长链非编码核糖核酸与心血管疾病

于雪婧、邹彤、张恩毅综述，杨杰孚审校

长链非编码核糖核酸与心血管疾病

于雪婧、邹彤、张恩毅综述，杨杰孚审校

长链非编码核糖核酸（lncRNA）是一类长度大于200 nt的非编码核糖核酸（RNA），它参与多种细胞生命活动和疾病的进展。由于科学技术的飞速发展，高通量测序以及微阵列技术的成熟，lncRNA在心血管领域的研究中具有极大潜力。目前，lncRNA在心肌梗死、心肌缺血再灌注损伤、心力衰竭、高血压等疾病中均有涉及和研究报道。lncRNA也是一类重要的生物标志物，对于心血管疾病的诊断、治疗及远期预后的评估发挥重要作用。lncRNA的出现，为心血管疾病的诊疗带来希望。关于lncRNA参与心血管疾病的深入机制，还有待进一步研究。

综述；心血管疾病；长链非编码核糖核酸

长链非编码核糖核酸（long noncoding RNA，lncRNA）是一类长度大于200 nt几乎没有翻译功能的核糖核酸（RNA）[1]。近年发现，lncRNA参与多种生命活动及疾病的进展，例如细胞的增殖与凋亡、细胞周期、基因印记、细胞分化及排列、真核细胞的生长和发育，肿瘤、心血管疾病、神经退行性病变及代谢性疾病的进展。随着高通量测序技术和微阵列技术的快速发展，lncRNA的研究正在如火如荼地进行着，它也不断地向人类揭示着其重要的生物学功能。

1 长链非编码核糖核酸的分类及功能

lncRNA是一个广义的名词，它包含增强子RNA，小核仁RNA，基因间转录片段以及正义和反义的转录片段[2]。由于lncRNA种类和功能繁多，大体将其分为五类：顺式lncRNA、反式lncRNA、双向lncRNA、基因间lncRNA和内含子lncRNA。总体来说，lncRNA的表达低于蛋白编码基因的表达[3]，但lncRNA具有更高的细胞特异性[4]。lncRNA的基因座非常类似于信使核糖核酸（mRNA），但编码lncRNA的基因更倾向位于基因内含子中，这样可以减少共转录剪接的效率[5]。比起进化中传统的重复序列，lncRNA面临着更高的选择压力，因为启动lncRNA表达的启动子面临着很高的选择压力[5]。lncRNA可通过顺式或反式作用调控基因的转录。lncRNA不需要在细胞核和胞浆中穿梭。它可以作为支架（scaffold）结合多种蛋白从而发挥生物学功能[6]，它还可以形成一个锚定点，通过征集或扣押某些蛋白因子，参与核酸序列的合成和重构，从而调节不同的生命活动[2]。现有研究证明lncRNA还可以作为微小核糖核酸（microRNA）海绵吸附microRNA，从而调控细胞的生命活动[7]。

2 长链非编码核糖核酸与心肌梗死

心肌梗死是全世界人口的主要死因之一。根据《中国心血管病报告2013概要》的数据显示，目前我国每年新发心肌梗死250万例[8]。现有研究发现，microRNA-539可以抑制抗增殖蛋白2（prohibitin 2, PHB2）的功能，PHB2是一种抑制线粒体裂变和凋亡的蛋白，在正常心肌细胞中大量表达，并且维持细胞线粒体的稳态。心脏凋亡相关lncRNA（cardiac apoptosis-related lncRNA，CARL）可作为microRNA海绵吸附microRNA-539，从而解除microRNA-539对PHB2的抑制作用，为心肌梗死和心肌细胞凋亡的治疗提供了新的方向[9]。

另有研究显示，用小鼠心肌梗死模型的心肌组织进行RNA测序，发现许多差异表达的lncRNA主要参与心脏生成和病理性重构，用寡核苷酸介导的敲减法发现这些差异表达的lncRNA主要调控心脏结构蛋白的表达[10]。氯吡格雷是心肌梗死的常规用药之一，目前许多机制尚不明确。有研究在棕榈酸诱导人脐静脉内皮细胞凋亡的模型中，给予氯吡格雷后可减轻棕榈酸诱导的脐静脉内皮细胞的凋亡。通过运用RNA微阵列的方法比较氯吡格雷处理组和对照组lncRNA的表达谱发现，HIF1 α反义核糖核酸-1（HIF1 alpha-antisense RNA-1，HIF1A-AS1） 在氯吡格雷组显著发生变化，通过小干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）抑制该lncRNA后可减少棕榈酸诱导的细胞凋亡并促进内皮细胞的增殖；研究者还发现，HIF1A-AS1是通过线粒体凋亡通路引起内皮细胞的凋亡。说明氯吡格雷可以通过抑制lncRNA HIF1A-AS1而减少棕榈酸诱导的脐静脉内皮细胞凋亡，这为氯吡格雷治疗心肌梗死又阐述了一条新的机制[11]。另一研究显示，microRNA-188-3p可通过调节靶基因自噬相关蛋白7（autophagy related protein 7, ATG7）抑制细胞自噬和心肌梗死，而lncRNA促自噬因子 (autophagy promoting factor, APF)可通过调控microRNA-188-3p从而影响ATG7介导的细胞自噬和心肌梗死，这为心肌梗死的诊断和治疗提供了潜在的靶点[12]。

3 长链非编码核糖核酸与缺血再灌注损伤

许多研究证明，心肌缺血再灌注损伤（ischemia reperfusion injury, I/R）会导致心肌细胞的坏死和凋亡[13，14]。细胞坏死受到Fas相关蛋白死亡结构域（Fas-associated protein with death domain，FADD）的调控。研究发现FADD是受体结合的丝氨酸苏氨酸激酶3（receptor interacting serine/threonine kinase 3，RIP3）诱导坏死过程的抑制剂。FADD亦可通过抑制RIPK1/RIPK3复合体的形成对细胞坏死起负调节作用。在坏死过程中FADD所受的调控依赖于细胞种类和刺激种类[15]。调控FADD的形式多样，比如磷酸化、泛素化[16]。

I/R导致心肌细胞凋亡主要通过外源性细胞凋亡途径和线粒体凋亡途径。FADD在外源性细胞凋亡中，通过与细胞凋亡蛋白酶-8（Caspase-8）前体结合后，引发多聚化和自我剪切激活，活化的Caspase-8激活Caspase-9，从而启动外源性细胞凋亡。而在线粒体途径中，低氧、氧化应激均可以导致线粒体外膜释放促凋亡蛋白至胞浆中，导致细胞色素C和凋亡蛋白酶激活因子1（apoptotic protease activating factor 1， APAF1）结合，导致Caspase-9活化，切割Caspase-3和Caspase-7前体，进而引起细胞凋亡[17]。

一项研究证明，在H2O2处理大鼠H9C2胚胎心肌细胞诱导细胞凋亡和坏死的模型中，FADD表达下调，而RIPK 1/ RIPK 3 复合体形成增多；而当过表达FADD时，RIPK 1/ RIPK 3 复合体形成减少。说明FADD确实对细胞坏死起到负调控作用。同时该研究证明，microRNA-103/107可以抑制靶基因FADD的表达，降低microRNA-103/107可以减轻心肌坏死程度。lncRNA H19可以通过降低microRNA-103/107的丰度从而抑制心肌细胞的坏死[15]。可见，lncRNA在I/R中也发挥重要作用。

4 长链非编码核糖核酸与心力衰竭

心力衰竭是心血管疾病的终末阶段，也是构成世界范围的主要死因之一。在心力衰竭的进展过程中，一些胎儿型基因表达增加，一些成人型基因表达降低，这种基因表达紊乱导致心肌重构[18]。心肌肥厚是心力衰竭的结构改变，也是心力衰竭的治疗靶点。目前国内一些学者通过检测脑钠肽和内皮素-1的浓度预测心力衰竭患者心血管事件的发生[19]。然而，lncRNA不仅参与心力衰竭的发展，它还作为预测心力衰竭患者心血管事件发生的标志物之一。研究表明，循环中的lcnRNA uc022bqs.1与心力衰竭患者远期心血管死亡事件具有显著相关性[20]。另有研究表明，运用微阵列技术发现，在血管紧张素Ⅱ刺激的肥大心肌细胞中，microRNA-489显著降低；而在心肌细胞中过表达microRNA-489可以减轻血管紧张素诱导细胞肥大效应。一种名为心肌肥厚相关因子（cardiac hypertrophy related factor, CHRF）的lncRNA，可作为microRNA海绵结合microRNA-489并降低其表达，从而抑制microRNA-489对其靶基因骨髓分化初反应蛋白基因88（myeloid differentiation primary response gene 88, Myd88）的负调控作用，促进心肌肥厚的进程[21]。另一项研究通过对22例心力衰竭患者和5名正常人心肌组织进行高通量测序后发现，在84 793个转录本中，13 019个转录本来自于蛋白编码基因，2 085个转录本为lncRNA，1 064个转录本是假基因。在这些lncRNA中，48个lncRNA在心力衰竭患者的心肌组织中表达发生了显著变化[22]，说明lncRNA参与了心力衰竭的发展。

5 长链非编码核糖核酸与高血压及肺动脉高压

研究显示，lncRNA参与高血压相关基因的调控，这些高血压相关基因包括内收蛋白（adducin，ADD3），钠尿肽（natriuretic peptide A，NPPA），三磷酸腺苷钠钾转运体a亚基（ATPase Na+/K+transporting subunit alpha 1，ATP1A1），利尿钠肽受体2（natriuretic peptide receptor 2, NPR2），细胞色素P450家族17亚家族成员1（cytochrome P450 family 17 subfamily A member 1,CYP17A1），乙酰辅酶A合成酶中链家族成员3（acyl-CoA synthetase medium-chain family member 3，ACSM3），溶质运载蛋白家族14（solute carrier family 14, SLC14A2）等[22]。血管紧张素Ⅱ可以促进动脉粥样硬化和高血压的发生。研究发现，血管紧张素Ⅱ可以调控lncRNA的功能，用小RNA干扰技术敲除lnc-Ang362后可以减少血管平滑肌细胞的增殖[23]。慢性血栓栓塞是引起严重肺动脉高压的病因之一。研究显示，通过微阵列技术发现，来自于慢性血栓栓塞性肺动脉高压患者肺动脉的内皮细胞和正常人的肺动脉内皮细胞中，有185个lncRNAs表达发生显著变化，进一步分析证实464个调节型的启动子样的lncRNAs，它们和临近的mRNA重叠。lncRNA NR-036693, NR-027783, NR-033766及NR-001284的表达都发生了显著变化。通过差异基因的GO分析和信号通路富集分析发现，这些lncRNAs都与内源性刺激引起的炎症反应相关[24]。另有研究表明，通过尾静脉将三七参甙注射到自发性高血压大鼠模型中，发现三七参甙可以降低大鼠的收缩压并诱导一氧化氮合酶的生成。通过生物信息学方法的预测，在自发性高血压大鼠和正常对照的大鼠血管内皮平滑肌细胞中，运用lncRNA AK094457敲除法观察发现，lncRNA AK094457可以促进一氧化氮合酶的表达和一氧化氮的浓度，说明三七参甙可以通过lncRNA AK094457诱导一氧化氮合酶的生成而起到降血压的作用[22]。

6 器械干预心脏疾病后长链非编码核糖核酸的变化

为研究左心室辅助器械装置对心力衰竭患者lncRNA表达变化的影响，有研究选取8例非缺血性和缺血性的心力衰竭患者，在安装左心室辅助器械之前和之后取左心室心肌组织，运用高通量测序法，对该组织进行测序。结果发现，有37%的mRNA和71%的lncRNA都是来自于线粒体。和非缺血的左心室组织相比，缺血性心力衰竭和非缺血性心力衰竭分别有679个和570个lncRNA具有差异性表达，大约10%的上述lncRNA可以通过安装左心室辅助器械而恢复正常范围。另外lncRNA的表达谱差异也可以用于鉴别缺血性与非缺血性心力衰竭[22]。

7 小结和展望

由于科学技术的极速发展，高通量测序为lncRNA的研究提供了良好的平台。由于lncRNA在心血管疾病发生发展中发挥重要作用，大量关于心脏疾病与lncRNA的研究会接踵而至，它将为心脏疾病机制的阐述、诊断、治疗和预后评估提供有利的依据和重要的手段。

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2016-05-21）

（编辑：漆利萍）

药品临床试验关键技术及平台的研究（bj-2004-732）

100730 北京市，北京大学第五临床医学院（于雪婧、杨杰孚）；北京医院 心血管内科（邹彤）、北京医院老年医学研究所 细胞室（张恩毅）

于雪婧 博士研究生 研究方向为心房颤动与非编码核糖核酸 Email: yuxuejing0927@163.com 通讯作者：杨杰孚 Email: yangjiefu2011@126.com

R54

A

1000-3614（2017）01-0099-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.01.024