LncRNA在心力衰竭預后判斷和治療中的潛力研究進展

貢時雨，范慧敏，張旭敏*，周曉慧*

(1.同濟大學附屬方醫院心臟內科，上海 200120； 2.同濟大學附屬東方醫院心臟外科，上海 200120；3.同濟大學附屬東方醫院心力衰竭研究所，上海 200120)

心力衰竭(heart failure，HF)是多種心血管疾病的終末階段。目前全球心力衰竭患者約有2600萬，我國心衰患病率為0.9%，總人數約超400萬，隨年齡增高，心衰患病率顯著上升。且住院率及死亡率居高不下，嚴重者5年存活率不足20%[1]。因此，早期診斷和有效的治療對減少心衰患者住院率及提高生存率是十分重要的。隨著醫療技術的發展，心衰的診斷由最初的X線顯示心胸比到之后的心臟超聲顯示左室大小、左室射血分數及血漿中BNP、NT-pro-BNP含量，其診斷準確性、安全性和預后判斷都有了一定的提高。心衰的治療，也已經逐漸從以往的單純改善癥狀發展到主要以阻斷神經內分泌異常、心肌重塑為主的生物學治療模式。然而，血漿NT-proBNP往往受腎功能排泄等影響而出現假性升高，因此，是否存在特異性、靈敏性更高的血液學指標來診斷并判斷心衰的預后，以及新型更為有效的可以逆轉心臟重構的治療策略，都需要進一步深入的探索。

1 LncRNA 簡介

人類基因組中僅3%為編碼蛋白質的基因，大量的非編碼轉錄本以往被認為是垃圾基因或者轉錄噪音，最近研究發現這些非編碼RNA(noncoding RNAs)也具有重要的功能。其中，長鏈非編碼RNA (long non-coding RNA, LncRNA)是長度大于 200 個核苷酸的非編碼RNA，占人類基因組的62%。LncRNA參與細胞分化、發育、防御反應以及免疫應答等多種重要的生理過程。LncRNA不編碼蛋白質，但可通過表觀遺傳調控、轉錄調控、轉錄后調控、miRNA調控等過程發揮作用。

2 LncRNA的轉化研究潛力

有關LncRNA在人類疾病中的作用，研究最為深入的是腫瘤性疾病。大量研究證實,許多腫瘤的發生發展都伴隨著 LncRNA 的異常表達，LncRNA作為原癌基因促進腫瘤的生成,或者作為抑癌基因抑制腫瘤細胞的增殖、遷移，在腫瘤的發生發展中發揮極其重要的作用[2-3]。目前與腫瘤相關的部分LncRNA研究成果已經進行臨床轉化。如尿中前列腺特異性基因LncRNA-PCA3是比血清前列腺特異性抗原(PSA)更特異的的生物標志物[4-5]；肺癌轉移相關LncRNA-MALAT1是可診斷非小細胞肺癌(NSCLC)的血液學生物標志物[6]等。LncRNA的大部分功能仍在探索中，這為腫瘤的診斷及治療提供了新的可能。

3 LncRNA與心血管疾病

有關LncRNA在心血管疾病中的作用研究起步較晚，已有研究發現LncRNA廣泛參與了心臟發育、動脈粥樣硬化、心肌梗塞、心臟衰竭、高血壓和動脈瘤等發病過程[7-8]。研究發現，冠心病的遺傳易感基因ANRIL與心肌梗死和動脈粥樣硬化的發生密切相關[9-13]。LncRNA-p21可能用于冠心病的診斷和治療[14]。最近研究顯示，LncRNA-MIAT (myocardial infarction-associated transcript,MIAT)，是心肌梗死的敏感位點，其在外周血的表達水平可以區分ST段抬高(低MIAT)和非ST段抬高性心肌梗死[15]。LncRNA-MIAT還可通過miR-150-5p 以及VEGF 信號參與心肌梗死的發病[16]。LncRNA-CARL可以抑制線粒體裂變和心肌細胞凋亡，減輕缺血再灌注的損傷[17]。此外，相關的動物模型和臨床研究也發現了多種與心梗相關的LncRNA表達水平變化、表達時相的特點，如心臟特異性的LncRNA-MIRT1和MIRT2[18]，以及最新研究的LncRNA-UCA1可作為急性心肌梗死新的生物標志物[19]。這些研究均揭示了LncRNA用于心血管疾病診斷和治療的巨大潛力。

4 LncRNA在心力衰竭研究中的進展

4.1 LncRNA在心力衰竭診斷和預后判斷中的作用

研究發現，多種LncRNA可能用于心力衰竭的診斷和預后判斷。循環線粒體LncRNA-LIPCAR是心臟重構不良的預測因子,與心力衰竭患者的生存相關。早期心梗后左室重塑患者血漿LncRNA-LIPCAR低表達，但在心衰晚期表達上調。LIPCAR的表達特點與急性心?；颊咝呐K重構有關,可作為慢性心衰患者心血管疾病死亡率的預測指標。該研究第一次提出 LncRNA作為心血管疾病的生物標志物[20]。也有研究顯示[21]，心梗患者的外周血中，aHIF、KC-NQ1OT1、MALAT1含量增加，ANRIL含量下降,其表達變化在STEMI (ST段抬高型心肌梗死)、NSTEMI (非ST段抬高型心肌梗死)中也有不同。其中ANRIL、KC-NQ1OT1還可預測左心室功能不全，用于心衰的診斷，但其潛在的預后價值仍需進一步探究。

相關臨床研究[22]檢測了72名心衰患者和60名非心衰患者血漿中已知的與心血管疾病相關的13個獨立LncRNA水平，發現心衰患者血漿中NFAT(NRON)和肌球蛋白重鏈相關的反義LncRNA轉錄物簇MHRT的水平顯著高于非心衰患者。循環NRON和MHRT的升高可預測心衰，被認為是心衰的新型生物標志物。進一步研究發現，NRON的預測能力與NT-proBNP的預測能力相當甚至高于NT-proBNP,這將預示著或許NRON可作為更為特異且受影響較少的心衰預后標志物。

最近研究發現[23]，阿爾茲海默病相關基因BACE1、反義LncRNA(AS LncRNA)BACE1-AS與其編碼蛋白β-淀粉樣蛋白表達在心衰患者及鼠模型的心衰組織中均有上調。在缺氧、局部缺血時，細胞應激促進ACE1-AS水平升高，從而增加BACE1 mRNA的表達，使具有心肌毒性的β-淀粉樣蛋白1-40表達增加，以參與心衰的發病過程。BACE1/BACE1-AS/β-淀粉樣蛋白軸的異常調節與高危心血管患者的死亡密切相關，表明BACE1-AS或許可成為心衰預后的生物標志物，甚至可以通過減少β-淀粉樣蛋白的表達來改善心衰患者的預后。

此外，也有研究者通過比較經心臟移植治療與未經移植的心衰患者心臟中LncRNA的表達水平。與供體心臟相比，心衰心臟中共有105個差異表達的LncRNAs且存在著差異表達調控[24]。表明LncRNA轉錄譜可能作為心衰的診斷及預后的生物標志物。

4.2 LncRNA在心力衰竭治療方面的潛力

一直以來，降低心肌適應性肥大被認為是心力衰竭的治療靶點。Wang等[25]發現LncRNA-CHRF在血管緊張素II誘導的肥大的心肌細胞中顯著升高，在小鼠心臟主動脈縮窄模型和人的心衰樣品中也被觀察到同樣的現象。進一步的研究表明，CHRF能通過和miR-489結合,使與Myd88結合的miR-489減少,從而使靶基因Myd88表達上調，誘導心肌肥厚。CHRF的過度表達在體外誘導肥大反應，并增加體內心肌細胞凋亡，而敲低該基因表達則減輕血管緊張素II誘導的心力衰竭小鼠模型中的心臟肥大。CHRF(心臟肥大相關因子)的發現對減少心肌肥大從而預防和治療心臟衰竭有著重大意義。

Han等[26]發現了一組來自鼠肌球蛋白重鏈7(MYH7)的反義LncRNA轉錄物簇MHRT，LncRNA-MHRT具有心臟特異性，且具有心臟保護作用，它通過抑制BRG1抗心衰，是預防及治療心衰的關鍵分子。MHRT在健康鼠心肌細胞核中過表達能保護心臟，減少MYH 6/7蛋白的相互轉換，在此過程中，MHRT直接與BRG1蛋白解旋酶結構域結合，防止BRG1與其目標靶點的DNA結合。相比之下，在心肌肥厚、應激狀態下，MHRT表達下調，允許BRG1抑制MYH 6并激活MYH 7，使BRG1參與心肌肥厚基因的轉錄。而人MHRT在肥厚、缺血性或特發性心肌病患者的心臟中被抑制。對于MHRT替代療法是將這些發現轉化為臨床的首選策略。

LncRNA不僅與心衰直接相關，還可以通過與其它非編碼RNA相互作用來影響心衰的發生。如，LncRNA-APF(自噬促進因子)、miR-188-3p、ATG7組成一種新的自噬模式，APF通過靶向調控miR-188-3p，從而影響ATG7(自噬中關鍵的啟動子及自噬標記物)表達，可以有效減少心梗面積，降低心衰發生概率或延長生存時間。ATG7通過miR-188-3p參與抑制ATG7翻譯，MiR-188-3p通過在體內和體外靶向ATG7來抑制自噬和細胞死亡。APF直接結合miR-188-3p，因此抑制其活性。調節LncRNA-APF的水平可作為心肌梗死和心力衰竭新一治療策略的潛在目標和診斷工具[27]。

LncRNA-CARL通過損害miR-539依賴性PHB2下調,抑制缺氧誘導的心肌細胞線粒體裂變致線粒體分裂異常，參與包括心衰在內的許多疾病的發病機制。其中，CARL充當了miRNA“海綿”的作用，對CARL的調節可能為介入心臟病治療提供新的方法[28]。

腫瘤壞死因子(TNF)通過激活NF-cB途徑的靶基因介導心衰的發生。研究顯示,TNFα刺激小鼠胚胎成纖維細胞誘導表達多種LncRNA。LETHE便是其中一種假性LncRNA，其通過NF-κB或糖皮質激素受體激動劑使促炎細胞因子選擇性誘導，并在NF-κB的負反饋信號中起作用。此外,LETHE還能誘發 TNFα和IL-1β，但不是作為Toll樣受體激動劑。表明這些表達的LncRNA或許可作為心衰治療的干預靶點[29]。

Yang等[30]通過研究安裝左心室輔助裝置(LVAD)前后，缺血和非缺血性心衰的心臟組織左室(Left Ventricular，LV)心肌部分LncRNA表達譜變化，發現113種新型LncRNA。并且，缺血和非缺血性衰竭的心臟組織中分別有679和570個LncRNA差異表達，相當于約10%的患者在安裝LVAD后心臟功能得到改善。心臟LncRNA表達變化，不僅區分了心肌病LV樣本中的非心衰患者，還區分LVAD治療前后心肌病(包括缺血和非缺血性心衰)LV樣本。該研究不僅表明LncRNA的表達譜上調或下調可以區分不同病因的心衰，而且首次證明，LncRNA可能在心肌病的發病機制中起重要作用，并且有助于逆轉在機械循環支持卸載后因血液動力學導致的左室重塑。

Danhua等[31]通過信息學芯片技術篩選心衰小鼠心臟、全血及血漿的LncRNA，發現其中有32個LncRNA在血循環中穩定表達。進一步研究發現，這些循環LncRNA水平并不只來源于衰竭的心臟，也可能在心衰過程中，由循環系統其它細胞激活釋放的。這些在心衰小鼠中穩定表達的LncRNA或許可作為心衰診斷和治療的生物學標志物。

5 展望

越來越多的研究證明, LncRNA 能夠在表觀遺傳水平、轉錄及轉錄后水平影響基因的表達, 廣泛參與機體幾乎所有的生理病理過程[32]。最近的研究顯示，LncRNA在心衰發生發展中的表達變化，既能夠作為疾病診斷的標志物，也可以作為潛在的干預靶點，是我們后續研究的重要方向。然而部分新發現的LncRNA在心衰診斷和治療中的價值仍處于動物研究階段，仍需要進一步的患者樣本研究進行明確，有關可能的干預手段也有待于進一步的臨床實驗進行驗證。對LncRNA的深入研究不僅有助于了解心衰的分子生物學機制、提供新的生物學標志物，也對疾病的診斷、治療及預后提供新的方式和手段。

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