长链非编码RNA对动脉粥样硬化炎性反应的研究进展

郭宁 秦合伟

继微RNAs（microRNAs，miRNAs）之后，曾被视为是不具备生物活性的基因转录“噪音”——长链非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA），一跃成为科研领域的热点话题，吸引着众多研究者的目光。随着高通量测序技术、质谱及生物信息学技术的出现，越来越多研究表明lncRNA 在表观遗传修饰、转录及转录后的调控等多个层次上发挥着重要作用，广泛参与体内生理和病理调节下的生物学过程，如细胞增殖、凋亡、分化、自噬、发育及衰老等［1-3］。动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是心血管疾病中最常见的慢性血管性疾病，特征在于内皮细胞（vascular endothelial cells，VECs）受损、血管炎症、血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）过度增殖以及细胞外脂质和纤维组织的积累，其发病机制非常复杂，受各种内外因素共同作用引起，迄今仍未完全阐明。近年来，关于lncRNA 在AS 炎性反应中的作用越来越受关注［4-6］。因此，本文就近几年lncRNA 在AS 炎性反应中的作用作一综述，以期为动脉粥样硬化性疾病和其他慢性心血管疾病的防治提供新的干预靶点，为临床治疗提供理论依据。

1 LncRNA 概述

人类基因组中75%的DNA 被转录为RNA，但只有3%（甚至不到2%）RNA 被翻译成蛋白质，称为编码RNA，其他未被翻译为蛋白质的称为非编码RNA。LncRNA 是一类长度超过200 个核苷酸的具有高度保守序列的非编码RNA，广泛存在于细胞核或胞浆内，不具有编码蛋白质功能的开放阅读框。根据lncRNA 与邻近蛋白编码基因的转录方向及位置，lncRNA 可分为正义、反义、基因间、基因内、双向RNA 五类［7］。

从各种筛选和表达分析来看，lncRNA 具有多种调控作用，包括染色质重塑、转录、转录后调控以及通过细胞质或细胞核中的RNA-DNA、RNA-RNA或RNA-蛋白质相互作用来调节其靶分子的表达，具有基因印迹、信号转导、分子诱饵、支架和引导核糖核酸复合物等功能，但大多数lncRNA 有待进一步验证［8］。现阶段对lncRNA 作用分子机制的认识还颇为受限，深入了解lncRNA 作用机制有助于更好地研究其潜在功能。越来越多证据表明lncRNA调节与人类疾病（肿瘤、心血管疾病等）密切相关，并在AS 炎性反应中发挥了重要作用［9-11］。

2 LncRNA 在AS 疾病中的研究现状

AS 是许多心血管疾病的病理基础，尤其与脑梗死的发病率密切相关，不稳定斑块脱落后栓塞远端血管可导致动脉内血栓形成，严重威胁人类的生命健康［12］。研究发现，lncRNA DIGIT 沉默致VECs 活力、迁移、管状结构形成能力降低并诱导VECs 凋 亡［13］，lncRNA SNHG16 促进HASMCs 增殖和迁移［14］，lncRNA MIAT 通过激活PI3K/Akt 信号通路促进小鼠血脂上调、动脉粥样硬化斑块形成［15］。因此，lncRNA 在AS 的进展中具有极其重要的影响。

3 LncRNA 与AS 炎性反应

AS 相关的炎症微环境是由炎性细胞因子（白细胞介素、肿瘤坏死因子-α 等）、黏附分子（细胞间黏附分子-1、血管黏附分子-1 等）、细胞趋化因子（单核细胞趋化蛋白-1 等）、生长因子（转化生长因子-β、血小板衍生生长因子-BB 等）及炎症信号通路（核因子-κB 信号通路、Toll 样受体信号转导等）等途径所介导的，这些途径一旦被激活，便直接激活并诱导一组有限的转录因子的表达，进而促进炎性基因的转录。LncRNA 不仅可以作为炎性基因转录的增强或抑制因子，而且可作为支架分子与染色质重塑复合物中RNA 结合蛋白相互作用，或者以基因特异性和时间依赖性调节炎性基因的表观遗传调控。

3.1 LncRNA 与内皮细胞

在AS 形成的早期（脂质条纹期），高脂血症、高血压或促炎性介质等代谢危险因素激活VECs，吸引单核细胞及其他白细胞进入，同时，活化的内皮分泌细胞黏附因子和促白细胞募集的趋化因子，诱导炎性细胞浸润，造成VECs 局部炎症反应。因此，在炎症形成的早期阶段，VECs 中真核细胞募集和促炎细胞因子的参与起关键作用。

在转录调控中，转录因子识别和结合基因启动子区的顺式作用元件是核心内容。ANRIL 是一段位于细胞周期激酶抑制因子4 位点且由19 个外显子组成的反义非编码RNA，可作为炎性通路的一个重要组成部分参与调节AS 炎性反应。Zhou等［17］体外实验发现肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）可诱导ANRIL 与转录因子YY1 结合至白介素6（interleukin 6，IL-6）、白介素8（interleukin 8，IL-8）的启动子，进而促进IL-6 和IL-8表达，并证实TNF-α-ANRIL-YY1-IL-6/IL-8 通路对VECs 炎性反应的调控作用，表明lncRNA 可通过与转录因子相互作用来启动和调控基因的表达。此外，lncRNA 还可通过充当竞争内源性RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）发挥生物学功 能［14］（Lin，Tian et al. 2019）。lncRNA TGFB2-OT1 是一种新发现的调节VECs 的自噬和炎性的lncRNA，来源于TGFB2 的3’非翻译区，可作为miR-3960，miR-4488 和miR-4459 的ceRNA，抑制下游靶点CERS1 和NAT8L，促进线粒体自噬，干扰LARP1 表达，促进IL-6、IL-8 和IL-1β 的产生，提高VECs 炎症水平［18］。

在干预治疗方面，lncRNA 在VECs 中可通过降低炎性因子分泌、增强抗炎因子以及抑制炎性通路而发挥抗炎保护作用。贾雪凌等［19］发现白藜芦醇组明显逆转MALAT1 表达，并剂量依赖性减少IL-6、IL-1β、TNF-α 等炎性因子的产生，或许就是通过调控MALAT1 进而调节炎性因子的表达，改善炎性环境，发挥抗AS 作用，但具体调控机制仍不清楚。有研究报道lncRNA HOXA-AS2 和lncRNA NKILA 是内皮炎性反应的关键抑制因子，前者作用机制或许与NF-κB 协同作用在内皮炎性调节中形成负反馈环［20］，后者作用机制是NKILA通过NF-κB 介导的DNA 甲基化机制正向介导VECs 中抗炎调节因子Krüppel 样因子4（krüppellike factor4，KLF4）的表达，KLF4 通过建立NF-κB/KLF4 正反馈环反向抑制NF-κB 转录活性［21］。因此，在炎症过程中诱导或抑制上述lncRNA 似乎对VECs 炎性反应提供负性反馈调节。

3.2 LncRNA 与平滑肌细胞

在AS 进展期（纤维性斑块期、粥样斑块期），激活的白细胞和VECs 可释放多种生长因子，这些物质又刺激VSMCs 和成纤维细胞增殖和迁移。动脉壁压力的增加也会使VSMCs 产生更多蛋白多糖，黏附并氧化脂蛋白颗粒，诱发机体局部病变的炎性反应。早期研究主要集中在VSMCs 通过调节细胞因子分泌和膜受体在AS 发病过程中积极介导炎症的作用。近来发现，lncRNA 在VSMCs炎性反应中也发挥了一定作用［22］。

血管紧张素II（angiotensin II，AngII）通过诱导VSMCs 中促纤维化和促炎基因的表达，如纤溶酶原激活物抑制剂1、IL-6 和IL-18、趋化因子CcL2、胶原蛋白及纤维连接蛋白等，可促进VSMCs 局部的炎症反应、纤维化和增殖。已有研究表明lncRNA 重叠增强子与相关蛋白编码基因的表达有很强的相关性［23］。在此基础上，Das 等［24］发现AngII 诱导的Ramp3 及lnc-Ang383 的表达在增强子缺失后显著减弱，同时该增强子的缺失也显著减弱了大鼠VSMCs 中CcL2、SERPINE1 和IL6 的表达，表明lnc-Ang383 通过其重叠增强子在AngII诱导的VSMCs 炎性纤维化基因网络中发挥重要作用。最近该团队又验证了生长因子和促炎性细胞因子诱导的血管细胞表达的lnc-Ang164，其能够增强与VSMCs 炎性（IL6、CcL2 和TNF）和氧化应激（Nox1）密切相关的远端靶基因的表达，加强炎症反应和氧化应激损伤［25］。

然而，Ye 等［26］发现lncRNA KCNQ1OT1 在内膜增生小鼠和血小板源生长因子处理的VSMCs中下调，而上调KCNQ1OT1 表达通过与核转录因子kappa-Ba（IkBa）蛋白结合和miR-221 相互作用上调IkBa 表达，从而抑制VSMCs 的炎性和增殖以减轻内膜增生。An 等［27］观察到利拉鲁肽可通过调节lncRNA RMRP/miR-128-1-5P/ Gadd45g 信号通路抑制冠状动脉粥样硬化VSMCs 中炎性细胞因子（IL-6、IL-8）和凋亡相关蛋白（Gadd45g 蛋白）的表达，为冠状动脉粥样硬化的治疗提供了新的潜在策略。因此，调节lncRNA 在VSMCs 炎性反应中的表达也是抗炎治疗的一个新方向。

3.3 LncRNA 与巨噬细胞

在AS 后期（血栓形成、不稳定斑块期），巨噬细胞的作用可增强局部炎性反应，如产生降解细胞外基质大分子的基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs），影响细胞外基质重构，这可能造成纤维帽破裂，进一步诱导AP 破裂、出血及继发性血栓形成。巨噬细胞在促进胰岛素抵抗、血管壁脂质积聚和相关血管并发症的炎性中也起着关键作用。由此可见，巨噬细胞是AS 抗炎治疗中的焦点。在RNA 序列研究中，lincRNA-Cox2 是经Toll 样受体2 或Pam3CSK4 处理巨噬细胞后高度表达的lncRNA，通过调节Ccl5 和IL-6 等多种免疫应答基因的表达，以及与异种核糖蛋白A/B 和A2/B1 相互作用，在炎性反应中起着关键的调节作用［28］。另有研究报道lincRNA-Cox2 与SWI/SNF复合物结合可促进组蛋白H3 甲基化，并以一种ATP 依赖的方式增加血清淀粉样蛋白A3 启动子活性，最终调节NF-κB 并影响染色质重塑和初级早期炎性反应［29］，此外，lincRNA-Cox2 低表达可抑制IL-6 和前干扰素基因的表达［30］。LncRNA GAS5 是近年来颇为关注的一种lncRNA，其过表达可加剧氧化低密度脂蛋白诱导的促炎细胞因子和趋化因子在巨噬细胞中的分泌，同时通过充当miR-221 的ceRNA 触发炎性反应和MMP 表达，加剧动脉粥样硬化斑块发展及不稳定性，进一步促进斑块破裂和血栓形成［31］。

LncRNA 调节炎性反应的另一种方法是调节巨噬细胞的极化状态。静止巨噬细胞被激活后发生表型极化，转变为两种不同功能状态之一：经典激活的巨噬细胞M1（促炎）或交替激活的巨噬细胞M2（抗炎）。病灶处的巨噬细胞功能反映AS 部位的微环境状态，即促炎性巨噬细胞参与维持炎症微环境的调节，促进复杂及不稳定斑块的形成。相反，抗炎巨噬细胞利于组织修复、重塑稳定斑块。黄自坤等［32］发现MALAT1 能够参与调控巨噬细胞极化，干扰MALAT1 表达能有效抑制M2型巨噬细胞极化，促进M1 型巨噬细胞极化，表明M1 和M2 极化的巨噬细胞可呈现出不同的lncRNA 分布，这就意味着lncRNA 的失调可能在调节巨噬细胞极化中发挥重要作用。可见，lncRNA在调控巨噬细胞炎性反应中以多种方式发挥核心作用，靶向巨噬细胞通路治疗AS 可能是有利的。

4 总结

综上所述，具有高度特异性的lncRNA 是AS 炎性反应中的关键调节因子，不同的lncRNA 调节不同细胞类型中炎症相关基因的表达。在AS 发生发展过程中，lncRNA 通过在细胞核中顺式或反式调控基因转录以及在细胞质中作为ceRNA 参与miRNA 调控、与转录因子或蛋白质相互结合等多种调控方式参与AS 炎性反应，维持或改善炎症微环境。