lncRNA在动脉粥样硬化病变中的作用研究进展

李丽娟 王庆高 何亚州

[摘要] 动脉粥样硬化（AS）引发的心脑血管疾病是造成死亡的主要原因之一，而AS是多因素、多机制协同作用的结果，内皮细胞功能障碍、血管平滑肌细胞增殖迁移、脂质代谢紊乱、炎性反应、细胞自噬等参与其中。因AS发病的复杂性，仍需从不同的角度完善对其发病机制的认识。近年来长链非编码RNA（lncRNA）被发现也参与基因的表达调控，作为肿瘤的生物标志物和治疗靶点已被广泛研究和应用，但在AS的研究尚处初始阶段。本文综述了lncRNA参与AS主要病变过程中的研究进展，以期为防治AS提供新思路。

[关键词] 动脉粥样硬化；长链非编码RNA；病变；研究进展

[中图分类号] R543.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）08（c）-0022-04

[Abstract] The cardiovascular and cerebrovascular diseases caused by atherosclerosis （AS） is one of the main causes of death. AS is the result of synergistic effect of multiple factors and multiple mechanisms. The endothelial dysfunction， proliferation and migration of vascular smooth muscle cell， lipid metabolism disorders， inflammatory response and autophagy are involved in AS. Because of the complexity of its pathogenesis， it still needs to improve the understanding of its pathogenesis from different perspectives. In recent years， long non-coding RNA is found involving in regulating gene expression， as biomarkers and therapeutic targets for tumors， it has been widely studied and applied. However， lncRNA in atherosclerosis is still in early stage. This article reviews the research progress of lncRNA in the pathogenesis of AS， in order to provide new ideas for prevention and treatment of AS.

[Key words] Atherosclerosis； Long non-coding RNA； Lesions； Research progress

動脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是多种因素相互作用下发生的一种慢性炎症性血管病变，是众多心脑血管疾病的共同病理基础，可导致威胁生命的急性临床事件的发生，如心肌梗死、脑卒中等，严重危害人类健康。虽然目前药物及介入等治疗手段能较为有效地改善AS所造成的组织器官损害，但其导致的心脑血管疾病仍居高不下，因此，深入研究AS的发病机制，寻求其潜在的诊疗靶标仍具有重要的指导意义。近年来，随着全基因组分析技术的快速发展，研究发现原被认为是基因转录“噪音”的长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA），也发挥了多种生物学功能。lncRNA是一类存在于细胞核或胞质内长度大于200 nt，不编码蛋白质的线性RNAs，主要由RNA聚合酶Ⅱ转录而来，广泛表达于生物机体细胞中，主要以表观遗传修饰、转录调控以及转录后调控等方式调控DNA甲基化、组蛋白修饰或染色质重构等，使基因沉默或激活[1]，在疾病发生发展中起调控作用。AS的主要病理改变包括了内皮细胞功能障碍、血管平滑肌细胞增殖迁移、脂质代谢紊乱、炎性反应、细胞异常自噬等，lncRNA在这些病理过程中有着举足轻重的调控作用。

1 lncRNA在内皮细胞方面的作用

血管内皮细胞（vascular endothelial cell，VECs）是动脉内膜的重要组成部分，直接接触循环血液中的各物质，VECs功能障碍被认为是AS的始动因素。lncRNA在VECs增殖凋亡及其血管化功能中有调节作用，通过促进或修复VECs损伤，影响AS的发生发展。如Michalik等[2]发现，在体内实验中敲除或者药物抑制lncRNA MALAT1后，小鼠内皮增殖受抑制，视网膜血管化降低；下肢缺血血流恢复减慢，毛细血管密度降低。因此MALAT1的缺失抑制VECs增殖和血管化功能，不利于受损VECs的修复。Peng等[3]研究发现胸腺基质淋巴细胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）通过PI3K/AKT信号通路激活lncRNA HOTAIR转录，调控VECs的增殖和迁移，进而防止氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）诱导的VECs损伤。lncRNA在VECs中还可通过竞争性内源性RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）[4]调控网的方式发挥作用，如Lu等[5]研究发现lncRNA LOC100129973，作为miR-4707-5p和miR-4767的ceRNA，激活2个VECs凋亡抑制分子API5和BCL2L12抑制内皮细胞凋亡。Zhang等[6]则发现lncRNA LINC00305作为miR-136的ceRNA，抑制缺氧诱导的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）增殖，增加其凋亡。细胞焦亡在AS发展中扮演着一个关键的角色，lncRNA MEG3通过与miR-223序列互补结合，抑制miR-223并增加NLRP3（一个焦亡相关的基因）表达，促进人类主动脉内皮细胞焦亡[7]。而在另一个研究中发现，过表达MEG3抑制miR-21的表达，从而抑制VECs的增殖和迁移[8]。在AS的早期阶段，通过对VECs相关异常表达的lncRNA予干预调控，抑制其对VECs的促凋亡作用，促进其对VECs的保护作用将为修复血管内皮损伤、防治AS提供一个新思路。

2 lncRNA在血管平滑肌细胞方面的作用

血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMCs）在分化型与增殖型的转换牵涉到包括AS斑块稳定和新生内膜增生等多种血管病变，VSMCs的异常增殖并迁移至内膜积聚，致使内膜增厚，促进粥样斑块形成。研究发现MALAT1的敲除促进VSMCs从增殖型转化为分化型，抑制细胞增殖和迁移[9]。ANRIL是冠心病相关最早出现的lncRNA分子，位于冠心病易感区域——9p21染色体区域，ANRIL基因携带者比非携带者具有更加显著的心肌梗死风险[10]，进一步的研究发现，ANRIL可导致ANRIL/PRC介导的INK4位点的基因沉默，促使VSMCs异常增殖和AS斑块形成[11-12]。Ballantyne等[13]通过RNA测序，发现了一种新的lncRNA，命名为SMILR，在条件刺激后，SMILR在细胞核和细胞质中的表达均增加，而SMILR的降解显著降低了平滑肌细胞的增殖；在人类血液样本中，他们还观察到SMILR在不稳定的AS斑块中表达增加，也检测到血浆C反应蛋白水平升高，并认为SMILR可能是VSMCs增殖的驱动因素。Li等[14]发现，与正常血管组织相比，AS斑块组织中lncRNA BANCR的表达水平上调，在增殖的VSMCs中，BANCR通过激活JNK通路调节VSMCs的增殖和迁移。以lncRNA为靶点，深入研究其调控VSMCs增殖分化功能的机制，从而抑制VSMCs的异常增殖，使其维持在动态平衡过程有助于延缓AS进程，这有望成为减少AS等血管病变的新策略。

3 lncRNA在脂质代谢方面的作用

脂质代谢异常是AS重要的危险因素，如长期的高脂条件下不仅对血管内膜造成损害，ox-LDL被巨噬细胞吞噬成为泡沫细胞，是形成早期粥样斑块的主要成分之一。lncRNA亦与脂质代谢密切相关，Sun等[15]对小鼠离体的幼稚和成熟脂肪细胞进行转录组差异性表达分析，发现大概有175种lncRNA可能与脂肪组织的形成、脂肪细胞的分化及表型转化有密切关系。研究发现ox-LDL能够显著升高lncRNA-DYNLRB2-2的表达，而lncRNA-DYNLRB2-2的高表达可以通过GPR119依赖的信号途径上调ABCA1的表达，促使巨噬细胞胆固醇流出[16]。在THP-1巨噬细胞中，慢病毒介导的lncRNA HOXC-AS1过表达可诱导HOXC6的mRNA和蛋白质表达，进而抑制ox-LDL诱导的胆固醇堆积[17]。Han等[18]在ox-LDL处理过的巨噬细胞系Raw264.7细胞中，检测到H19表达增加，同时总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的表达也明显上调，高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）表达下调，利用shRNAs对H19进行基因敲除后，降低TG、TC、LDL-C的表达，增加HDL-C的表达。lncRNA除了在巨噬细胞参与脂质代谢，在肝细胞中也发现其对脂质的调控。Y染色体的基因突变与胆固醇水平有关；lnc-KDM5D-4是一种新型的基因间Y染色体相关lncRNA，Molina等[19]发现lnc-KDM5D-4保留在肝细胞的细胞核内，敲除后引起基因突变，从而增加肝细胞内脂滴的形成。SREBPs是肝脏脂质平衡的主要调节剂，Li等[20]发现人类特异性的lncHR1，可作为SREBP-1c表达的负调节因子，过表达lncHR1抑制SREBP-1c和脂肪酸合成酶（FAS）的表达，而后抑制了油酸诱导的肝细胞TG和脂滴的堆积；过表达lncHR1后予高脂饮食的小鼠，肝脏中SREBP-1c、FAS、Acetyl-CoA、ACCα表达较少，肝脏和血浆中TG含量也降低。对脂质代谢相关的lncRNA予以干预，使其发挥抑制脂质堆积，促进代谢的作用，为调脂提供新靶标。

4 lncRNA在AS炎性反应方面的作用

炎症贯穿了AS发病的始终，也是导致AS斑块形成和斑块不稳定的关键环节。ANRIL[9]在AS中起着重要作用，还可作为炎症通路的一个组成部分参与AS炎症的调节[21]。一些炎性物质可引起lncRNA的改变，lncRNA也可以通過调控基因表达或信号通路参与AS相关的炎性反应。let-7e是炎性反应的重要调节因子，Inc-MKI67IP-3作为let-7e的ceRNA，抑制let-7e的促炎作用；而let-7e可下调Inc-MKI67IP-3的表达水平，如此形成正反馈回路加重炎症[22]。研究发现LINC00305在AS斑块和单核细胞中富集，在单核细胞系THP-1细胞中，过表达LINC00305可激活AHRR-NF-kB通路，从而促进炎症相关基因表达[23]。在ox-LDL处理过的巨噬细胞系Raw264.7细胞中，H19表达增加，利用shRNAs对H19进行基因敲除后，降低了原来上调的促炎因子（TNF-α、IL-1β）的水平，增加抗炎因子（IL-4、IL-10）的水平[18]。因此，抑制lncRNA的促炎作用，增强其抗炎作用，有利于稳定AS斑块或者抑制斑块形成。

5 lncRNA在细胞自噬方面的作用

自噬（autophagy）是真核生物细胞自我调节以维持内环境稳定和能量代谢的生物学过程[24]，已被证明在VECs、VSMCs以及巨噬细胞等AS相关的细胞当中发挥调控作用，从而影响AS进程[25-27]。而lncRNA可以通过调控细胞自噬水平在AS中发挥生物学作用。TGFB2-OT1是来源于转化生长因子β2（TGF-β2）3′非翻译区的lncRNA，作为ceRNA，与miR-4459结合，进而抑制mi-R4459对自噬相关基因ATG13的负调节作用，促进HUVECs自噬[28]；接下来该团队又发现，经两种炎性诱导剂脂多糖和ox-LDL处理VECs后，细胞中TGFB2-OT1的表达升高，促进TGFB2-OT1与miR-3960、miR-4488和miR-4459的结合，进而分别影响这些microRNA的靶基因，如CERS1、NAT8、LARP1等自噬和炎症相关的关键蛋白，从而调控VECs自噬[29]。lncRNA也参与了巨噬细胞自噬，在人类巨噬细胞感染了分枝杆菌后，巨噬细胞中lncRNA MEG3的敲除诱导自噬的发生，增强细胞内结核分枝杆菌卡介苗降解[30]。也有研究从脑微血管内皮细胞的角度证明lncRNA与内皮细胞自噬的关系。MALAT1与miR-26b结合，上调ULK2表达，从而促进氧糖剥夺/复氧条件下脑微血管内皮细胞自噬，增加细胞存活[31]。Ma等[32]在胶质瘤血管内皮细胞中发现，过表达PVT1通过负性调节miR-186，增加Atg7和Beclin1的表达，诱导内皮细胞产生保护性自噬。在AS环境下，细胞发生自噬以应对环境改变，适度的自噬起到维持细胞内环境稳态的作用，而自噬不足或者过度都将不利于细胞正常工作状态，自噬也是目前研究的热点领域，通过干预细胞自噬将会是防治AS很有潜力的途径。

6 結语与展望

超过98%的人类基因组可转录成RNA转录本，而没有蛋白质编码功能[33]，即非编码RNA，其中miRNAs和lncRNAs是它们的主要成员。面对如此庞大的队伍，给研究者们对疾病的认识扩宽了角度，同时也增加了挑战。lncRNA多以ceRNA的方式起作用，ceRNA基因调控网络或许可以为揭示AS发生发展的复杂性提供新的理论基础。作用途径方面，和miRNA一样，lncRNA也能通过外泌体（exosomes）的运输来进行信息交流而发挥调控作用[34]，这都为阐明疾病发病机制和提供新诊疗方法展示了广阔的前景。但因为lncRNA的靶点众多，ceRNA网络较为复杂，仍需要探索lncRNA下各调控轴的具体作用机制，以利于对AS各病变过程中相关的lncRNA进行有效干预。lncRNA在AS的研究只是冰山一角，还有很多有功能的lncRNA尚未被发现，而已知的lncRNA也可能还有未知的功能未被挖掘，相信随着测序技术、生物信息学等研究手段的不断进步和完善，lncRNA在AS和AS相关性疾病中的作用将不断被认知和利用。

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（收稿日期：2018-03-23 本文編辑：苏 畅）