長鏈非編碼RNA與冠心病的研究進展

隨著二代測序的產生和快速發展，特別是RNA 測序的應用，長鏈非編碼RNA(LncRNA)逐漸成為生命科學領域的研究熱點。目前LncRNA在心血管疾病方面的研究相對較少，但某些特定LncRNA可能與冠心病的發生發展息息相關。現就目前國內外對LncRNA的功能機制研究及幾種特定的LncRNA在冠心病發生發展中的作用進行綜述。

1 LncRNA概述

1.1 LncRNA的功能特性 LncRNA由大于200個核苷酸組成，但不具有蛋白質編碼功能的RNA轉錄序列。位于細胞核或細胞質中，在哺乳動物基因組中被普遍轉錄。目前關于LncRNA尚無統一的分類標準[1]。LncRNA的重要特性：①重復序列較少，一旦轉錄終止，LncRNA會迅速降解；②LncRNA結合位點單一[2-3]。

例如，Tsix和RepA/Xist都只有單一的靶點。LncRNA只有一個內含子，轉錄活性較弱，并且在進化上保守性較差。

1.2 LncRNA的來源及作用機制 LncRNA的來源[4-5]：①蛋白編碼基因斷裂后形成；②染色質重排過程中，兩個分開且相距甚遠的區域合并形成；③非編碼基因通過在相關酶的作用下反轉錄形成；④小非編碼RNA中的某段序列通過連續重復事件而復制形成；⑤蛋白編碼基因在轉錄過程中插入一段序列形成。LncRNA的作用機制：LncRNA主要通過染色質調控，轉錄后調控，蛋白復合物的組織，細胞信號傳導和蛋白質變構調節來調控轉錄[6]。

2 LncRNA與冠心病

2.1 ANRIL與冠心病 2007年，全基因組關聯研究(GWAS)在以歐洲為主的冠心病和心肌梗死人群中首次發現染色體9p21(Chr9p21)與冠心病之間有著密切聯系，這是心血管疾病遺傳學領域一個里程碑的發現[7]。研究發現盡管Chr9p21與冠心病相關聯的基因組區域是“基因沙漠”，沒有蛋白質編碼基因，但該區域含有長的基因間非編碼RNA，在INK4基因座(位于Chr9p21)中這種長鏈非編碼RNA被稱為反義非編碼RNA，簡稱ANRIL或CDKN2BAS ，其表達與冠心病相關[8-9]，且獨立于大多數傳統的冠心病危險因素[10]。研究證實，ANRIL在多種與動脈粥樣硬化相關細胞系中表達，包括血管內皮細胞、單核細胞衍生的巨噬細胞和冠狀動脈平滑肌細胞，并在動脈粥樣硬化斑塊內表達水平升高，其轉錄本水平與動脈粥樣硬化的嚴重程度直接相關[11-12]。與冠心病關聯性最強的幾個單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNP)經鑒定被定位于在ANRIL中或ANRIL(rs1333049：C>G)的一個SNP位點與急性心肌梗死顯著相關[13-15]。Wang等[16]通過相關薈萃分析論證了ANRIL的另一個SNP位點(rs2383207)與冠心病患病風險明顯相關。關于ANRIL的作用機制：Jarinova等[17]研究發現，ANRIL可以影響P15INK4b表達，P15INK4b 為一種腫瘤抑制因子，可促進血管重建，抑制病理性血管內膜的增生，從而延緩動脈粥樣硬化(AS)的形成。ANRIL可以通過抑制P15INK4b 的表達而發揮促AS的作用。目前認為冠心病為一種炎性疾病，Zhou等[18]研究發現，ANRIL的轉錄受血管內皮細胞(endothelial cell，EC)中促炎癥因子腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的誘導，ANRIL可調節NF-κB信號下游炎性基因的表達，即ANRIL參與TNF-α/NF-κB信號傳導以調節內皮細胞中的炎癥反應，從而參與冠心病的發生發展，該研究還發現ANRIL與冠心病病人的促炎因子TNF-α/ 白介素-6(IL-6)/ 白介素-8(IL-8)相關聯。Holdt等[19]通過細胞培養研究發現，ANRIL中的Alu基序(Alu elements)對于促動脈粥樣硬化功能至關重要，并且這種功能在人體受試者中同樣存在。

2.2 LincRNA-p21與冠心病 LincRNA-p21又叫腫瘤蛋白p53通路共抑制劑1 (tumor protein p53 pathway corepressor 1， TP53COR1)，為一種長鏈非編碼RNA，在p53依賴性基因轉錄反應中起阻遏物的作用[20]。有研究發現在apoE敲除小鼠的動脈硬化斑塊中LincRNA-p21的表達明顯下降，LincRNA-p21在體外可抑制與AS相關的血管平滑肌細胞(VSMCs)和單核巨噬細胞的細胞增殖并誘導細胞凋亡，并且研究還發現在冠心病病人中冠狀動脈組織及外周血中LincRNA-p21表達均下降；該研究表明LincRNA-p21是AS過程中細胞增殖和凋亡的關鍵調節因子，推測在動脈粥樣硬化和冠心病的發展中可發揮一定的抗AS作用[21]。有研究發現，中國漢族人群中LincRNA-p21基因的單倍型G-A-A-G(rs9380586-rs4713998-rs6930083-rs6931097)可能與冠心病和心肌梗死的患病風險降低相關，在年齡較小的受試者(≤60歲)中影響更為顯著[22]。

2.3 MIAT與心肌梗死 通過使用52 608個單倍型的SNP標記，在來自3 435個心肌梗死病人和3 774個對照的大樣本病例對照關聯研究中，首先鑒定了一種LncRNA，稱為心肌梗死相關轉錄本(myocardial infarction associated transcript ，MIAT)，其位于22q12.1染色體上的心肌梗死易感基因位點，該研究表明，MIAT可能在心肌梗死的發病機制中發揮部分作用[23]。Vausort等[24]通過對414例心肌梗死病人與86名健康對照者全血細胞中包括MIAT在內的5種LncRNA表達水平研究得出結論，與健康志愿者相比，急性心肌梗死病人HIF1a-AS2、KCNQ1OT1和MALAT1升高，ANRIL降低，HIF1a-AS2水平因胸痛發作時間而異，此外，MIAT與吸煙有相關性，與血液中淋巴細胞計數呈正相關，與中性粒細胞計數、血小板計數呈負相關，且ANRIL、KCNQ1OT1、MIAT和MALAT1對區分ST段抬高心肌梗死(STEMI)和非ST段抬高心肌梗死(NSTEMI)具有良好的預測能力。另外，有研究通過手術結扎成年雄性C57/BL6小鼠冠狀動脈造成急性心肌梗死24 h后，發現小鼠的心臟中有2種LncRNA、MIAT1與 MIAT2升高最為明顯(分別升高5倍和13倍)，并在時間進程分析中發現，這兩種LncRNA的表達在心肌梗死后24 h達到峰值，并在2 d后返回到基線[24]。進一步研究發現，MIAT1與MIAT2的表達水平和梗死面積呈負相關(r=-0.80)，和射血分數(EF)之間可能存在正相關性(r值分別為0.85和0.80)，且MIAT1、MIAT2與已知參與左心室重塑的基因具有相關性，研究提示MIAT1與MIAT2可能抑制心肌梗死后左心室重塑。另外一項細胞實驗研究發現，AS病人的血清和氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)誘導的AS細胞模型中MIAT表達上調，microRNA-181b(miR-181b)表達下調。MIAT促進細胞增殖，加速細胞周期進程并抑制ox-LDL誘導的AS細胞系中的細胞凋亡，而miR-181b表達可部分逆轉這種作用。該研究表明，MIAT通過“分子海綿”的作用隔離miR-181b，來增強STAT3的表達，從而發揮促AS作用，這為MIAT在AS治療中的潛在應用提供了新的視角[25]。

2.4 其他與冠心病相關的LncRNA Yang等[26]研究發現血漿中長鏈非編碼RNA AC100865.1(簡稱CoroMarker)，可作為冠心病的一個穩定敏感及特異的生物學標志物。Gao等[27]研究發現，LncRNA-H19多態性與中國人冠心病的嚴重程度相關。Wang等[28]發現LncRNA自噬促進因子(autophagy promoting factor，APF)，可通過靶向調節miR-188-3p和ATG7抑制細胞自噬和心肌梗死，APF水平的調節可以作為心肌梗死和心力衰竭的新型治療策略和診斷工具。

3 小結與展望

盡管LncRNAs與冠心病及相關心血管疾病之間的關聯已經得到了廣泛的關注及研究，但仍有許多問題尚未解決，極大地限制了其臨床應用。第一，因為1個LncRNA可能的靶向基因有數十個甚至數百個，所以LncRNA的人工干預可能導致眾多的下游目標基因出現不可預期的改變；第二，經過化學修飾的LncRNA的毒性作用尚未確定，其脫靶效應尚不清楚；第三，目前關于LncRNAs代謝的藥代動力學知識仍然不足。因此，需要進一步重點研究LncRNA的功能和作用機制，為LncRNA的臨床應用提供可靠的證據，相信在不久的將來，會有更多的LncRNAs被發現參與心血管疾病發生發展，并且LncRNA會作為臨床動脈粥樣硬化和相關心血管疾病的新型預測因子及新的治療靶點。