lncRNA-TUG1作為競爭性內源RNA在心血管疾病中的研究進展*

常 晨， 蘇 強

（1廣西壯族自治區江濱醫院，廣西 南寧 530021；2桂林醫學院，廣西 桂林 541000）

長鏈非編碼RNA（long no-coding RNA，lncRNA）是指長度超過200 個核苷酸的RNA 分子，雖然本身并不具備直接編碼蛋白質的作用，卻可通過參與多種生物過程，包括細胞增殖、分化、凋亡等介導疾病的發生［1］。lncRNA-?；撬嵘险{基因1（taurine upregulated gene 1， TUG1）被認為與人類疾病進展密切［2］。此外，過表達lncRNA-TUG1 是心血管疾病后心臟預后不良的生物標志物［3］。

競爭性內源RNA（completing endogenous RNA，ceRNA）主要由lncRNA、環狀RNA、假基因轉錄本以及編碼蛋白的mRNA 等組成［4］。其中，lncRNA 通過其分子內miRNA 反應元件競爭性地與miRNA 結合，從而構建ceRNA 調控網絡［5］。近年來，lncRNATUG1 被報道在心血管疾病中扮演ceRNA，通過競爭miRNA 結合而發揮miRNA 海綿的作用［6］。因此，了解lncRNA-TUG1潛在的分子機制可能有助于預防和治療心血管疾病。本文就lncRNA-TUG1作為ceRNA在心血管疾病的研究進展進行綜述。

1 lncRNA-TUG1概述

TUG1基因位于染色體22q12 上，是一種長約7.1 kb 高度保守的lncRNA，首次是在體外培養的小鼠視網膜細胞中被觀察到［7］。lncRNA-TUG1 不僅參與細胞周期的調節影響細胞的增殖與凋亡，還可作為一種有效的表觀遺傳調節因子，介導靶基因的組蛋白修飾和DNA 甲基化［8］。更為重要的是lncRNA-TUG1可作為ceRNA，通過海綿吸附miRNA 的方式干擾下游miRNA 靶基因的表達［9］。lncRNA-TUG1 在心臟病理狀態下表達顯著升高，參與氧化應激、炎癥、免疫、細胞凋亡等過程［10-11］。總之，lncRNA-TUG1 可作為ceRNA介導多種生物過程并參與心血管疾病的發展。

2 lncRNA-TUG1與心血管疾病

2.1 lncRNA-TUG1 作為ceRNA 在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病中的作用 血脂異常是動脈粥樣硬化（atherosclerosis， AS）的主要危險因素，過表達ln‐cRNA-TUG1 與血脂異常關系密切［12］。AS 的不斷加重導致冠狀動脈管腔不同程度的阻塞，造成心肌缺血缺氧甚至壞死，即冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的發生［13］。脆性X 智力低下綜合征相關蛋白1 在多種腫瘤中表達上調且是患者預后不良的預測因子，其在心肌組織中同樣高度富集［14-15］。研究表明ln‐cRNA-TUG1 可作為miR-92a 的分子海綿，且二者表達趨勢相反［12］。過表達lncRNA-TUG1通過海綿吸附miR-92a并促進脆性X智力低下綜合征相關蛋白1的表達，下調載脂蛋白M 的水平，降低了低密度脂蛋白膽固醇的清除效率，促進AS 的發生［12］。成纖維細胞生長因子1（fibroblast growth factor 1， FGF1）是一種主要參與胚胎發育、傷口愈合、細胞增殖和血管新生等生物過程的調節因子［16］。在小鼠AS 模型中顯示敲除TUG1可靶向下調miR-133a 的水平，而促進miR-133a靶基因FGF1的表達，發揮抗炎作用［17］。此外，lncRNA-TUG1可以與miR-30b-3p競爭性結合，逆轉miR-30b-3p 靶點溴結構域蛋白4 的降解，沉默TUG1或過表達miR-30b-3p 可緩解AS 小鼠中巨噬細胞的浸潤［18］。同源性磷酸酶-張力蛋白（phosphatase and tensin homolog，PTEN）表達水平與AS 程度相反，且是調節平滑肌細胞表型的重要因子［19］。當PTEN表達水平上調則抑制斑塊的形成并緩解血管緊張素II 誘導的血管病理性重構［19］。此外，研究［20］表明ln‐cRNA-TUG1 表達趨勢與PTEN 水平相反。lncRNATUG1 可作為miR-21 的分子海綿，抑制PTEN 的表達，促進血管平滑肌細胞增殖并誘導細胞凋亡，加速AS［20］。組蛋白脫乙酰酶3（histone deacetylase 3，HDAC3）能促進巨噬細胞對脂多糖誘導的過度炎癥反應，抑制HDAC3 表達有助于AS 病變組織膠原的沉積并穩定斑塊［21］。此外，lncRNA-TUG1 可作為miR-132-3p 的分子海綿并上調HDAC3基因的表達，刺激心肌細胞活性氧的產生，加重心梗誘導的心肌損傷［22］。此外，lncRNA-TUG1 表達與miR-145-5p 水平相反，敲除TUG1靶向抑制miR-145-5p 靶點B 細胞淋巴瘤2互作蛋白3的表達，調節細胞凋亡并緩解缺氧誘導的心肌細胞損傷［10］。X 連鎖凋亡抑制蛋白（X-linked inhibitor of apoptosis protein， XIAP）屬于細胞凋亡抑制蛋白家族，介導內源性和外源性的細胞凋亡［23］。下調miR-181a-5p 水平可促進 XIAP 的表達，對抗氧化應激及炎癥反應緩解冠狀動脈微栓塞誘導的心肌損傷［24］。lncRNA-TUG1是miR-186-5p的分子海綿，二者表達趨勢相反［25］。Zhou 等［25］結果顯示過表達lncRNA-TUG1 可促進miR-186-5p 靶基因XIAP的表達，抑制NOD 樣受體蛋白3 炎癥小體介導的心肌細胞焦亡，緩解冠狀動脈微栓塞誘導的心肌損傷。然而，這與前述過表達lncRNA-TUG1 促進心肌損傷觀點相反，可能與實驗條件、動物模型以及TUG1基因的多態性和細胞特異性表達有關。Zeste同源物增強子 2（enhancer of Zeste homolog 2，EZH2）是miR-34a 和miR-144-3p 的直接靶基因，lncRNATUG1 可通過海綿吸附miR-34a 和miR-144-3p，促進EZH2 的表達，參與腫瘤的發生［26-27］。研究［28］顯示ln‐cRNA-TUG1 可能靶向EZH2 調節缺氧誘導的心肌細胞損傷，部分歸因于EZH2水平上調誘導的線粒體紊亂及炎癥反應。這提示lncRNA-TUG1 可能作為miR-34a 和miR-144-3p 的ceRNA 并 介 導EZH2 的表達，參與AS 進程。低氧誘導因子（hypoxia inducible factor，HIF）-1α 可誘導lncRNA-TUG1過表達，上調肉瘤融合蛋白水平，促進心肌細胞焦亡和線粒體功能障礙加重心肌梗死［29］。然而，Sun 等［30］表明HIF-1α在間充質干細胞來源的外泌體中過表達后可增強血管新生參與心梗后的心臟保護。這可能與心肌梗死發生的階段、組織樣本、細胞來源及定位有關。此外，研究［31］表明心梗后血清中的循環外泌體可以通過富集lncRNA-TUG1，降低HIF-1α 和血管內皮生長因子α 的表達，抑制梗死后血管新生并促進心肌纖維化。遠程缺血調節能有效逆轉過表達lncRNATUG1 對血管新生的抑制效應［31］。這提示通過直接或間接影響外泌體遞送的lncRNA-TUG1是治療冠心病的潛在策略。lncRNA-TUG1可能通過調節炎癥反應、細胞凋亡、心肌纖維化和血管生成等過程參與冠心病。總之，lncRNA-TUG1 可作為心肌缺血的有效診斷標志物以及治療靶點。

2.2 lncRNA-TUG1 作為ceRNA 在心肌缺血再灌注損傷中的作用 在心肌缺血再灌注損傷（myocardial ischemia-reperfusion injury， MIRI）小鼠和缺氧/復氧（hypoxia/reoxygenation， H/R）誘導的心肌細胞模型中均檢測出lncRNA-TUG1 表達顯著升高，沉默TUG1可發揮心肌保護作用，提示lncRNA-TUG1 與MIRI 關系密切［32］。高遷移率族蛋白B1 與lncRNA-TUG1 具有相同的表達趨勢，其主要參與人類心臟疾病的發展［33］。研究［34］顯示沉默TUG1可海綿吸附并促進miR-142-3p 表達，抑制高遷移率族蛋白B1 介導的自噬來緩解MIRI。前述lncRNA-TUG1 與miR-30b-3p競爭性結合并促進溴結構域蛋白4 表達對抗AS［18］。此外，體內和體外研究中均證實溴結構域蛋白4 表達受抑后可激活磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶 B 通路，抑制炎癥反應和氧化應激減輕MIRI［35］。這可能是沉默TUG1治療MIRI 的潛在機制，需動物實驗支持。HDAC4表達升高與H/R誘導的心肌細胞線粒體功能障礙有關［36］。lncRNA-TUG1 表達趨勢與HDAC4 相同，二者在MIRI 期間表達均上調［32］。研究［32］顯示lncRNA-TUG1 可作為miR-340 的分子海綿，沉默TUG1可抑制miR-340 的表達，并抑制miR-340 靶基因HDAC4，調節細胞凋亡緩解MIRI。當HDAC4表達降低時能上調miR-206水平，miR-206表達升高后負向調控絲裂原活化蛋白激酶激酶1 并降低c-Jun 氨基端激酶1 的磷酸化水平，緩解H/R 誘導的心肌細胞凋亡和氧化應激發揮心臟保護作用［37］。lncRNA-TUG1 還是miR-532-5p 的分子海綿，抑制miR-532-5p 可逆轉敲除TUG1對H/R 誘導的心肌細胞損傷的作用。研究［38］顯示沉默TUG1可靶向上調miR-532-5p 水平，并抑制miR-532-5p 直接靶點SRY盒轉錄因子10 的表達，通過抗氧化應激，保護心臟。總之，lncRNA-TUG1 可作為多種miRNA 的分子海綿，介導多種信號通路參與MIRI。

2.3 lncRNA-TUG1 作為ceRNA 在心力衰竭中的作用 研究［39］顯示lncRNA-TUG1表達水平與充血性心力衰竭患者紐約心功能分級呈現相同的趨勢。此外，lncRNA-TUG1可靶向miR-145-5p影響心衰進程，過表達lncRNA-TUG1 或低表達miR-145-5p 提示心衰患者預后不良［39］。V-ets骨髓成紅細胞增多癥病毒E26 癌基因同源物（v-ets erythroblastosis virus E26 on‐cogene homolog，ETS）2 廣泛表達于多種細胞，具有調節細胞增殖、分化、遷移、轉化和凋亡等功能［40］。在H2O2誘導的心衰細胞模型中ETS2基因與TUG1啟動子區域結合并促進lncRNA-TUG1 的表達［41］。此外，lncRNA-TUG1 通過海綿吸附并下調miR-129-5p，低表達miR-129-5p 靶向上調自噬相關蛋白7 的水平，促進心肌細胞的凋亡和自噬，加速心衰發生［41］。心肌纖維化是心臟衰竭的重要標志，也是心肌重塑的主要病理過程，主要通過促使心室重構和心功能障礙導致心衰。利用血管緊張素II 誘導的小鼠心肌纖維化模型中檢測到lncRNA-TUG1 通過海綿吸附miR-495-3p 上調ETS1 的表達，促進細胞外基質沉積，加速心肌纖維化［42］。在心肌梗死后心肌纖維化大鼠模型中檢測出miR-133b 表達趨勢與lncRNATUG1 相反［43］。此外，結締組織生長因子與心肌細胞凋亡和心肌纖維化關系密切［44］。研究［43］顯示沉默TUG1可加強miR-133b對結締組織生長因子的抑制，逆轉心梗后心肌纖維化進程，部分歸因于成纖維細胞的增殖和膠原蛋白的沉積受抑。lncRNA-TUG1還可作為miR-590 的分子海綿，敲低TUG1可上調miR-590 靶基因FGF1的表達，抑制轉化生長因子-β1 誘導的心臟成纖維細胞增殖以及膠原蛋白合成，改善心梗后心肌纖維化［45］。盡管對lncRNA-TUG1在心衰中的認識是不充分的，但可確定的是靶向基因TUG1是有效防治心衰的靶點。心衰病因復雜，lncRNATUG1在不同病因導致的心衰中可能存在機制差異。因此，需要構建不同心血管疾病模型誘導心衰，檢測lncRNA-TUG1可能的調控機制。

2.4 lncRNA-TUG1 作為ceRNA 在高血壓中的作用 過表達lncRNA-TUG1還與高血壓導致的心血管重構有關［46］。研究［47］顯示lncRNA-TUG1通過競爭性抑制miR-145-5p從而上調miR-145-5p靶基因FGF10的表達，促進大鼠自發性高血壓模型中血管平滑肌細胞增殖和遷移，部分歸因于Wnt/β-連環蛋白信號通路的激活。值得注意的是Wnt/β-連環蛋白信號通路在自發性高血壓、腎血管性高血壓以及鹽敏感性高血壓中不同程度的失調［48］。lncRNA-TUG1在不同病因誘導的高血壓中的調控作用可能存在一定差異，這需要動物實驗驗證。此外，敲除TUG1可促進miR-9-5p表達并下調趨化因子受體4水平，緩解血管緊張素II 誘導的內皮細胞損傷，抑制血管重塑及自發性高血壓［49］。

2.5 lncRNA-TUG1 作為ceRNA 在心房顫動中的作用 在房顫患者血清中檢測到lncRNA-TUG1表達顯著升高，且與miR-29b-3p表達趨勢相反［50］。此外，通過人成纖維細胞構建房顫細胞模型中顯示lncRNATUG1 是miR-29b-3p 的分子海綿，敲除TUG1可下調miR-29b-3p 靶基因TGF-β1的表達，抑制心臟成纖維細胞增殖以對抗心房顫動［50］。

2.6 lncRNA-TUG1 作為ceRNA 在糖尿病心肌病中的作用 在糖尿病心肌病小鼠模型中觀察到ln‐cRNA-TUG1 可作為miR-145a-5p 的分子海綿并促進絲切蛋白2 的表達，促進心肌纖維化，加重心肌病變［51］。沉默TUG1可上調miR-499-5p的表達，緩解糖尿病心肌病誘導的病理性心臟肥大和舒張功能障礙［52］。然而，其中涉及的具體分子機制有待闡明。

lncRNA-TUG1 在心血管疾病中作用機制的總結見表1和圖1。

Figure 1. The mechanisms of lncRNA-TUG1 in cardiovascular diseases. ATG7： autophagy related protein 7； AKT： protein kinase B； BRD4： bromodomain-containing protein 4； BNIP3： B‐cell lymphoma 2 interacting protein 3； CTGF： connective tissue growth factor； CXCR4： C-X-C chemokine receptor 4； ETS1： v-ets erythroblastosis virus E26 oncogene homolog 1； FXR1：fragile x mental retardation syndrome related protein 1； FGF1： fibroblast growth factor 1； HDAC： histone deacetylase；HMGB1： high mobility group box protein 1； PTEN： phosphatase and tensin homolog； PI3K： phosphoinositide 3-kinase；SOX8： SRY-box transcription factor 8； TUG1： taurine up-regulated gene 1； TGF： transforming growth factor； XIAP： Xlinked inhibitor of apoptosis protein.圖1 lncRNA-TUG1在心血管疾病中的作用機制圖

表1 lncRNA-TUG1在心血管疾病中的調控機制Table 1. Regulatory mechanisms of lncRNA-TUG1 in cardiovascular diseases

3 小結與展望

綜上所述，lncRNA-TUG1 在心臟病理狀態下被激活，參與多種心血管疾病，涉及的機制包括細胞增殖、轉移、血管生成、炎癥反應、氧化應激和心肌重塑等。這表明lncRNA-TUG1 在心血管疾病中的重要性，提示lncRNA-TUG1 可作為未來心血管疾病診斷和治療的潛在分子靶點。目前，lncRNA-TUG1 的重點心血管疾病研究領域局限于冠心病、MIRI和心衰，在其他心血管疾病的研究仍在起步階段。心血管疾病的發生機制是多因素的且lncRNA-TUG1調控機制復雜?，F階段對于lncRNA-TUG1的研究主要集中在ceRNA 網絡的基礎上。這些表明直接或間接影響lncRNA-TUG1、miRNA 及下游靶基因的表達是治療心血管疾病的應用前景。近年來，lncRNA-TUG1 在治療心血管疾病領域取得了重要的突破。lncRNATUG1在體液循環中具有較高的穩定性，突顯了其在心血管疾病中作為診斷和預后生物標志物以及治療靶點的優勢［53］。Hu等［3］研究結果顯示lncRNA-TUG1可作為心梗患者經皮冠狀動脈介入治療術后無復流的獨立預測因子。此外，Zhang 等［53］表明lncRNATUG1 可作為診斷射血分數保留的心力衰竭的生物標志物。總之，lncRNA-TUG1 可作為有效生物標志物，具有預測心血管疾病嚴重程度及進展的潛在應用［54］。然而，我們還不清楚lncRNA-TUG1 在心血管疾病中的具體作用，以及它是否能夠提供高效、安全、特異性的靶向治療。因此，需要深入了解lncRNA-TUG1 在心血管疾病中的潛在調控機制，為靶向治療提供確切參考，從而將現有研究結果進行臨床轉化。