LncRNA在心力衰竭预后判断和治疗中的潜力研究进展

贡时雨，范慧敏，张旭敏*，周晓慧*

(1.同济大学附属方医院心脏内科，上海 200120； 2.同济大学附属东方医院心脏外科，上海 200120；3.同济大学附属东方医院心力衰竭研究所，上海 200120)

心力衰竭(heart failure，HF)是多种心血管疾病的终末阶段。目前全球心力衰竭患者约有2600万，我国心衰患病率为0.9%，总人数约超400万，随年龄增高，心衰患病率显著上升。且住院率及死亡率居高不下，严重者5年存活率不足20%[1]。因此，早期诊断和有效的治疗对减少心衰患者住院率及提高生存率是十分重要的。随着医疗技术的发展，心衰的诊断由最初的X线显示心胸比到之后的心脏超声显示左室大小、左室射血分数及血浆中BNP、NT-pro-BNP含量，其诊断准确性、安全性和预后判断都有了一定的提高。心衰的治疗，也已经逐渐从以往的单纯改善症状发展到主要以阻断神经内分泌异常、心肌重塑为主的生物学治疗模式。然而，血浆NT-proBNP往往受肾功能排泄等影响而出现假性升高，因此，是否存在特异性、灵敏性更高的血液学指标来诊断并判断心衰的预后，以及新型更为有效的可以逆转心脏重构的治疗策略，都需要进一步深入的探索。

1 LncRNA 简介

人类基因组中仅3%为编码蛋白质的基因，大量的非编码转录本以往被认为是垃圾基因或者转录噪音，最近研究发现这些非编码RNA(noncoding RNAs)也具有重要的功能。其中，长链非编码RNA (long non-coding RNA, LncRNA)是长度大于 200 个核苷酸的非编码RNA，占人类基因组的62%。LncRNA参与细胞分化、发育、防御反应以及免疫应答等多种重要的生理过程。LncRNA不编码蛋白质，但可通过表观遗传调控、转录调控、转录后调控、miRNA调控等过程发挥作用。

2 LncRNA的转化研究潜力

有关LncRNA在人类疾病中的作用，研究最为深入的是肿瘤性疾病。大量研究证实,许多肿瘤的发生发展都伴随着 LncRNA 的异常表达，LncRNA作为原癌基因促进肿瘤的生成,或者作为抑癌基因抑制肿瘤细胞的增殖、迁移，在肿瘤的发生发展中发挥极其重要的作用[2-3]。目前与肿瘤相关的部分LncRNA研究成果已经进行临床转化。如尿中前列腺特异性基因LncRNA-PCA3是比血清前列腺特异性抗原(PSA)更特异的的生物标志物[4-5]；肺癌转移相关LncRNA-MALAT1是可诊断非小细胞肺癌(NSCLC)的血液学生物标志物[6]等。LncRNA的大部分功能仍在探索中，这为肿瘤的诊断及治疗提供了新的可能。

3 LncRNA与心血管疾病

有关LncRNA在心血管疾病中的作用研究起步较晚，已有研究发现LncRNA广泛参与了心脏发育、动脉粥样硬化、心肌梗塞、心脏衰竭、高血压和动脉瘤等发病过程[7-8]。研究发现，冠心病的遗传易感基因ANRIL与心肌梗死和动脉粥样硬化的发生密切相关[9-13]。LncRNA-p21可能用于冠心病的诊断和治疗[14]。最近研究显示，LncRNA-MIAT (myocardial infarction-associated transcript,MIAT)，是心肌梗死的敏感位点，其在外周血的表达水平可以区分ST段抬高(低MIAT)和非ST段抬高性心肌梗死[15]。LncRNA-MIAT还可通过miR-150-5p 以及VEGF 信号参与心肌梗死的发病[16]。LncRNA-CARL可以抑制线粒体裂变和心肌细胞凋亡，减轻缺血再灌注的损伤[17]。此外，相关的动物模型和临床研究也发现了多种与心梗相关的LncRNA表达水平变化、表达时相的特点，如心脏特异性的LncRNA-MIRT1和MIRT2[18]，以及最新研究的LncRNA-UCA1可作为急性心肌梗死新的生物标志物[19]。这些研究均揭示了LncRNA用于心血管疾病诊断和治疗的巨大潜力。

4 LncRNA在心力衰竭研究中的进展

4.1 LncRNA在心力衰竭诊断和预后判断中的作用

研究发现，多种LncRNA可能用于心力衰竭的诊断和预后判断。循环线粒体LncRNA-LIPCAR是心脏重构不良的预测因子,与心力衰竭患者的生存相关。早期心梗后左室重塑患者血浆LncRNA-LIPCAR低表达，但在心衰晚期表达上调。LIPCAR的表达特点与急性心梗患者心脏重构有关,可作为慢性心衰患者心血管疾病死亡率的预测指标。该研究第一次提出 LncRNA作为心血管疾病的生物标志物[20]。也有研究显示[21]，心梗患者的外周血中，aHIF、KC-NQ1OT1、MALAT1含量增加，ANRIL含量下降,其表达变化在STEMI (ST段抬高型心肌梗死)、NSTEMI (非ST段抬高型心肌梗死)中也有不同。其中ANRIL、KC-NQ1OT1还可预测左心室功能不全，用于心衰的诊断，但其潜在的预后价值仍需进一步探究。

相关临床研究[22]检测了72名心衰患者和60名非心衰患者血浆中已知的与心血管疾病相关的13个独立LncRNA水平，发现心衰患者血浆中NFAT(NRON)和肌球蛋白重链相关的反义LncRNA转录物簇MHRT的水平显著高于非心衰患者。循环NRON和MHRT的升高可预测心衰，被认为是心衰的新型生物标志物。进一步研究发现，NRON的预测能力与NT-proBNP的预测能力相当甚至高于NT-proBNP,这将预示着或许NRON可作为更为特异且受影响较少的心衰预后标志物。

最近研究发现[23]，阿尔兹海默病相关基因BACE1、反义LncRNA(AS LncRNA)BACE1-AS与其编码蛋白β-淀粉样蛋白表达在心衰患者及鼠模型的心衰组织中均有上调。在缺氧、局部缺血时，细胞应激促进ACE1-AS水平升高，从而增加BACE1 mRNA的表达，使具有心肌毒性的β-淀粉样蛋白1-40表达增加，以参与心衰的发病过程。BACE1/BACE1-AS/β-淀粉样蛋白轴的异常调节与高危心血管患者的死亡密切相关，表明BACE1-AS或许可成为心衰预后的生物标志物，甚至可以通过减少β-淀粉样蛋白的表达来改善心衰患者的预后。

此外，也有研究者通过比较经心脏移植治疗与未经移植的心衰患者心脏中LncRNA的表达水平。与供体心脏相比，心衰心脏中共有105个差异表达的LncRNAs且存在着差异表达调控[24]。表明LncRNA转录谱可能作为心衰的诊断及预后的生物标志物。

4.2 LncRNA在心力衰竭治疗方面的潜力

一直以来，降低心肌适应性肥大被认为是心力衰竭的治疗靶点。Wang等[25]发现LncRNA-CHRF在血管紧张素II诱导的肥大的心肌细胞中显著升高，在小鼠心脏主动脉缩窄模型和人的心衰样品中也被观察到同样的现象。进一步的研究表明，CHRF能通过和miR-489结合,使与Myd88结合的miR-489减少,从而使靶基因Myd88表达上调，诱导心肌肥厚。CHRF的过度表达在体外诱导肥大反应，并增加体内心肌细胞凋亡，而敲低该基因表达则减轻血管紧张素II诱导的心力衰竭小鼠模型中的心脏肥大。CHRF(心脏肥大相关因子)的发现对减少心肌肥大从而预防和治疗心脏衰竭有着重大意义。

Han等[26]发现了一组来自鼠肌球蛋白重链7(MYH7)的反义LncRNA转录物簇MHRT，LncRNA-MHRT具有心脏特异性，且具有心脏保护作用，它通过抑制BRG1抗心衰，是预防及治疗心衰的关键分子。MHRT在健康鼠心肌细胞核中过表达能保护心脏，减少MYH 6/7蛋白的相互转换，在此过程中，MHRT直接与BRG1蛋白解旋酶结构域结合，防止BRG1与其目标靶点的DNA结合。相比之下，在心肌肥厚、应激状态下，MHRT表达下调，允许BRG1抑制MYH 6并激活MYH 7，使BRG1参与心肌肥厚基因的转录。而人MHRT在肥厚、缺血性或特发性心肌病患者的心脏中被抑制。对于MHRT替代疗法是将这些发现转化为临床的首选策略。

LncRNA不仅与心衰直接相关，还可以通过与其它非编码RNA相互作用来影响心衰的发生。如，LncRNA-APF(自噬促进因子)、miR-188-3p、ATG7组成一种新的自噬模式，APF通过靶向调控miR-188-3p，从而影响ATG7(自噬中关键的启动子及自噬标记物)表达，可以有效减少心梗面积，降低心衰发生概率或延长生存时间。ATG7通过miR-188-3p参与抑制ATG7翻译，MiR-188-3p通过在体内和体外靶向ATG7来抑制自噬和细胞死亡。APF直接结合miR-188-3p，因此抑制其活性。调节LncRNA-APF的水平可作为心肌梗死和心力衰竭新一治疗策略的潜在目标和诊断工具[27]。

LncRNA-CARL通过损害miR-539依赖性PHB2下调,抑制缺氧诱导的心肌细胞线粒体裂变致线粒体分裂异常，参与包括心衰在内的许多疾病的发病机制。其中，CARL充当了miRNA“海绵”的作用，对CARL的调节可能为介入心脏病治疗提供新的方法[28]。

肿瘤坏死因子(TNF)通过激活NF-cB途径的靶基因介导心衰的发生。研究显示,TNFα刺激小鼠胚胎成纤维细胞诱导表达多种LncRNA。LETHE便是其中一种假性LncRNA，其通过NF-κB或糖皮质激素受体激动剂使促炎细胞因子选择性诱导，并在NF-κB的负反馈信号中起作用。此外,LETHE还能诱发 TNFα和IL-1β，但不是作为Toll样受体激动剂。表明这些表达的LncRNA或许可作为心衰治疗的干预靶点[29]。

Yang等[30]通过研究安装左心室辅助装置(LVAD)前后，缺血和非缺血性心衰的心脏组织左室(Left Ventricular，LV)心肌部分LncRNA表达谱变化，发现113种新型LncRNA。并且，缺血和非缺血性衰竭的心脏组织中分别有679和570个LncRNA差异表达，相当于约10%的患者在安装LVAD后心脏功能得到改善。心脏LncRNA表达变化，不仅区分了心肌病LV样本中的非心衰患者，还区分LVAD治疗前后心肌病(包括缺血和非缺血性心衰)LV样本。该研究不仅表明LncRNA的表达谱上调或下调可以区分不同病因的心衰，而且首次证明，LncRNA可能在心肌病的发病机制中起重要作用，并且有助于逆转在机械循环支持卸载后因血液动力学导致的左室重塑。

Danhua等[31]通过信息学芯片技术筛选心衰小鼠心脏、全血及血浆的LncRNA，发现其中有32个LncRNA在血循环中稳定表达。进一步研究发现，这些循环LncRNA水平并不只来源于衰竭的心脏，也可能在心衰过程中，由循环系统其它细胞激活释放的。这些在心衰小鼠中稳定表达的LncRNA或许可作为心衰诊断和治疗的生物学标志物。

5 展望

越来越多的研究证明, LncRNA 能够在表观遗传水平、转录及转录后水平影响基因的表达, 广泛参与机体几乎所有的生理病理过程[32]。最近的研究显示，LncRNA在心衰发生发展中的表达变化，既能够作为疾病诊断的标志物，也可以作为潜在的干预靶点，是我们后续研究的重要方向。然而部分新发现的LncRNA在心衰诊断和治疗中的价值仍处于动物研究阶段，仍需要进一步的患者样本研究进行明确，有关可能的干预手段也有待于进一步的临床实验进行验证。对LncRNA的深入研究不仅有助于了解心衰的分子生物学机制、提供新的生物学标志物，也对疾病的诊断、治疗及预后提供新的方式和手段。

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