长链非编码RNA在冠心病发生发展过程中的研究进展

王 念，刘 骏，王 忠

(中国中医科学院中医临床基础医学研究所，北京 100700)

长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)是一种长度大于200核苷酸的非编码序列[1]，能够通过影响转录、转录后调控及翻译调节基因的表达，在细胞生物学和疾病发展的各个方面产生影响，作为一种新的功能分子，其过度表达、缺失以及改变都与人类疾病有着密切的关系。 深度测序技术促进了lncRNA的发现，近十年来关于lncRNA在冠心病等心脏疾病发生发展过程中的研究愈发深入。如位于9p21区域的lncRNA ANRIL，与CDKN2A基因区相邻，是冠心病的危险因素。内皮细胞表达的lncRNA如MALAT1和Tie-1AS能够调节血管的生长和功能，平滑肌和内皮细胞富集的分化相关的lncRNA能够控制平滑肌细胞的收缩表型[2]。Cai等[3]在研究中发现，CoroMarker与细胞凋亡、炎症以及相关免疫反应关系密切，并在一项病例对照试验中发现其可以作为冠心病特异性标志物，提示lncRNA很有可能为冠心病的诊断及治疗提供新思路。心绞痛、心肌梗死是冠心病发展的不同程度和不同阶段，心肌梗死后，坏死心肌纤维化形成瘢痕引起心力衰竭。故本文分别从lncRNA与冠心病、心绞痛、心肌梗死、心力衰竭之间的关系进行阐述。

1 冠心病(coronary artery disease, CAD)

1.1 lncRNA MALAT1肺癌转移相关转录本1(metastasis associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1)首次发现于非小细胞肺癌转移过程中，在肺、胰腺等健康器官及NSCLC中均为高表达。在分子水平上，MALAT1能够感染其他RNA分子和蛋白质的功能活动。早期动脉粥样硬化的发生是内皮细胞损伤和功能障碍，在血管系统中，MALAT1可以调控血管的生成和功能，对内皮细胞增殖有一定的调控作用[4]，且被证实能够促进动脉粥样硬化的发生[5]。Eman等[5]研究表明,MALAT1在半数动脉粥样硬化造影的患者中升高，而这一趋势在既往有缺血性疾病的患者中更加明显。下调MALAT1可抑制血管内皮细胞和血管平滑肌细胞的增殖，减少心肌细胞凋亡，改善左心室功能。

1.2lncRNAMIAT心肌梗死相关转录因子(myocardial infarction associated transcript，MIAT)参与血管内皮功能障碍，能够通过改变细胞增殖、迁移和存活的特定信号通路进而影响内皮功能。中重度的冠状动脉粥样硬化性狭窄导致心肌纤维持续性和(或)反复加重的心肌缺血缺氧从而引起心肌纤维化，下调MIAT可改善心功能，同时抑制胶原的产生和心脏成纤维细胞的增殖。此外，MIAT还能作用于miR-22-3p，导致心肌细胞凋亡，从而参与糖尿病心肌病的发病机制[6]。

1.3lncRNAANRILINK4基因座中反义非编码RNA(long non-coding antisense RNA CDKN2B-AS1)又称为CDKN2B。Broadbent等[7]在一项病例对照研究中表明ANRIL在受动脉粥样硬化影响的组织和细胞中表达，并可以作为9p染色体CAD位点的主要候选基因，这也是首次描述lncRNA在心血管疾病中的作用。ANRIL区域内表达的单核苷酸多态性参与了动脉粥样硬化的发病机制，且增加了冠心病和心肌梗死的发病风险。最近的研究结果表明，ANRIL位点上的纯合野生基因型rs4977574 GG和rs1333040 TT是一种冠心病遗传风险因子。有可能作为早期冠心病的诊断标志物，但仍需在大样本人群中验证[8]。

1.4lncRNAH19H19(imprinted maternally expressed transcript)是位于11号染色体的lncRNA，虽然H19 lncRNA在正常动脉中检测不到，但在损伤的血管和动脉粥样硬化病变后的内膜中却高度表达。let-7功能缺陷与不同类型的心血管疾病相关，Kallen等[9]发现H19能够充当分子海绵调节let-7的功能，进而降低let-7与靶mRNA的自由结合水平。Zhang等[10]测定了300例冠心病患者血浆H19循环水平，发现冠心病患者血浆H19水平明显升高。TGF-β1表达水平升高与冠心病的发展密切相关，而H19能够促进TGF-β1的表达，进而参与冠心病的发病机制[11]。

1.5lincRNA-p21lincRNA-p21是p53基因的转录靶点或者是p53通路的组成部分，能够通过与mRNA结合从而抑制翻译。lincRNA-p21在ApoE基因敲除小鼠动脉粥样硬化斑块中的表达水平较低。在斑块形成过程中，lincRNA-p21抑制细胞增殖，激活细胞凋亡[12]，抑制lincRNA-p21则会增加损伤颈动脉的细胞增殖和新生内膜的形成。lincRNA-p21基因G-A-A-G单倍型与早发型冠心病及心肌梗死相关。

2 心肌梗死(myocardial infarction，MI)

2.1 lncRNA MIATMIAT的第5号外显子存在MI易感性变异，MI与该基因转录水平升高有关，提示MIAT可能在MI的发病机制中发挥作用。Eman等[5]的研究表明，MIAT在冠心病患者中升高了12倍[5]，而Vausort等[13]在研究中发现MIAT在MI患者中表达与对照组无明显差异，考虑到Vausort研究的是急性心肌梗死患者，而Eman研究是既往有心脏病史的人群，提示MIAT并非在心肌梗死急性发作期间升高，而是在其之后升高并保持较高水平[5]。

2.2lncR-CCRR心脏传导调节RNA(cardiac conduction regulatory RNA，CCRR)能够影响心肌缝隙Cx43的表达，维持正常的心脏传导。在急性心肌梗死早期，由于急性心肌缺血和心肌损伤引起的不稳定心脏电活动和心室复极易导致恶性心律失常[14]。lncR-CCRR通过与CIP85相互作用阻断其与Cx43的结合，从而Cx43表达上调，改善心脏传导并抑制相关的室性心律失常。

2.3lncRNAMEG3lncRNA MEG3(maternally expressed gene 3)具有肿瘤抑制作用，其下调可发挥心脏保护作用，通过靶向p53减少ERS介导的心肌梗死后凋亡[15]。MEG3对心肌梗死小鼠心肌纤维具有促凋亡作用，缺氧状态下，p53直接上调Meg3，与RNA结合蛋白FUS直接结合，参与凋亡调控，而其在心肌细胞中的特异性下调也为心肌梗死的治疗提供了新思路[16]。

2.4lncRNAH19长链非编码RNA H19位于11号染色体，其基因多态性与多种疾病相关。H19在心肌梗死后明显下调，而高表达H19可明显减少梗死面积，通过减轻心肌细胞凋亡和减少炎症从而减轻心肌纤维化改善心脏功能。研究表明在lncRNAH19/miR-22-3p/KDM3A通路中H19以mir -22-3p依赖的方式调控KDM3A的表达以改善心肌损伤[17]。此外，H19还能通过mir-139介导的Sox8的上调，以及PI3K/AKT/mTOR通路和MAPK的激活，减轻了缺氧诱导的心肌细胞损伤[18]。

3 心力衰竭(heart failure，HF)

3.1 lncRNA LIPCAR (mitochondrially encoded long non-coding cardiac associated RNA)在一项前瞻性、多中心的研究中发现，线粒体lncRNA LIPCAR在心肌梗死后左室重构后期表达水平发生改变，此外，还发现慢性心衰患者的LIPCAR水平甚至高于心肌梗死后1年仍在进行左室重构的患者[19]。Pang等在构建心力衰竭患者lincRNA、mRNA和miRNA的转录组谱中发现lncRNA LIPCAR在患者外周血中有明显的表达差异[20]。

3.2 lncRNA Heat2(heart disease associated transcript 2，Heat2)lncRNA Heat2在心力衰竭患者血液中升高，参与调控细胞功能，在外周血单个核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞中均能够检测到，Heat2表达上调后，细胞的侵袭和迁移能力在明显增强[21]。

3.3 lncRNA LUCAT1(lung cancer associated transcript 1)心衰患者LUCAT1降低1.7倍，与患者预后不良相关。在人心肌细胞AC16细胞中，LUCAT1可以直接与miR-612结合，通过靶向miR-612/HOXA13轴抑制细胞增殖，促进凋亡。因此这种lncRNA可能成为一种心衰的预后标志物[22]。在高糖处理的AC16心肌细胞中，LUCAT1表达明显上调，下调LUCAT1能够下调CYP11B2从而逆转HG诱导的心肌细胞损伤，因此为糖尿病心肌病的发展机制研究提供一个新的方向[23]。

3.4lncRNATUG1心肌肥厚伴心肌重塑失调是心力衰竭的主要原因。牛磺酸上调基因1(taurine up-regulated 1，TUG1)在H9c2细胞中表达上调。沉默TUG1可以减轻血管紧张素Ⅱ诱导的心肌肥厚。miR-29b-3p是心肌肥厚的负调控因子，TUG1通过海绵miR-29b-3p对心肌肥厚起积极的调节作用[24]。此外，TUG1发挥着抗凋亡和抗炎的作用，过表达时可减轻脂多糖对H9c2细胞的损伤，表现为细胞活力增强，凋亡细胞率下降，促凋亡因子和炎性细胞因子水平降低[25]。

4 心绞痛(stable angina pectoris，SAP)稳定型心绞痛是冠心病最常见的临床表现之一，与心肌缺血相关。目前有多项研究表明lncRNA与稳定性心绞痛存在相关性，一项lncRNA与心绞痛的表达谱差异基因GO分析显示近400个相关lncRNA与分子代谢、氧化应激传导等心绞痛发生因素密切相关[26]。在一项lncRNA在中国维吾尔族SAP患者表达的研究中发现，lncRNAs NR 037652.1、ENST00000607654.1、ENST00000589524.1、uc004bhb与mRNAs存在共表达网络，提示在心绞痛的发生过程中发挥重要作用[27]。李香梅等[28]在一项病例对照研究中发现外周血lncRNA ENST00000589524.1在稳定型心绞痛患者中表达明显上调，但并未阐明机制。尽管目前多项研究表明lncRNA在稳定型心绞痛患者外周血中的表达存在显著改变，但其发生机制及其能否作为诊断标志物仍不明确。

5 小结与展望

冠心病是导致死亡的主要原因，尽管目前对其认识和治疗有了进展，但预后仍然不理想。lncRNA在血液样本中的表达水平，具有作为预后和诊断性生物标志物的可能性。此外，在单核苷酸多态性(SNP)数据库、高通量测序的重大技术进步、数据处理和统计分析方法、全基因组关联分析(GWAS)的推动下，lncRNA已广泛应用于识别易受心脏病、糖尿病、自身免疫性疾病和精神疾病等常见疾病影响的基因变异。lncRNA不仅通过调节细胞增殖、凋亡、损伤、自噬和分化过程，也通过不同的分子机制参与到多种心血管疾病发生发展过程中。因而可以作为一种新的诊断和治疗的调控因子。然而，lncRNAs领域仍处于起步阶段，面临诸多挑战，体现在：① 目前在NONCODE数据库(http://www.noncode.org/analysis.php)中可以查询到172 216个人类lncRNA转录本，仅有少部分进行了功能研究，对于其作用和机制的理解，我们还站在起点的位置。② lncRNA具有多种功能，对于特定lncRNA介导的分子机制的理解可能比较复杂。因为一些lncrna可能通过1种以上的作用机制发挥作用。而且大多数lncRNA的表达水平较低，很难将功能与结合位点进行对应。③ 通过检测特定lncRNA的表达水平来预测或诊断心血管疾病效力仍是不确定的，在不同的细胞中如平滑肌细胞、心肌细胞和内皮细胞等找到心血管疾病作用靶点的方法仍在探索中。