長鏈非編碼RNA在心室重構中作用的研究進展▲

訾 杰 田孝祥 成小麗 王立中 李遠征

(1 中國醫科大學航空總醫院心血管內二科，北京市 100000 ，電子郵箱：zijie956@163.com；2 中國人民解放軍北部戰區總醫院心血管病研究所，遼寧省沈陽市 110045；3 中國醫科大學附屬盛京醫院心內一科，遼寧省沈陽市 110045；4 首都醫科大學附屬康復醫院心臟康復中心，北京市 100043)

【提要】 慢性心力衰竭為多種心血管疾病或病變(如心肌梗死、心肌肥厚等)進行性加重的最終階段，是導致患者死亡的主要原因。心室重構是發生慢性心力衰竭的主要病理基礎，其可使心肌細胞的生物學行為受到影響，進一步導致細胞結構異常、功能障礙等。長鏈非編碼RNA(LncRNA)廣泛存在于多種組織及細胞，參與腫瘤、心臟發育及心血管疾病的發生和發展等。研究表明，多種LncRNA與心肌重構的發生、發展關系密切。因此，LncRNA可能是一種強有力的治療靶標，通過調控LncRNA的表達，有可能在一定程度上預防相關心血管疾病患者發生心室重構或延緩心室重構的進展。本文簡要概述近年來有關LncRNA在心室重構中作用的研究進展。

慢性心力衰竭是指持續存在的心力衰竭狀態，是由于心臟收縮功能和/或舒張功能發生障礙，不能將靜脈回心血充分排出心臟，導致靜脈系統血液淤積，動脈血液灌注不足，最終引起心肌結構和心功能不全的一種臨床綜合征，是心血管疾病或病變(如心肌梗死、心肌肥厚等)發展的終末階段，主要臨床表現為呼吸困難、乏力、液體潴留等[1-2]。隨著對慢性心力衰竭發病機制的不斷探索研究，學者們發現心室重構是慢性心力衰竭發生和發展的主要病理基礎，是影響患者發病率及死亡率的決定因素[3-4]。心室出現心肌損傷或負荷增加，引起相關基因調控的分子、細胞和心肌間質的變化，促進病變修復和心室整體代償，從而引起心室重構。心室重構主要使心肌細胞的生物學行為受到影響，進一步使細胞出現結構異常變化、功能障礙等，表現為心肌損傷后大小、形態、室壁厚度、組織結構等一系列改變，其發生和發展是一個較為復雜的過程[5-6]。

隨著人類基因組密碼的逐漸解譯，基因學與病因學交叉研究的逐漸深入，對疾病相關基因的分析及探討已成為當下研究的熱點[7-8]。長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，LncRNA)廣泛存在于多種組織及細胞，參與腫瘤、心臟發育及心血管疾病的發生和發展等。學者們對于LncRNA在細胞生物學中的功能模式展開了一系列研究[7-11]，通過微陣列數據生物信息學分析研究發現，LncRNA1的表達與編碼相關蛋白的基因(包括與血管生成、纖維化、肥大、炎癥和細胞外基質重塑有關的基因)以及在心肌梗死后左心室重塑中發揮重要作用的信號通路密切相關。因此，本文就近年來有關LncRNA在心室重構中的研究進展進行綜述。

1 LncRNA生物學特性

基因組計劃研究顯示，人類基因組由30億個堿基對組成，編碼蛋白質的基因僅有1.5%左右，其余約98.5%的基因組為非蛋白質編碼序列[12]。LncRNA是一種反義RNA分子，位于細胞核或細胞質內，長度大于200個核苷酸，無蛋白質編碼功能，能夠調控基因表達。LncRNA的“無蛋白編碼功能”特點，是指其在轉錄上缺乏有意義的開放閱讀框或保守密碼子，不具有編碼蛋白的潛能[13-14]。根據LncRNA在基因組中與蛋白質編碼基因的相對位置不同將其分為5類，分別是正義、反義、雙向、基因內、基因間LncRNA[15]。但目前LncRNA來源尚未明確。有學者認為，LncRNA的來源途徑可能包括以下幾種[16]：(1)早期進化過程中編碼蛋白質的基因結構發生中斷致使開放閱讀框發生突變而成；(2)染色質重組使兩個未轉錄基因片段并排重組，進而產生含有多個外顯子的LncRNA；(3)非編碼基因復制過程中的反移位產物；(4)局部相鄰重復復制子內部某序列的串聯復制而產生；(5)基因組中插入一個轉錄元件而形成新的LncRNA。LncRNA具有特定的二級結構及高度保守的局部序列，并且表達具有組織時空特異性[17]，這些特點均反映了LncRNA具有多種生物學功能。研究表明，LncRNA能參與X染色體沉默、染色質修飾及重塑、基因轉錄激活、細胞分化、維持細胞結構完整、細胞核內物質轉運等重要生命學過程[18]。LncRNA對某些心血管疾病具有保護作用，可以維持心臟內環境穩態并促進心肌細胞再生，調節心律不齊及心肌梗死，參與心肌肥厚的形成等，因此有望成為治療心力衰竭的生物學靶標[19]。

2 LncRNA對心室重構的影響

心室重構是慢性心力衰竭的主要病理基礎，而心肌梗死、心肌肥厚等是慢性心力衰竭的常見病因，因此本文主要分析LncRNA在心肌梗死、心肌肥厚所致心室重構中的作用。

2.1 LncRNA與心肌梗死后心室重構 心室重構是急性心肌梗死的繼發改變，其進一步使左心室大小、形態、組織結構、功能狀態等發生進行性變化，是遠期發生心力衰竭及心臟性猝死的重要危險因素之一，貫穿于心肌梗死后心室重構過程的始末[20]。心肌梗死后心室重構主要表現為梗死區室壁心肌變薄、擴展，產生“膨出”，非梗死區室壁心肌反應性肥厚、拉長，導致左心室呈進行性擴張、幾何形態變化，并伴有心臟收縮功能進行性降低。心肌梗死后心室重構的基礎為細胞重構(如心肌細胞喪失、心肌細胞適應不良性肥大、細胞外基質纖維化等)，可分為早期的梗死膨展和晚期的心室整體擴張[21]。

韓虎魁等[22]研究發現，心肌梗死后早期(1～3個月)重度左室重構患者血清LncRNA MIR155HG緩慢升高，隨后開始持續升高；心肌梗死后1年，與無左室重構患者比較，出現重度左室重構患者的血清LncRNA MIR155HG的表達水平明顯增高。Zangrando等[23]對成年雄性小鼠進行冠狀動脈結扎或假手術建立心肌梗死模型組及假手術組小鼠模型，通過微陣列分析發現小鼠心肌梗死與20個LncRNA的表達上調和10個LncRNA的表達下調有關，其中LncRNA MIRT1和LncRNA MIRT2在心肌梗死模型組中顯著上調，且二者表達水平與已知參與左心室重塑的多個基因(如半乳凝集素3)的表達水平、心室重塑、心臟射血分數均相關。宋士更等[24]通過分析心肌梗死患者血清LncRNA GAS5水平發現，血清LncRNA GAS5水平降低與患者左室重構的發生有關，且可作為診斷心肌梗死患者左室重構的血清指標。由此可見，LncRNA與心肌梗死后心室重構有著密切的關系。

心肌纖維化是心臟間質重構的表現之一，其特征是心臟間質成纖維細胞過度增殖、膠原過度沉積及分布異常，其中心肌膠原蛋白含量可以反映心肌纖維化程度[25]。心肌纖維化不僅可使室壁僵硬、降低心臟順應性，導致舒張功能障礙；同時，可降低心肌收縮成分在心肌中的比例，導致收縮功能障礙[26-27]。Micheletti等[28]通過動物實驗、體外細胞實驗，采用多種分析方法，從心肌纖維化的角度進一步探討LncRNA在心肌梗死后心室重構中的可能作用機制，結果顯示，作為心肌成纖維細胞富集的LncRNA，LncRNA Wisper是心肌成纖維細胞增殖、遷移和存活的特異性調節劑；抑制LncRNA Wisper的表達可顯著降低大鼠心肌梗死誘發的心肌外基質纖維化和心臟功能障礙；此外，此研究還發現LncRNA Wisper可調節心臟成纖維細胞基因表達程序，而這些程序對于細胞識別、細胞外基質沉積、細胞增殖和存活至關重要，且Wisper與TIA1相關蛋白結合后能夠調控賴氨酸羥化酶2的表達，而這與膠原蛋白的交聯和基質的穩定有關。上述結果提示，LncRNA Wisper可能通過促進心肌梗死后纖維化的進展從而導致心肌重構，而抑制其表達或許可改善心肌梗死后心肌重構，該LncRNA可能是心肌梗死心室重構的一種強有力的治療靶點。

2.2 LncRNA與心肌肥厚所致心室重構 心肌肥厚表現為細胞肥大，具有適應性、代償性特點，能夠應對各種各樣的刺激，包括血流動力學紊亂、神經激素激活及缺血或基因編碼心臟結構蛋白固有缺陷等[29]。心肌肥厚導致心室重塑的原因為心肌對超負荷的主導反應，主要病理學改變包括心肌增厚及心肌間質膠原沉積，其可以使心肌順應性下降及心肌僵硬度增加，進而使心室舒張功能受到影響，最終導致心功能下降[30]。

有研究顯示，心肌肥厚相關表觀遺傳學調節因子(LncRNA Chaer)作為一種LncRNA，在心肌肥厚的發展中起關鍵性作用，可直接與多梳抑制復合物2的催化亞基相互作用，而這種相互作用是表觀遺傳重編程和誘導肥大相關基因的先決條件[31]；LncRNA Chaer在心肌肥厚過程中充當非編碼表觀遺傳調節劑，其表達水平的變化與心室重構的結果密切相關[32]。此外，Uchida[33]研究發現，LncRNA Meg3可激活或抑制多個基因以影響多種信號通路的分子開關，在心肌肥厚所致心臟重塑過程中發揮一定作用。還有研究顯示，LncRNA Mhrt在心肌細胞核中特異性表達，其可與染色質重塑因子Brg1的解螺旋區域結合，之后阻止Brg1介導的染色質重塑過程中相關基因表達，以防止染色質重塑，從而發揮抑制心肌肥厚所致心室重構的作用[34]。由此可見，LncRNA在心肌肥厚所致心室重構的發生中具有重要的調控作用，但不同LncRNA的作用有所差異。

3 結語與展望

既往LncRNA被認為是RNA聚合酶Ⅱ的轉錄產物，無生物學功能，而隨著研究的深入，學者們發現LncRNA具有廣泛的生物學功能，可以從多個層面(如以RNA形式存在基因組印跡、染色體劑量補償、染色質修飾等)調控基因表達水平[35-36]，進而參與調控心肌重構過程。因此，LncRNA具有較廣闊的應用前景，其或可為臨床上診斷相關心血管疾病、改善患者預后提供可能的生物學靶標，進而從基因表達、轉錄、蛋白等方面對有關疾病進行調控。然而目前僅有少數LncRNA被深入研究，且多數LncRNA相關作用機制尚不明確。今后會發現更多與心肌重構有關的LncRNA，且其作用機制也將會被進一步明確，并有望成為治療心肌重構的新靶點。