长链非编码RNA母系表达基因3在心血管疾病中的作用

长链非编码RNA(lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸的RNA，在结构上与mRNA类似，但不能翻译成蛋白质。LncRNA参与多种生物过程，包括细胞凋亡、增殖、血管生成、免疫应答和蛋白质修饰。根据基因定位，lncRNA可以分为6类：(1)正义lncRNA，与编码基因的1个或多个外显子重叠；(2)反义转录产物，与相反链上的转录产物部分或完全互补；(3)内含子 lncRNA，其序列来自转录产物的内含子；(4)双向转录产物，与蛋白质编码基因共享相同的启动子，但转录方向相反；(5)基因间lncRNA(lincRNA)， 由位于蛋白质编码基因之间的序列独立转录；(6)增强子lncRNA，位于蛋白质编码基因的增强子区域[1]。母系表达基因3(MEG3)是近年来发现的lncRNA，其参与细胞调节，影响疾病的发生发展。

1 MEG3的生物学作用

MEG3是人正常组织中的肿瘤抑制因子，位于染色体14q32，在转录及转录后水平调节基因表达。研究发现，MEG3是鼻咽癌、肺癌和乳腺癌等的肿瘤抑制因子[2]，参与调控肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭；MEG3还可调节血管形成、细胞凋亡、平滑肌迁移、心室重构等，参与心血管疾病的发生发展。

2 MEG3在心血管疾病中的作用

2.1 MEG3与内皮细胞增殖和血管形成

血管内皮细胞位于血管最里层，其功能障碍会引发心血管疾病，如动脉粥样硬化、高血压和糖尿病心血管并发症等。再内皮化是血管损伤修复的重要步骤，依赖于血管内皮细胞的增殖和迁移。而血管内皮细胞活力和增殖的激活是血管生成的关键步骤。MEG3对内皮细胞的调节既可以促进内皮细胞增殖，也可以通过增加炎性介质促进细胞凋亡。研究表明，与正常动脉组织相比，冠状动脉疾病组织中MEG3表达水平下调[3]。微小RNA(miRNA)-21过表达时可促进内皮细胞增殖和血管生成，拮抗心肌梗死模型中诱导的内皮损伤，在心肌梗死中起保护作用。MEG3过表达可下调miR-21的表达，抑制内皮细胞增殖并抑制细胞周期蛋白D1、Ki-67和增殖细胞核抗原(PCNA)的表达，同时还可抑制Ⅰ型胶原、Ⅴ型胶原和蛋白多糖的表达，进而抑制内皮细胞增殖[4]。

He等[5]研究发现，MEG3可以通过负性调节miR-9的表达抑制人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖和血管生成。Boon等[6]在体内和体外实验中发现，抑制MEG3的表达可以增强内皮细胞的功能。然而，Ruan等[7]发现，在缺氧条件下，MEG3的转录受HUVEC中缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的调控，敲除MEG3可以抑制血管内皮细胞生长因子受体2(VEGFR2)mRNA和蛋白的表达水平，从而抑制内皮细胞迁移和血管生成，提示MEG3在血管形成中起积极作用。MEG3还可与多聚嘧啶序列结合蛋白3 (PTBP3)协同调控DNA损伤修复，MEG3和PTBP3的低表达可诱导p53基因上调，促进细胞凋亡[8]。

在其他疾病中，MEG3对内皮细胞的调节也会出现这样相反的结果。在骨关节炎中，MEG3通过降低血管内皮细胞生长因子(VEGF)的表达水平，抑制血管生成[9]。对大鼠脑微血管内皮细胞(RBMVEC)进行缺氧缺糖/复氧复糖 (OGD/R)建立脑梗死模型，可发现梗死模型中的MEG3表达增加，MEG3一方面通过上调p53表达引起还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NOX)4水平升高，另一方面通过促进活性氧(ROS)生成，诱导内皮细胞凋亡；而抑制MEG3可以促进血管生成[10]。Notch信号通路在调节血管生成中起着重要作用，抑制该通路会影响缺血后血管修复和血管新生。在缺血性卒中大鼠模型和内皮细胞中，敲除MEG3可以激活内Notch通路[11]。在糖尿病视网膜病变中，敲低MEG3会增加炎性介质的水平，提高磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Akt)的磷酸化水平，进而促进视网膜内皮细胞的增殖和迁移，导致视网膜血管发生异常，加重糖尿病诱导的微血管功能障碍[12]。

2.2 MEG3与血管平滑肌细胞(VSMC)增殖

VSMC是血管壁的主要成分，其异常增殖是血管增生性疾病的主要病理基础，如动脉粥样硬化和血管成形术后狭窄。研究表明，MEG3与VSMC的增殖有关，MEG3过表达时抑制VSMC的增殖[13]。HDAC4属于Ⅱ类组蛋白乙酰化酶，过表达时可以促进VSMC增殖。Zheng等[13]研究发现，沉默组蛋白去乙酰化酶4(HDAC4)会上调MEG3，抑制VSMC增殖，其主要原因是上调MEG3后可引起miR-125a-5p表达下调，而miR-125a-5p可以调节VSMC表型转换[14]，miR-125a-5p水平的下降最终导致干扰素调节因子1(IRF1)表达降低，VSMC的增殖和迁移受到抑制。其中，IRF1是一种转录因子，在正常葡萄糖水平条件下，IRF1过表达可下调细胞周期蛋白D1和细胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK) 4的表达，进而抑制VSMC的细胞周期进程；而在高糖条件下，IRF1过表达促进平滑肌细胞增殖，这可能是因为高糖诱导ROS生成，促使细胞周期蛋白E/CDK2表达上调，加快了VSMC的增殖和细胞周期进程[15]。

本课题组在探讨过表达MEG3抑制VSMC增殖的机制时发现，敲低MEG3后，细胞周期相关蛋白PCNA、细胞周期蛋白A和细胞周期蛋白E的蛋白表达水平升高，促使肺血管平滑肌增殖和迁移[16]。敲除MEG3同时降低了G0/G1期细胞百分比，增加了G2/M期和S期细胞的数量，而G2/M期和S期是细胞的增殖周期。此外，在子宫螺旋动脉重构过程中，过表达MEG3引起p53蛋白水平增加并诱导VSMC凋亡，但是MEG3过表达也使基质金属蛋白酶-2(MMP-2)的表达增加，而MMP-2的释放有助于细胞外基质的降解，促进VSMC的迁移[17]。在肺动脉高压中，抑制MEG3可以通过上调miR-21表达，降低第10号染色体同源丢失性磷酸酶-张力蛋白基因(PTEN)的表达，进而抑制PTEN对细胞生长的负向调控，促进人肺动脉平滑肌细胞在缺氧条件下的增殖和迁移[18-19]。

2.3 MEG3与心肌细胞

急性心肌梗死(AMI)可对心肌造成不可逆转的损害，并可导致心力衰竭。心肌梗死多发生在心肌供血长期减少(心肌缺血)而心肌细胞修复机制无法逆转的情况下。AMI的治疗目标包括恢复冠状动脉血流和有功能的心肌。敲低MEG3可减轻缺氧诱导的心肌细胞H9c2的损伤[20]。p27是细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂，敲低p27可减少大鼠心肌细胞缺氧引起的损伤。在缺氧条件下，敲低MEG3后miR-183表达升高，负性调节靶基因p27，进一步激活PI3K/Akt/叉头状转录因子FOXO3a信号通路,减轻缺氧诱导的细胞损伤[21]。PI3K/Akt信号通路是细胞存活、增殖和迁移的重要途径，该通路的激活对于保护心肌细胞免受缺氧诱导的损伤至关重要，而FOXO3a蛋白属于叉头转录因子家族，可以调节细胞周期和凋亡[22]。

2.4 MEG3与成纤维细胞

在心脏重构早期抑制MEG3，可使MMP2的表达和活性降低，心肌纤维化和肥大减轻，舒张功能改善，对心脏有保护作用[23]。MEG3可能影响与心脏纤维化和舒张功能障碍相关的基因的表达，如转化生长因子-β(TGF-β)能使正常的成纤维细胞发生表型转化，抑制 MEG3可通过表观遗传学机制上调人上皮细胞中TGF-β的表达[24]。但在上述心脏重构实验中发现，抑制MEG3可引起TGF-β表达下调[23]。MEG3对TGF-β的调节作用尚需进一步验证。

2.5 MEG3与心脏祖细胞(CPC)

Su等[25]发现阿托伐他汀可通过MEG3/miR-22/高迁移率族蛋白B1(HMGB1)途径保护CPC免受缺氧诱导的损伤。缺氧时，MEG3表达升高会抑制miR-22表达，进一步引起HMGB1表达升高，CPC的增殖及细胞活力下降。而阿托伐他汀的应用可抑制MEG3的表达，提高 miR-22表达水平，进而降低HMGB1的表达，促进缺氧条件下CPC的细胞增殖。但也有文献报道在小鼠心肌梗死组织周围注射HMGB1可以改善缺血小鼠心脏功能[26]。

3 小结

MEG3参与血管形成、心脏重构和细胞凋亡等过程。核因子E2相关因子2(Nrf2)可激活抗氧化应激相关基因的转录，被认为是肝脏缺血再灌注损伤的治疗靶点。肝脏中MEG3可通过抑制miR-34a的表达，上调转录因子Nrf2的水平，保护肝细胞免受缺血再灌注损伤[27]。MEG3对心肌再灌注损伤是否会有同样作用，有待验证。对内皮细胞，MEG3既有促进细胞增殖的作用，也有抑制细胞增殖的作用，其原因可能是在不同的细胞周期和条件下，MEG3在体内表达不同。MEG3有望成为心血管疾病新的治疗靶点，对其作用机制的研究尚需进一步完善。