长链非编码RNA与细胞焦亡在动脉粥样硬化中的研究进展

宋亚贤 杨丽霞

（1、昆明医科大学第一附属医院，云南 昆明 650032；2、解放军昆明总医院，云南 昆明 650118）

动脉粥样硬化（atherosclerosis，As）引起的心脑血管疾病已经成为威胁人类健康的头号杀手。长链非编码 RNA（long noncoding RNA，lncRNA）在 As病理过程中的调控作用引起人们越来越多的重视。研究发现，lncRNA参与了As发生发展过程中相关细胞功能、脂质代谢及炎症反应的调控，在As的病理生理过程中发挥着重要的作用[1]。

细胞焦亡（pyroptosis）是一种依赖炎性半胱氨酸蛋白酶激活的促炎症性、溶解性的程序性细胞死亡方式。细胞焦亡是把“双刃剑”，有利的方面体现在可以帮助机体抵御某些病原微生物感染及内在危险因素的伤害。然而，在某些条件下细胞焦亡被过度激活，参与疾病的发生发展，对机体造成损伤。

LncRNA与细胞焦亡共同参与了As的发生发展过程。LncRNA可直接或间接作用于焦亡相关分子调控细胞焦亡水平，参与As的进程。本文拟对lncRNA与细胞焦亡在As中的研究进展做系统阐述。

1 lncRNA与动脉粥样硬化

1.1 lncRNA概述

lncRNA是一类长度超过200个核苷酸的非编码RNA，位于细胞质或胞核内，生物体内lncRNA种类繁多、数量巨大。lncRNA在不同的组织其表达量不同，同一组织处于不同状态时其表达量也不相同。在最初发现lncRNA时，认为其是RNA转录酶II转录的副产物，不具有生物学功能。随着研究的不断深入，发现lncRNA参与多种生物学过程，如基因组印记、染色质修饰、基因转录、基因干扰、核内运输等，与多种疾病的发生发展、诊断治疗密切相关。目前lncRNA调控基因表达水平的作用机制尚不明确，可能作为信号分子、诱饵分子、引导分子或支架分子在表观遗传水平、转录水平及转录后水平实现对基因表达的调控。

1.2 lncRNA在动脉粥样硬化中的作用

动脉粥样硬化的发病机制仍未完全明了，其发生发展涉及血管壁内皮细胞、单核巨噬细胞、血管平滑肌细胞和脂质代谢及炎症反应等。相关研究发现lncRNA可通过调节血管壁细胞功能、脂质代谢及炎症反应从而影响动脉粥样硬化的发生发展。

内皮细胞是血管第一道屏障，在不同的刺激条件下，内皮细胞高表达的lncRNA MALAT1、lncRNA HOTAIR以及Tie-1 AS可通过不同信号通路参与内皮细胞的功能障碍、活化及形态学损伤。血管平滑肌细胞是血管壁的另一重要组分，其异常增殖、迁移、去分化等直接参与了动脉粥样硬化的发生和发展。相关研究表明，lnc-Ang362可调节血管紧张素II刺激下的血管平滑肌细胞的增殖，SENCR可能通过调控血管平滑肌细胞表型转化参与动脉粥样硬化的进程，lincRNA-p21可以抑制血管平滑肌细胞及巨噬细胞增殖以及促进细胞凋亡的作用，ANRIL可能促进病理性血管内膜的增生，促进细胞增殖、增加细胞黏附、抑制细胞凋亡，LncRNA HIF1A-AS1可调控内皮细胞和血管平滑肌细胞的增殖与凋亡。

脂质代谢紊乱是动脉粥样硬化的重要危险因素，脂质浸润是动脉粥样硬化发生发展过程中重要的病理特征。研究发现lncRNA可能调控脂质代谢从而与动脉粥样硬化的进展有关。

研究显示，APOA1-AS可能通过抑制胆固醇外流而起到促动脉粥样硬化的作用，lncRNA HOXCAS1可能通过减少巨噬细胞胆固醇沉积发挥抗动脉粥样硬化的作用。Hu等[2]研究发现ox-LDL能显著上调 lncRNA-DYNLRB2-2和 RP5-833A20.1的表达。研究表明lncRNA-DYNLRB2-2的高表达可以上调ATP结合盒转运子A1（ATP-binding cassette transporter A1，ABCA1）的表达，从而促进巨噬细胞胆固醇外流，发挥抗AS的作用。RP5-833A20.1可通过诱导miR-382-5p生成增多而降低核因子IA（nuclear factor IA，NFIA）的表达，引起巨噬细胞内低密度脂蛋白胆固醇合成增多、高密度脂蛋白胆固醇生成减少，起到促AS的作用。

动脉粥样硬化是机体应对各种危险因素的一种慢性炎症性血管壁疾病。研究发现lncRNA作为一种新的炎症反应调节因子，作用于炎症信号通路，在动脉粥样硬化的发生发展过程中发挥重要作用。研究发现干扰鼠巨噬细胞lncRNA Cox2的表达激活或者抑制多种炎症因子。此前提到的lncRNA MALAT1不仅与内皮细胞增殖能力以及完整性有关，相关研究还发现其与内皮细胞炎症状态有关。新近研究显示LncRNA MALAT1与高糖刺激下内皮细胞的炎症反应有关，干扰LncRNA MALAT1的表达可降低高糖对炎症因子TNF-α和IL-6的上调作用[3]。此外，此前已提到的lncRNA-DYNLRB2-2和RP5-833A20.1不仅调节脂质代谢，还通过参与炎症反应的调控，在动脉粥样硬化的发生发展过程中发挥作用。

2 细胞焦亡与动脉粥样硬化

2.1 细胞焦亡概述

细胞焦亡（pyroptosis）这一名词是由Cookson等2001年提出的，他们当时发现感染沙门氏菌的巨噬细胞发生依赖于半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶1（cysteinyl aspartate spe-clflc protesae1，caspase-1）的快速死亡，区别于以往任何形式的细胞死亡，于是提出了用“pyroptosis”描述这一促炎性细胞死亡现象。细胞焦亡的基本过程是当机体遭受有害刺激时，细胞内外危险信号诱导胞浆内炎性小体（inflammasomes）形成，激活炎性半胱氨酸蛋白酶，促进白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白介素-18（interleukin-18，IL-18）等促炎性细胞因子的成熟，在细胞焦亡期间质膜裂孔形成，因离子浓度梯度导致细胞渗透性肿胀，同时DNA断裂，质膜破裂，引起胞质内容物及大量炎性因子的外泄。

已发现caspase家族至少有十余位成员，可大致分为凋亡相关半胱氨酸蛋白酶和炎性半胱氨酸蛋白酶。研究发现caspase-1、caspase-4和caspase-5是人体内的炎性半胱氨酸蛋白酶，而在小鼠体内的表达形式为caspase-1和caspase-11。在人和小鼠体内存在经典的细胞焦亡途径和非经典的细胞焦亡途径，其中经典焦亡途径依赖caspase-1活化，人类caspase-4/5和小鼠caspase-11的活化介导了非经典的焦亡途径。

炎性小体和gasdermin D是细胞焦亡过程中的主要蛋白。炎性小体是细胞受到内外源性危险信号刺激在胞内形成的具有信号转导功能的多聚体蛋白复合物。gasdermin D是细胞焦亡的最终执行蛋白，是所有炎性半胱氨酸蛋白酶下游的共同底物，不仅是细胞焦亡的最终执行蛋白，还介导成熟IL-1β和IL-18向胞外分泌。

细胞焦亡作为一种伴随炎症反应的程序性细胞死亡方式，在临床上具有积极和消极两方面作用。积极的作用体现在细胞焦亡可以帮助机体抵御某些病原微生物的感染；而消极的方面体现在异常的炎性小体导致不恰当的caspase-1激活，引起疾病的发生发展，如代谢性疾病、动脉粥样硬化等。

2.2 细胞焦亡在动脉粥样硬化中的作用

细胞焦亡是一种促炎形式的程序性细胞死亡方式，多种体内、外刺激信号通过不同途径活化炎性小体，炎性小体、caspase-1和炎症因子不同程度的参与了动脉粥样硬化的发生发展。早期研究显示破裂的斑块内caspase-1表达量明显增多。近期研究发现外周血NLRP3水平与急性冠脉综合征患者冠状动脉粥样硬化的严重程度有关[4]。另有研究表明颈动脉粥样硬化斑块中NLRP3炎性小体信号通路相关分子（NLRP3、ASC、caspase-1、IL-1β、IL-18）表达上调，且不稳定斑块中表达更高[5]。

在动脉粥样硬化的动物模型中，同样发现细胞焦亡与As的病理过程密切相关。研究发现，高脂喂养载脂蛋白E缺陷（ApoE-/-）小鼠诱导动脉粥样硬化模型，敲减NLRP3后不仅可以抑制斑块发展以及炎症因子的产生，还可以通过增加斑块中的胶原纤维稳定斑块。另有研究发现高脂饮食喂养ApoE-/-小鼠可引起caspase-1活化，而高脂喂养的ApoE（-/-）/caspase-1（-/-）双基因敲除小鼠早期动脉粥样硬化减弱，主动脉的细胞炎症因子表达降低、单核细胞募集减弱。

内皮细胞和巨噬细胞内炎症小体的激活和细胞焦亡在动脉粥样硬化的发生发展及斑块的稳定性中发挥重要的作用。研究发现，金属离子（Ni2+、Hg2+、镉等）可激活NLRP3炎症小体活化诱导内皮细胞焦亡，用LPS刺激内皮细胞可活化caspase-11导致细胞焦亡，内源性代谢刺激物同型半胱氨酸通过caspase-1依赖的炎症小体活化而诱导内皮胞焦亡。用ox-LDL刺激人主动脉内皮细胞24小时，NLRP1、NLRP3、caspase-1 和 IL-1β 水平明显上调，提示促动脉粥样硬化脂质可激活内皮细胞中caspase-1诱导细胞焦亡。另有研究显示，二氢杨梅素及异黄酮鹰嘴豆芽素A可激活细胞中的Nrf2信号通路并抑制NLRP3炎性小体活化，减轻内皮细胞焦亡。以上研究表明，不同的刺激因素可能激活不同的炎症小体诱导内皮细胞焦亡。Han等[6]的研究发现糖尿病动脉粥样硬化大鼠的巨噬细胞焦亡增加，低剂量慢性芥子酸治疗可以抑制血清内皮素1、IL-1β含量及焦亡蛋白ASC、NLRP3和caspase-1的表达。胆固醇、ox-LDL、lncRNA等多种刺激因素均可诱导巨噬细胞的焦亡，但其复杂机制仍需进一步探讨。

3 lncRNA与细胞焦亡的关系

细胞焦亡作为近年来新发现的一种程序性细胞死亡方式，其调控机制复杂，对其调控机制的认识尚处于起步阶段。目前研究显示，LncRNA可直接或间接作用于焦亡相关蛋白，参与疾病的进程。Zhang等[7]发现褪黑素通过降低lncRNA MEG3从而减轻ox-LDL诱导的人主动脉内皮细胞的焦亡。Li等[8]的研究显示，下调lncRNA MALAT1可以抑制NLRP3激活，降低高糖诱导的人肾小管上皮细胞的焦亡。另有研究发现，lncRNA GAS5可以调控卵巢癌细胞中ASC、caspase-1、IL-1β和IL-18焦亡相关分子的表达[9]，lncRNA KCNQ1OT1通过吸附miR-214从而使caspase-1水平增加而在白内障发病中发挥重要作用[10]。此前提到的低剂量慢性芥子酸在糖尿病动脉粥样硬化的研究中还发现，低剂量芥子酸通过下调lncRNA MALAT1减轻糖尿病动脉粥样硬化大鼠的巨噬细胞焦亡[6]。LncRNA表达异常可以通过作用于焦亡相关分子调控细胞焦亡过程，使得lncRNA成为细胞焦亡研究的新视角。

4 展 望

lncRNA和细胞焦亡过程在As的发生发展有发挥重要作用，在体内、外多种刺激因子的作用下，lncRNA表达异常与焦亡相关分子密切相关。然而大部分lncRNA的研究仍停留在细胞水平，且lncRNA在动脉粥样硬化进程中的具体分子机制仍不明确。对于已经发现在动脉粥样硬化过程中起调控作用的lncRNA的应用研究相对较少。LncRNA与动脉粥样硬化中细胞焦亡的研究尚处于起步阶段，随着更有效的lncRNA筛选方法的应用，更多能够调控细胞焦亡的lncRNA将被发现。针对这些lncRNA可以进行后续的应用研究，对动脉粥样硬化的防治具有重要的临床意义。