长链非编码RNA 参与扩张型心肌病发生发展机制的研究进展

肖 婷，何贵新，秦伟彬，莫霄云，林 琳，邓学秋，任加以，陈天宇，玉黎燕

（1.广西中医药大学，广西 南宁 530299；2.广西中医药大学第一附属医院心血管内科二区，广西 南宁 530022）

扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）又称为充血性心肌病，主要以心室扩大和心肌收缩力功能下降为特点，是引起心律失常、心力衰竭和猝死的常见疾病之一。DCM 起病隐匿，病因复杂，严重威胁人类的生活质量和身体健康，给社会和家庭带来沉重经济负担。目前临床上无针对DCM 的特异性有效解决方案，DCM 病死率逐年升高，寻找新的治疗靶向已成为世界卫生领域亟待解决的问题［1］。DCM 主要病理特点为心肌细胞肥大，变性坏死，导致心肌间质纤维化、心肌损伤、心室顺应性下降。为维持基本生理活动以及循环系统的稳定，机体代偿出现小血管收缩、水钠储溜，进而可引发心肌纤维增粗，导致心肌重塑和心室重构［2］。这是由多种因素综合作用下导致的，可能与病毒感染、内分泌与代谢异常、遗传因素、基因突变、自身免疫等有着密切关联［3］。

随着高通量测序、计算机及生物信息技术的快速发展和广泛运用，越来越多的长链非编码RNA（long non‐coding RNAs，lncRNAs）被发现，其生物学功能也被人们所认识。研究表明［4］，lncRNAs 在表观遗传、转录及转录后等水平层面上扮演信号分子、诱饵分子、引导分子和支架分子等角色，参与RNA 的生成与加工、转录、翻译、调控、mRNA 剪切、转录后修饰、基因组印记及染色质修饰，从而对基因的表达进行调控。研究表明，lncRNAs 广泛参与心肌细胞损伤和修复过程［5］、调节心肌肥厚和心室重构［6］、预防心肌纤维化以及心脏舒张功能失调［7］、调控心肌细胞凋亡和自噬［8，9］、参与体内氧化应激调节［10］等病理、生理过程。由于lncRNAs 在生物体内环境具有稳定性，且差异表达具有组织特异性，使得其在疾病的诊断和预后中的应用成为可能。现将近年来关于lncRNAs 在DCM 发生、发展机制的研究进展综述如下。

1 lncRNAs 与心肌肥大

心肌细胞发生神经体液活化引起应激增加、血流动力学负荷增加，使心肌细胞在生理性或病理性超负荷下机体出现补偿反应，心肌肥大可分为生理性心肌肥大和病理性肥大。早期心肌肥大在一定情况下可以增强心脏收缩力，提高心室储备力以维持心脏输出量，但在氧化应激和超负荷长期、持续的刺激下，导致心肌耗氧量增加、心脏收缩力降低以及依从性下降，最终出现不可逆转的病理性心肌肥大。病理性肥大是心脏功能减退的主要形态学特征，亦是晚期心肌纤维化，预示其将发展成为扩张型心肌病［11］。通过对心肌组织全转录组测序，越来越多的研究发现，许多存在差异表达的lncRNAs在心肌肥大中有着重要作用。Wang 等［12］实验发现，长链非编码lncRNA‐Chaer（cardiachypertrophy‐associated epigenetic regulator，Chaer）是一种表达主要集中于心脏的心脏肥大相关表观遗传调节因子。lncRNA‐Chaer 在压力刺激下，通过激活雷帕霉素受体蛋白（mechanistic target of rapamycin，mTOR）与PRC2 的催化亚基EZH2 发生特异性结合，使得PRC2 靶向基因组位点受到干扰，从而抑制了心肌肥厚相关基因启动子区上的组蛋白H3 赖氨酸27 甲基化（H3K27me3），lncRNA‐Chaer 总表达下调，最终可有效减轻心肌肥厚和改善心功能。另有研究发现，Viereck 等［13］采用主动脉弓缩窄术的方法制造小鼠心肌肥大模型，对心脏组织样本进行全基因组lncRNA 提取和序列分析后发现小鼠体内存在一种非编码RNA Chast（cardiac hypertrophy‐ asso‐ciated transcript）。lncRNAChast 是一种心肌肥大相关RNA 转录物，实验表明，lncRNAChast 可在肥大的心肌细胞中高度表达，过度表达可导致心肌肥大，反之，肥大诱导前后lncRNAChast 的抑制或者沉默，可以预防或减轻心肌肥大的发生和中止。因此，lncRNAChast 有可能是DCM 新的治疗靶点。

2 lncRNAs 与心肌纤维化

心肌纤维化是由于长久心肌缺血、缺氧或持续的压力超负荷，引起心脏成纤维细胞增殖，分泌大量的细胞外基质蛋白，细胞外基质病理性积聚，主要表现为胶原成分比例失调、纤维结缔组织增多、心肌细胞弹性变差、实质细胞减少，造成间质纤维化及病理性重塑，从而使心肌收缩力受损［14］。深入探索心肌纤维化的发生机制，明确其发展进程中的关键分子可能为抑制心肌纤维化、逆转心脏重构的精准治疗提供新的靶点。长久以来，lncRNAs 的研究主要集中于肿瘤领域，近年来，专家们逐渐向各个方向探索其作用机制。Liu 等［15］对心肌肥厚小鼠缺血心脏进行芯片分析，发现长链非编码RNA H19和该基因所编码的micro RNA‐675 表达水平均为上调，同时发现使lncRNA H19 或micro RNA‐675 沉默都参与了心肌纤维化病理过程，而lncRNA H19过表达和敲低micro RNA‐675 却不能抑制心肌纤维化的发生。最新研究发现，Huang 等［16］发现过度表达lncRNA H19 可导致心脏成纤维细胞增殖与纤维化，并通过现代生物信息学方法证明，lncRNA H19与micro RNA‐675 互补性结合可以参与调控心肌纤维化，并证实lncRNA H19 可以通过调节micro RNA‐675 减缓甚至抑制心肌纤维化发展过程，抑制心肌肥厚，从而减轻心肌损伤。另有研究证实［17］，长链非编码RNA 转移相关肺腺癌转录本1（MALAT1）也参与了心脏纤维化，这可能是和ln‐cRNA MALAT1、miR‐200a 两者之间有互补结合位点有关，通过靶向上调miR‐200a 表达可以抑制lncRNA MALAT1 的表达，从而保护心肌细胞，延缓心肌纤维化病变过程。

3 lncRNAs 与心肌重构

扩张型心肌病终末期心肌结构会发生心肌细胞坏死和肥大、炎症细胞浸润、心肌细胞代偿性肥厚、间质细胞增殖纤维化、电传导异常等一系列病理、生理改变，统称为心肌重构［18］。心肌细胞一旦失代偿，可造成心室壁变薄及扩张，发展为扩张型心肌病，随着病情的进行性发展，最终可导致心力衰竭。心力衰竭是心血管疾病的共同终末阶段，也是发生心血管不良事件的重要因素，而心肌重构在这过程中扮演重要的角色，是心力衰竭发生、发展的决定性过程。寻找心肌重构和心衰的关键调控分子，对解决当前扩张型心肌病临床治疗难题具有重要作用。新近研究中［19，20］，lncRNAs 参与了心肌的机械重构和电重构过程，在心肌重构和心力衰竭发病机制中具有重要调控作用。

心肌肥厚是一种因为某些原因导致心脏长期处于负荷过重的状态，是心脏为维持其正常的生理功能所做出的一种适应性反应。具体表现为心肌总量增加，进而使其收缩力得到加强。然而这一适应性反应存在一定危险性，长期处于心肌肥厚的状态会使得肥大的心肌细胞耗氧量逐渐增加，当需氧量超出了血液所能供给的极限，就会出现心肌缺血、心肌收缩力减退的症状。若任其发展，会导致高血压、心力衰竭和冠心病，严重的会引发脑卒中和猝死。

医学界从未停止对lncRNA 的探索。有研究报道了第一个与心肌肥厚相关的lncRNAMhrt（myo‐sin heavy chain associated RNA transcripts），他们在转基因实验鼠体内发现，在病理的刺激下，会形成对Mhrt 转录有抑制作用的Brg1‐Hdac‐Parp 复合体（以下简称Brg1），而这一调控作用常伴随着心肌肥厚甚至心力衰竭的发生。相反，若通过转基因技术让Mhrt 恢复表达，会导致Brg1 与其基因组DNA 的结合受到抑制，从而抑制染色质发生重塑［21］。大量实验表明，人体内的Mhrt 的功能是高度保守的，这意味着Mhrt 具有成为临床诊断和治疗心肌肥厚分子靶点的潜力。Wang 等［22］通过实验发现了参与调控心肌肥厚的另外一种长链非编码RNA（ln‐cRNA‐Chrf），lncRNA‐Chrf 充当miR‐489 的内源性骨架并与之进行竞争性结合，引起miR‐489 表达下调，进而诱发心肌细胞凋亡以及心肌肥厚。然而，通过调节lncRNAs 抑制心肌肥厚这一机制的关键点尚未明确，还有待医学界进一步研究挖掘。

4 lncRNAs 与心肌细胞凋亡、自噬

细胞凋亡是指由于体内、外因素触发机体细胞内的特定程序化，从而激活内源性核酸内切酶，导致细胞死亡的一种正常生理现象，又称为程序性细胞死亡。而心肌细胞凋亡则是一种由氧化应激、心脏前、后负荷过重以及某些炎症细胞因子所诱导出现的病理性症状，多伴随着心肌收缩功能降低出现。心肌损伤会产生氧自由基过度积累，而大量的氧自由基可以诱导心肌细胞发生氧化、坏死，造成细胞凋亡［23］。细胞自噬是指有缺陷的细胞将自身胞浆蛋白或细胞器包裹形成囊泡，通过在溶酶体中发生自身成分降解的一种应激反应。心肌细胞自噬帮助细胞浆成分更新，具有保护心肌、维持细胞稳态的生物学意义。然而，细胞自噬过度会加重线粒体损伤和能量代谢障碍，甚至造成能量紊乱。随着越来越多学者对心血管领域的拓展研究，lncRNA与心肌细胞凋亡、自噬有着密切联系。

有研究发现［24］，心肌细胞凋亡相关lncRNA（cardiac apoptosis‐related lncRNA，CARL）通过“海绵作用”吸附内源性miRNA‐539 并抑制其表达，从而使位于线粒体内膜上，可维持线粒体稳态功能的抗增殖蛋白2（PHB2）的发挥功能，进而敲除或降低LINC00339，通过LINC00339 与miR‐484 相结合，从而抑制阿霉素诱导的心肌细胞的凋亡。另外，ln‐cRNA HCG15 来源于急性心肌梗死患者血清和缺氧心肌细胞的外泌体中，通过NF‐KB 和p38 通路产生炎症细胞因子L‐6、L‐1β 和TNF‐a，促进心肌细胞凋亡。Wang等［25］通过对小鼠心肌细胞进行试验发现，通过分别敲低lncRNA‐MDRL与lncRNA‐APF，可以调控miRNA361‐miRNA484 与miRNA188‐3p‐ATG7，最终实现抑制或减缓心肌细胞凋亡和自噬过程。Liu等［26］在小鼠心脏缺血再灌注损伤模型中发现，若降低ln‐cRNA‐UCA1 表达，会加速心肌细胞的生长，促进心肌细胞凋亡。Gao等［27］通过心衰大鼠模型进行lncRNA和mRNA 对照实验，发现MRAK140148‐KCND2、MRAK07‐8262‐CCRK、MRAK018538‐CS 以及MRAK053119‐Corin共4对lncRNA与心力衰竭有关。以上这些lncRNA 可通过调控相应的miRNA 表达，可以抑制或促进心肌细胞凋亡进程。

5 展望

长链非编码RNA 与心血管疾病的发病机制、诊疗以及预后等方面间的关联性是一个值得更深入研究的领域。在动物实验或临床研究中，都证明通过调节lncRNA 的水平可以抑制诸如心室肥大、心肌细胞凋亡或自噬的发展。这意味着lncRNA 作为一种潜在的治疗靶点，可能为“心”病的治疗策略提供新思路。目前在其他疾病领域也研发出了一些lncRNA 表达的抑制剂和激活剂，但是，现阶段ln‐cRNA 作为治疗手段的研究也还面临着几个挑战。首先在生物学层面上，医学界对lncRNA 功能机制方面的研究还不够完全、透彻，而且某些治疗方案需要lncRNA 与其他编码或非编码RNA 相互作用来实现，这就使得lncRNA 的研究领域更加广泛且更为复杂。其次，如何完美实现将lncRNA 靶向特定的基因位点这一过程且无副作用，同时提升治疗方案的安全性、稳定性和有效性也是目前lncRNA研究工作中亟待攻克的又一技术难题。另外，ln‐cRNA 的确切作用尚不清楚，lncRNA 效应的时空特异性仍未可知。因此，尽管拥有广阔的应用前景，lncRNA 的诊断和治疗最终能否真正运用到临床医疗实践中，还有待进一步发掘和验证。随着医疗技术飞速发展，笔者相信上述难题将被逐一破解。