非编码RNA在心房颤动发生和发展中的研究进展

郑杰 程宇 陈灿

[摘要] 心房颤动（AF）是全球最常见的室上性心律失常之一，其发病率和死亡率呈上升的趋势。非编码RNA是一类从基因组上转录而来且并不具备翻译成蛋白质能力的RNA，其广泛参与生物的各种生理病理过程。研究发现，其与AF的发生发展密切相关。因此，本文就非编码RNA（微小miRNA、长链非编码RNA和环状RNA）在AF中作用的研究进展作一阐述，可为临床防治AF提供理论基础。

[关键词] 非编码RNA;微小RNA;环状RNA;长链非编码RNA;房顫

[中图分类号] R541.75          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）09（c）-0033-04

Research progress of non-coding RNA in the development of atrial fibrillation

ZHENG Jie   CHENG Yu   CHEN Can

Department of Cardiovascular Medicine Center， Affiliated Hospital of Guangdong Medical Universtiy， Guangdong Province， Zhanjiang   524001， China

[Abstract] Atria fibrillation （AF） is one of the most common supraventricular arrhythmias the global， and its morbidity and mortality rates are gradually on the rise. Non-coding RNA are rnas that are transcribed from the genome and do not have the ability to translate into proteins RNA. It is widely involved in biological physiological and pathological processes. It is found that it is closely related to the occurrence and development of AF. Therefore， this paper describes the research progress of the role of non-coding RNA （miRNA， LncRNA and circRNA） in AF， which can provide the theoretical basis for the clinical prevention and treatment of AF.

[Key words] Non-coding RNA; miRNA; circRNA; LncRNA; Atrial fibrillation

心房颤动（atria fibrillation，AF）是临床上最常见的一种心律不齐，且发病率随年龄增大而增加，这使其成为心律不齐住院的首要原因。AF的病理生理机制复杂易变，目前仍然未完全了解AF的发病机制[1]。非编码RNA是一类从基因组上转录而来，但不具备翻译成蛋白质的能力，其在RNA水平上就能行使各自的生物学功能。研究表明[2]，非编码RNA不仅在心血管系统的生理和正常发育中起着关键作用，而且在心血管疾病的发生和发展中也起着至关重要的作用。关于非编码RNA与心血管疾病的研究，目前主要集中在微小RNA（microRNA，miRNA）、长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）和环状RNA（circRNA）方面，其中miRNA的研究最为成熟，而circRNA逐渐成为研究热点。研究发现这些非编码RNA在AF的发生发展过程中也扮演着重要的作用。本文将简要介绍AF的发生机制并探讨miRNA、lncRNA和circRNA在AF发生发展过程中的诊断及治疗潜能。

1 AF发生机制

AF的特征是心房高频激发导致不同步的心房收缩和心室激发的不规则性。在临床上是指心房电活动严重紊乱，产生快速无序的颤动波，导致心房功能恶化和有效收缩减少的临床现象。常可以引起心悸和胸闷等多种临床症状，并可以导致左房血栓、脑卒中和肠系膜栓塞等血栓形成及栓塞并发症。根据我国流行病学调查显示，成年人患病率为0.77%，男性（0.9%）高于女性（0.7%），并且随年龄增加患病率显著增高，80岁以上人群患病率可达7.5%，并且预测其流行率将在未来几年进一步增加[3-4]。目前关于AF的发病机制主要包括多发子波折返假说、主导折返环伴颤动样传导理论、局灶激动和肺静脉波学说、心房重构、自主神经神经系统改变和Ca2+处理异常等。其中心房重构被认为是AF发生发展的基础，它既可以由其他疾病引起，也可能由AF本身也可引起[5]。目前，心房重构主要分为3种，分别是结构重构、电重构和神经重构，研究主要侧重于前两个方面。心房结构重构与心肌细胞纤维化有关，但并非所有心肌纤维化都是相同的。这分为反应性纤维化和替代性纤维化，反应性纤维化增加了心肌束之间的胶原蛋白的量，而没有从根本上改变肌肉束的结构。替代性纤维化用细胞外基质组织和成纤维细胞替代死的心肌细胞，以牺牲肌肉束的连续性为代价来保持组织完整性。因此，替代性纤维化可能比反应性纤维化更具破坏性，并且更难以逆转。而心房电重构与心肌细胞间电离子通道有关，临床上许多AF患者发生重构时一般两者都同时存在[6]。它们又受到多种因素影响，包括高龄、男性、久坐的生活方式、吸烟、肥胖、糖尿病、阻塞性睡眠呼吸暂停和高血压等，因为这些因素均可诱发心房结构和电重构因此更易诱发AF，这表明心房重构在AF发生发展中扮演的重要作用[7]。虽然目前AF的发生机制仍未明确，但心房重构仍然是AF的中心。

2 非编码RNA

1990年miRNA的发现使非编码RNA开始被人们重视，并迅速引起非编码RNA的研究热潮。目前ncRNA主要包括miRNA、lncRNA、circRNA、转运RNA（transfer RNA，tRNA）、核仁小RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）、小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）等。在人类基因组中这些非编码RNA种类估计数量约为10 000种，起初它们被认为是蛋白质编码编码区的“旁观者”，隨着研究深入，发现它们可以与基因组DNA和RNA相互作用，充当灵活的分子支架，用于募集染色质修饰酶和转录因子，从而驱动其定位至正确的功能，因此它们在调节细胞功能中起着非常重要的作用[8]，并且其在AF发生发展过程中也发挥着至关重要的作用。

2.1 miRNA与AF

2.1.1 AF中miRNA的功能  miRNA是内源的小非编码RNA，其大小为20～25个核苷酸，它们在调控靶基因的mRNA和蛋白质表达中都发挥着核心作用。miRNA在转录后水平上负调控其靶标基因的表达，具体而言，miRNA与靶标mRNA互补序列结合将RNA诱导的沉默复合物传递到靶标附近，从而沉默或负调控靶标基因的表达。miRNA广泛参与许多细胞的增殖、分化、细胞生长和组织重塑等过程。心血管疾病中miRNA的调控作用是在2006年首次被报道的，当时是在心脏肥大和心力衰竭的小鼠中发现miRNA的表达上调或下调，后来在AF患者心房组织和血浆中也发现miRNA表达水平的改变[9]。目前，在miRNA与AF的研究报道已超过200篇。

心房纤维化与AF的发生密切相关，而miRNA在心房纤维化中也充当重要角色。Lv等[10]在大鼠AF模型实验中发现，miR-27b-3p可以靶向Wnt3a来调节Wnt/β-连环蛋白的信号传导途径，从而减弱了心房纤维化，降低了AF的发生率和持续时间。心房纤维化常伴随心房重构，研究已经报道了miRNA与重构过程的关系，并且miRNA可能在AF发病机制的信号转导中起重要作用[11]。最新一项研究确定了miR-31、miR-21、miR-208a/b、miR-328、miR-1、miR-26a/b、miR-30d和miR-499在电重构中起作用，miR-21、miR-26a、miR-29b、miR-30a、miR-133、miR-146b、miR-208a/b和miR-590在结构重构中起作用[12]。此外miRNA还在其他许多方面对AF产生作用，包括增加内流K+离子流、调控Ca2+离子流、抗纤维化、基质重构、抗凋亡、调节ROS和自主神经重构等。

2.1.2 miRNA作为AF的生物标志物  miRNA因其性质稳定并且可以很容易在生物血液中被检测到，因此它被认为是非侵入性生物标志物中最有吸引力的候选者[13]。Shen等[14]通过对Medline、Embase和Cochrane库数据库进行检索，收集截止至2019年4月30日AF研究中所有差异性表达的miRNA，通过系统性评价和生物信息学分析筛选出几种miRNA，发现其可以作为AF的重要生物标志物。在临床上，针对不同类型的AF患者建议进行导管消融以控制心律，但术后复发仍是非常常见的，据估计AF消融的单次手术疗效在持续性房颤中为50%～70%。所以确定AF患者消融成功的预测因素很重要，而miRNA也可以作为AF射频消融后预后的生物标志物。一项研究在对270例AF患者施行复律后发现，复律后复发患者的血浆中出现差异性表达的miRNA，包括miRNA-21、miRNA-133、miRNA-150、miRNA-206等。通过ROC曲线分析了发现miRNA-21可以作为心脏复律后AF复发预测指标[15]。miRNA具有作为AF诊断及预测复发的生物标志物的巨大潜力，但在AF中差异性表达的miRNA非常多，并非所有的miRNA在AF发病机理中都非常重要，筛选出最佳的miRNA作为AF的生物标志物就显得尤为重要。

2.2 lncRNA与AF

2.2.1 AF中lncRNA的功能  lncRNA是指一类转录本长度大于200个核苷酸单位的非编码RNA，由类似于蛋白质编码基因但缺乏编码能力的转录单位产生。尽管没有蛋白质编码能力，但是它们可以与基因组DNA和RNA相互作用，充当灵活的分子支架，用于募集染色质修饰酶和转录因子，从而驱动其定位至正确的功能，因此它们在调节细胞功能中起着非常重要的作用[16]。lncRNA还可以通过充当“海绵”来调节其他非编码RNA的活性，尤其是miRNA，它可以使miRNA远离天然mRNA靶标，从而充当竞争性内源RNA。

lncRNA在AF中起着至关重要的作用，在2015年Ruan等[17]就对AF患者和非AF患者心房组织进行lncRNA表达谱分析，共发现219个lncRNA在AF中差异性表达，这为进一步研究AF中lncRNA的生物学功能奠定了基础。在细胞水平上，研究发现lncRNA_AK055347可以通过调节Cyp450，ATP合酶和MSS51来调节线粒体能量产生，从而导致AF的发生。此外，还发现lncRNA_TCONS_00075467还可以通过调节miR-328进而调节下游蛋白质编码基因CACNA1C，从而调节心房电重构，导致体内有效不应期缩短并减少L型钙电流和动作电位持续时间[18]。在动物水平上，研究发现LncRNA_056298可以影响生长相关蛋白43的表达从而介导射频消融犬的神经重构进而导致AF的发生[19]。此外，在大鼠中还发现lncRNA可以对AF诱发的心肌纤维化起到调控作用。AF的发生机制复杂，深入了解lncRNA在AF中的功能作用和调控机制可以给我们提供新的见解。

2.2.2 lncRNA作为AF的生物标志物  lncRNA已被描述为多种疾病的生物标志物，包括心肌梗死、心力衰竭和心肌缺血再灌注损伤等。在对永久性AF患者和健康人的lncRNA表达谱分析时，发现177个差异性表达的lncRNA，并从中筛选出2个上调和下调程度最高的lncRNA，通过生物信息学分析和统计发现lncRNA具有作为AF的新生物标志物和潜在治疗靶标[20]。此外，Su等[21]在对阵发性AF患者和无阵发性AF患者进行微阵列分析，鉴定出2095个差异性表达的lncRNA，通过逻辑分析和ROC曲线确定lncRNA-ENST00000559960和uc004aef.3可能有助于预测阵发性AF。目前我们对lncRNA的了解仍处于起步阶段，但lncRNA在AF发生发展密切相关，这可能为AF诊治提供更多方向。

2.3 circRNA與AF

circRNA发现至今已有40余年，在动物体内大多数的circRNA是由线性前体RNA加工合成的，这是通过剪接体机制精心安排的反向剪接反应形成的。circRNA主要由3种机制构成，分别为内含子配对驱动环化，RNA结合蛋白驱动环化和套索驱动环化。它可以单独由外显子或者内含子组成，也可以既由两者共同组成。通常，它们由2～3个外显子组成，其长度为500～700个核苷酸。与线性RNA不同，circRNA不具有5′末端帽子结构和3′多聚腺苷酸尾的特征，它是共价闭合的环状结构，因此，它是一种非常稳定的非编码RNA。它在多种哺乳动物中大量表达，仅在人体组织中已经鉴定出超过30 000种不同的circRNA，而在人的心脏中也有约9%的基因产生circRNA。在过去它一直被认为是没有生物学功能的异常剪切反应的副产物而没有被重视，随着高通量测序技术的发展，发现circRNA与许多疾病的发生发展具有密切的关系，包括心肌肥大、心肌纤维化、心力衰竭和动脉粥样硬化心血管疾病等[22]。

circRNA被认为是发育过程、调节细胞功能、心脏病的发病机制和病理反应的关键，Hu等[23]首次证实circRNA与AF之间具有密切的联系，虽然circRNA正在成为热点，但是它在AF发病机制中的作用仍然尚不清楚。目前已有研究者对AF患者和健康对照组进行全基因组分析，共检测到14 215个circRNA表达，其中28个出现差异性表达，并发现其中2个circRNA hsa_circ_0000075和hsa_circ_0082096可能通过TGF-β信号通路参与了AF的发病机制[24]。通过RNA序列分析在对阵发性AF和永久性AF患者左房活检中circRNA表达谱时发现，circRNA还可以作为miRNA的海绵调控机制在阵发性AF发展为永久性AF过程中发挥着至关重要的作用。我们在研究circRNA对AF作用时，还应分析相互作用的miRNA和mRNA的生物学功能，这可能为AF发病机制提供新视角。

目前，circRNA在癌症领域中被研究的最广泛，它被认为在癌症诊断、治疗及预测预后中具有重要的价值[25]。目前，在心血管领域中circRNA的研究较少，尤其是在AF中仍然处于初步阶段，已有研究提出circRNA可以作为AF诊断及预测预后的生物标志物，这预示着其在AF诊治中的具大潜力。

3 讨论

非编码RNA与AF发生发展密切相关，并且它还可以充当AF的生物标志物。与标准生物标志物相比，非编码RNA作为的生物化学性质更具稳定性和样品的灵活保存条件，并提高了灵敏度和特异性。随着大数据时代的到来和生物信息学的迅猛发展，非编码RNA逐渐登上历史的舞台，我们应当借助技术的发展，对非编码RNA与AF进行深入研究，为心血管疾病的防治提供新方法、新途径和新靶点。

[参考文献]

[1]  刘鼎乾，李军，过常发，等.房颤的遗传及其分子机制研究进展[J].中国分子心脏病学杂志，2018，18（6）：2700-2703.

[2]  汤娅，石蓓，赵然尊.长链非编码RNA在心血管疾病中的研究进展[J].临床误诊误治，2020，33（2）：104-107.

[3]  杨淋，吴晓玲，丁昭鑫，等.不同风险因素与心房颤动负荷关系的研究进展[J].中国循证心血管医学杂志，2019， 11（10）：1274-1276.

[4]  孙静美，尹德春，曲秀芬.炎症信号与心房颤动[J].心血管病学进展，2020，41（1）：31-34.

[5]  徐永玄，杨萍，郭涛.房颤发生机制及治疗新进展[J].昆明医科大学学报，2019，40（5）：135-138.

[6]  宫克旭.非瓣膜性房颤的发病机制及抗凝治疗进展[J].继续医学教育，2018，32（12）：113-115.

[7]  朱延，徐健.心房颤动导致心肌重构的机制研究进展[J].安徽医科大学学报，2020，55（2）：312-315.

[8]  陈玲玲，冯珊珊，范祖森，等.非编码RNA研究进展[J].中国科学：生命科学，2019，49（12）：1573-1605.

[9]  周珏珉，白雪.血清循环microRNA在房颤患者中的表达[J].中国老年学杂志，2019，39（24）：5914-5917.

[10]  Lv X，Li J，Hu Y，et al. Overexpression of miR-27b-3p Targeting Wnt3a Regulates the Signaling Pathway of Wnt/β-Catenin and Attenuates Atrial Fibrosis in Rats with Atrial Fibrillation [J]. Oxid Med Cell Longev，2019， 2019：5703764.

[11]  李春生，严中亚.房颤心房重构与MicroRNA关系的最新研究进展[J].齐齐哈尔医学院学报，2019，40（5）：624-626.

[12]  赵亚楠，王贺，邱承杰，等.心房重构、氧化应激在心房颤动发病中作用机制的研究进展[J].山东医药，2018， 58（43）：96-99.

[13]  刘睿轩，朱全红.生物标志物检测方法的研究进展[J].中国现代应用药学，2020，37（3）：378-384.

[14]  Shen NN，Zhang ZL，Li Z，et al. Identification of microRNA biomarkers in atrial fibrillation：A protocol for systematic review and bioinformatics analysis [J]. Medicine （Baltimore），2019，98（30）：e16538.

[15]  陈琳琳，衣少雷，王蔚宗，等.预测心房颤动患者射频消融术后复发的危险因素[J].山东大学学报：医学版，2019，57（3）：49-57.

[16]  张雪鹤，李晓梅.长链非编码RNA在急性心肌梗死发病中的研究进展[J].心血管病学进展，2019，40（9）：1271-1274.

[17]  Ruan Z，Sun X，Sheng H，et al. Long non-coding RNA expression profile in atrial fibrillation [J]. Int J Clin Exp Pathol，2015，8（7）：8402-8410.

[18]  Li Z，Wang X，Wang W，et al. Altered long non-coding RNA expression profile in rabbit atria with atrial fibrillation：TCONS_00075467 modulates atrial electrical remodeling by sponging miR-328 to regulate CACNA1C [J]. J Mol Cell Cardiol，2017，108：73-85.

[19]  劉东路，王曦敏，李展，等.LncRNA056298影响生长相关蛋白43的表达介导射频消融犬的神经重构进而易化房颤再发[J].山东大学学报，2020，21（4）：1-11.

[20]  邹先明，赵然尊.长链非编码RNA ANRIL与心血管疾病的研究进展[J].心血管病学进展，2020，41（2）：167-171.

[21]  Su Y，Li L，Zhao S，et al. The long noncoding RNA expression profiles of paroxysmal atrial fibrillation identified by microarray analysis [J]. Gene，2018，642：125-134.

[22]  李奇，杨俊，杨简.环状RNA在心血管疾病中的研究进展[J].中华老年心脑血管病杂志，2020，22（1）：96-98.

[23]  Hu X，Chen L，Wu S. Integrative Analysis Reveals Key Circular RNA in Atrial Fibrillation [J]. Front Genet，2019，10：108.

[24]  Zhang PP，Sun J，Li W. Genome-wide profiling reveals atrial fibrillation-related circular RNAs in atrial appendages [J]. Gene，2020，20（728）：144286.

[25]  房树志，房远.环状RNA与癌症关系的研究进展[J].生物技术通讯，2018，29（1）：131-133，147.

（收稿日期：2020-03-25）