lncRNA在动脉粥样硬化中的研究进展

张 睿,蔡君艳

(东南大学附属中大医院心内科，南京 210009)

随着人们生活条件的改善，动脉血管疾病的发病率呈逐年升高的趋势，其中动脉粥样硬化(atherosclerosis，As)是血管疾病的主要表现形式，同时也是冠心病和脑血管病共同的病理基础，对人的身体健康具有严重的危害性[1-2]。As的实质是一种以管壁内脂质沉积为特征的慢性血管炎症性疾病，主要表现为内皮功能失调、泡沫细胞形成以及平滑肌细胞增殖等[3-5]。相关药物的出现使As得到了治疗，但效果差强人意。因此，寻找新的治疗靶点以改善As的进展显得尤为迫切。

长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是生物体内非编码RNA家族的重要一员。研究表明，lncRNA与As的发生、发展以及预后均密切相关，可能是诊断心血管疾病的生物标志物[6]。现就lncRNA在As疾病演变过程中的作用及相关机制予以综述。

长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是生物体内非编码RNA家族的重要一员。研究表明，lncRNA与As的发生、发展以及预后均密切相关，可能是诊断心血管疾病的生物标志物[6]。现就lncRNA在As疾病演变过程中的作用及相关机制予以综述。

长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是生物体内非编码RNA家族的重要一员。研究表明，lncRNA与As的发生、发展以及预后均密切相关，可能是诊断心血管疾病的生物标志物[6]。现就lncRNA在As疾病演变过程中的作用及相关机制予以综述。

1 lncRNA的简要概述

人类基因组中50%～70%的DNA分子可进行转录，而在这些DNA分子中仅有不到2%可最终翻译成蛋白质[7]。超过半数的DNA分子转录成长度超过200个核苷酸分子、不具有编码蛋白质活性的RNA分子称为lncRNA。lncRNA种类繁多，在不同物种间的保守性较低，表达上兼具时间特异性和组织特异性[7]。

lncRNA主要位于细胞核和细胞质，经RNA聚合酶作用，于转录后剪接5′帽和3′多聚A尾结构，形成成熟的分子结构。lncRNA的来源十分广泛，包括：①蛋白编码基因内部结构断裂形成lncRNA分子；②染色质重排导致非转录序列重组后转录产生lncRNA；③复制过程中经非编码RNA的反转录转座作用产生的反转录基因或反转录假基因；④数个局部相互串联的重复序列经转录产生新的lncRNA；⑤基因序列由于转座因子插入而打乱原有的顺序并产生新的lncRNA分子。根据与相邻蛋白编码基因位置关系的不同，可将lncRNA分成5种类型：①基因间lncRNA，从两个不同基因间协同转录获取；②内含子lncRNA，由基因的内含子区转录生成；③同义lncRNA，转录方向与相邻基因的转录方向相同，且至少有1个外显子与基因重叠；④反义lncRNA，转录方向与相邻基因转录方向相反，至少有1个外显子与基因重叠；⑤双向lncRNA，lncRNA从靠近的蛋白编码基因同时向完全相反的两个方向转录(图1)[8-9]。

图1 lncRNA的分类[9]

既往研究认为，lncRNA是机体内基因转录过程中的副产物，不具有任何生理活性，只是一种“遗传噪音”[8,10]。但随着研究的深入发现，lncRNA具有丰富的生物学功能,能够参与遗传印迹、基因重排、染色质修饰、mRNA降解及细胞周期调控等过程，从而调节细胞的生长代谢。lncRNA可以从以下三个方面调节基因的表达：①表观遗传。通过招募染色质修饰因子结合到基因座的方式在转录前发挥调控基因表达的作用。②转录调控。通过促进转录激活因子或抑制因子的表达，调节基因的转录反应。③转录后调控。通过调节翻译修饰、影响mRNA互补结构稳定性、干扰RNA结合蛋白功能以及促进蛋白泛素化等发挥转录后调节作用[8,10]。

2 lncRNA与As的关系

As是目前最常见和最具危害性的疾病之一。通过高胆固醇饮食构建兔As模型并与正常模型相比发现，As模型动脉血管数十种lncRNA出现差异化表达，表明lncRNA与As之间具有潜在联系[11]。lncRNA广泛参与As的病理生理学过程，在内皮功能紊乱、平滑肌细胞增殖、泡沫细胞形成、脂质代谢，甚至在致命性心肌梗死中发挥重要调控作用。

2.1lncRNA对内皮功能的调节作用 内皮细胞凋亡或炎症反应所引起的内皮细胞功能障碍是动脉血管发生粥样硬化的一个主要环节。利用氧化型低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein,ox-LDL)刺激动脉血管诱导内皮功能失调可引起内皮细胞中部分lncRNA的表达发生变化，表明lncRNA与内皮功能紊乱密切相关[12]。

内皮细胞中牛磺酸上调基因1 (taurine-upregulated gene 1，TUG1)是一种靶向miR-26a的促凋亡的lncRNA分子[13]。miR-26a具有抗血管内皮细胞凋亡、保护内皮细胞的作用[14]。Chen等[13]发现，丹参素抑制内皮细胞凋亡时胞内TUG1的表达下调，miR-26a的表达上调；内皮细胞过表达TUG1后，miR-26a的表达受到抑制，且丹参素的内皮保护作用减弱；抑制TUG1的表达可上调miR-26a的表达，表明内皮细胞中TUG1可抑制miR-26a，并促内皮细胞凋亡。因而TUG1可能成为潜在的治疗As的靶点。

LOC100129973是一种长度为1 520个碱基对的lncRNA分子。诱导内皮细胞凋亡的同时若过表达LOC100129973可明显提高细胞的生存能力，而同时抑制LOC100129973的表达则可促进细胞凋亡[15]。Lu等[15]发现，LOC100129973可通过miRNA海绵分别与miR-4707-5p和miR-4767结合，并抑制两种miRNA分子的表达。而miR-4707-5p和miR-4767可分别与凋亡抑制因子5 (apoptosis inhibitor 5，API5)和B细胞淋巴瘤2类似蛋白12 (B-cell lymphoma-2-like protein 12，BCL2L12)的3′非翻译区位点结合，下调API5和BCL2L12的表达、抑制两者的抗凋亡作用[15]。综上，LOC100129973可通过抑制miR-4707-5p和miR-4767促进API5和BCL2L12的表达，保护血管内皮。

肺腺癌转移相关转录本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1) 是一种能够调节CXC趋化因子受体2(CXC chemokine receptor 2,CXCR2)的lncRNA，长度约为8 000个核苷酸，位于染色体11q13上[16-17]。研究表明，经ox-LDL处理的内皮细胞MALAT1和CXCR2的表达上调，而miR-22-3p的表达下调[16]。抑制miR-22-3p的表达可以抑制内皮细胞凋亡，而抑制MALAT1和CXCR2的表达可促进内皮细胞凋亡。MALAT1通过直接结合抑制miR-22-3p，上调miR-22-3p下游靶基因CXCR2的表达。CXCR2是一种细胞因子受体，能够拮抗ox-LDL诱导的内皮损伤[16]。因此，MALAT1/miR-22-3p/CXCR2信号轴可以为后续As的诊治提供新的研究方向。

Huang等[18]的研究表明，TGFB2重叠转录本1(TGFB2 overlapping transcript 1，TGFB2-OT1)是一种促进血管内皮细胞自噬和炎症反应的lncRNA分子。TGFB2-OT1可通过竞争性内源性RNA的方式作用于miR-3960、miR-4488以及miR-4459，分别调节各自下游靶基因神经酰胺合成酶1 (ceramide synthase 1，CERS1)、N-乙酰转移酶8样蛋白(N-acetyltransferase 8-like，NAT8L)以及La核糖核蛋白结构域家族1(La ribonucleoprotein domain family member 1，LARP1)的表达。其中CERS1和NAT8L可促进血管内皮细胞自噬，而LARP1能够促进死骨片1的表达并激活核因子κB和胱天蛋白酶1信号通路，诱导炎性因子白细胞介素(interleukin，IL)-6、IL-8及IL-1B的产生，提高内皮炎症反应水平[18]。TGFB2-OT1的促As作用应引起人们的重视。

2.2lncRNA对平滑肌细胞增殖的调节作用 血管平滑肌细胞增殖是As斑块形成的重要步骤。研究发现，非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)可通过调节平滑肌细胞增殖发挥调控动脉血管疾病的作用[19]。 高脂饮食喂养条件下，ApoE-/-小鼠As斑块中长基因间非编码RNAp21(long intergenic ncRNA p21，lincRNA-p21)的表达水平较野生型小鼠显著降低；冠状动脉疾病患者的冠状动脉组织中lincRNA-p21的表达较健康对照人群也明显降低；抑制巨噬细胞和平滑肌细胞中lincRNA-p21的表达可促进两者增殖、抑制凋亡[20]。进一步研究发现，lincRNA-p21通过p53途径调节平滑肌细胞增殖，lincRNA-p21可直接与小鼠双微体2结合，抑制小鼠双微体2对p53的降解作用，同时也促进p300乙酰化激活p53，最终上调p53的活性[20]。p53能够抑制细胞增殖并促进细胞凋亡。因此lincRNA-p21可通过促进p53的表达抑制平滑肌增殖。

既往研究表明，黄芩素能特异性抑制平滑肌细胞的增殖活性而不影响迁移能力[21]。Zhang等[22]发现，黄芩素作用于平滑肌细胞时增殖活性减弱，胞内lncRNAAK021954的表达明显上调，并且成纤维细胞生长因子18的表达被抑制；特异性抑制平滑肌细胞中lncRNAAK021954的表达后，细胞的增殖能力显著增强。以上研究表明lncRNAAK021954具有抑制平滑肌细胞增殖的作用，但抑制细胞增殖的作用与成纤维细胞生长因子18之间是否存在联系仍有待研究证实。

2.3lncRNA对泡沫细胞形成的影响 泡沫细胞是As病变过程中的一类特征性病理细胞，主要由巨噬细胞和血管平滑肌细胞吞噬脂质特别是ox-LDL后形成。泡沫细胞在As的早期即可出现，是As防治的一个重要靶点。

鼠体内E330013P06(简称E33)是一种在基因结构上与人miR-143宿主基因极为相似的lncRNA分子，能够促进巨噬细胞向泡沫细胞转变[23]。Reddy等[23]发现，人为上调巨噬细胞中E33的表达后，细胞的形态和生长过程无异常变化，但胞内促炎基因的表达上调，细胞表面CD36受体增多，最终巨噬细胞经CD36介导摄取ox-LDL并转变成泡沫细胞。提示E33能够诱导泡沫细胞形成。

lincRNA-DYNLRB2-2是一种能够抑制泡沫细胞形成的lncRNA,定位于染色体16q23.3。Hu等[24]发现，ox-LDL能够以剂量/时间依赖性方式促进单核噬细胞和泡沫细胞中lincRNA-DYNLRB2-2的表达。在单核巨噬细胞中过表达LV-DYNLRB2-2可明显增强胞内G蛋白偶联受体119的表达活性，而G蛋白偶联受体119可通过上调胰高血糖素样肽1受体的表达，上调下游钙/钙调蛋白激酶、环腺苷酸/蛋白激酶A以及磷酸酰肌醇-3-激酶/丝氨酸/苏氨酸激酶/蛋白激酶B三条通路的活性，抑制丝裂原活化蛋白激酶-细胞外调节蛋白激酶1/2和蛋白激酶C-ζ通路，最终促进ATP结合盒转运蛋白A1 (ATP binding cassette transport protein A1，ABCA1)的表达[24]。ABCA1是一种位于细胞膜上具有转运分子物质能力的蛋白质，能够辅助胆固醇从泡沫细胞中流出，抑制泡沫细胞形成[25]。综上，lincRNA-DYNLRB2-2通过调节ABCA1的表达发挥抗As的作用。

Hu等[26]发现，ox-LDL刺激巨噬细胞后能够明显促进巨噬细胞中lncRNA-RP5-833A20.1的表达，同时抑制核因子IA (nuclear factor IA，NFIA)的表达。lncRNA-RP5-833A20.1通过上调has-miR-382-5p抑制NFIA。NFIA可促进巨噬细胞中胆固醇的流出，抑制泡沫细胞形成，同时提高血中高密度脂蛋白水平，并降低低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白的水平，抑制As进展。故lncRNA-RP5-833A20.1作为一种促As因子，有可能成为治疗相关血管病的靶点。

2.4lncRNA对于心肌梗死的调节作用 急性心肌梗死是一种致死率较高的疾病，细胞自噬在急性心肌梗死的发生、发展以及预后中有重要作用[27]。细胞自噬依赖于一系列自噬相关基因(autophagy associated gene,ATG)的存在，其中ATG7是自噬反应整个过程中最关键的因子之一。

自噬促进因子(autophagy promoting factor，APF)是新近发现的参与心肌梗死调控的lncRNA分子。在小鼠梗死的心肌中，lnc-APF的表达水平明显高于正常心肌；抑制缺血心肌中lnc-APF的表达能明显减少损伤心肌的面积、改善心功能，若促进ATG7的表达则会导致心肌损伤加重；若通过小干扰RNA特异性敲除心肌细胞中lnc-APF的表达可抑制心肌细胞的自噬活性[28]。Wang等[28]发现，lnc-APF可与miR-188-3p结合并相互作用，下调miR-188-3p的表达，提高ATG7的活性，最终增强细胞的自噬能力，导致缺血心肌损伤扩大化。因此，lnc-APF有望成为针对心肌梗死治疗的重要靶点。lncRNA的功能总结，见表1。

表1 lncRNA的功能小结

lncRNA：长链非编码RNA；As：动脉粥样硬化；TUG1：牛磺酸上调基因1；API5：凋亡抑制因子5；BCL2L12:B细胞淋巴瘤2类似蛋白12；MALAT1:肺腺癌转移相关转录本1;CXCR2:CXC趋化因子受体2；TGFB2-OT1:TGFB2重叠转录本1;CERS1:神经酰胺合成酶1；ceRNA:竞争性内源性RNA;NAT8L:N-乙酰转移酶8样蛋白；LARP1:La核糖核蛋白结构域家族1；ox-LDL:氧化型低密度脂蛋白；GPR119:G蛋白偶联受体119;ABCA1:ATP结合盒转运蛋白A1；NFIA:核因子IA；FXR:法尼基衍生物X受体；apoC2:载脂蛋白C2；LPL:脂蛋白脂肪酶；CYP7A1:胆固醇7α-羟化酶;LSRT：肝特异性三酰甘油调节子；TDP-43:反式激活应答DNA结合蛋白43;CYP8B1:固醇12α-羟化酶；ATG7:自噬相关基因7

2.5lncRNA对血脂代谢的调节作用 高脂血症是As的主要危险因素之一。lncRNA作为一类能够调控众多病理生理反应的RNA分子，同样参与体内脂质代谢和血脂水平的调节[31]。

研究表明，特异性敲除小鼠肝内lncRNA分子肝特异性三酰甘油调节子(liver-specific triglyceride regulator，LSTR)可降低小鼠血中三酰甘油的水平[29]。Li等[29]发现，抑制LSTR可促进反式激活应答DNA结合蛋白43表达,使反式激活应答DNA结合蛋白43结合至固醇12α-羟化酶启动子区，抑制固醇12α-羟化酶转录，引起胆汁酸异常代谢和水平改变，反馈性上调法尼基衍生物X受体及其下游载脂蛋白C2的表达，进一步提高脂蛋白脂肪酶的表达，增强外周骨骼肌、脂肪等代谢组织摄取三酰甘油的能力，最终降低血脂。因此，lnc-LSTR可成为治疗高脂血症的潜在治疗靶点。

lnc-HC是一种具有调节肝胆固醇代谢能力的lncRNA分子，其在机体的肝、胰腺、肌肉等代谢性器官特异性表达，尤其在肝中的数量最多。Lan等[30]研究发现，给予小鼠高胆固醇饮食可引起小鼠肝内lnc-HC增多，肝脂质代谢紊乱，血脂水平升高；而抑制肝内lnc-HC的表达可明显降低血脂水平。进一步研究表明，lnc-HC通过促进肝细胞核内RNA结合蛋白不均一型核糖核蛋白A2B1的表达，并在核内与之结合形成稳定的RNA-蛋白质复合物，从而直接结合胆固醇7α-羟化酶(cholesterol 7-alpha hydroxy-lase,CYP7A1)和ABCA1，抑制两者的表达。CYP7A1和ABCA1是肝内胆固醇分解代谢通路的关键分子。因而lnc-HC可通过CYP7A1和ABCA1途径调节肝内胆固醇的代谢并提高血脂水平。当肝细胞内胆固醇水平升高后，可以激活位于lnc-HC基因上游启动子区的转录激活因子CCAAT增强子结合蛋白β，启动lnc-HC转录，上调lnc-HC的表达，进一步引起肝内脂质紊乱[30]。

3 结 语

lncRNA作为机体内部调节系统的一个重要组成部分，在多种疾病的病理生理过程中发挥着无可替代的作用。作为近年来研究的热点，目前已有大量与lncRNA相关的研究成果，但这仅揭示了lncRNA复杂关系网络的极小部分。围绕lncRNA与疾病特别是与心血管疾病关系的研究仍有待人们继续深入探索。随着人们对lncRNA的认识愈加全面，最终定能从中找到诊治相关疾病的新方法。