長鏈非編碼RNA與心血管疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

張媛綜述 徐明國審校

1.汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院，廣東 汕頭 515000；

2.深圳市兒童醫(yī)院，廣東 深圳 518000

心血管疾病一直是危害人類健康的頭號(hào)殺手，近年來年輕化趨勢(shì)越來越明顯。THOMAS等[1]研究發(fā)現(xiàn)，2000—2016年全球人均支付心血管疾病的費(fèi)用逐年增加，世界衛(wèi)生組織預(yù)測(cè)，到2030年全球?qū)⒂? 330萬患者死于心血管疾病，而治療費(fèi)用也將高達(dá)20萬億元[2]。因此，有效的預(yù)防和治療對(duì)提高心血管疾病患者的生存率和生活質(zhì)量具有重要意義。近年來，隨著二代測(cè)序技術(shù)的飛速發(fā)展，大量長鏈非編碼RNA(LncRNA)不斷在真核生物體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)。這是一類具有200個(gè)核苷酸或更多轉(zhuǎn)錄本的RNA分子，廣泛存在于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，其在數(shù)量上遠(yuǎn)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(nèi)及基因間LncRNA，它們不直接參與基因編碼和蛋白質(zhì)的合成，但以表觀遺傳修飾、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等方式影響基因表達(dá)，在發(fā)育、機(jī)體內(nèi)平衡和維持細(xì)胞命運(yùn)中發(fā)揮重要作用，LncRNA的異常表達(dá)與包括癌癥和心血管疾病等多種疾病密切相關(guān)，因此提供了新的生物標(biāo)志物和藥物靶點(diǎn)。國內(nèi)外多項(xiàng)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(lián)系，揭開它們之間相互作用機(jī)理，有望為心血管疾病治療提供新的思路，為藥物研發(fā)提供新的靶點(diǎn)。本文主要綜述LncRNA與心血管疾病之間的關(guān)系，以期為后續(xù)心血管疾病的診治提供理論基礎(chǔ)。

1 長鏈非編碼RNA與高血壓

原發(fā)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(xiǎn)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(jī)制、進(jìn)展過程及臨床并發(fā)癥等多方面存在特異性表達(dá)并發(fā)揮重要作用。血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)和內(nèi)皮細(xì)胞(ascular endothelial cells，EC)是對(duì)維持正常血管壁功能發(fā)揮重要作用的兩種主要細(xì)胞類型。YAO等[3]研究發(fā)現(xiàn)相較于對(duì)照組大鼠，高血壓組大鼠血管平滑肌細(xì)胞中LncRNA XR007793表達(dá)量顯著上調(diào)，而將該基因剔除后則可明顯降低血管平滑肌細(xì)胞增殖及遷移率。有報(bào)道指出，LncRNA GAS5在EC及VSMC中廣泛表達(dá)，可通過調(diào)節(jié)多個(gè)途徑參與高血壓的發(fā)生發(fā)展，如EC增殖、VSMC表型轉(zhuǎn)化、通過β連環(huán)蛋白信號(hào)調(diào)節(jié)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(bào)道在高血壓患者血漿中LncRNA AK098656表達(dá)量明顯上調(diào)，而AK098656具有介導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞合成表型的作用。

陳熔等[5]發(fā)現(xiàn)高血壓患者外周血白細(xì)胞中LncRNA NR_104181和LncRNA NR_027032分別處于高表達(dá)與低表達(dá)狀態(tài)，NR_104181通過相應(yīng)調(diào)控機(jī)制導(dǎo)致淋巴細(xì)胞聚集于組織器官內(nèi)并釋放出各種炎性介質(zhì)，引發(fā)血管功能紊亂，而KURIAN等[6]研究顯示NR_027032可促進(jìn)血管發(fā)育，有助于維持內(nèi)皮細(xì)胞正常功能，提示其可能參與了高血壓的發(fā)生發(fā)展。王騰玉等[7]通過ceRNA網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)一種特殊的LncRNA MALAT1可通過調(diào)節(jié)TNF和MAPK信號(hào)通路在高血壓發(fā)病過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用，而基于ceRNA理論建立LncRNA數(shù)據(jù)庫也將得到研究人員越來越多的重視。此外，我國傳統(tǒng)中藥在高血壓治療方面療效顯著，已有報(bào)道顯示其部分作用機(jī)理同樣與某些LncRNA相關(guān)，從基因?qū)用嫔钊胩骄繛閭鹘y(tǒng)中藥應(yīng)用于高血壓患者提供新的理論依據(jù)。

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(dá)4.1%。近年來多項(xiàng)研究結(jié)果顯示，LncRNA在心力衰竭發(fā)生進(jìn)展中同樣發(fā)揮重要作用[8]。LIU等[9]研究顯示LncRNA H19在胚胎期高度表達(dá)，以后隨著個(gè)體成熟其表達(dá)量逐漸下降，而當(dāng)血管受損或心功能不全時(shí)表達(dá)量會(huì)再次增加。GRECO等[10]研究也報(bào)道了在心力衰竭患者和心肌肥厚小鼠模型中H19表達(dá)顯著升高。HAN等[11]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)H19的高表達(dá)可能與脂質(zhì)代謝紊亂有關(guān)，這些研究提示或許可通過檢測(cè)H19表達(dá)水平了解心力衰竭程度。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，MYH7反義轉(zhuǎn)錄物Myheart可通過重塑蛋白酶(Brgl)抑制心力衰竭，保護(hù)心臟功能[12]。HAN等[13]指出Brgl可通過與多種酶(同組蛋白去乙?；?、多腺苷二磷酸核糖聚合酶等)結(jié)合對(duì)心臟起著重要保護(hù)作用，而關(guān)于Myheart和Brgl對(duì)心臟具體保護(hù)機(jī)制仍有待進(jìn)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(diào)而后期下調(diào)的現(xiàn)象，LIPCAR可用來預(yù)測(cè)心力衰竭患者術(shù)后療效，最新研究也顯示]LIPCAR或許可作為心力衰竭生物標(biāo)志物[16]。

心肌肥厚是心力衰竭的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，心力衰竭是在心肌細(xì)胞代償性肥大基礎(chǔ)上逐漸發(fā)生發(fā)展的，已有多項(xiàng)研究表明LncRNA可調(diào)控心肌細(xì)胞肥厚與凋亡進(jìn)程。PICCOLI等[17]研究發(fā)現(xiàn)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(guān)。研究發(fā)現(xiàn)一種與心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)的LncRNA CARL主要通過與線粒體膜內(nèi)蛋白結(jié)合抑制線粒體裂解發(fā)揮作用，另一種在心肌肥厚小鼠體內(nèi)中存在高表達(dá)的LncRNA CHRF可通過調(diào)節(jié)κB信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)對(duì)心肌肥厚的把控[18-19]。同時(shí)ZHOU等[20]發(fā)現(xiàn)CHRF可通過與miR-489結(jié)合發(fā)揮調(diào)控心肌肥厚的作用。LUKER等[21]在胸主動(dòng)脈縮窄術(shù)的小鼠模型中也檢測(cè)到了高表達(dá)的CHRF。另有研究表示部分LncRNA與心肌纖維化有關(guān)，已知的如LncRNA H19[22]。LAN等[23]報(bào)道在對(duì)小鼠進(jìn)行高膽固醇喂養(yǎng)后在其肝內(nèi)可檢測(cè)出高表達(dá)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(fā)揮負(fù)性調(diào)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(dǎo)的新生大鼠心肌細(xì)胞肥大模型中表達(dá)上調(diào)，沉默SNHG7和SDAD1可減弱AngⅡ?qū)π呐K肥大的誘導(dǎo)作用。并證實(shí)SNHG7通過與RNA結(jié)合蛋白HuR相互作用進(jìn)而穩(wěn)定SDAD1 mRNA表達(dá)，進(jìn)一步促進(jìn)心肌肥大，SNHG7可作為心肌肥大的一個(gè)新型調(diào)控劑[24]，這些研究為挖掘心力衰竭治療新靶點(diǎn)提供了實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)。

3 長鏈非編碼RNA與動(dòng)脈粥樣硬化

LncRNA在一定程度上可誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，在脂質(zhì)代謝及血管平滑肌細(xì)胞增殖、凋亡等方面顯示出重要作用，提示LncRNA與冠心病發(fā)生發(fā)展有較大相關(guān)性。動(dòng)脈粥樣硬化患者早期主要病理特征為內(nèi)皮功能受損，而后引發(fā)一系列炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致粥樣斑塊形成及肌層纖維化等病理改變。CHEN等[25]報(bào)道當(dāng)以丹參素上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞功能時(shí)細(xì)胞內(nèi)LncRNA TUG1表達(dá)量表現(xiàn)為下調(diào)，此時(shí)miR-26表達(dá)量上調(diào)，而誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)TUG1過表達(dá)后miR-26的表達(dá)量受到抑制，此時(shí)丹參素對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)性作用下降，提示TUG1可能通過抑制miR-26發(fā)揮促內(nèi)皮細(xì)胞凋亡作用，而內(nèi)皮功能障礙是啟動(dòng)動(dòng)脈粥樣硬化的主要因素之一，因此有研究者認(rèn)為TUG1可作為治療動(dòng)脈粥樣硬化的一個(gè)潛在靶點(diǎn)。LOCl00129973是由1 520個(gè)核苷酸組成的LncRNA分子，LU等[26]研究發(fā)現(xiàn)，LOCl00129973表達(dá)上調(diào)可顯著提高血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖能力。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，LOCl00129973對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)性作用可能是通過抑制miRNA(miR-4707-5p和miR-4767)產(chǎn)生的。BALLANTYNE等[27]報(bào)道下調(diào)LncRNA sMILR可顯著降低血管平滑肌細(xì)胞的增殖，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在動(dòng)脈粥樣硬化患者的血液中可檢測(cè)到高表達(dá)的sMILR，故推測(cè)sMILR可能是血管平滑肌細(xì)胞增殖的誘因。

有研究表示，在晚期動(dòng)脈粥樣硬化斑塊巨噬細(xì)胞中LncRNA MIAT表達(dá)上調(diào)，其通過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合miR-149-5p正向調(diào)節(jié)抗吞噬分子CD47表達(dá)，敲除MIAT可延緩動(dòng)脈硬化進(jìn)展[28]，另外有研究發(fā)現(xiàn)MIAT在頸動(dòng)脈斑塊中同樣存在高表達(dá)，提示MIAT可能為動(dòng)脈粥樣硬化治療新靶點(diǎn)[28]。目前LncRNA與動(dòng)脈粥樣硬化疾病相關(guān)性研究已取得較大進(jìn)展。但具體作用機(jī)制仍需進(jìn)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(dòng)脈急性、持續(xù)性缺血缺氧導(dǎo)致的心肌壞死，其高發(fā)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(diào)控過程的LncRNA分子，RIQUELME等[29]研究發(fā)現(xiàn)相較于正常小鼠，心肌梗死小鼠中AFP表達(dá)明顯升高，抑制AFP表達(dá)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(xì)胞自噬能力，從而進(jìn)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(diǎn)。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(jié)果顯示AMI患者血清中LncRNA AK057321表達(dá)顯著升高，胸痛發(fā)作1 h即可出現(xiàn)顯著變化，3～6 h達(dá)到峰值，AK057321可作為AMI早期診斷和鑒別標(biāo)志物。LIU等[31]通過基因芯片分析發(fā)現(xiàn)在心肌梗死小鼠模型中有64個(gè)Lnc RNA表達(dá)上調(diào)，87個(gè)Lnc RNA表達(dá)下調(diào)，且在再灌注早期階段心肌梗死區(qū)域Lnc RNA表達(dá)水平不一，可能與細(xì)胞復(fù)蘇和組織壞死間不平衡有關(guān)。該研究還顯示下調(diào)LncRNA UAC1表達(dá)可提高p27蛋白水平，從而引發(fā)心肌細(xì)胞程序性死亡，推測(cè)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(dá)LncRNA后發(fā)現(xiàn)，LncRNA LIPCAR表達(dá)水平與心肌標(biāo)志物相一致，而在閉塞血管再通后LIPCAR表達(dá)降低，提示血漿LIPCAR表達(dá)水平可動(dòng)態(tài)反映心肌缺血和冠狀動(dòng)脈病變情況。此外，ROC曲線同樣顯示出LIPCAR對(duì)AMI診斷的最佳靈敏度和特異度，且LIPCAR和Gensini評(píng)分(冠狀動(dòng)脈病變?cè)u(píng)分)之間呈正相關(guān)，表明LIPCAR升高程度可反映冠狀動(dòng)脈狹窄嚴(yán)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(jié)激動(dòng)異?；蚣?dòng)產(chǎn)生于竇房結(jié)以外，激動(dòng)的傳導(dǎo)緩慢、阻滯或經(jīng)異常通道傳導(dǎo)，即心臟活動(dòng)的起源和(或)傳導(dǎo)障礙導(dǎo)致心臟搏動(dòng)的頻率和(或)節(jié)律異常。目前心律失常的藥物防治十分不理想，仍是本領(lǐng)域的難點(diǎn)問題。研究表明，心律失常與miRNA的異常表達(dá)相關(guān)。據(jù)報(bào)道，肺腺癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(LncRNA MALAT1)在MI/再灌注損傷中高表達(dá)，后者與室性心律不齊的頻繁發(fā)生有關(guān)。為了解MALAT1是否與心律失常有關(guān)并探究其下游機(jī)制，ZHU等[33]利用AMI大鼠模型進(jìn)行研究，在他們的報(bào)告中指出，相對(duì)于對(duì)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(shí)外向K+電流Ito峰值電流的降低，并使KCND2和KCND3 mRNA及其相應(yīng)蛋白Kv4.2、Kv4.3表達(dá)上調(diào)，這些發(fā)現(xiàn)表明在AMI背景下MALAT1可能有引發(fā)心律失常作用。LncRNAs在心房顫動(dòng)(atrial fibrillation，AF)中的作用也是一個(gè)被廣泛關(guān)注的話題。多項(xiàng)研究分析了AF患者LncRNA的差異表達(dá)，盡管這類研究一直在穩(wěn)步增加，但目前通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證LncRNA在控制AF中的作用為數(shù)不多。

此外，LncRNA與心臟發(fā)育及先天性心臟病(congenital heart disease，CHD)的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。KURIAN等[34]發(fā)現(xiàn)了三種LncRNA：TERMINATOR、ALIEN和PUNISHER，分別在未分化的多能干細(xì)胞、心血管祖細(xì)胞和已分化的內(nèi)皮細(xì)胞中特異性表達(dá)，與多種心臟發(fā)育相關(guān)基因表達(dá)有關(guān)，其缺失可導(dǎo)致細(xì)血管系統(tǒng)發(fā)育畸形。

6 展望

隨著高通量測(cè)序、LncRNA芯片等技術(shù)的發(fā)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(fā)現(xiàn)新的LncRNA以及對(duì)已知LncRNA進(jìn)行更徹底的表征研究可能會(huì)豐富LncRNA的分子機(jī)制及生物功能，因此LncRNA依然具有極大的研究價(jià)值。當(dāng)前有關(guān)LncRNA與心血管疾病的相關(guān)性研究雖然已取得了一定進(jìn)展，但仍處于初級(jí)階段，明確具體作用機(jī)制及功能的LncRNA屈指可數(shù)，深入探究其在心血管疾病發(fā)生發(fā)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(duì)LncRNA與心血管疾病研究有如下構(gòu)想：第一，應(yīng)開展更精準(zhǔn)的具有針對(duì)性的研究，比如到底是LncRNA的哪部分結(jié)構(gòu)在起著關(guān)鍵的調(diào)控作用；第二，明確LncRNA在細(xì)胞周期不同階段的作用，了解其具體參與途徑，提高LncRNA對(duì)靶基因預(yù)測(cè)性；第三，能否通過檢測(cè)特定LncRNA表達(dá)水平實(shí)現(xiàn)對(duì)某一疾病的診斷或評(píng)估療效。

總之，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展及人們更加深入的研究，越來越多的功能性LncRNA將會(huì)被發(fā)現(xiàn)，這些LncRNA在疾病發(fā)生進(jìn)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(fā)提供新靶標(biāo)。