长链非编码RNA GAS5在动脉粥样硬化及相关疾病发生发展中的作用

韦贵将 杨峻 韦叶生★

长链非编码RNA（long non-coding RNA，LncRNA）是一类位于细胞核或胞质内长度大于200 nt 的非编码RNA［1］。现有研究证据表明，LncRNAs 通过转录和转录后水平调控直接或间接地影响一系列蛋白质的转录，是控制多种细胞机制的核心因子，参与细胞周期、生长和凋亡等多种生理过程调控和多种疾病的发生发展［2-4］。LncRNA GAS5 是1988年从生长停滞小鼠纤维原细胞中筛选出来的差异表达基因［5］，但由于当时对LncRNAs 的研究手段和认识匮乏，和大多数LncRNAs 一样，人们对LncRNA GAS5 的功能了解甚少，LncRNA GAS5 的功能研究进展缓慢。随着全基因组分析等先进技术的发展，关于LncRNA GAS5 的功能分析报道逐渐增多，LncRNA GAS5 在生理功能和疾病发生发展过程中的作用也逐渐被人们揭示［6-8］。LncRNA GAS5 的基因定位于1 号染色体的1q25.1，除编码LncRNA GAS5 外，还编码核小RNAs。该基因由12 个外显子和11 个内含子组成，只包含一个不编码功能蛋白的短的开放阅读框［9］。很多学者研究发现LncRNA GAS5 具有广泛的生物学功能。Mourtada 等首先研究了它在人T细胞中的生物学功能。淋巴细胞群的生长控制对免疫系统的生理调节至关重要，这种控制是通过调节细胞周期和细胞死亡来实现的。对数生长期细胞增殖率高，细胞死亡率低；随着细胞密度的增加，细胞周期延长，随着种群进入生长停滞期，细胞凋亡变得更加频繁。Mourtada 等［10］的实验发现，LncRNA GAS5 过度表达导致细胞凋亡的增加和整个细胞周期的进展速度的降低，LncRNA GAS5 下调抑制了细胞凋亡并维持一个更快速的细胞周期，这表明LncRNA GAS5 对细胞凋亡和细胞周期的调控具有重要意义。随后Mourtada［11］研究团队的另一个研究结果表明，相对于癌旁的正常乳腺上皮组织，乳腺癌样本中LncRNA GAS5 转录水平显著降低；利用功能性表达克隆技术发现，LncRNA GAS5 在受到复杂的转录后处理后，其高表达使乳腺癌细胞对细胞凋亡因子更加敏感，这表明LncRNA GAS5 对乳腺癌细胞凋亡和细胞群生长的调控至关重要。鉴于细胞凋亡和增殖在多种生理病理过程中发挥着重要作用，LncRNA GAS5 调控细胞凋亡和增殖的分子机制引起科研人员越来越多的兴趣并开始被深入而广泛地研究，同时LncRNA GAS5 在动脉粥样硬化及其相关疾病发生发展中的作用和机制也被逐步地揭示。

1 LncRNA GAS5 在动脉粥样硬化发生发展中的作用

作为转录后调控的重要参与者，目前多种LncRNAs 被报道参与动脉粥样硬化相关血管内皮细胞凋亡调控［12-13］。根据Chen 等［14］报道，LncRNA GAS5 在动脉粥样硬化患者的动脉粥样硬化斑块中高表达，上调的LncRNA GAS5 可能与血管内皮细胞凋亡相关。为了解LncRNA GAS5 与血管内皮细胞凋亡的关系，Liang 等用qRT-PCR 检测动脉粥样硬化患者血浆和ox-LDL 处理的人主动脉内皮细胞中LncRNA GAS5 的表达水平。结果表明，动脉粥样硬化患者血浆和ox-LDL 处理的人主动脉内皮细胞中LncRNA GAS5 表达上调。此外，LncRNA GAS5 基因敲除抑制细胞凋亡，而LncRNA GAS5 基因上调则逆转敲除对细胞凋亡的抑制作用［15］。除此之外，Yao 等［16］在实验中也发现，LncRNA GAS5 基因敲除可能通过PI3K/AKT 信号抑制血管内皮祖细胞增殖，促进凋亡。

在动脉粥样硬化发生过程中，除了在关键起始阶段中发挥重要作用的血管内皮细胞［17-18］的参与外，血管平滑肌细胞［19-20］和巨噬细胞［21-22］等也参与了随后的阶段。研究表明，LncRNA GAS5 可以通过调控血管平滑肌细胞和单核细胞的增殖、凋亡和迁移等活动来参与动脉粥样硬化的发生和发展。在一项旨在探讨LncRNA GAS5 与血管平滑肌细胞异常增殖和迁移关系的研究中，Liu 等［23］发现，LncRNA GAS5 在PDGF-bb 处理的血管平滑肌细胞中显著下调，LncRNA GAS5 的过表达显著抑制PDGF-bb 诱导的血管平滑肌细胞增殖和迁移。Tang 等［24］通过体外培养的血管平滑肌细胞模型和大鼠颈动脉球囊损伤模型，研究LncRNA GAS5 对血管平滑肌细胞存活的调控作用，通过过表达或基因敲除调控LncRNA GAS5 表达后发现，LncRNA GAS5 过表达促进p53 表达并诱导细胞凋亡和阻滞细胞周期，同时抑制血管平滑肌细胞增殖，抑制球囊损伤诱导的新内膜形成；在机制上，LncRNA GAS5 直接与p53 和p300 结合，稳定p53-p300 相互作用，通过诱导p53 下游靶基因调控血管平滑肌细胞存活；总之，Tang 等研究结果进一步验证了Liu 等的结论，即LncRNA GAS5 对血管平滑肌细胞增殖具有负向调控作用。但是，由Sun 等主持的一项研究得到的结果与Liu 等和Tang 等的不尽相同，他们采用MTT 法和Transwell 法分别检测血管平滑肌细胞增殖和迁移，qRT-PCR 检测LncRNA GAS5、miR-137 和IGFBP-5 mRNA 表达，Western blot 检测IGFBP-5 蛋白水平；研究结果显示，PDGF-bb 上调LncRNA GAS5 和IGFBP-5 在人主动脉平滑肌细胞中的表达，下调miR-137 表达，LncRNA GAS5 基因敲除降低PDGF-bb 诱导的人主动脉平滑肌细胞增殖、迁移和IGFBP-5 的表达，上调miR-137 表达；总之，LncRNA GAS5 可以促进人主动脉平滑肌细胞增殖和迁移，与Liu 等和Tang 等的不尽相同，这其中的原因可能是因为LncRNA GAS5 在不同血管平滑肌细胞系之间的差异有关，或者LncRNA GAS5 在血管平滑肌细胞中的作用仍有争议，有待后续更多实验进一步阐明［25］。在Shen 等主持的一项旨在证实LncRNA GAS5 在动脉粥样硬化发生发展中作用及其分子机制，他们建立了高脂饲料喂养的APO-E 缺陷小鼠模型和oxLDL 处理的THP-1 巨噬细胞模型，采用qRT-PCR 法和Western blot 分别检测了PPARα和CPT1 的表达水平，用双荧光素酶报告实验验证了LncRNA GAS5 与miR-135a 的靶向作用；结果显示，LncRNA GAS5 在动脉粥样硬化小鼠模型血浆和oxLDL 处理THP-1 巨噬细胞模型中上调，LncRNA GAS5 沉默减轻动脉粥样硬化小鼠和oxLDL 处理THP-1 巨噬细胞的脂质代谢紊乱和炎症，此外，LncRNA GAS5 直接靶向miR-135a 并抑制miR-135a 的表达，而miR-135a 表达上调可以缓解oxLDL 处理THP-1 巨噬细胞的脂质代谢紊乱和炎症；总之，该研究表明沉默LncRNA GAS5 可以上调miR-135a 表达，进而抑制动脉粥样硬化的恶性进展［26］。在另外一项关于LncRNA GAS5 与THP-1 巨噬细胞关系的研究中，Chen 等发现，敲除LncRNA GAS5 可以减少oxLDL 处理的THP-1巨噬细胞的凋亡。相反，LncRNA GAS5 过表达显著增加oxLDL 刺激后THP-1 巨噬细胞的凋亡和包括Caspases 在内的凋亡因子的表达，THP-1 巨噬细胞的凋亡将会释放其吞噬的脂质，加速动脉粥样硬化斑块脂质核心的形成［27］。

综上所述，LncRNA GAS5 可以促进血管内皮细胞和THP-1 巨噬细胞的凋亡，促进血管平滑肌细胞的异常增殖和迁移，从而促进动脉粥样硬化的发生。因此，抑制LncRNA GAS5 可能是动脉粥样硬化治疗的有效途径。但是，未来在将LncRNA GAS5 作为动脉粥样硬化治疗的靶点时，有必要考虑到LncRNA GAS5 在不同组织或者细胞中的表达差异和对不同组织或者细胞的作用差异。因此，精准调控特定组织中LncRNA GAS5的表达比如靶向给药，尽量避免副反应，成为我们在应用LncRNA GAS5 治疗动脉粥样硬化时需要考虑的要素。

2 LncRNA GAS5 在冠心病发生发展中的作用

冠心病是一种与动脉粥样硬化密切相关的常见心脑血管疾病［28-29］。为了探讨LncRNA GAS5 对冠心病的诊断价值及其在冠心病中的作用机制，Yin 等选择30 名冠心病患者和30 名健康对照作为研究对象，采用qRT-PCR 检测病例对照组血浆LncRNA GAS5 的表达，通过受试者工作特性曲线分析LncRNA GAS5 对冠心病的诊断价值，同时用Western blot 检测血管内皮细胞中受LncRNA GAS5 调控的下游因子如mTOR 和磷酸化mTOR的表达水平。与健康对照相比，冠心病患者血浆中LncRNA GAS5 表达水平明显低于对照组。受试者工作特性曲线表明，LncRNA GAS5 可能是一种有前途的冠心病生物标志物。LncRNA GAS5基因敲除和过表达对血管内皮细胞mTOR 水平无明显影响，但是LncRNA GAS5 基因敲除显著提高磷酸化mTOR 水平，过表达显著降低磷酸化mTOR 水平，LncRNA GAS5 作为mTOR 通路的上游调节因子参与冠心病的发生发展［30］。在另一项独立开展的，旨在探讨LncRNA GAS5 在冠心病诊断中的临床价值及其对冠心病大鼠心肌损伤的保护作用的实验中，Li 等［31］选择102例冠心病患者和98例健康对照组作为研究对象，检测LncRNA GAS5 的表达，还建立了冠心病大鼠模型，观察LncRNA GAS5 对冠心病大鼠高脂血症、心肌损伤、心肌细胞凋亡、氧化应激、炎性损伤和Wnt/αcatenin 信号通路的影响。结果显示，LncRNA GAS5 在冠心病患者和冠心病大鼠中表达显著下调，LncRNA GAS5 在冠心病大鼠中的过度表达可改善心肌组织中高脂血症、抑制心肌细胞凋亡、减轻心肌损伤、氧化应激和炎性损伤以及抑制Wnt/αcatenin 信号通路在心肌组织中的异常激活。Li等的结果部分验证了Yin 等发现的LncRNA GAS5 在冠心病患者血浆中下调现象及其在冠心病发生中的保护作用，LncRNA GAS5 可能是一种有前景的冠心病生物标志物或者治疗靶标。

3 LncRNA GAS5 在糖尿病发生发展中的作用

糖尿病是一种代谢性疾病，它是动脉粥样硬化心脑血管疾病发病的重要相关因素［32-33］。Carter等采用qRT-PCR 方法对96 份美国退伍军人血清标本进行LncRNA GAS5 水平分析，结果表明，血清LncRNA GAS5 水平降低与2 型糖尿病相关，血清LncRNA GAS5 下调的个体相比其他个体有12倍的几率罹患糖尿病。受试者工作特性曲线显示，当曲线下面积为0.81 时，血清LncRNA GAS5 qRT-PCR 分析法有85.1%敏感性，67.3%特异性去区分2 型糖尿病与非糖尿病个体。总之，2 型糖尿病患者血清中下降的LncRNA GAS5 水平可能可以作为糖尿病的诊断标志物［34］。在另外一项同样关于LncRNA GAS5 与2 型糖尿病关系的研究中，Shi 等［35］同样发现了2 型糖尿病患者血清中LncRNA GAS5 水平下降的现象，LncRNA GAS5的下降导致脂肪组织葡萄糖摄取减少，进一步分析发现，LncRNA GAS5 通过调控胰岛素信号通路中的关键酶-蛋白激酶B 的磷酸化水平，来调控葡萄糖的代谢。为进一步了解LncRNA GAS5的作用机制和作为治疗2 型糖尿病的潜在候选药物的可能性，仍有必要在小鼠模型上进行系统的体内研究，以进一步评估LncRNA GAS5 的治疗潜力。

总而言之，LncRNA GAS5 在动脉粥样硬化疾病中可以促进血管内皮细胞和THP-1 巨噬细胞的凋亡，促进血管平滑肌细胞的异常增殖和迁移，从而促进动脉粥样硬化的发生；同时，LncRNA GAS5还与冠心病和糖尿病发生发展密切相关，是动脉粥样硬化、冠心病和糖尿病的诊断和治疗新潜在靶标。但是，总体而言，目前关于LncRNA GAS5在动脉粥样硬化及相关疾病发生发展中的作用的研究数量仍然较少，研究的内容仍然不够全面，有待后续研究进一步揭示。