長鏈非編碼RNA與心血管疾病關系的研究進展

張媛綜述 徐明國審校

1.汕頭大學醫學院，廣東 汕頭 515000；

2.深圳市兒童醫院，廣東 深圳 518000

心血管疾病一直是危害人類健康的頭號殺手，近年來年輕化趨勢越來越明顯。THOMAS等[1]研究發現，2000—2016年全球人均支付心血管疾病的費用逐年增加，世界衛生組織預測，到2030年全球將有2 330萬患者死于心血管疾病，而治療費用也將高達20萬億元[2]。因此，有效的預防和治療對提高心血管疾病患者的生存率和生活質量具有重要意義。近年來，隨著二代測序技術的飛速發展，大量長鏈非編碼RNA(LncRNA)不斷在真核生物體內被發現。這是一類具有200個核苷酸或更多轉錄本的RNA分子，廣泛存在于細胞核或細胞質內，其在數量上遠低于編碼蛋白基因(mRNA)，卻具有更高的組織器官特異性。LncRNA通常分5類：即正義、反義、雙向、基因內及基因間LncRNA，它們不直接參與基因編碼和蛋白質的合成，但以表觀遺傳修飾、轉錄調控和轉錄后調控等方式影響基因表達，在發育、機體內平衡和維持細胞命運中發揮重要作用，LncRNA的異常表達與包括癌癥和心血管疾病等多種疾病密切相關，因此提供了新的生物標志物和藥物靶點。國內外多項研究顯示，LncRNA與高血壓、心力衰竭、冠心病等多種心血管疾病有著密切聯系，揭開它們之間相互作用機理，有望為心血管疾病治療提供新的思路，為藥物研發提供新的靶點。本文主要綜述LncRNA與心血管疾病之間的關系，以期為后續心血管疾病的診治提供理論基礎。

1 長鏈非編碼RNA與高血壓

原發性高血壓(essential hypertension，EH)是最常見的慢性病，也是心腦血管病最主要的危險因素，由多種基因共同作用、相互疊加。研究表明，某些LncRNA在EH病理機制、進展過程及臨床并發癥等多方面存在特異性表達并發揮重要作用。血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)和內皮細胞(ascular endothelial cells，EC)是對維持正常血管壁功能發揮重要作用的兩種主要細胞類型。YAO等[3]研究發現相較于對照組大鼠，高血壓組大鼠血管平滑肌細胞中LncRNA XR007793表達量顯著上調，而將該基因剔除后則可明顯降低血管平滑肌細胞增殖及遷移率。有報道指出，LncRNA GAS5在EC及VSMC中廣泛表達，可通過調節多個途徑參與高血壓的發生發展，如EC增殖、VSMC表型轉化、通過β連環蛋白信號調節EC和VSMC的功能，抑制LncRNA GAS5可加重微血管功能障礙[4]。JIN等[4]報道在高血壓患者血漿中LncRNA AK098656表達量明顯上調，而AK098656具有介導血管平滑肌細胞合成表型的作用。

陳熔等[5]發現高血壓患者外周血白細胞中LncRNA NR_104181和LncRNA NR_027032分別處于高表達與低表達狀態，NR_104181通過相應調控機制導致淋巴細胞聚集于組織器官內并釋放出各種炎性介質，引發血管功能紊亂，而KURIAN等[6]研究顯示NR_027032可促進血管發育，有助于維持內皮細胞正常功能，提示其可能參與了高血壓的發生發展。王騰玉等[7]通過ceRNA網絡發現一種特殊的LncRNA MALAT1可通過調節TNF和MAPK信號通路在高血壓發病過程中發揮重要調控作用，而基于ceRNA理論建立LncRNA數據庫也將得到研究人員越來越多的重視。此外，我國傳統中藥在高血壓治療方面療效顯著，已有報道顯示其部分作用機理同樣與某些LncRNA相關，從基因層面深入探究為傳統中藥應用于高血壓患者提供新的理論依據。

2 長鏈非編碼RNA與心力衰竭

心力衰竭是心血管疾病的終末階段，我國心力衰竭住院患者死亡率高達4.1%。近年來多項研究結果顯示，LncRNA在心力衰竭發生進展中同樣發揮重要作用[8]。LIU等[9]研究顯示LncRNA H19在胚胎期高度表達，以后隨著個體成熟其表達量逐漸下降，而當血管受損或心功能不全時表達量會再次增加。GRECO等[10]研究也報道了在心力衰竭患者和心肌肥厚小鼠模型中H19表達顯著升高。HAN等[11]進一步研究發現H19的高表達可能與脂質代謝紊亂有關，這些研究提示或許可通過檢測H19表達水平了解心力衰竭程度。相關研究發現，MYH7反義轉錄物Myheart可通過重塑蛋白酶(Brgl)抑制心力衰竭，保護心臟功能[12]。HAN等[13]指出Brgl可通過與多種酶(同組蛋白去乙酰化酶、多腺苷二磷酸核糖聚合酶等)結合對心臟起著重要保護作用，而關于Myheart和Brgl對心臟具體保護機制仍有待進一步研究。另外KUMARSWAM等[14]和LI等[15]的研究表明心力衰竭患者血漿中LncRNA LIPCAR有早期上調而后期下調的現象，LIPCAR可用來預測心力衰竭患者術后療效，最新研究也顯示]LIPCAR或許可作為心力衰竭生物標志物[16]。

心肌肥厚是心力衰竭的一個關鍵時期，心力衰竭是在心肌細胞代償性肥大基礎上逐漸發生發展的，已有多項研究表明LncRNA可調控心肌細胞肥厚與凋亡進程。PICCOLI等[17]研究發現LncRNA Meg3具有改善心肌肥厚小鼠心血管舒張功能作用，這可能與Meg3抗血管生成作用有關。研究發現一種與心肌細胞凋亡相關的LncRNA CARL主要通過與線粒體膜內蛋白結合抑制線粒體裂解發揮作用，另一種在心肌肥厚小鼠體內中存在高表達的LncRNA CHRF可通過調節κB信號通路實現對心肌肥厚的把控[18-19]。同時ZHOU等[20]發現CHRF可通過與miR-489結合發揮調控心肌肥厚的作用。LUKER等[21]在胸主動脈縮窄術的小鼠模型中也檢測到了高表達的CHRF。另有研究表示部分LncRNA與心肌纖維化有關，已知的如LncRNA H19[22]。LAN等[23]報道在對小鼠進行高膽固醇喂養后在其肝內可檢測出高表達的LncRNA HC，抑制HC可顯著降低血脂水平，提示HC在肝膽固醇代謝方面發揮負性調控作用。小核仁RNA宿主基因7(SNHG7)已被確定為人類癌基因，有研究指出，LncRNA SNHG7和SDAD1在血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)誘導的新生大鼠心肌細胞肥大模型中表達上調，沉默SNHG7和SDAD1可減弱AngⅡ對心臟肥大的誘導作用。并證實SNHG7通過與RNA結合蛋白HuR相互作用進而穩定SDAD1 mRNA表達，進一步促進心肌肥大，SNHG7可作為心肌肥大的一個新型調控劑[24]，這些研究為挖掘心力衰竭治療新靶點提供了實驗室基礎。

3 長鏈非編碼RNA與動脈粥樣硬化

LncRNA在一定程度上可誘導炎癥反應，在脂質代謝及血管平滑肌細胞增殖、凋亡等方面顯示出重要作用，提示LncRNA與冠心病發生發展有較大相關性。動脈粥樣硬化患者早期主要病理特征為內皮功能受損，而后引發一系列炎癥反應，導致粥樣斑塊形成及肌層纖維化等病理改變。CHEN等[25]報道當以丹參素上調內皮細胞功能時細胞內LncRNA TUG1表達量表現為下調，此時miR-26表達量上調，而誘導細胞內TUG1過表達后miR-26的表達量受到抑制，此時丹參素對內皮細胞的保護性作用下降，提示TUG1可能通過抑制miR-26發揮促內皮細胞凋亡作用，而內皮功能障礙是啟動動脈粥樣硬化的主要因素之一，因此有研究者認為TUG1可作為治療動脈粥樣硬化的一個潛在靶點。LOCl00129973是由1 520個核苷酸組成的LncRNA分子，LU等[26]研究發現，LOCl00129973表達上調可顯著提高血管內皮細胞增殖能力。進一步實驗發現，LOCl00129973對內皮細胞的保護性作用可能是通過抑制miRNA(miR-4707-5p和miR-4767)產生的。BALLANTYNE等[27]報道下調LncRNA sMILR可顯著降低血管平滑肌細胞的增殖，同時發現在動脈粥樣硬化患者的血液中可檢測到高表達的sMILR，故推測sMILR可能是血管平滑肌細胞增殖的誘因。

有研究表示，在晚期動脈粥樣硬化斑塊巨噬細胞中LncRNA MIAT表達上調，其通過競爭結合miR-149-5p正向調節抗吞噬分子CD47表達，敲除MIAT可延緩動脈硬化進展[28]，另外有研究發現MIAT在頸動脈斑塊中同樣存在高表達，提示MIAT可能為動脈粥樣硬化治療新靶點[28]。目前LncRNA與動脈粥樣硬化疾病相關性研究已取得較大進展。但具體作用機制仍需進一步探索。

4 長鏈非編碼RNA與心肌梗死

急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)是冠狀動脈急性、持續性缺血缺氧導致的心肌壞死，其高發病率、高死亡率是威脅人類生命健康的主要原因。AFP一種參與心肌梗死調控過程的LncRNA分子，RIQUELME等[29]研究發現相較于正常小鼠，心肌梗死小鼠中AFP表達明顯升高，抑制AFP表達可減少小鼠心肌損傷面積，改善其心功能，而敲除AFP則可顯著降低心肌細胞自噬能力，從而進一步降低缺血心肌的損傷，AFP可能為治療心肌梗死的潛在靶點。韓虎魁等[30]提取了321例急性心肌梗死患者和50例正常人員的血清總RNA，結果顯示AMI患者血清中LncRNA AK057321表達顯著升高，胸痛發作1 h即可出現顯著變化，3～6 h達到峰值，AK057321可作為AMI早期診斷和鑒別標志物。LIU等[31]通過基因芯片分析發現在心肌梗死小鼠模型中有64個Lnc RNA表達上調，87個Lnc RNA表達下調，且在再灌注早期階段心肌梗死區域Lnc RNA表達水平不一，可能與細胞復蘇和組織壞死間不平衡有關。該研究還顯示下調LncRNA UAC1表達可提高p27蛋白水平，從而引發心肌細胞程序性死亡，推測某些LncRNA在小鼠心肌梗死再灌注早期扮演重要角色。LI等[32]通過基因芯片分析ST段抬高型AMI患者差異表達LncRNA后發現，LncRNA LIPCAR表達水平與心肌標志物相一致，而在閉塞血管再通后LIPCAR表達降低，提示血漿LIPCAR表達水平可動態反映心肌缺血和冠狀動脈病變情況。此外，ROC曲線同樣顯示出LIPCAR對AMI診斷的最佳靈敏度和特異度，且LIPCAR和Gensini評分(冠狀動脈病變評分)之間呈正相關，表明LIPCAR升高程度可反映冠狀動脈狹窄嚴重程度[15]。

5 長鏈非編碼RNA與其他心血管疾病

心律失常(arrhythmia)是由于竇房結激動異常或激動產生于竇房結以外，激動的傳導緩慢、阻滯或經異常通道傳導，即心臟活動的起源和(或)傳導障礙導致心臟搏動的頻率和(或)節律異常。目前心律失常的藥物防治十分不理想，仍是本領域的難點問題。研究表明，心律失常與miRNA的異常表達相關。據報道，肺腺癌相關轉錄本1(LncRNA MALAT1)在MI/再灌注損傷中高表達，后者與室性心律不齊的頻繁發生有關。為了解MALAT1是否與心律失常有關并探究其下游機制，ZHU等[33]利用AMI大鼠模型進行研究，在他們的報告中指出，相對于對照組，AMI大鼠心臟MALAT1水平顯著升高，通過sh-MALAT1人工敲低MALAT1可延緩AMI大鼠瞬時外向K+電流Ito峰值電流的降低，并使KCND2和KCND3 mRNA及其相應蛋白Kv4.2、Kv4.3表達上調，這些發現表明在AMI背景下MALAT1可能有引發心律失常作用。LncRNAs在心房顫動(atrial fibrillation，AF)中的作用也是一個被廣泛關注的話題。多項研究分析了AF患者LncRNA的差異表達，盡管這類研究一直在穩步增加，但目前通過實驗驗證LncRNA在控制AF中的作用為數不多。

此外，LncRNA與心臟發育及先天性心臟病(congenital heart disease，CHD)的發生發展密切相關。KURIAN等[34]發現了三種LncRNA：TERMINATOR、ALIEN和PUNISHER，分別在未分化的多能干細胞、心血管祖細胞和已分化的內皮細胞中特異性表達，與多種心臟發育相關基因表達有關，其缺失可導致細血管系統發育畸形。

6 展望

隨著高通量測序、LncRNA芯片等技術的發展，越來越多的LncRNA被鑒定出來，但具體的作用與功能仍然不是很清楚。通過不斷發現新的LncRNA以及對已知LncRNA進行更徹底的表征研究可能會豐富LncRNA的分子機制及生物功能，因此LncRNA依然具有極大的研究價值。當前有關LncRNA與心血管疾病的相關性研究雖然已取得了一定進展，但仍處于初級階段，明確具體作用機制及功能的LncRNA屈指可數，深入探究其在心血管疾病發生發展過程中的作用將為心血管疾病的診治打開新的窗戶。就筆者而言，對LncRNA與心血管疾病研究有如下構想：第一，應開展更精準的具有針對性的研究，比如到底是LncRNA的哪部分結構在起著關鍵的調控作用；第二，明確LncRNA在細胞周期不同階段的作用，了解其具體參與途徑，提高LncRNA對靶基因預測性；第三，能否通過檢測特定LncRNA表達水平實現對某一疾病的診斷或評估療效。

總之，隨著科學技術發展及人們更加深入的研究，越來越多的功能性LncRNA將會被發現，這些LncRNA在疾病發生進展中的作用角色也將被逐漸闡明，這將為心血管疾病的診斷和治療提供新的思路，為新藥的研發提供新靶標。