长链非编码RNA在心血管疾病中的研究进展

汤 娅，石 蓓,赵然尊

心血管疾病已成为威胁人类健康的重要疾病[1]。尽管近年来心血管疾病治疗取得重要进展，包括药物治疗、介入治疗以及外科手术治疗等，使心血管疾病患者生存率有了很大提高，但治疗效果还远远不能令人满意[2]。目前，多数心血管疾病的发病机制仍未完全阐明，比较一致的观点认为这是多因素综合作用的结果。近年来研究者们发现长链非编码RNA(long noncoding RNAs， LncRNAs)属于非编码RNA(noncoding RNA， ncRNA)的重要一类，广泛存在于多种组织和细胞中，参与肿瘤、神经疾病、代谢疾病和心血管疾病的发生和发展[3]。本文综述近年来 LncRNAs在心血管疾病方面的研究进展如下。

1 LncRNAs生物学特性

LncRNAs是一类新发现的存在于机体体液中调节基因表达的分子，一般长度大于200 个核苷酸[4]，重要特点是“非编码”，是指LncRNAs在转录本上缺乏开放阅读框和(或)保守密码子[5-6]；其生物学功能包括作为靶蛋白作用于特定基因组位点影响转录模式、调节蛋白质结合分子伴侣活性、作为小分子RNA(如miRNA、piRNA)前体分子、影响其他RNA加工以及起到一个作为结构RNA的作用[7]等。目前，LncRNAs尚无一致的分类标准，一般根据其在基因组中的位置或作用机制分为4类：信号分子、诱饵分子、指导分子以及骨架分子[4,8]。一般认为，属于ncRNA的LncRNAs是没有编码蛋白质功能的，但最近有报道称，一些LncRNAs可以编码微肽[9]；亦有证据显示，LncRNAs可被核糖体所摄取[6,10],其转录产物可以产生小的氨基酸[6]。

2 LncRNAs与心血管疾病

心血管疾病是当今世界严重威胁人类生命健康最主要的疾病。近年来，随着基因学和疾病学的交叉研究，探讨与疾病相关的基因已成为热点，LncRNAs在心血管疾病的发生和发展中发挥着举足轻重的作用，越来越受到研究者重视。

2.1LncRNAs与心脏发育 LncRNAs广泛参与个体的生长发育以及某些器官的发育[1]，特别是心脏发育，其中最典型的一种LncRNAs是小鼠心脏发育中被命名为Braveheart(Bvht)的LncRNAs，是胚胎干细胞(embryonic stem cell， ESC)正常分化的必要条件，通过调控核心心血管网络，在新生中胚层中参与心脏发育[11]。2019年，Wang等[12]发现高度保守的LncRNA NR045363主要在心肌细胞中表达，很少在非心肌细胞中表达，其低表达抑制了原代胚胎心肌细胞增殖，而过表达则促进了新生心肌细胞DNA合成和细胞分裂；进一步研究显示该LncRNA通过与miR-216a相互作用促进心肌细胞增殖，miR-216a调控JAK2-STAT3通路。说明该LncRNA可能是一种对心肌细胞增殖至关重要的强效调节剂。

2.2LncRNAs 与心肌肥厚 心肌肥厚是一种适应性、代偿性的细胞肥大，以应对各种各样的刺激，包括血流动力学紊乱、神经激素激活及缺血或基因编码心脏结构蛋白固有缺陷等[13]。人们最熟悉的LncRNAs，心肌肥厚相关因子(Chrf)，即作为一种竞争性RNA，通过靶向作用于miRNA-489，导致心肌肥厚[14]；其机制为Chrf、miR-489和髓样分化主要反应基因88(Myd88)组成的新型心肌肥厚调节信号轴，Chrf能够直接与miR-489结合，调节Myd88的表达和活性。因此，调控LncRNAs表达可为治疗心肌肥厚提供一种新方法。此外，心脏特异性反转录LncRNAs，即肌钙蛋白重链相关RNA转录产物(Mhrt)，在心肌细胞核中特异性表达，发挥保护心肌细胞功能作用[14]，Mhrt与转录激活因子(Brg1)的解螺旋酶域结合，两者结合后阻止Brg1介导的染色质重塑与应激过程中相关基因表达[15]。通常情况下，在压力负荷作用下抑制Mhrt表达则引起一系列心肌病变，而恢复Mhrt表达将阻断或延缓心肌肥厚和心力衰竭。

2.3LncRNAs 与动脉粥样硬化 动脉粥样硬化是最常见的血管疾病之一。内皮细胞(endothelial cells， ECs)功能障碍和血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells， VSMC)异常增殖共同促进了动脉粥样硬化。Shan等[16]发现视网膜非编码 RNA3(RNCR3)高表达于 ECs和 VSMCs，基因敲除 RNCR3则降低 ECs和VSMCs的增殖和迁移，并加速细胞凋亡和动脉粥样硬化的发展。Arslan等[17]研究发现，动脉粥样硬化血管中Cyclin-dependent kinase inhibitor 2B antisense RNA 1(ANRIL)和心肌梗死相关转录本(MIAT)表达显著增高，表明 LncRNAs在动脉粥样硬化发生和发展中具有重要作用。

2.4LncRNAs与缺血性心脏病 急性心肌梗死(acute myocardial infarction， AMI)后常发生不良心室重构和心力衰竭，影响患者预后。已证实多种LncRNAs在心肌梗死后特异性表达，并在血管生成和缺血性心肌损害中扮演重要角色[18]。在早期AMI患者中，LncRNA UCA1表达下调[19]。此外，Sun等[20]研究发现，在AMI的动物模型中，分别表达9种心肌梗死特异性LncRNAs，均无心肌梗死再复发，而降低其表达可能导致先天性免疫功能紊乱和炎症反应加重，进而引起AMI再复发，这可能说明此9种LncRNAs与心肌先天性免疫功能和炎症反应有关。Huang等[21]研究发现在缺血性心肌病(ischemic cardiomyopathy， ICM)中，许多LncRNAs表达是动态调节的。LncRNAs可以在ICM发展过程中调控细胞外基质和心肌纤维化，提示LncRNAs可能是心功能紊乱的重要调控分子。此外，Zhai等[22]应用聚合酶链反应和RNA微阵列芯片分析发现，与对照组相比，AMI患者外周血中检测到3个LncRNAs表达存在差异，从而推测这些LncRNAs可能在AMI中具有潜在的调节作用，其机制可能是凋亡及其对应的 p53信号通路与炎症信号通路和心肌细胞收缩、血管平滑肌细胞功能紊乱有关。此外，钙稳态失衡是心肌梗死后心肌细胞死亡的重要原因之一，而SERCA2a蛋白对钙稳态调控具有重要作用。2015年，有团队首次研究发现LncRNA-ZFAS1可作为AMI的生物标志物，该团队发现此LncRNA可作为SERCA2a蛋白天然抑制剂，影响心肌梗死后心肌钙稳态和收缩功能；该团队还发现在心肌梗死后心脏组织中和缺氧处理心肌细胞中ZFAS1 显著升高；在细胞层面，过表达ZFAS1使心肌细胞收缩功能降低；在亚细胞层面，ZFAS1引起心肌细胞内钙超载，通过负性调控心肌细胞内钙瞬变；在分子层面，ZFAS1可以特异性与SERCA2a蛋白直接结合，从而抑制其表达和功能，且降低ZFAS1表达，可有效逆转ZFAS1对心肌损伤作用[23]。2019年，Zhang等[24]研究发现miR-519d-3p在心肌梗死大鼠模型中表达增高，并在体外初步促进缺氧诱导的心肌细胞凋亡,其潜在机制可能是HOTAIR海绵样结合miR-519d-3p，抑制心肌细胞凋亡和坏死，减轻大鼠心肌梗死。Guo等[25]研究发现LncRNA SLC8A1 AS1通过下调A1SLC8A1，激活cGMP-PKG信号通路，减轻心肌损伤，抑制促炎因子释放，缩小梗死面积，最终保护心肌免受损伤。此外，Su等[26]研究发现LncRNA TUG1通过靶向miR-142-3p，上调HMGB1和Rac1，在缺血缺氧诱导的心肌细胞自噬细胞中发挥核心作用，下调TUG1或上调miR-142-3p可改善心肌损伤，预防AMI。以上研究结果表明LncRNAs可能涉及冠心病特别是心肌梗死发生和发展，但具体机制有待深入研究。

2.5LncRNAs与心室重构 心室重构是心脏的代偿性改变，最终导致心力衰竭。Kumarswamy等[27]证实线粒体长链非编码 RNA uc022bqs.1(LIPCAR)是一种新型的心脏重塑生物标志物，被证明与后续的心室重塑发生和发展有关，并有可能独立用于预测慢性心力衰竭患者的心血管疾病病死率高低。 Micheletti等[28]发现，Wisp 2 super-enhancer-associated RNA(Wisper)的表达与小鼠心肌梗死模型和主动脉狭窄患者的心肌纤维化有关，在体外使用改良的反义寡核素(ASOs)的功能方法证明了Wisper是心肌成纤维细胞增殖、迁移和存活的特异性调节器；在体内，由 ASOs 介导的抑制Wisper的表达降低了心肌梗死诱导的心肌纤维化和心脏功能障碍。

2.6LncRNAs与心肌细胞凋亡 心肌梗死后心肌细胞存活率直接关系到心肌梗死面积及后续的心功能。Li等[29]用大鼠AMI模型，研究LncRNA Gm2691在体内的作用；结果发现LncRNA Gm2691在体内可改善心功能，减轻炎症反应以及降低缺氧系统处理的新生大鼠心室心肌细胞的凋亡，提高细胞存活率。其潜在机制可能是LncRNA Gm2691通过降低Akt和ERK1/2活性发挥作用。Wang等[30]研究发现在心肌梗死模型中，LncUCA1的表达降低，而miR-143的表达增加。LncUCA1的过表达通过抑制miR-143来保护心肌细胞免受缺氧复氧诱导的凋亡，miR-143通过靶向MDM2/p53通路调控凋亡。然而，沉默LncUCA1后，miR-143表达上调，缺氧复氧诱导的细胞凋亡增加。此外，miR-143被证明是LncUCA1的竞争性靶点，说明lncUCA1可能通过抑制miR-143，调控下游MDM2/p53信号通路，保护心肌细胞免受缺氧复氧诱导的凋亡。最近几年，有报道称线粒体异常分裂参与了心肌梗死的发病机制；线粒体动态相关 LncRNAs(MDRL)通过调控 miR-361和miR-484的表达和活性，从而调节线粒体分裂和细胞凋亡[31]。2014年，Wang等[32]证实抑制素蛋白1(PHB1)和miR-361都参与了心肌细胞凋亡和线粒体分裂，miR-361通过靶向作用于 PHB1调节线粒体分裂和心肌细胞凋亡。

2.7LncRNAs与其他心血管相关疾病 LncRNAs已成为调控基因表达和影响多种生物过程的关键表观遗传因子。越来越多的研究成果表明，LncRNAs参与了其他心血管相关疾病的发生和发展，如糖尿病心肌病、先天性心脏病、心律失常、高血压以及扩张性心肌病等[33-37]。

3 小结

目前研究者已对心肌表达的LncRNAs进行了较深入研究，证实在心脏发育和多种心血管疾病中存在数百种差异性表达的LncRNAs，但对这些LncRNAs的功能与作用的详细描述是一个巨大的任务。尽管过去几年间，LncRNAs在细胞内的研究已经趋于成熟，但LncRNAs在体内的调控网络仍知之甚少。到目前为止，许多有意义的方法通过调节LncRNAs水平涉及疾病治疗，都已经进入临床前阶段，LncRNAs表达模式通常与一种疾病类型相关，并能提供特定的诊断或预后临床信息。因此，对于LncRNAs的深入研究将对疾病的认识和发展乃至治疗用药都产生巨大影响。