長(zhǎng)鏈非編碼RNA與細(xì)胞焦亡在動(dòng)脈粥樣硬化中的研究進(jìn)展

宋亞賢 楊麗霞

（1、昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，云南 昆明 650032；2、解放軍昆明總醫(yī)院，云南 昆明 650118）

動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，As）引起的心腦血管疾病已經(jīng)成為威脅人類(lèi)健康的頭號(hào)殺手。長(zhǎng)鏈非編碼 RNA（long noncoding RNA，lncRNA）在 As病理過(guò)程中的調(diào)控作用引起人們?cè)絹?lái)越多的重視。研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA參與了As發(fā)生發(fā)展過(guò)程中相關(guān)細(xì)胞功能、脂質(zhì)代謝及炎癥反應(yīng)的調(diào)控，在As的病理生理過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用[1]。

細(xì)胞焦亡（pyroptosis）是一種依賴炎性半胱氨酸蛋白酶激活的促炎癥性、溶解性的程序性細(xì)胞死亡方式。細(xì)胞焦亡是把“雙刃劍”，有利的方面體現(xiàn)在可以幫助機(jī)體抵御某些病原微生物感染及內(nèi)在危險(xiǎn)因素的傷害。然而，在某些條件下細(xì)胞焦亡被過(guò)度激活，參與疾病的發(fā)生發(fā)展，對(duì)機(jī)體造成損傷。

LncRNA與細(xì)胞焦亡共同參與了As的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。LncRNA可直接或間接作用于焦亡相關(guān)分子調(diào)控細(xì)胞焦亡水平，參與As的進(jìn)程。本文擬對(duì)lncRNA與細(xì)胞焦亡在As中的研究進(jìn)展做系統(tǒng)闡述。

1 lncRNA與動(dòng)脈粥樣硬化

1.1 lncRNA概述

lncRNA是一類(lèi)長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸的非編碼RNA，位于細(xì)胞質(zhì)或胞核內(nèi)，生物體內(nèi)lncRNA種類(lèi)繁多、數(shù)量巨大。lncRNA在不同的組織其表達(dá)量不同，同一組織處于不同狀態(tài)時(shí)其表達(dá)量也不相同。在最初發(fā)現(xiàn)lncRNA時(shí)，認(rèn)為其是RNA轉(zhuǎn)錄酶II轉(zhuǎn)錄的副產(chǎn)物，不具有生物學(xué)功能。隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)lncRNA參與多種生物學(xué)過(guò)程，如基因組印記、染色質(zhì)修飾、基因轉(zhuǎn)錄、基因干擾、核內(nèi)運(yùn)輸?shù)龋c多種疾病的發(fā)生發(fā)展、診斷治療密切相關(guān)。目前l(fā)ncRNA調(diào)控基因表達(dá)水平的作用機(jī)制尚不明確，可能作為信號(hào)分子、誘餌分子、引導(dǎo)分子或支架分子在表觀遺傳水平、轉(zhuǎn)錄水平及轉(zhuǎn)錄后水平實(shí)現(xiàn)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控。

1.2 lncRNA在動(dòng)脈粥樣硬化中的作用

動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制仍未完全明了，其發(fā)生發(fā)展涉及血管壁內(nèi)皮細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和脂質(zhì)代謝及炎癥反應(yīng)等。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)lncRNA可通過(guò)調(diào)節(jié)血管壁細(xì)胞功能、脂質(zhì)代謝及炎癥反應(yīng)從而影響動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。

內(nèi)皮細(xì)胞是血管第一道屏障，在不同的刺激條件下，內(nèi)皮細(xì)胞高表達(dá)的lncRNA MALAT1、lncRNA HOTAIR以及Tie-1 AS可通過(guò)不同信號(hào)通路參與內(nèi)皮細(xì)胞的功能障礙、活化及形態(tài)學(xué)損傷。血管平滑肌細(xì)胞是血管壁的另一重要組分，其異常增殖、遷移、去分化等直接參與了動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。相關(guān)研究表明，lnc-Ang362可調(diào)節(jié)血管緊張素II刺激下的血管平滑肌細(xì)胞的增殖，SENCR可能通過(guò)調(diào)控血管平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化參與動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)程，lincRNA-p21可以抑制血管平滑肌細(xì)胞及巨噬細(xì)胞增殖以及促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用，ANRIL可能促進(jìn)病理性血管內(nèi)膜的增生，促進(jìn)細(xì)胞增殖、增加細(xì)胞黏附、抑制細(xì)胞凋亡，LncRNA HIF1A-AS1可調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的增殖與凋亡。

脂質(zhì)代謝紊亂是動(dòng)脈粥樣硬化的重要危險(xiǎn)因素，脂質(zhì)浸潤(rùn)是動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展過(guò)程中重要的病理特征。研究發(fā)現(xiàn)lncRNA可能調(diào)控脂質(zhì)代謝從而與動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展有關(guān)。

研究顯示，APOA1-AS可能通過(guò)抑制膽固醇外流而起到促動(dòng)脈粥樣硬化的作用，lncRNA HOXCAS1可能通過(guò)減少巨噬細(xì)胞膽固醇沉積發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用。Hu等[2]研究發(fā)現(xiàn)ox-LDL能顯著上調(diào) lncRNA-DYNLRB2-2和 RP5-833A20.1的表達(dá)。研究表明lncRNA-DYNLRB2-2的高表達(dá)可以上調(diào)ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子A1（ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1）的表達(dá)，從而促進(jìn)巨噬細(xì)胞膽固醇外流，發(fā)揮抗AS的作用。RP5-833A20.1可通過(guò)誘導(dǎo)miR-382-5p生成增多而降低核因子IA（nuclear factor IA，NFIA）的表達(dá)，引起巨噬細(xì)胞內(nèi)低密度脂蛋白膽固醇合成增多、高密度脂蛋白膽固醇生成減少，起到促AS的作用。

動(dòng)脈粥樣硬化是機(jī)體應(yīng)對(duì)各種危險(xiǎn)因素的一種慢性炎癥性血管壁疾病。研究發(fā)現(xiàn)lncRNA作為一種新的炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)因子，作用于炎癥信號(hào)通路，在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)干擾鼠巨噬細(xì)胞lncRNA Cox2的表達(dá)激活或者抑制多種炎癥因子。此前提到的lncRNA MALAT1不僅與內(nèi)皮細(xì)胞增殖能力以及完整性有關(guān)，相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)其與內(nèi)皮細(xì)胞炎癥狀態(tài)有關(guān)。新近研究顯示LncRNA MALAT1與高糖刺激下內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)有關(guān)，干擾LncRNA MALAT1的表達(dá)可降低高糖對(duì)炎癥因子TNF-α和IL-6的上調(diào)作用[3]。此外，此前已提到的lncRNA-DYNLRB2-2和RP5-833A20.1不僅調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，還通過(guò)參與炎癥反應(yīng)的調(diào)控，在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮作用。

2 細(xì)胞焦亡與動(dòng)脈粥樣硬化

2.1 細(xì)胞焦亡概述

細(xì)胞焦亡（pyroptosis）這一名詞是由Cookson等2001年提出的，他們當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)感染沙門(mén)氏菌的巨噬細(xì)胞發(fā)生依賴于半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶1（cysteinyl aspartate spe-clflc protesae1，caspase-1）的快速死亡，區(qū)別于以往任何形式的細(xì)胞死亡，于是提出了用“pyroptosis”描述這一促炎性細(xì)胞死亡現(xiàn)象。細(xì)胞焦亡的基本過(guò)程是當(dāng)機(jī)體遭受有害刺激時(shí)，細(xì)胞內(nèi)外危險(xiǎn)信號(hào)誘導(dǎo)胞漿內(nèi)炎性小體（inflammasomes）形成，激活炎性半胱氨酸蛋白酶，促進(jìn)白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白介素-18（interleukin-18，IL-18）等促炎性細(xì)胞因子的成熟，在細(xì)胞焦亡期間質(zhì)膜裂孔形成，因離子濃度梯度導(dǎo)致細(xì)胞滲透性腫脹，同時(shí)DNA斷裂，質(zhì)膜破裂，引起胞質(zhì)內(nèi)容物及大量炎性因子的外泄。

已發(fā)現(xiàn)caspase家族至少有十余位成員，可大致分為凋亡相關(guān)半胱氨酸蛋白酶和炎性半胱氨酸蛋白酶。研究發(fā)現(xiàn)caspase-1、caspase-4和caspase-5是人體內(nèi)的炎性半胱氨酸蛋白酶，而在小鼠體內(nèi)的表達(dá)形式為caspase-1和caspase-11。在人和小鼠體內(nèi)存在經(jīng)典的細(xì)胞焦亡途徑和非經(jīng)典的細(xì)胞焦亡途徑，其中經(jīng)典焦亡途徑依賴caspase-1活化，人類(lèi)caspase-4/5和小鼠caspase-11的活化介導(dǎo)了非經(jīng)典的焦亡途徑。

炎性小體和gasdermin D是細(xì)胞焦亡過(guò)程中的主要蛋白。炎性小體是細(xì)胞受到內(nèi)外源性危險(xiǎn)信號(hào)刺激在胞內(nèi)形成的具有信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能的多聚體蛋白復(fù)合物。gasdermin D是細(xì)胞焦亡的最終執(zhí)行蛋白，是所有炎性半胱氨酸蛋白酶下游的共同底物，不僅是細(xì)胞焦亡的最終執(zhí)行蛋白，還介導(dǎo)成熟IL-1β和IL-18向胞外分泌。

細(xì)胞焦亡作為一種伴隨炎癥反應(yīng)的程序性細(xì)胞死亡方式，在臨床上具有積極和消極兩方面作用。積極的作用體現(xiàn)在細(xì)胞焦亡可以幫助機(jī)體抵御某些病原微生物的感染；而消極的方面體現(xiàn)在異常的炎性小體導(dǎo)致不恰當(dāng)?shù)腸aspase-1激活，引起疾病的發(fā)生發(fā)展，如代謝性疾病、動(dòng)脈粥樣硬化等。

2.2 細(xì)胞焦亡在動(dòng)脈粥樣硬化中的作用

細(xì)胞焦亡是一種促炎形式的程序性細(xì)胞死亡方式，多種體內(nèi)、外刺激信號(hào)通過(guò)不同途徑活化炎性小體，炎性小體、caspase-1和炎癥因子不同程度的參與了動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展。早期研究顯示破裂的斑塊內(nèi)caspase-1表達(dá)量明顯增多。近期研究發(fā)現(xiàn)外周血NLRP3水平與急性冠脈綜合征患者冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的嚴(yán)重程度有關(guān)[4]。另有研究表明頸動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中NLRP3炎性小體信號(hào)通路相關(guān)分子（NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18）表達(dá)上調(diào)，且不穩(wěn)定斑塊中表達(dá)更高[5]。

在動(dòng)脈粥樣硬化的動(dòng)物模型中，同樣發(fā)現(xiàn)細(xì)胞焦亡與As的病理過(guò)程密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，高脂喂養(yǎng)載脂蛋白E缺陷（ApoE-/-）小鼠誘導(dǎo)動(dòng)脈粥樣硬化模型，敲減NLRP3后不僅可以抑制斑塊發(fā)展以及炎癥因子的產(chǎn)生，還可以通過(guò)增加斑塊中的膠原纖維穩(wěn)定斑塊。另有研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食喂養(yǎng)ApoE-/-小鼠可引起caspase-1活化，而高脂喂養(yǎng)的ApoE（-/-）/caspase-1（-/-）雙基因敲除小鼠早期動(dòng)脈粥樣硬化減弱，主動(dòng)脈的細(xì)胞炎癥因子表達(dá)降低、單核細(xì)胞募集減弱。

內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞內(nèi)炎癥小體的激活和細(xì)胞焦亡在動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展及斑塊的穩(wěn)定性中發(fā)揮重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，金屬離子（Ni2+、Hg2+、鎘等）可激活NLRP3炎癥小體活化誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞焦亡，用LPS刺激內(nèi)皮細(xì)胞可活化caspase-11導(dǎo)致細(xì)胞焦亡，內(nèi)源性代謝刺激物同型半胱氨酸通過(guò)caspase-1依賴的炎癥小體活化而誘導(dǎo)內(nèi)皮胞焦亡。用ox-LDL刺激人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞24小時(shí)，NLRP1、NLRP3、caspase-1 和 IL-1β 水平明顯上調(diào)，提示促動(dòng)脈粥樣硬化脂質(zhì)可激活內(nèi)皮細(xì)胞中caspase-1誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。另有研究顯示，二氫楊梅素及異黃酮鷹嘴豆芽素A可激活細(xì)胞中的Nrf2信號(hào)通路并抑制NLRP3炎性小體活化，減輕內(nèi)皮細(xì)胞焦亡。以上研究表明，不同的刺激因素可能激活不同的炎癥小體誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞焦亡。Han等[6]的研究發(fā)現(xiàn)糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化大鼠的巨噬細(xì)胞焦亡增加，低劑量慢性芥子酸治療可以抑制血清內(nèi)皮素1、IL-1β含量及焦亡蛋白ASC、NLRP3和caspase-1的表達(dá)。膽固醇、ox-LDL、lncRNA等多種刺激因素均可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的焦亡，但其復(fù)雜機(jī)制仍需進(jìn)一步探討。

3 lncRNA與細(xì)胞焦亡的關(guān)系

細(xì)胞焦亡作為近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一種程序性細(xì)胞死亡方式，其調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，對(duì)其調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)尚處于起步階段。目前研究顯示，LncRNA可直接或間接作用于焦亡相關(guān)蛋白，參與疾病的進(jìn)程。Zhang等[7]發(fā)現(xiàn)褪黑素通過(guò)降低lncRNA MEG3從而減輕ox-LDL誘導(dǎo)的人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的焦亡。Li等[8]的研究顯示，下調(diào)lncRNA MALAT1可以抑制NLRP3激活，降低高糖誘導(dǎo)的人腎小管上皮細(xì)胞的焦亡。另有研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA GAS5可以調(diào)控卵巢癌細(xì)胞中ASC、caspase-1、IL-1β和IL-18焦亡相關(guān)分子的表達(dá)[9]，lncRNA KCNQ1OT1通過(guò)吸附miR-214從而使caspase-1水平增加而在白內(nèi)障發(fā)病中發(fā)揮重要作用[10]。此前提到的低劑量慢性芥子酸在糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化的研究中還發(fā)現(xiàn)，低劑量芥子酸通過(guò)下調(diào)lncRNA MALAT1減輕糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化大鼠的巨噬細(xì)胞焦亡[6]。LncRNA表達(dá)異常可以通過(guò)作用于焦亡相關(guān)分子調(diào)控細(xì)胞焦亡過(guò)程，使得lncRNA成為細(xì)胞焦亡研究的新視角。

4 展 望

lncRNA和細(xì)胞焦亡過(guò)程在As的發(fā)生發(fā)展有發(fā)揮重要作用，在體內(nèi)、外多種刺激因子的作用下，lncRNA表達(dá)異常與焦亡相關(guān)分子密切相關(guān)。然而大部分lncRNA的研究仍停留在細(xì)胞水平，且lncRNA在動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)程中的具體分子機(jī)制仍不明確。對(duì)于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程中起調(diào)控作用的lncRNA的應(yīng)用研究相對(duì)較少。LncRNA與動(dòng)脈粥樣硬化中細(xì)胞焦亡的研究尚處于起步階段，隨著更有效的lncRNA篩選方法的應(yīng)用，更多能夠調(diào)控細(xì)胞焦亡的lncRNA將被發(fā)現(xiàn)。針對(duì)這些lncRNA可以進(jìn)行后續(xù)的應(yīng)用研究，對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的防治具有重要的臨床意義。