丘达综述，伍贵富审校

综述

长链非编码核糖核酸在心血管疾病发生机制的研究进展

丘达综述，伍贵富审校

长链非编码核糖核酸（lncRNA）是转录本大于200个核苷酸长度、无蛋白编码功能的非编码核糖核酸（ncRNA），在转录、转录后及表观遗传学等细胞水平调控基因的表达。随着研究进展，发现lncRNA的表达量异常与心血管疾病（如动脉粥样硬化、慢性心力衰竭）的发生、发展密切相关，并且在人体血浆中已成功检测到lncRNA，其有望成为心血管疾病的新型诊断学标记物或药物治疗靶点。本文就近年来对lncRNA在心血管疾病发生机制的研究进展作一综述。

综述；核糖核苷酸类；心血管疾病

哺乳动物基因组中，大约98%的转录产物为非编码核糖核酸（ncRNA）[1]，其中长链非编码核糖核酸（lncRNA）占ncRNA的大部分。lncRNA是长度大于200个核苷酸、无蛋白编码功能的核糖核酸（RNA），在转录、转录后及表观遗传学等细胞水平调控基因表达[2]。心血管疾病是目前影响人类健康的最重大慢性疾病，就慢性疾病而言，全球近50%的人口死于心血管疾病[3]。研究发现lncRNA表达量异常与动脉粥样硬化及心力衰竭等心血管疾病的发生、发展密切相关，有望成为心血管疾病的新型诊断学标记物或药物治疗靶点。本文就近年来对lncRNA在心血管疾病发生机制的研究进展作一综述。

1 lncRNA的概述

lncRNA定义为至少200个核苷酸序列的ncRNA，反映出lncRNA的两个基本特点，即长度和缺乏编码蛋白功能[4]，其缺乏蛋白编码功能是因为缺少开放阅读框、启动子和终止子。根据lncRNA在基因组的位置，分为正义、反义、双向、基因内及基因间5类[5]。大部分lncRNA由RNA聚合酶Ⅱ转录而来，广泛分布在真核生物的细胞核及细胞质，其表达量低并且超过95%的lncRNA保守性差，所以过去被认为是没有生物学功能的转录噪音[6]。lncRNA通过多种机制在转录水平调控基因表达，如：干扰临近基因的表达；封阻启动子区域来干扰基因的表达；与RNA结合蛋白作用，将其定位到基因启动子区从而调控基因的表达；调节转录因子的活性。而在转录后水平，lncRNA通过与信使核糖核酸（mRNA）形成双链复合物，掩盖mRNA的主要顺式作用元件，从而调控基因表达。同时lncRNA可以与染色质修饰复合物结合引起特异性的组蛋白修饰模式，激活或抑制转录，调控基因组印记和剂量补偿效应，在表观遗传学上发挥重要作用[7]。近年来发现lncRNA与心脏发育及多种心血管疾病的发病密切相关，lncRNA uc022bqs.1（LIPCAR）与心肌梗死后发生心肌重构和慢性心力衰竭的死亡风险性相关[8]，心肌梗死后患者血浆中一些lncRNA(aHIF、KCNQ1OT1和MALAT1)的表达量发生改变[9]。

2 lncRNA与心血管疾病发生机制的关系

2.1 lncRNA与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是造成心血管疾病死亡的主要原因，多种伤害性刺激如高血脂、高血糖和扰动血流等引起血管内皮细胞(ECs)的功能障碍，是导致动脉粥样硬化发病的重要原因[10]，而血管平滑肌细胞（VSMCs）的迁移和增殖进一步加快动脉粥样硬化的形成。早期对lncRNA在动脉粥样硬化的研究集中在比较患者的基因组较正常人是否存在差异，如ANRIL和H19这两种lncRNA与冠心病发病的风险性相关[11,12]。目前的研究是对各种lncRNA在ECs和VSMCs进行功能获得和功能缺失实验，探索lncRNA在动脉粥样硬化发病机制中扮演的角色。

Puthanveetil等[13]发现高糖刺激ECs的肺腺癌转移相关转录因子1（lncRNA MALAT1）表达上调，而MALAT1通过促进炎症介质血清淀粉样蛋白抗原(SAA3)的表达，使白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）分泌增加，最终增强炎症反应引起血管内皮的损伤。而Liu等[14]用小干扰RNA（siRNA）沉默视网膜内皮细胞的MALAT1，发现ECs的增殖能力下降，其机制是MALAT1通过p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路调节ECs的增殖能力。另一种lncRNA心肌梗死相关转录本（MIAT）通过充当竞争性内源RNA（ceRNA）形成微小RNA（miR）-150-5p和血管内皮生长因子（VEGF）的反馈回路，抑制ECs的增殖、迁移和管体形成功能[15]。可见多种损伤因素使lncRNA表达量发生改变，影响ECs的炎症和增殖功能，从而促进或抑制动脉粥样硬化的形成。

VSMCs是血管壁中膜的主要成分，在动脉粥样硬化中扮演重要角色，研究发现lncRNA可以调控VSMCs的增殖和凋亡功能，减轻或加剧血管内皮斑块的形成。Wu等[16]发现lncRNA-P21在小鼠动脉粥样硬化模型中表达下调，导致E3泛素-蛋白连接酶（MDM2）与P53结合增加，使P53蛋白失活，促进小鼠VSMCs增殖和抑制VSMCs凋亡，加快动脉粥样硬化的形成。同时在冠心病患者中lncRNA-P21表达也是下调，提示高表达lncRNA-P21可以抑制动脉粥样硬化形成。Shan等[17]发现ECs和VSMCs的lncRNA-RNCR3在人类和小鼠的动脉粥样斑块及氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）处理的细胞中表达上调。进一步实验发现沉默小鼠的RNCR3，加快小鼠动脉粥样硬化形成、增加高胆固醇血症以及炎症因子释放、减弱ECs及VSMCs的增殖、迁移能力和促进细胞凋亡。其机制是RNCR3通过扮演ceRNA角色，形成Kruppel样因子2和miR-185-5p的反馈回路调节ECs和VSMCs的功能，起到预防动脉粥样硬化形成的作用。以上研究表明lncRNA在ECs和VSMCs的增殖、迁移及凋亡中扮演重要角色，有潜力成为动脉粥样硬化的诊断学标记物或药物治疗的作用靶点。

循环血液中血脂和血糖的升高可以损伤血管内皮，是动脉粥样硬化发生的高危因素，而许多研究表明lncRNA在血脂、血糖代谢中具有重要作用，进一步说明lncRNA与动脉粥样硬化的发生密切相关。Li等[18]在小鼠发现一种特异性调控甘油三酯的lncRNA（lncLSTR），沉默此基因后使载脂蛋白C2（APOC2）表达增加和脂蛋白脂酶（LPL）活性增强，降低小鼠高血脂模型的血甘油三酯水平。Reddy等[19]发现巨噬细胞的lncRNAE330013P06在小鼠2型糖尿病模型中表达上调，使CD36表达增加，促进泡沫细胞形成，加快动脉粥样硬化形成。最近研究发现ANRIL除了调节VSMCs的增殖功能，还可以调控脂肪酸、葡萄糖代谢和炎症相关基因的表达，包括脂联素受体1（ADIPOR1）、小泡相关膜蛋白3（VAMP3）和11号染色体开放阅读框10（C11ORF10），最终影响动脉粥样硬化的进程[20]。lncRNA在维持体内血脂和血糖平衡中扮演重要角色，但具体的作用机制需进一步的动物及细胞实验去探索。

2.2 lncRNA与心力衰竭

心力衰竭是各种心血管疾病的终末阶段，它的发生率和病死率高，占用我国大量医疗资源。尽管在蛋白介导转录调控和信号通路导致心力衰竭的理解有了重大进展，但对心力衰竭患者的治疗方案仍没有创新性突破[21]。心肌细胞肥大是心脏对超负荷的适应性调节，在早期可以维持心脏的正常工作，但持续心肌肥厚伴有适应不良的心脏重构，降低心脏协同性和增加心力衰竭及猝死的风险。探索lncRNA在心肌细胞肥大的作用机制有助于开发更有效的新型治疗方式，减缓或逆转心肌细胞肥大，改善患者的生活质量。目前多个研究表明lncRNA参与调节心肌细胞肥大，一种被称为心肌肥厚相关因子的lncRNA CHRF，它和miR-489结合后，抑制miR-489靶向结合Myd88，最终诱导心肌细胞肥大[22]。在小鼠心力衰竭模型的研究发现，过度压力抑制肌球蛋白重链相关RNA转录产物（Mhrt）的表达，进而激活Brg1-Hdac-Parp染色质重塑复合体及心脏异常的胎儿基因心房利钠肽（ANP）及B型利钠肽（BNP）的重新表达，导致心肌细胞肥大[23]。

Jiang等[24]发现lncRNA-ROR在小鼠心力衰竭模型及培养的肥大心肌细胞中表达明显上调，同时RT-PCR及免疫印迹方法检测到ANP、BNP心力衰竭指标明显升高。用siRNA沉默lncRNA-ROR后，肥大心肌细胞减小及ANP、BNP心力衰竭指标值下降。进一步研究发现大鼠lncRNA-ROR基因序列上有miR-133的结合位点，两者存在负性调控关系，沉默lncRNA-ROR后miR-133表达上调，而过表达miR-133可以阻止lncRNA-ROR上调和ANP、BNP再表达，表明lncRNAROR是通过抑制miR-133表达，引起胎儿基因ANP、BNP再表达和心肌细胞肥大。另一种被称为心肌肥大相关转录本的lncRNA Chast在小鼠心力衰竭模型中表达上调，同时它在主动脉瓣狭窄引起的肥大心肌细胞及培养的肥大心肌细胞中表达也是上调。研究发现过表达Chast可引起心肌细胞肥大，而沉默Chast阻止或减弱心肌细胞肥大，其机制是Chast通过负性调控包含蛋白质家族成员M 1的普列克底物蛋白同源结构域（Chast的反义链），阻碍心肌细胞的自噬和肥大[25]。同时一种被称为心肌肥大相关表观遗传调控因子的lncRNA（Chaer），通过与PRC2亚基的EZH2增强子发生作用，干扰PRC2靶向结合基因组位点，抑制基因组启动子区域H3K27的甲基化，最终调控心肌细胞的肥大[26]。以上研究表明lncRNA-ROR、Chast和Chaer可能成为抗心肌细胞肥大的新型药物治疗靶标，减缓或逆转心力衰竭的进程。

目前在慢性心力衰竭患者血浆中可以检测出多种lncRNA，Kumarswamy等通过全基因转录组分析心肌梗死后发生左心室重构患者的血浆RNA，发现LIPCAR在心肌梗死后早期表达下调，而晚期则上调。同时在慢性心力衰竭患者血浆中LIPCAR表达也是上调，随后3年临床随访结果提示高LIPCAR水平患者的心血管死亡率更高，表明LIPCAR是一个判断心肌梗死后患者是否发生左心室重构及评估慢性心力衰竭患者预后的新型生物学标记物。Greco等[27]在非终末期心力衰竭患者的心肌组织中发现有14个lncRNA表达明显失调，其中9个lncRNA（CDKN2B-AS1/ANRIL、EGOT、H19、HOTAIR、LOC285194/TUSC7、RMRP、RNY5、SOX2-OT和SRA1）在终末期心力衰竭患者的心肌组织中得到进一步明确。CDKN2B-AS1/ANRIL、HOTAIR和LOC285194/TUSC7在心肌组织和外周血单核细胞的表达情况相同，是诊断心力衰竭的潜在生物学标志物。Liu等[28]对lncRNA H19在心力衰竭的作用做了进一步研究，发现H19和miR-675在肥大心肌细胞中表达上调，而功能获得和功能缺失实验表明H19和miR-675有抑制心肌细胞肥大的作用，其机制是H19通过miR-675靶性结合钙/钙调素依赖蛋白激酶2D（CaMKIIδ），负性调节心肌细胞肥大，其有望成为心力衰竭药物治疗的靶点。

2.3 lncRNA与主动脉瘤、肥厚型心肌病

血管壁的VSMCs过度凋亡与动脉瘤的发生密切相关，Wang等[29]发现染色质重塑因子（BRG1）在胸主动脉瘤组织的表达量较正常胸主动脉组织明显上调，而细胞实验过表达BRG1可以增加VSMCs的凋亡和减少VSMCs的增殖，通过分析95种凋亡相关的lncRNA在VSMCs中沉默和过表达BRG1时的表达情况，发现缺氧诱导因子1α反义RNA（HIF1α-AS1）的表达受BRG1正性调控，沉默HIF1α-AS1可以抑制VSMCs凋亡和促进VSMCs增殖，表明BRG1通过正性调控HIF1A-AS1来调节VSMCs的凋亡和增殖，这一通路可能是lncRNA参与主动脉瘤发病的机制之一。

Yang等[30]从7位肥厚型心肌病和健康人群获取心肌组织，用lncRNA微阵列芯片和RT-PCR技术分析确定lncRNA和mRNA的表达差异情况，结果显示肥厚型心肌病患者大约有1 426种lncRNA和1 715种mRNA的表达量较正常心肌组织的表达量差异大于2倍。这些差异表达的lncRNA几乎分布在所有染色体，与顺式作用元件结合，调节所在染色体邻近区域的基因表达。同时它们参与众多通路的调节，包括氧化磷酸化、肾素-血管紧张素、细胞凋亡和p53信号通路等。提示lncRNA通过多种致病通路参与肥厚型心肌病的发病，但具体作用机制仍需进一步细胞和动物实验去研究。

3 结语与展望

随着研究进展，已发现lncRNA在动脉粥样硬化、慢性心力衰竭等多种心血管疾病进程中扮演重要角色，部分作用机制得到明确，多个lncRNA具有潜力成为心血管疾病的诊断学标记物以及药物治疗靶点，但它在临床的诊断与治疗价值需要更多的动物及临床实验去证实。同时lncRNA在心律失常、高血压、心肌病等心血管疾病的相关研究仍然缺乏，需要更多的实验研究去探索。随着基因测序技术的不断进步，越来越多lncRNA将被发现，通过功能获得及功能缺失的细胞、动物疾病模型和临床患者的实验研究，lncRNA在心血管疾病发生、发展的调控机制和信号通路将会得到更好地探索。

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2016-11-15）

（编辑：王宝茹）

518033 广东省深圳市，广东医科大学附属深圳市福田区人民医院 心内科

丘达 硕士研究生 主要从事切应力敏感lncRNA对血管内皮炎症的调控机制研究 Email：qiuda999@163.com 通讯作者：伍贵富Email：wuguifu@mail.sysu.edu.cn

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1000-3614（2017）03-0310-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.03.026