长链非编码RNA在急性心肌梗死中的研究进展

， 贤恩，

急性心肌梗死(acute myocardial infarction， AMI)是一种常见的心血管疾病，该病的发病率和死亡率在全球范围内呈明显上升趋势，仅我国每年就有新发病例至少50万例。目前认为动脉粥样硬化引起的冠状动脉管腔闭塞和斑块破裂是AMI最常见的原因，其特点是内皮损伤、脂质蓄积和动脉粥样硬化斑块的形成。进一步研究发现，心肌细胞凋亡及随后过度炎症是心肌梗死病理过程中心肌细胞损伤和死亡的主要原因[1]。然而，缺血区的血管生成可以延长心肌细胞的存活期，梗死心室纤维化重塑程度决定了心脏功能和预后。因此，抑制细胞坏死和心室纤维化进程，调节炎症反应以及促进AMI后血管生成将有望进一步改善AMI病人的预后。

非编码RNA(non-coding RNA， ncRNA)是RNA的一种，在体内通常不编码蛋白质，其主要功能是调节蛋白的表达[2]。既往研究也认为，这些非编码转录过程在生理和病理条件下能调节关键基因表达。更重要的是，近期研究发现，ncRNA参与了AMI的发生发展。与AMI相关的ncRNA主要涉及长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)、微小RNA(MicroRNA， miRNA)以及环状RNA(Cyclic RNA， circRNA)，这些RNA分子均对AMI的病理过程具有调节因素。另外，lncRNA、miRNA以及circRNA之间又存在复杂的相互作用，这又赋予这些ncRNA更为复杂的综合功能[3]。

LncRNA是多种类型的线性转录RNA分子，其长度200～100 000个核苷酸。作为一类新鉴定的ncRNA，lncRNA在功能上的共同特征是它们不作为蛋白质翻译的载体，而是参与调节蛋白表达过程[4]。事实上，许多lncRNA被认为是基因表达的直接或间接影响因素[5-8]。尽管目前对lncRNA的研究尚处于起步阶段，但是由于lncRNA对于正确和及时调节蛋白质表达也是必不可少的，因此不仅在生物体发育过程中被认为是发挥着重要功能，而且在各种生理和病理状态(包括AMI)下也承担着重要作用。此外，由于lncRNA更可能以组织/细胞类型特异性的方式表达，并且可以结合miRNA以及其他RNA分子，所以lncRNA已经获得了许多研究的关注[9]。

1 LncRNA在心肌细胞凋亡中的作用

1.1 LncRNA自身的抗凋亡作用 近期有研究证实，部分lncRNA被确定为重要的AMI生物标志物及治疗靶点[10]。一项临床研究发现，AMI发病72 h时后，血液循环尿路上皮肿瘤相关lncRNA水平下调[11]。心肌梗死小鼠的微阵列分析显示，两种心肌梗死相关转录lncRNA分别显著上调了5倍和13倍[12]。此外，与健康对照相比，AMI病人的血液中特异性的lncRNA肌球蛋白重链相关RNA转录物(myosin heavy chain-associated RNA transcripts， MHRT)水平显著升高。H2O2诱导的新生大鼠心肌细胞损伤模型中，MHRT在损伤后的心肌细胞中也被上调，MHRT基因的短干扰RNA敲除后导致比对照组有更多的凋亡细胞，这表明MHRT 不仅是缺血性心肌细胞的生物标志物，而且是心肌细胞的保护性lncRNA和AMI的治疗靶点[13]。

1.2 LncRNA通过miRNA介导的抗凋亡作用 LncRNA还可以与miRNA相互作用以发挥其凋亡抑制功能。 miR-188-3p通过靶向自噬相关蛋白7在病理条件下抑制自噬，而lncRNA自噬促进因子通过下调miR-188-3p调节自噬细胞死亡，从而促进AMI后自噬[14]。心肌细胞凋亡相关的lncRNA(cardiac apoptosis-related lncRNA， CARL)通过降低内源性miR-539水平抑制线粒体凋亡，反过来上调了抑制蛋白2表达和抑制细胞凋亡[15]。LncRNA H19也影响了AMI后心肌细胞的存活。在胎儿心肌细胞衍生的心肌细胞和心肌梗死小鼠模型中，H19直接结合到miR-103 / 107分子上，抑制受体相互作用的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(receptor-interacting serine/threonine protein kinase， RIPK)1 / RIPK3和Fas相关蛋白与死亡域(Fas-associated protein with death domain， FADD)相关性死亡[16]。此外，lncRNA坏死因子(necrosis-related factor， NRF)靶向miR-873和RIPK1 / RIPK3以调节心肌细胞死亡。作为内源性RNA，NRF抑制了miR-873表达，反过来增加RIPK1 / RIPK3和心肌细胞死亡[17]。鉴于以上研究结果，部分lncRNA通过抑制心肌细胞死亡，可能成为潜在的AMI治疗的靶点。

2 LncRNA调节梗死区周围炎症状态

炎症反应主要涉及单核细胞迁移和一系列炎性因子的产生，然后引发级联反应。心肌细胞局部缺血死亡后诱发炎症反应。正常的炎症反应有助于清除细胞碎片并引发AMI后的修复机制，而过度炎症是加重心肌细胞损伤和死亡的关键因素。因此，调节炎症反应对于预防心肌细胞死亡至关重要[18]。

多种lncRNA调节梗死区周围炎症状态，当前研究较多的是细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2B反义RNA 1(cyclin-dependent kinase inhibitor 2B antisense RNA 1， ANRIL)和心肌梗死相关转录物(myocardial infarction associated transcript， MIAT)等等。近期研究发现ANRIL与淋巴细胞和单核细胞百分比呈正相关关系，但与白细胞计数、嗜中性粒细胞计数、血小板计数和基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9， MMP9)呈负相关关系。MIAT与淋巴细胞计数呈正相关，与嗜中性粒细胞和血小板计数呈负相关关系。此外，低氧诱导因子1A反义RNA 2也与白细胞计数、嗜中性粒细胞计数、C-反应蛋白、MMP9和金属蛋白酶组织抑制因子-1存在一定的正相关性[19]。这些研究结果表明，lncRNA在AMI炎症反应中扮演着重要的角色。

3 LncRNA调节缺血区血管生成

血管生成是AMI发生后早期组织修复中的关键组成部分，也参与限制梗死面积和减少心肌细胞凋亡过程。既往研究很少讨论AMI后lncRNA血管生成中的作用。 目前的研究结果也仅报道MIAT与血管生成有关，通过海马miR-150-5p在视网膜内皮细胞中调节VEGF水平，起到竞争性内源性RNA的作用。也就是说，MIAT过度表达作为miR-150-5p的宿主，反过来增加VEGF水平并促进血管生成[20]。参与血管发生的更多lncRNA探索可以确定它们是否是AMI后促进血管生成的有效因子。

4 LncRNA调节心肌梗死区纤维化

心肌梗死后心脏成纤维细胞被激活，随后产生过量细胞外基质(extracellular matrix， ECM)蛋白，最终损害心肌细胞功能，导致间质纤维化和重塑。因此，抑制ECM过度分泌和沉积是治疗AMI改善预后的重要策略。

通过对心肌梗死4周的小鼠模型围梗死区lncRNA变化情况进行检测后发现，共计53种lncRNA水平上调超过2倍，而另有37种lncRNA下调到正常水平一半以下。同时，NONMMUT022554被认为是最显著上调的lncRNA，并与参与ECM-受体相互作用的6个上调基因呈正相关关系[21]。部分lncRNA也与心肌纤维化有关，例如H19的过表达就可以促进心肌成纤维细胞增殖和纤维化[22]。此外，近期研究还发现，lncRNA心肌肥大相关因子能调节心肌细胞肥大[22]。然而，这些lncRNA在AMI纤维化中的功能尚未完全阐明，其具体的机制也有待进一步探索。

5 LncRNA / circRNA-miRNA介导的相互作用

LncRNA和circRNAs在基因的转录和翻译过程中均能起到调节作用。同时，lncRNA和circRNA都含有与miRNA的互补结合位点； miRNA又与mRNA相互作用，作为蛋白质表达的负调节因子。LncRNA和circRNA的调控机制主要通过结合miRNA和形成lncRNA / circRNA-miRNA轴来调节相关mRNA和蛋白质的表达[4]。如前所述，CARL诱导心肌细胞凋亡并降低miR-539水平，从而抑制心脏线粒体裂解和细胞凋亡[15]，H19直接与miR-103/107结合，抑制RIPK1和RIPK3，负调节FADD并减少凋亡[16]。同时，MIAT作为miR-150-5p的竞争内源性RNA，调节VEGF水平和内皮细胞功能[18]。总之，这些结果证实了miRNA调控网络中涉及复杂竞争性内源RNA网络的关键机制，而lncRNA在这个相互作用的机制中具有重要作用。

6 展 望

随着AMI的新型治疗方法研究的逐渐深入，目前已经发现许多潜在的靶点，特别是lncRNA的研究进展受到了广泛关注。lncRNA在AMI的生理和病理过程中起重要作用，并能通过控制AMI的病理状况来改善预后。多项动物模型研究表明，调节lncRNA水平对于减少梗死面积和恢复左心室功能以及促进AMI后的功能恢复是有效的，但是lncRNA治疗的发展面临着几个挑战。首先，对lncRNA生物学功能机制尚未完全清楚，而且通过与miRNA和circRNAs相互作用而涉及更复杂和更广泛的功能，这使得对lncRNA的研究也更为复杂。其次，由于lncRNA广泛存在于生物体内，这使得靶向治疗存在脱靶效应和副作用。另外，由于基因治疗需要在一定程度上使用载体，所以安全性和有效性仍需要全面评估。因此，尽管lncRNA具有广阔的应用前景，但是真正进入临床实践还有待进一步研究。