長鏈非編碼RNA GAS5在動脈粥樣硬化及相關疾病發生發展中的作用

韋貴將 楊峻 韋葉生★

長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）是一類位于細胞核或胞質內長度大于200 nt 的非編碼RNA［1］。現有研究證據表明，LncRNAs 通過轉錄和轉錄后水平調控直接或間接地影響一系列蛋白質的轉錄，是控制多種細胞機制的核心因子，參與細胞周期、生長和凋亡等多種生理過程調控和多種疾病的發生發展［2-4］。LncRNA GAS5 是1988年從生長停滯小鼠纖維原細胞中篩選出來的差異表達基因［5］，但由于當時對LncRNAs 的研究手段和認識匱乏，和大多數LncRNAs 一樣，人們對LncRNA GAS5 的功能了解甚少，LncRNA GAS5 的功能研究進展緩慢。隨著全基因組分析等先進技術的發展，關于LncRNA GAS5 的功能分析報道逐漸增多，LncRNA GAS5 在生理功能和疾病發生發展過程中的作用也逐漸被人們揭示［6-8］。LncRNA GAS5 的基因定位于1 號染色體的1q25.1，除編碼LncRNA GAS5 外，還編碼核小RNAs。該基因由12 個外顯子和11 個內含子組成，只包含一個不編碼功能蛋白的短的開放閱讀框［9］。很多學者研究發現LncRNA GAS5 具有廣泛的生物學功能。Mourtada 等首先研究了它在人T細胞中的生物學功能。淋巴細胞群的生長控制對免疫系統的生理調節至關重要，這種控制是通過調節細胞周期和細胞死亡來實現的。對數生長期細胞增殖率高，細胞死亡率低；隨著細胞密度的增加，細胞周期延長，隨著種群進入生長停滯期，細胞凋亡變得更加頻繁。Mourtada 等［10］的實驗發現，LncRNA GAS5 過度表達導致細胞凋亡的增加和整個細胞周期的進展速度的降低，LncRNA GAS5 下調抑制了細胞凋亡并維持一個更快速的細胞周期，這表明LncRNA GAS5 對細胞凋亡和細胞周期的調控具有重要意義。隨后Mourtada［11］研究團隊的另一個研究結果表明，相對于癌旁的正常乳腺上皮組織，乳腺癌樣本中LncRNA GAS5 轉錄水平顯著降低；利用功能性表達克隆技術發現，LncRNA GAS5 在受到復雜的轉錄后處理后，其高表達使乳腺癌細胞對細胞凋亡因子更加敏感，這表明LncRNA GAS5 對乳腺癌細胞凋亡和細胞群生長的調控至關重要。鑒于細胞凋亡和增殖在多種生理病理過程中發揮著重要作用，LncRNA GAS5 調控細胞凋亡和增殖的分子機制引起科研人員越來越多的興趣并開始被深入而廣泛地研究，同時LncRNA GAS5 在動脈粥樣硬化及其相關疾病發生發展中的作用和機制也被逐步地揭示。

1 LncRNA GAS5 在動脈粥樣硬化發生發展中的作用

作為轉錄后調控的重要參與者，目前多種LncRNAs 被報道參與動脈粥樣硬化相關血管內皮細胞凋亡調控［12-13］。根據Chen 等［14］報道，LncRNA GAS5 在動脈粥樣硬化患者的動脈粥樣硬化斑塊中高表達，上調的LncRNA GAS5 可能與血管內皮細胞凋亡相關。為了解LncRNA GAS5 與血管內皮細胞凋亡的關系，Liang 等用qRT-PCR 檢測動脈粥樣硬化患者血漿和ox-LDL 處理的人主動脈內皮細胞中LncRNA GAS5 的表達水平。結果表明，動脈粥樣硬化患者血漿和ox-LDL 處理的人主動脈內皮細胞中LncRNA GAS5 表達上調。此外，LncRNA GAS5 基因敲除抑制細胞凋亡，而LncRNA GAS5 基因上調則逆轉敲除對細胞凋亡的抑制作用［15］。除此之外，Yao 等［16］在實驗中也發現，LncRNA GAS5 基因敲除可能通過PI3K/AKT 信號抑制血管內皮祖細胞增殖，促進凋亡。

在動脈粥樣硬化發生過程中，除了在關鍵起始階段中發揮重要作用的血管內皮細胞［17-18］的參與外，血管平滑肌細胞［19-20］和巨噬細胞［21-22］等也參與了隨后的階段。研究表明，LncRNA GAS5 可以通過調控血管平滑肌細胞和單核細胞的增殖、凋亡和遷移等活動來參與動脈粥樣硬化的發生和發展。在一項旨在探討LncRNA GAS5 與血管平滑肌細胞異常增殖和遷移關系的研究中，Liu 等［23］發現，LncRNA GAS5 在PDGF-bb 處理的血管平滑肌細胞中顯著下調，LncRNA GAS5 的過表達顯著抑制PDGF-bb 誘導的血管平滑肌細胞增殖和遷移。Tang 等［24］通過體外培養的血管平滑肌細胞模型和大鼠頸動脈球囊損傷模型，研究LncRNA GAS5 對血管平滑肌細胞存活的調控作用，通過過表達或基因敲除調控LncRNA GAS5 表達后發現，LncRNA GAS5 過表達促進p53 表達并誘導細胞凋亡和阻滯細胞周期，同時抑制血管平滑肌細胞增殖，抑制球囊損傷誘導的新內膜形成；在機制上，LncRNA GAS5 直接與p53 和p300 結合，穩定p53-p300 相互作用，通過誘導p53 下游靶基因調控血管平滑肌細胞存活；總之，Tang 等研究結果進一步驗證了Liu 等的結論，即LncRNA GAS5 對血管平滑肌細胞增殖具有負向調控作用。但是，由Sun 等主持的一項研究得到的結果與Liu 等和Tang 等的不盡相同，他們采用MTT 法和Transwell 法分別檢測血管平滑肌細胞增殖和遷移，qRT-PCR 檢測LncRNA GAS5、miR-137 和IGFBP-5 mRNA 表達，Western blot 檢測IGFBP-5 蛋白水平；研究結果顯示，PDGF-bb 上調LncRNA GAS5 和IGFBP-5 在人主動脈平滑肌細胞中的表達，下調miR-137 表達，LncRNA GAS5 基因敲除降低PDGF-bb 誘導的人主動脈平滑肌細胞增殖、遷移和IGFBP-5 的表達，上調miR-137 表達；總之，LncRNA GAS5 可以促進人主動脈平滑肌細胞增殖和遷移，與Liu 等和Tang 等的不盡相同，這其中的原因可能是因為LncRNA GAS5 在不同血管平滑肌細胞系之間的差異有關，或者LncRNA GAS5 在血管平滑肌細胞中的作用仍有爭議，有待后續更多實驗進一步闡明［25］。在Shen 等主持的一項旨在證實LncRNA GAS5 在動脈粥樣硬化發生發展中作用及其分子機制，他們建立了高脂飼料喂養的APO-E 缺陷小鼠模型和oxLDL 處理的THP-1 巨噬細胞模型，采用qRT-PCR 法和Western blot 分別檢測了PPARα和CPT1 的表達水平，用雙熒光素酶報告實驗驗證了LncRNA GAS5 與miR-135a 的靶向作用；結果顯示，LncRNA GAS5 在動脈粥樣硬化小鼠模型血漿和oxLDL 處理THP-1 巨噬細胞模型中上調，LncRNA GAS5 沉默減輕動脈粥樣硬化小鼠和oxLDL 處理THP-1 巨噬細胞的脂質代謝紊亂和炎癥，此外，LncRNA GAS5 直接靶向miR-135a 并抑制miR-135a 的表達，而miR-135a 表達上調可以緩解oxLDL 處理THP-1 巨噬細胞的脂質代謝紊亂和炎癥；總之，該研究表明沉默LncRNA GAS5 可以上調miR-135a 表達，進而抑制動脈粥樣硬化的惡性進展［26］。在另外一項關于LncRNA GAS5 與THP-1 巨噬細胞關系的研究中，Chen 等發現，敲除LncRNA GAS5 可以減少oxLDL 處理的THP-1巨噬細胞的凋亡。相反，LncRNA GAS5 過表達顯著增加oxLDL 刺激后THP-1 巨噬細胞的凋亡和包括Caspases 在內的凋亡因子的表達，THP-1 巨噬細胞的凋亡將會釋放其吞噬的脂質，加速動脈粥樣硬化斑塊脂質核心的形成［27］。

綜上所述，LncRNA GAS5 可以促進血管內皮細胞和THP-1 巨噬細胞的凋亡，促進血管平滑肌細胞的異常增殖和遷移，從而促進動脈粥樣硬化的發生。因此，抑制LncRNA GAS5 可能是動脈粥樣硬化治療的有效途徑。但是，未來在將LncRNA GAS5 作為動脈粥樣硬化治療的靶點時，有必要考慮到LncRNA GAS5 在不同組織或者細胞中的表達差異和對不同組織或者細胞的作用差異。因此，精準調控特定組織中LncRNA GAS5的表達比如靶向給藥，盡量避免副反應，成為我們在應用LncRNA GAS5 治療動脈粥樣硬化時需要考慮的要素。

2 LncRNA GAS5 在冠心病發生發展中的作用

冠心病是一種與動脈粥樣硬化密切相關的常見心腦血管疾病［28-29］。為了探討LncRNA GAS5 對冠心病的診斷價值及其在冠心病中的作用機制，Yin 等選擇30 名冠心病患者和30 名健康對照作為研究對象，采用qRT-PCR 檢測病例對照組血漿LncRNA GAS5 的表達，通過受試者工作特性曲線分析LncRNA GAS5 對冠心病的診斷價值，同時用Western blot 檢測血管內皮細胞中受LncRNA GAS5 調控的下游因子如mTOR 和磷酸化mTOR的表達水平。與健康對照相比，冠心病患者血漿中LncRNA GAS5 表達水平明顯低于對照組。受試者工作特性曲線表明，LncRNA GAS5 可能是一種有前途的冠心病生物標志物。LncRNA GAS5基因敲除和過表達對血管內皮細胞mTOR 水平無明顯影響，但是LncRNA GAS5 基因敲除顯著提高磷酸化mTOR 水平，過表達顯著降低磷酸化mTOR 水平，LncRNA GAS5 作為mTOR 通路的上游調節因子參與冠心病的發生發展［30］。在另一項獨立開展的，旨在探討LncRNA GAS5 在冠心病診斷中的臨床價值及其對冠心病大鼠心肌損傷的保護作用的實驗中，Li 等［31］選擇102例冠心病患者和98例健康對照組作為研究對象，檢測LncRNA GAS5 的表達，還建立了冠心病大鼠模型，觀察LncRNA GAS5 對冠心病大鼠高脂血癥、心肌損傷、心肌細胞凋亡、氧化應激、炎性損傷和Wnt/αcatenin 信號通路的影響。結果顯示，LncRNA GAS5 在冠心病患者和冠心病大鼠中表達顯著下調，LncRNA GAS5 在冠心病大鼠中的過度表達可改善心肌組織中高脂血癥、抑制心肌細胞凋亡、減輕心肌損傷、氧化應激和炎性損傷以及抑制Wnt/αcatenin 信號通路在心肌組織中的異常激活。Li等的結果部分驗證了Yin 等發現的LncRNA GAS5 在冠心病患者血漿中下調現象及其在冠心病發生中的保護作用，LncRNA GAS5 可能是一種有前景的冠心病生物標志物或者治療靶標。

3 LncRNA GAS5 在糖尿病發生發展中的作用

糖尿病是一種代謝性疾病，它是動脈粥樣硬化心腦血管疾病發病的重要相關因素［32-33］。Carter等采用qRT-PCR 方法對96 份美國退伍軍人血清標本進行LncRNA GAS5 水平分析，結果表明，血清LncRNA GAS5 水平降低與2 型糖尿病相關，血清LncRNA GAS5 下調的個體相比其他個體有12倍的幾率罹患糖尿病。受試者工作特性曲線顯示，當曲線下面積為0.81 時，血清LncRNA GAS5 qRT-PCR 分析法有85.1%敏感性，67.3%特異性去區分2 型糖尿病與非糖尿病個體。總之，2 型糖尿病患者血清中下降的LncRNA GAS5 水平可能可以作為糖尿病的診斷標志物［34］。在另外一項同樣關于LncRNA GAS5 與2 型糖尿病關系的研究中，Shi 等［35］同樣發現了2 型糖尿病患者血清中LncRNA GAS5 水平下降的現象，LncRNA GAS5的下降導致脂肪組織葡萄糖攝取減少，進一步分析發現，LncRNA GAS5 通過調控胰島素信號通路中的關鍵酶-蛋白激酶B 的磷酸化水平，來調控葡萄糖的代謝。為進一步了解LncRNA GAS5的作用機制和作為治療2 型糖尿病的潛在候選藥物的可能性，仍有必要在小鼠模型上進行系統的體內研究，以進一步評估LncRNA GAS5 的治療潛力。

總而言之，LncRNA GAS5 在動脈粥樣硬化疾病中可以促進血管內皮細胞和THP-1 巨噬細胞的凋亡，促進血管平滑肌細胞的異常增殖和遷移，從而促進動脈粥樣硬化的發生；同時，LncRNA GAS5還與冠心病和糖尿病發生發展密切相關，是動脈粥樣硬化、冠心病和糖尿病的診斷和治療新潛在靶標。但是，總體而言，目前關于LncRNA GAS5在動脈粥樣硬化及相關疾病發生發展中的作用的研究數量仍然較少，研究的內容仍然不夠全面，有待后續研究進一步揭示。