長鏈非編碼RNA與心血管疾病的研究概述

白柳

（盤錦職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 盤錦 124000）

人類的基因組中只有不到2%的基因組轉(zhuǎn)錄本具有編碼蛋白質(zhì)的功能，高達(dá)98%以上的轉(zhuǎn)錄RNA為不具有起始密碼子、啟動子、終止密碼子和開放閱讀框的無編碼功能的非編碼RNA。研究表明，這些非編碼RNA是調(diào)節(jié)機體生理和病理功能的關(guān)鍵分子。非編碼RNA根據(jù)核酸長度分為短鏈非編碼RNA（microRNA，miRNA）和長鏈非編碼RNA（long noncoding RNAs，LncRNAs）。LncRNAs是一組長度大于200個核苷酸的不編碼蛋白質(zhì)的功能性RNA分子，一般在較長的編碼基因內(nèi)、編碼基因間或編碼序列反義存在［1］。根據(jù)其在基因組中的位置，分為正義LncRNAs、反義LncRNAs、雙向LncRNAs、內(nèi)含子LncRNAs、基因內(nèi)LncRNAs、基因間LncRNAs［2］。LncRNAs空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參與調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、翻譯以及翻譯后加工修飾等過程，且作用廣泛［3］。LncRNAs表達(dá)于不同的細(xì)胞類型的不同階段，LncRNAs的轉(zhuǎn)錄水平在人類疾病的發(fā)生和發(fā)展過程中呈動態(tài)變化，且在心臟發(fā)育、心血管疾病的病理生理過程中起重要作用［4］。

1 LncRNAs與心血管系統(tǒng)

研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠中胚層心臟發(fā)育過程中，與小鼠心臟相關(guān)LncRNA Braveheart（Bvht），起著決定性作用［5］。Bvht通過促進(jìn)MesP1的表達(dá)參與中胚層向心臟的分化，且與具有轉(zhuǎn)錄抑制功能的多梳抑制復(fù)合物2（polycomb－repressive complex 2，PRC2）的核心部分SUZ12相互作用，介導(dǎo)心肌細(xì)胞分化的表觀遺傳調(diào)控［5］。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠的LncRNA AK143260在心臟中的表達(dá)量遠(yuǎn)高于其他組織，敲除AK143260的胚胎干細(xì)胞與對照組相比，分化為成熟心肌的細(xì)胞數(shù)量顯著減少，這表明AK143260對小鼠胚胎細(xì)胞發(fā)育為成熟心肌細(xì)胞至關(guān)重要［5］。

研究表明，LncRNAs是一類心血管疾病調(diào)控的關(guān)鍵分子，幾乎參與了所有的心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展。由于二代測序技術(shù)的廣泛應(yīng)用，揭示了數(shù)以萬計的LncRNAs在成熟成年細(xì)胞里表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，29個LncRNAs受血管緊張素Ⅱ的顯著調(diào)控，血管緊張素Ⅱ的Lnc－Ang362表達(dá)增多，后者能增加血管平滑肌細(xì)胞對血管緊張素Ⅱ的應(yīng)答狀態(tài)，這說明LncRNAs參與了高血壓的發(fā)生過程［6］。最新研究顯示，LncRNA心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄本、肌球蛋白重鏈相關(guān)RNA轉(zhuǎn)錄物、INK4位點的反義LncRNA等在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、慢性心力衰竭、房顫等疾病中起重要作用［7－8］。

2 LncRNAs與動脈粥樣硬化（AS）

AS是心血管疾病的最主要病因，是一種基因遺傳易感性疾病。研究表明，LncRNA AB07361的表達(dá)受染色體9p21區(qū)域單核苷酸rsl333049表達(dá)的影響，LncRNA AB07361可能通過調(diào)控CDKN2B的表達(dá)而影響AS發(fā)病與進(jìn)程。在AS患者外周血中LncRNA AB07361水平升高，LncRNA AB07361可作為診斷AS的獨立分子標(biāo)志物［9］。冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者血漿LncRNA MALAT1的表達(dá)水平升高，MALAT1是轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄物1，也被稱作非編碼富核的豐富轉(zhuǎn)錄本2，是第一個被鑒定與肺癌相關(guān)的LncRNA，在大血管和微血管的內(nèi)皮細(xì)胞中均有表達(dá)；在血管內(nèi)皮因子或缺氧的刺激下，MALAT1沉默能抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，并促成遷移表型；過表達(dá)的MALAT1可通過激活Wnt／β－catenin信號通路促使ox－LDL誘導(dǎo)End-MT［10］。血漿LncRNA MALAT1可作為診斷冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的獨立分子標(biāo)志物［11－12］。近年來研究發(fā)現(xiàn)LncRNA ANRIL與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病關(guān)系密切，ANRIL的表達(dá)上調(diào)與AS的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，ANRIL可能通過海綿化miR－399－5p調(diào)節(jié)Ras／RAF／ERK信號通路促進(jìn)AS進(jìn)展，提示ANRIL可能是AS潛在的治療靶點，由此為AS的治療提供依據(jù)［13］。以上相關(guān)研究表明，LncRNAs參與AS病變的諸多環(huán)節(jié)，影響其發(fā)生發(fā)展過程，可作為AS疾病的生物標(biāo)記物。

3 LncRNAs與心力衰竭

心力衰竭是各種心血管系統(tǒng)疾病的終末環(huán)節(jié)。有研究表明LncRNAs可以通過多種作用機制來賦予靶基因轉(zhuǎn)錄激活或抑制作用，促進(jìn)心臟重構(gòu)，從而有效延緩心力衰竭的發(fā)展［14］。心肌肥大是心肌對大量生理和病理刺激的主要反應(yīng)，當(dāng)心肌發(fā)生重塑時，心肌細(xì)胞死亡率增加，細(xì)胞器功能出現(xiàn)紊亂。研究發(fā)現(xiàn)LncRNA AK045171可以結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子SP1參與MG53的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，影響信號因子的表達(dá)，進(jìn)而影響心肌細(xì)胞肥大的進(jìn)程［15］。另有基于多水平轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)的研究顯示，LncRNA COL1A1被確定為心力衰竭進(jìn)展的潛在生物標(biāo)志物，免疫組織化學(xué)和qRT－PCR均證實其上調(diào)［16］。對慢性心力衰竭（CHF）患者血漿TGF－β1的研究中發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，CHF患者血漿TGF－β1水平明顯升高，而LncRNA GASL1水平明顯下降，因此GASL1的過表達(dá)可能通過TGF－β1失活抑制心肌細(xì)胞凋亡而改善CHF［17］。據(jù)報道，LncRNA肌球蛋白重鏈相關(guān)RNA轉(zhuǎn)錄物（MHRT）可抑制心肌細(xì)胞凋亡。它是導(dǎo)致CHF的重要病理變化之一。采用qRT－PCR方法評估LncRNA MHRT的表達(dá)水平，結(jié)果與對照組比較，CHF患者血漿中LncRNA MHRT表 達(dá) 下 調(diào)，而 過 表 達(dá)LncRNA MHRT抑制H2O2處理后人心肌細(xì)胞AC16的凋亡；隨訪研究顯示，與LncRNA MHRT高表達(dá)患者相比，LncRNA MHRT低表達(dá)的CHF患者的生存狀況更差。因此，LncRNA MHRT可能作為CHF的診斷和預(yù)后標(biāo)志物［18］。有研究顯示，CHF患者血漿LncRNA牛磺酸上調(diào)基因1（TUG1）高表達(dá)，與miRNA－138－5p表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，可作為CHF患者早期診斷及預(yù)后評估的生物標(biāo)志物［19－20］。因此，LncRNAs可作為心力衰竭診斷和預(yù)后的標(biāo)志物，還可延緩心力衰竭的發(fā)展，改善CHF，成為心力衰竭的重要治療靶點。

4 LncRNAs與心律失常

心律失常是心臟的電生理活動發(fā)生紊亂，LncRNAs可通過不同途徑參與心律失常的發(fā)生。

心房顫動（AF）是臨床發(fā)病率最高的快速型心律失常，AF可明顯增加卒中的發(fā)生率，從而增加患者死亡的風(fēng)險。研究表明，LncRNAs在AF的發(fā)生機制中起著重要作用。對AF患者心房樣品中LncRNAs的表達(dá)譜進(jìn)行分析，16個LncRNAs表達(dá)有顯著差異，其中以LncRNA－n336928上調(diào)最多［21］。一項通過RNA測序的數(shù)據(jù)的研究表明，異常的蛋白編碼基因（PCG）和LncRNAs可明顯區(qū)分AF樣本和竇性心律樣本，上調(diào)的基因在TGF－β、PI3K－AKT等信號通路中顯著富集。在上調(diào)的LncRNAs中，SNHG16和RP11－471B22.2參與TGF－β轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而促進(jìn)AF的發(fā)生；同時發(fā)現(xiàn)鋅指轉(zhuǎn)錄因子GATA4和血漿膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白CETP的突變增加了AF的風(fēng)險，AF的同源基因HOX被顯著下調(diào)［22］。射頻消融術(shù)在AF治療中有著重要的地位，但高復(fù)發(fā)率影響其對AF的遠(yuǎn)期療效。研究表明，心肌細(xì)胞中沉默LncRNA056298后，GAP43表達(dá)下降；LncRNA056298過表達(dá)后，GAP43表達(dá)水平增高；LncRNA056298可通過增加GAP43的表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)神經(jīng)生長影響內(nèi)在自主神經(jīng)重構(gòu)，導(dǎo)致射頻消融術(shù)后AF的復(fù)發(fā)［23］。以上研究表明，LncRNAs通過不同機制參與AF的發(fā)生、發(fā)展；LncRNAs有望作為一種新的生物標(biāo)志物成為AF的治療靶標(biāo)。

5 小結(jié)與展望

隨著近年來對LncRNAs研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)LncRNAs在多種心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，有些研究已經(jīng)顯示可以將LncRNAs作為某些心血管系統(tǒng)疾病的生物標(biāo)記物以及潛在的重要的治療靶點。盡管有關(guān)LncRNAs的數(shù)據(jù)庫還不完善，但筆者相信隨著科研的不斷進(jìn)步，LncRNAs將會為心血管系統(tǒng)疾病的早期診斷和治療提供更多更可靠的方法，從而減少心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)生率，起到一級預(yù)防的作用，造福人類。