郑婧婧，卜 宁，赵 钊，张佳靖，于 慧，赵宇航*

(1.包头医学院，内蒙古 包头 014000；2.内蒙古包钢疗养院，内蒙古 包头 014000)

世界上每年有约1 750万人死于心血管疾病，占全球死亡总数的31%，对人类造成了巨大的健康问题和经济负担[1]。而心血管疾病共同的病理生理变化就是心肌肥大(cardiac hypertrophy)。心肌肥大是一种适应性反应，但在长期的病理应激下，这种反应会发展成为一种伴随心肌细胞丢失、间质成纤维细胞增殖以及胶原的沉积等现象的不可逆过程[2]，可能引发机体高血压、心肌纤维化、心力衰竭、心肌梗死和冠状动脉粥样硬化等疾病，进而造成心源性疾病死亡。

表观遗传学是生命科学领域和基础医学领域中的研究热点之一，主要包括DNA修饰、RNA修饰、组蛋白修饰、非编码RNA对转录的调控等多个方面。目前研究显示这些表观遗传机制在心肌肥大过程中具有重要调节功能，本文将根据现有文献对心肌肥大过程中的DNA甲基化、RNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA几个方面进行综述，归纳和总结目前研究进展，为后期的研究工作提供理论指导。

1 DNA甲基化与心肌肥大

DNA甲基化主要通过DNMTs(DNA methyltransferase，DNA甲基转移酶)的催化，以SAM(sadenosyl methionine，S腺苷甲硫氨酸)为甲基供体，将甲基转移到特定碱基上，进而调节某些基因的表达。

研究显示DNA甲基化参与了心肌肥大的发生发展。去甲肾上腺素诱导的心肌肥大模型小鼠中，发生了全基因组甲基化，同时左心室PKCε(protein kinase c epsilon，蛋白激酶Cε)启动子区Egr-1(early growth responsive gene-1，早期生长应答因子1)结合位点也发生了基因特异性甲基化，用5-氮杂胞苷处理后，甲基化程度明显降低，同时抑制了心肌肥大[3]。RG108作为一种DNMTs抑制剂，通过减弱DNA甲基化来抑制压力超负荷诱导的大鼠病理性心肌肥大[4]。同样作为DNMTs抑制剂的5-氮杂胞苷可通过抑制SERCA2a(sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPase，肌质/内质网Ca2+ATP酶2a)启动子区甲基化来促进SERCA2a蛋白的表达，进而抑制血管紧张素Ⅱ诱导的心肌细胞肥大[5]。在自发性高血压导致的 心肌肥厚大鼠模型中，胆碱通过调控2-OG/TET(2-oxoglutarate/ten-eleven translocation，2-酮戊二酸/10-11转运因子)通路来促进DNA去甲基化，最终抑制心肌肥大[6]。以上研究表明，心肌肥大过程中DNA甲基化可以被DNMTs抑制剂调控，从而发挥重要作用，在心肌肥大的早期治疗中具有良好的应用前景。

2 组蛋白修饰对心肌肥大的作用

组蛋白修饰，是指组蛋白的氨基端经酶催化而产生乙酰化、磷酸化、糖基化等修饰，进而改变组蛋白结合DNA片段的活性。其中乙酰化/去乙酰化是目前研究较多的组蛋白修饰方式，主要通过HAT(histone acetyltransferase，组蛋白乙酰化转移酶)和HDAC(histone deacetylase，组蛋白去乙酰化酶)催化。

心肌肥大过程中，HDAC抑制剂TSA(trichostatina，曲古菌素A)、SK-7041、MGCD0103(mocetinostat，莫替司他)、MS-275(entinostat，恩替诺特)、CG200745发挥了重要作用。在压力超负荷诱导的心肌肥大模型中，TSA抑制HDAC的表达后，可提高一些基因启动子上的组蛋白乙酰化水平，如Icam1(intercellular cell adhesion molecule-1，细胞间黏附分子-1)、VCAM1(vascular cell adhesion molecule-1，血管细胞黏附因子-1)、Il21r(interleukin 21 receptor，白介素21受体)、Il6ra(interleukin-6 receptor subunit alpha，人白介素6受体α)、Ticam2(Toll like receptor adaptor molecule 2，Toll样受体衔接分子2)和Cxcl10(cxcchemokineligand-10，Cxc趋化因子配体10)等，进而抑制心肌肥大[7]。同样地，SK-7041在减弱了组蛋白去乙酰化水平后，可以逆转不同的刺激(受体激动剂和压力超负荷)诱导的心肌肥大[8]。在压力诱导剂诱导的心肌肥大模型中，MGCD0103、MS-275通过抑制组蛋白的去乙酰化，增加DUSP5(dual specificity phosphatase 5，双特异性磷酸酶5)基因的表达并且阻断心肌细胞ERK1/2(extracel-lular-regulated kinase 1/2，细胞外调节蛋白激酶1/2)活化的能力，最终抑制心肌肥大[9]。在DOCA(deoxycort-one acetate，醋酸脱氧皮质酮)诱导的高血压大鼠模型中，CG200745在抑制HDAC后，通过提高TSC2(tuberous sclerosis 2，结节性硬化复合物2)和C/EBP-β(CCAAT/enhancer binding protein beta，CCAAT增强子结合蛋白β)启动子的组蛋白乙酰化水平而抑制了mTORC1(mammalian target of rapamy-cin complex 1，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1)信号，最终抑制了心肌肥大[10-11]。可以说明HDAC抑制剂可能通过抑制组蛋白的去乙酰化来调控某些基因的表达，进而调控心肌肥大。

3 心肌肥大中的 RNA修饰

人们很早就发现在RNA序列的一些位点上也具有不同基团的修饰，这些修饰对RNA的稳定性、转录活性、胞内定位等具有重要调节功能。其中m6A(N6-methyladenosine，N6-甲基腺苷)是其中最普遍的修饰方式[12]。

m6A由以下几种酶催化[13-14]，分别为1)具有写入功能的writers，如METTL3/METTL14/WTAP(methyltransferase 3/methyltransferase 14/WT1 associated protein，甲基转移酶3/甲基转移酶14/WT1相关蛋白)等，这些酶具有将甲基基团催化连接到腺苷酸N6位置的功能。2)能够去除m6A甲基化的erasers：如FTO/ALKBH5(FTO alpha-ketoglutarate dependent dioxygenase/Alkb homolog 5，FTO-α-酮戊二酸依赖性双加氧酶/Alkb同系物5)等蛋白。FTO与ALKBH5同属于ALKB家族，FTO主要通过影响SRSF2(serine and arginine rich splicing factor 2，富含丝氨酸/精氨酸剪接因子 2)与RNA的结合能力而实现对前体mRNA剪接的调节；ALKBH5则可以直接催化m6A的去甲基化，最终影响其mRNA的剪接与合成。3)识别m6A位点并引起下游基因调节过程的readers，如YTHDF1/YTHDF2/YTHDF3/YTHDC1(YTH N6-methyladenosine RNA binding protein 1/YTH N6-methyladenosine RNA binding protein 2/YTH N6-methyladenosine RNA binding protein3/YTH domain containing 1/heterogeneous nuclear ribonucleoprotein C，YTH N6甲基腺苷RNA结合蛋白1/YTH N6甲基腺苷RNA结合蛋白2/YTH N6甲基腺苷RNA结合蛋白3/YTH结构域蛋白1)等。

METTL3可能介导了心肌肥大过程中的m6A甲基化。例如在压力超负荷诱导的心肌肥大动物和细胞模型中，总体m6A的水平以及m6A相关基因METTL3的表达都增加，在敲低和过表达METTL3之后，对心肌肥大分别起到促进和抑制的作用[15]。同样地，CHAPIR[cardiac-hypertrophy-associated piRNA(piwi-interacting RNA)，心肌肥大相关piRNA]通过与METTL3结合而抑制了Parp10[poly(ADP-ribose)polymerases，多聚腺苷酸二磷酸核糖聚合酶10]的mRNA的m6A修饰，最终促进了心肌肥大[16]。

目前关于m6A与心肌肥大的研究还处于萌芽阶段，还有很多信号通路以及作用机制需要更加深入地探讨。若明确了特定的靶点，m6A修饰可能成为预防心血管疾病的有力手段。

4 非编码RNA与心肌肥大

非编码RNA指的是转录组中未翻译成蛋白质的RNA序列，其可以通过多种方式调节基因的表达。根据RNA的长度可将其分为短链非编码RNA[microRNAs、piRNAs和snoRNAs(small nucleolar RNA)]和长链非编码RNA(lncRNAs、circRNAs)。其中microRNAs、lncRNAs和circRNAs是研究相对充分、功能较明确的3种非编码RNA。

几乎在所有心血管疾病中都可以检测到非编码RNA的表达改变，其对心血管疾病的发生发展具有非常重要的调节功能。在心肌肥大的病理发展过程中，非编码RNA也很大程度上参与基因表达调节，下面将具体介绍这3种类型的RNA分子在调节病理性心肌肥大过程中的作用。

4.1 MicroRNAs与心肌肥大

MicroRNAs是研究最广泛的非编码RNA，它是一类高度保守，长度约22 nt的RNA分子，其主要通过靶向mRNA的3’UTR来负调控基因的表达，抑制蛋白翻译[17]。在心肌肥大的研究中，人们发现了一系列的异常表达microRNA分子，这些microRNAs通过调控各种基因的表达各自发挥作用。

一些microRNAs具有促心肌肥大的作用。在压力超负荷诱导的小鼠肥大模型中，miR-17-5p的表达明显上调，其可以直接靶向抑制MFN2(mitofusi 2，线粒体融合蛋白-2)的表达，激活PI3K/AKT/mTOR(phosphatidylinositol 3 kinase，磷酯酰肌醇3激酶/serine/threonine kinase 3，丝氨酸/苏氨酸激酶3)信号通路，抑制自噬，最终促进心肌肥大[18]。miR-214在血管紧张素Ⅱ诱导的小鼠肥大模型中表达上调，其可以通过抑制SIRT3/FoxO3a(sirtuin type 3，沉默调节蛋白3/forkhead box O3，叉头框转录因子3a)信号通路下调MFN2，抑制自噬，起到促进心肌肥大的作用[19]。miR-100-5p的表达升高后可通过靶向mTOR来抑制自噬而促进心肌肥大[20]。

还有一些microRNAs具有抑制心肌肥大的作用。miR-26b-5p、miR-204-5p和miR-497-3p在运动诱导的小鼠肥大模型中显著下调，将这些microRNAs过表达后，可以通过调节自噬来抑制心肌肥大[21]。

因此可以说明，心肌肥大过程中有众多microRNAs发生了差异表达，这些microRNAs可能通过调节某些基因的表达，从而调节自噬，进而起到促进和抑制心肌肥大的作用。

4.2 LncRNAs与心肌肥大

LncRNAs是一类长度超过200 nt但不能编码蛋白质的RNA分子。根据定位不同，可将其分为正义型lncRNA、反义型lncRNA、增强子型lncRNA、基因内型lncRNA、基因间型lncRNA 5类。其中，正义型lncRNA与编码序列的正义链部分或全部重叠；反义型lncRNA与编码序列的反义链部分或全部重叠；增强子型lncRNA由编码基因的增强子产生；基因内型lncRNA由编码基因的内含子产生；基因间型lncRNA位于相邻两个编码基因之间。

LncRNAs在细胞中扮演着ceRNAs(competing endogenous RNAs，竞争性内源性RNAs)或分子海绵的角色，能够结合靶向的miRNAs，从而稳定或抑制相应的miRNA序列[22]。与microRNAs类似，lncRNAs也具有促进或抑制心肌肥大的作用。例如，lncRNA TUG1(taurine up-regulated1，牛磺酸上调基因)通过与miR-29b-3p结合，而降低其在胞内的水平，进而促进心肌肥大[23]。LncRNA CHRF(cardiac hypertrophy related factor，心脏肥大相关因子)能够结合miR-93而激活/抑制Akt3(serine/threonine kinase 3，丝氨酸/苏氨酸激酶3)信号通路，从而诱导心肌肥大的发生[24]。LncRNA MHRT(myosin heavy chain associated RNA transcript，肌球蛋白重链相关RNA转录本)可以通过与miR-145a-5p结合而上调Kruppel样因子4(kruppel like factor 4,KLF4)的表达或通过与KLF4形成复合物来抑制KLF4磷酸化而促进KLF4的表达，以阻碍ERK和KLF4的结合，从而抑制心肌蛋白的表达以及心肌肥大的发展[25]。LncRNA Gm15834在主动脉弓缩窄(transverse aortic constriction，TAC)诱导的心肌肥大模型中大量表达，其可以通过与miR-30b-3p结合来促进Unc-51 样自噬激酶1(Unc-51 like autophagy activating kinase 1，ULK1)的表达，从而起到促进心肌肥大的作用[26]。

以上研究表明，lncRNAs可能与microRNAs结合来降低胞内microRNAs的水平进而调节相应靶基因的表达，从而起到促进/抑制心肌肥大的效应。

4.3 CircRNAs与心肌肥大

CircRNAs是一类3’端与5’端连在一起的长度大于200 nt的闭合环状非编码RNA分子，具有很高的稳定性。根据circRNAs序列来源的不同将其分为外显子circRNA、内含子circRNA、外显子-内含子circRNA 3类。与lncRNAs类似，circRNAs主要通过“海绵作用”，结合相应的microRNAs分子，进而调节某些疾病[27]。

在心血管疾病中，circRNAs也发挥着一定的调节功能。例如心脏相关circRNA(heart-related circRNA，circRNA-HRCR)通过海绵作用与miR-223结合，抑制了miR-223的活性，从而导致活性调节细胞骨架相关蛋白(activity regulated cytoskeleton associated protein，ARC)的表达增加，最终抑制了心肌肥大和心力衰竭[27]。CircRNA-000203通过与miR-26b-5p、miR-140-3p结合，使胞内miR-26b-5p、miR-140-3p水平增加，从而导致GATA结合蛋白4(GATA binding protein 4，GATA4)基因表达增加，进而促进了心肌肥大[28]。同样地，同源域结合蛋白激酶3(homeodomain interacting protein kinase 3，circRNA-HIPK3)作为miR-185-3p的海绵在心肌肥大中发挥作用[29]。溶质载体家族8成员A1(solute carrier family 8 member A1，circRNA-SLC8A1)被证明通过与miR-133a结合，导致miR-133a活性的降低，最终抑制了心肌肥大[30]。因此，在心肌肥大过程中，circRNAs可能通过与microRNAs结合来影响下游基因的表达，最终调节心肌肥大。

因为circRNAs具有非常好的稳定性，在临床诊断或治疗上可能更能够作为生物标志物或药物使用，但目前针对circRNAs与心肌肥大之间的研究仍然处于起步阶段，在心肌肥大过程中有多少circRNAs表达异常，其对心肌肥大的作用如何，则需要更多的研究深入探讨。而这些已知的circRNAs是否具有诊断意义或者能够对心肌肥大的治疗起到关键作用也需要进一步证实。

5 问题与展望

心肌肥大过程中的表观遗传调控已经开展了很多科学研究，大量临床前的研究也提示DNMTs、HDACs以及一些非编码RNA可能作为心肌肥大的潜在靶标。但仍然存在很多不明确的联系或未发现的分子变化需要证实，如RNA甲基化修饰在心肌肥大或心血管疾病中的功能鲜有报道；CircRNAs与心肌肥大之间的研究仍然处于起步阶段；几种表观遗传调节方式之间存在的复杂联系也需要进一步探讨。这些表观遗传机制的阐明可以帮助筛选出早期标志物或通过早期治疗干预对心肌肥大诊断和治疗起到促进作用，具有良好的应用前景。