控等過程，從而調節細胞的生長代謝。lncRNA可以從以下三個方面調節基因的表達：①表觀遺傳。通過招募染色質修飾因子結合到基因座的方式在轉錄前發揮調控基因表達的作用。②轉錄調控。通過促進轉錄激活因子或抑制因子的表達，調節基因的轉錄反應。③轉錄后調控。通過調節翻譯修飾、影響mRNA互補結構穩定性、干擾RNA結合蛋白功能以及促進蛋白泛素化等發揮轉錄后調節作用[8,10]。

2 lncRNA與As的關系

As是目前最常見和最具危害性的疾病之一。通過高膽固醇飲食構建兔As模型并與正常模型相比發現，As模型動脈血管數十種lncRNA出現差異化表達，表明lncRNA與As之間具有潛在聯系[11]。lncRNA廣泛參與As的病理生理學過程，在內皮功能紊亂、平滑肌細胞增殖、泡沫細胞形成、脂質代謝，甚至在致命性心肌梗死中發揮重要調控作用。

2.1lncRNA對內皮功能的調節作用 內皮細胞凋亡或炎癥反應所引起的內皮細胞功能障礙是動脈血管發生粥樣硬化的一個主要環節。利用氧化型低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein,ox-LDL)刺激動脈血管誘導內皮功能失調可引起內皮細胞中部分lncRNA的表達發生變化，表明lncRNA與內皮功能紊亂密切相關[12]。

內皮細胞中牛磺酸上調基因1 (taurine-upregulated gene 1，TUG1)是一種靶向miR-26a的促凋亡的lncRNA分子[13]。miR-26a具有抗血管內皮細胞凋亡、保護內皮細胞的作用[14]。Chen等[13]發現，丹參素抑制內皮細胞凋亡時胞內TUG1的表達下調，miR-26a的表達上調；內皮細胞過表達TUG1后，miR-26a的表達受到抑制，且丹參素的內皮保護作用減弱；抑制TUG1的表達可上調miR-26a的表達，表明內皮細胞中TUG1可抑制miR-26a，并促內皮細胞凋亡。因而TUG1可能成為潛在的治療As的靶點。

LOC100129973是一種長度為1 520個堿基對的lncRNA分子。誘導內皮細胞凋亡的同時若過表達LOC100129973可明顯提高細胞的生存能力，而同時抑制LOC100129973的表達則可促進細胞凋亡[15]。Lu等[15]發現，LOC100129973可通過miRNA海綿分別與miR-4707-5p和miR-4767結合，并抑制兩種miRNA分子的表達。而miR-4707-5p和miR-4767可分別與凋亡抑制因子5 (apoptosis inhibitor 5，API5)和B細胞淋巴瘤2類似蛋白12 (B-cell lymphoma-2-like protein 12，BCL2L12)的3′非翻譯區位點結合，下調API5和BCL2L12的表達、抑制兩者的抗凋亡作用[15]。綜上，LOC100129973可通過抑制miR-4707-5p和miR-4767促進API5和BCL2L12的表達，保護血管內皮。

肺腺癌轉移相關轉錄本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1) 是一種能夠調節CXC趨化因子受體2(CXC chemokine receptor 2,CXCR2)的lncRNA，長度約為8 000個核苷酸，位于染色體11q13上[16-17]。研究表明，經ox-LDL處理的內皮細胞MALAT1和CXCR2的表達上調，而miR-22-3p的表達下調[16]。抑制miR-22-3p的表達可以抑制內皮細胞凋亡，而抑制MALAT1和CXCR2的表達可促進內皮細胞凋亡。MALAT1通過直接結合抑制miR-22-3p，上調miR-22-3p下游靶基因CXCR2的表達。CXCR2是一種細胞因子受體，能夠拮抗ox-LDL誘導的內皮損傷[16]。因此，MALAT1/miR-22-3p/CXCR2信號軸可以為后續As的診治提供新的研究方向。

Huang等[18]的研究表明，TGFB2重疊轉錄本1(TGFB2 overlapping transcript 1，TGFB2-OT1)是一種促進血管內皮細胞自噬和炎癥反應的lncRNA分子。TGFB2-OT1可通過競爭性內源性RNA的方式作用于miR-3960、miR-4488以及miR-4459，分別調節各自下游靶基因神經酰胺合成酶1 (ceramide synthase 1，CERS1)、N-乙酰轉移酶8樣蛋白(N-acetyltransferase 8-like，NAT8L)以及La核糖核蛋白結構域家族1(La ribonucleoprotein domain family member 1，LARP1)的表達。其中CERS1和NAT8L可促進血管內皮細胞自噬，而LARP1能夠促進死骨片1的表達并激活核因子κB和胱天蛋白酶1信號通路，誘導炎性因子白細胞介素(interleukin，IL)-6、IL-8及IL-1B的產生，提高內皮炎癥反應水平[18]。TGFB2-OT1的促As作用應引起人們的重視。

2.2lncRNA對平滑肌細胞增殖的調節作用 血管平滑肌細胞增殖是As斑塊形成的重要步驟。研究發現，非編碼RNA(non-coding RNA，ncRNA)可通過調節平滑肌細胞增殖發揮調控動脈血管疾病的作用[19]。 高脂飲食喂養條件下，ApoE-/-小鼠As斑塊中長基因間非編碼RNAp21(long intergenic ncRNA p21，lincRNA-p21)的表達水平較野生型小鼠顯著降低；冠狀動脈疾病患者的冠狀動脈組織中lincRNA-p21的表達較健康對照人群也明顯降低；抑制巨噬細胞和平滑肌細胞中lincRNA-p21的表達可促進兩者增殖、抑制凋亡[20]。進一步研究發現，lincRNA-p21通過p53途徑調節平滑肌細胞增殖，lincRNA-p21可直接與小鼠雙微體2結合，抑制小鼠雙微體2對p53的降解作用，同時也促進p300乙酰化激活p53，最終上調p53的活性[20]。p53能夠抑制細胞增殖并促進細胞凋亡。因此lincRNA-p21可通過促進p53的表達抑制平滑肌增殖。

既往研究表明，黃芩素能特異性抑制平滑肌細胞的增殖活性而不影響遷移能力[21]。Zhang等[22]發現，黃芩素作用于平滑肌細胞時增殖活性減弱，胞內lncRNAAK021954的表達明顯上調，并且成纖維細胞生長因子18的表達被抑制；特異性抑制平滑肌細胞中lncRNAAK021954的表達后，細胞的增殖能力顯著增強。以上研究表明lncRNAAK021954具有抑制平滑肌細胞增殖的作用，但抑制細胞增殖的作用與成纖維細胞生長因子18之間是否存在聯系仍有待研究證實。

2.3lncRNA對泡沫細胞形成的影響 泡沫細胞是As病變過程中的一類特征性病理細胞，主要由巨噬細胞和血管平滑肌細胞吞噬脂質特別是ox-LDL后形成。泡沫細胞在As的早期即可出現，是As防治的一個重要靶點。

鼠體內E330013P06(簡稱E33)是一種在基因結構上與人miR-143宿主基因極為相似的lncRNA分子，能夠促進巨噬細胞向泡沫細胞轉變[23]。Reddy等[23]發現，人為上調巨噬細胞中E33的表達后，細胞的形態和生長過程無異常變化，但胞內促炎基因的表達上調，細胞表面CD36受體增多，最終巨噬細胞經CD36介導攝取ox-LDL并轉變成泡沫細胞。提示E33能夠誘導泡沫細胞形成。

lincRNA-DYNLRB2-2是一種能夠抑制泡沫細胞形成的lncRNA,定位于染色體16q23.3。Hu等[24]發現，ox-LDL能夠以劑量/時間依賴性方式促進單核噬細胞和泡沫細胞中lincRNA-DYNLRB2-2的表達。在單核巨噬細胞中過表達LV-DYNLRB2-2可明顯增強胞內G蛋白偶聯受體119的表達活性，而G蛋白偶聯受體119可通過上調胰高血糖素樣肽1受體的表達，上調下游鈣/鈣調蛋白激酶、環腺苷酸/蛋白激酶A以及磷酸酰肌醇-3-激酶/絲氨酸/蘇氨酸激酶/蛋白激酶B三條通路的活性，抑制絲裂原活化蛋白激酶-細胞外調節蛋白激酶1/2和蛋白激酶C-ζ通路，最終促進ATP結合盒轉運蛋白A1 (ATP binding cassette transport protein A1，ABCA1)的表達[24]。ABCA1是一種位于細胞膜上具有轉運分子物質能力的蛋白質，能夠輔助膽固醇從泡沫細胞中流出，抑制泡沫細胞形成[25]。綜上，lincRNA-DYNLRB2-2通過調節ABCA1的表達發揮抗As的作用。

Hu等[26]發現，ox-LDL刺激巨噬細胞后能夠明顯促進巨噬細胞中lncRNA-RP5-833A20.1的表達，同時抑制核因子IA (nuclear factor IA，NFIA)的表達。lncRNA-RP5-833A20.1通過上調has-miR-382-5p抑制NFIA。NFIA可促進巨噬細胞中膽固醇的流出，抑制泡沫細胞形成，同時提高血中高密度脂蛋白水平，并降低低密度脂蛋白和極低密度脂蛋白的水平，抑制As進展。故lncRNA-RP5-833A20.1作為一種促As因子，有可能成為治療相關血管病的靶點。

2.4lncRNA對于心肌梗死的調節作用 急性心肌梗死是一種致死率較高的疾病，細胞自噬在急性心肌梗死的發生、發展以及預后中有重要作用[27]。細胞自噬依賴于一系列自噬相關基因(autophagy associated gene,ATG)的存在，其中ATG7是自噬反應整個過程中最關鍵的因子之一。

自噬促進因子(autophagy promoting factor，APF)是新近發現的參與心肌梗死調控的lncRNA分子。在小鼠梗死的心肌中，lnc-APF的表達水平明顯高于正常心肌；抑制缺血心肌中lnc-APF的表達能明顯減少損傷心肌的面積、改善心功能，若促進ATG7的表達則會導致心肌損傷加重；若通過小干擾RNA特異性敲除心肌細胞中lnc-APF的表達可抑制心肌細胞的自噬活性[28]。Wang等[28]發現，lnc-APF可與miR-188-3p結合并相互作用，下調miR-188-3p的表達，提高ATG7的活性，最終增強細胞的自噬能力，導致缺血心肌損傷擴大化。因此，lnc-APF有望成為針對心肌梗死治療的重要靶點。lncRNA的功能總結，見表1。

表1 lncRNA的功能小結

lncRNA：長鏈非編碼RNA；As：動脈粥樣硬化；TUG1：牛磺酸上調基因1；API5：凋亡抑制因子5；BCL2L12:B細胞淋巴瘤2類似蛋白12；MALAT1:肺腺癌轉移相關轉錄本1;CXCR2:CXC趨化因子受體2；TGFB2-OT1:TGFB2重疊轉錄本1;CERS1:神經酰胺合成酶1；ceRNA:競爭性內源性RNA;NAT8L:N-乙酰轉移酶8樣蛋白；LARP1:La核糖核蛋白結構域家族1；ox-LDL:氧化型低密度脂蛋白；GPR119:G蛋白偶聯受體119;ABCA1:ATP結合盒轉運蛋白A1；NFIA:核因子IA；FXR:法尼基衍生物X受體；apoC2:載脂蛋白C2；LPL:脂蛋白脂肪酶；CYP7A1:膽固醇7α-羥化酶;LSRT：肝特異性三酰甘油調節子；TDP-43:反式激活應答DNA結合蛋白43;CYP8B1:固醇12α-羥化酶；ATG7:自噬相關基因7

2.5lncRNA對血脂代謝的調節作用 高脂血癥是As的主要危險因素之一。lncRNA作為一類能夠調控眾多病理生理反應的RNA分子，同樣參與體內脂質代謝和血脂水平的調節[31]。

研究表明，特異性敲除小鼠肝內lncRNA分子肝特異性三酰甘油調節子(liver-specific triglyceride regulator，LSTR)可降低小鼠血中三酰甘油的水平[29]。Li等[29]發現，抑制LSTR可促進反式激活應答DNA結合蛋白43表達,使反式激活應答DNA結合蛋白43結合至固醇12α-羥化酶啟動子區，抑制固醇12α-羥化酶轉錄，引起膽汁酸異常代謝和水平改變，反饋性上調法尼基衍生物X受體及其下游載脂蛋白C2的表達，進一步提高脂蛋白脂肪酶的表達，增強外周骨骼肌、脂肪等代謝組織攝取三酰甘油的能力，最終降低血脂。因此，lnc-LSTR可成為治療高脂血癥的潛在治療靶點。

lnc-HC是一種具有調節肝膽固醇代謝能力的lncRNA分子，其在機體的肝、胰腺、肌肉等代謝性器官特異性表達，尤其在肝中的數量最多。Lan等[30]研究發現，給予小鼠高膽固醇飲食可引起小鼠肝內lnc-HC增多，肝脂質代謝紊亂，血脂水平升高；而抑制肝內lnc-HC的表達可明顯降低血脂水平。進一步研究表明，lnc-HC通過促進肝細胞核內RNA結合蛋白不均一型核糖核蛋白A2B1的表達，并在核內與之結合形成穩定的RNA-蛋白質復合物，從而直接結合膽固醇7α-羥化酶(cholesterol 7-alpha hydroxy-lase,CYP7A1)和ABCA1，抑制兩者的表達。CYP7A1和ABCA1是肝內膽固醇分解代謝通路的關鍵分子。因而lnc-HC可通過CYP7A1和ABCA1途徑調節肝內膽固醇的代謝并提高血脂水平。當肝細胞內膽固醇水平升高后，可以激活位于lnc-HC基因上游啟動子區的轉錄激活因子CCAAT增強子結合蛋白β，啟動lnc-HC轉錄，上調lnc-HC的表達，進一步引起肝內脂質紊亂[30]。

3 結 語

lncRNA作為機體內部調節系統的一個重要組成部分，在多種疾病的病理生理過程中發揮著無可替代的作用。作為近年來研究的熱點，目前已有大量與lncRNA相關的研究成果，但這僅揭示了lncRNA復雜關系網絡的極小部分。圍繞lncRNA與疾病特別是與心血管疾病關系的研究仍有待人們繼續深入探索。隨著人們對lncRNA的認識愈加全面，最終定能從中找到診治相關疾病的新方法。