长链非编码RNA基因网络调控急性心肌梗死研究进展

高小燕 ，魏广和

（1.济宁医学院临床医学院，山东 济宁 272029；2.济宁医学院附属医院心内科，山东 济宁，272029）

0 引言

急性心肌梗死(acute myocardialinfarction，AMI)是在冠状动脉粥样硬化狭窄的基础上，由于心肌耗氧量剧烈增加或冠状动脉突发痉挛，使冠状动脉不稳定斑块破裂、继发性血栓形成，使冠状动脉持续完全性闭塞致使心肌缺血坏死。AMI以冠状动脉不稳定性斑块破裂和继发性血栓形成为特征[1]。AMI在世界范围内的发病率和死亡率很高，严重威胁着人类的生命健康[2]。因此，早预防、早诊断、早治疗对AMI的发生发展及预后具有重要作用。长链非编码RNA ( long non-coding RNA，LncRNA) 是非编码 RNA ( non-codingRNA，ncRNA) 里的重要一类，在调控细胞的增殖、凋亡、分化、衰老等方面具有重要作用，并与心血管系统、神经系统、恶性肿瘤等多种疾病密切相关[3]。AMI后某些LncRNA的表达异常，可能参与调控心肌细胞坏死和凋亡、新生血管形成、心室重构等病理生理改变。因此，LncRNA有望成为心血管疾病的潜在治疗靶点及预后标志物[4]本文综述了LncRNA基因调控网络在急性心肌梗死后调节心肌细胞凋亡、炎症反应、血管生成和心肌纤维化中的重要作用，希望可以为急性心肌梗死的早期诊断、早期治疗、改善预后提供新思路。

1 LncRNA的概述

在人类基因组中，约有70%的基因被转录成RNA，但是只有2%的基因被最终翻译成为蛋白质[5]。非编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）作为蛋白质表达的调节因子，不参与蛋白质的编码[6]与AMI密切相关的ncRNA主要有长链非编码RNA（long non-coding RNA，LncRNA）、微小 RNA（Micro RNA，miRNA）以及环状 RNA（Cyclic RNA，circRNA）[7]。LncRNA是长度>200个核苷酸的转录本，缺乏开放阅读框，不能编码蛋白，参与调控多种心血管疾病，比如心力衰竭、心肌肥大、心脏梗死和动脉粥样硬化[8]。按照邻近基因位置及其方向的差异性，可将LncRNA 分成基因间、基因内、双向、正义、反义5种类型[9]。LncRNAs由RNA聚合酶Ⅱ转录而来，转录后剪接形成 5’帽和 3’多聚 A 尾结构，成为成熟的分子结构。LncRNA通过染色质的修饰与重塑、组蛋白修饰、核小体定位改变，在调控基因表达中发挥重要作用[10]。

2 LncRNA参与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化( atherosclerosis，AS)是血管的慢性炎症，包括以下病理过程: 血管内皮损伤，脂质条纹形成，动脉粥样硬化斑块形成。Lnc RNA不仅能够调控内皮细胞的损伤、平滑肌细胞的增殖、巨噬细胞的趋化吞噬、血管炎性改变，还可以通过与miRNA相互作用，间接促进动脉粥样硬化的发展[11]Sun等研究发现[12]MIAT（myocardial infarction associated transcript ）通过激活 PI3K/Akt（phosphoinositide 3-kinase /Protein kinase B）信号通路，增加AS小鼠的血脂水平，促进脂质沉积，最终导致动脉粥样硬化形成。另外，INK4基因座中反义非编码RNA（ANRIL）是最早发现的与冠心病密切相关的LncRNA，其位于染色体 22q12.1。ANRIL通过下调血管平滑肌内肿瘤抑制因子P15Ink4b和P15Ink4d的表达，促进了血管平滑肌细胞从G期进入S期，从而促进动脉粥样硬化和冠脉重塑。此外，ANRIL通过与PRC2蛋白复合体SUZ12蛋白结合，将其招募至P15Ink4b基因区并抑制其表达，从而促进了动脉粥样硬化的形成[13]。

3 LncRNA介导心肌细胞自噬

心肌细胞在AMI早期发生自噬，自噬可以通过清除受损的线粒体及其他受损细胞器，在心脏对缺血的早期反应中起保护作用[14]。自噬是一种复杂的细胞内分解代谢反应，涉及溶酶体、细胞器等降解，被认为是一种重要的保护机制，在应激反应中对心脏起保护作用[15]激活溶酶体自噬可以保护心脏免受AMI引起的心肌细胞凋亡[16]。研究发现，缺氧/复氧损伤后心肌细胞MALAT1（LncRNA metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1）表达明显增加，发现MALAT1与TSC2（tuberous sclerosis 2）参与AMI后的心肌自噬。TSC2过表达可以通过抑制mTOR（mammalian target of rapamycin）信号通路，进而激活心肌自噬，抑制心肌细胞凋亡。mTOR是自噬的负调节因子，抑制自噬诱导，对自噬有负调节作用[17]。MALAT1可能通过募集EZH2（enhancer of zeste 2 polycomb repressive complex 2 subunit）到TSC2启动子区抑制TSC2转录，从而诱导mTOR活化及其随后的自噬抑制。总之，过表达的MALAT1可以抑制心肌自噬，抑制心肌细胞的增殖并增强心肌凋亡[18]此外，Zhou研究发现[19]H19的过表达可以通过上调LC3-Ⅱ/I以及Beclin-1和ATG7的表达水平来激活心肌细胞自噬，进而减少心肌梗死的面积并改善心脏功能。

4 LncRNA调节心梗后炎症反应

AMI后会触发强烈的炎症反应，炎症的级联反应与梗死后心脏不利重塑密切相关[20]。有证据表明LncRNA H19通过miR-139靶向介导Sox8上调，进而激活PI3K/AKT/mTOR和MAPK通路，最终减轻缺氧引发的心肌损伤。而敲除H19基因后会加重缺氧诱导的心肌损伤。Sox8是miR-139的靶向负调控目标。Sox 8通过激活磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/丝氨酸-苏氨酸激酶(AKT)/雷帕霉素(MTOR)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径，降低心肌细胞的活力、迁移力和侵袭力，增加细胞凋亡，加重细胞损伤[21]。此外，Yue[22]研究发现，LncRNA SNHG8的过表达可以增加cleaved-Caspase3蛋白的表达，诱导肿瘤坏死因子-a、白细胞介素-1b和白细胞介素-6分泌的增加，使心肌细胞活力降低，进而诱导缺氧引起的心肌细胞损伤。此外，Li研究发现[23]Gm2691的过表达可以减少缺血/再灌注损伤后一系列炎症因子的产生，进一步证实Gm2691过表达可以通过p-AKT途径抑制缺血再灌注损伤后心肌细胞炎症反应。

5 LncRNA介导心肌细胞凋亡

凋亡是细胞程序性死亡的过程，是调节体内细胞稳态的过程[24]。AMI突出的病理变化是心肌细胞的不可逆死亡，进而导致心脏泵血功能的丧失。凋亡可能是引起心肌细胞不可逆丢失和左室扩张的重要生理机制[25]。Yang等[26]实验发现，抑制LncRNA ANRIL表达可通过IL-33/ST2途径阻止AMI小鼠心肌细胞凋亡，促进心肌细胞存活，减少梗死面积、纤维化，改善心功能。Yu研究表明[27]LncRNA TUG1（Taurine upregulated gene 1）在缺血心肌中表达上调，敲除lncR-TUG1后可减少AMI小鼠心肌梗死面积，进一步发现miR-9的过表达可以通过抑制线粒体凋亡来抑制心肌细胞凋亡。而lncR-TUG1可以靶向抑制miR-9，发挥其促进心肌细胞凋亡的作用。进一步证实，KLF5（Krüppellike zinc-finger transcription factor 5）受miR-9负调控，过表达的lncR-TUG1通过竞争性结合miR-9，减轻miR-9对KLF5的抑制作用，使KLF5表达上调，进而促进缺血损伤诱导的心肌细胞凋亡。此外，ZFAS1（zinc finger antisense 1）在AMI中表达增高，进一步发现，ZFAS1/miR-150轴可以通过调节CRP（C-reactive protein）参与AMI诱导的心肌细胞凋亡。ZFAS1与miR-150的表达呈现负相关。敲除ZFAS1或miR-150高表达可有效降低AMI大鼠血清肌红蛋白和乳酸脱氢酶的活性，明显抑制心肌细胞凋亡，减少梗死面积[28]。另外，在AMI小鼠模型中，发现敲除LncRNA MEG3后可以减轻心肌细胞凋亡。研究发现，LncRNA MEG3通过调控p53途径引发内质网氧化应激介导的细胞凋亡。LncRNA MEG3的敲除可以通过抑制内质网氧化应激来保护心肌细胞免受缺氧诱导的凋亡。因此，敲除LncRNA MEG3可能是保护缺血心肌的一个潜在新靶点[29]。Zhang等发现[30]LncRNA GAS5通过调节microRNA-525-5p/CALM2轴来调节心梗后心肌细胞的增殖、凋亡及增长周期。

6 LncRNA参与心肌纤维化

在AMI后心肌纤维化会导致心脏结构重塑及舒张功能障碍[31]。心肌梗死后心脏成纤维细胞被激活并产生过量的细胞外基质，导致细胞间质纤维化重塑、心室壁硬化、心肌收缩力减弱、心脏传导异常。Chen研究发现[32]，敲除CRRL（cardiomyocyte regeneration-related LncRNA）可以减轻大鼠心肌缺血后左心室重构，促进心肌细胞增殖修复，而不会引起心肌纤维化以及心肌肥厚。CRRL可以抑制miR-199a-3p的表达水平，miR-199a-3p又可以靶向调控Hopx表达水平来调节血管平滑肌细胞的增殖。简而言之，CRRL通过与miR-199a-3p结合促进靶基因Hopx的表达来调节心肌重构与再生，而不会导致平滑肌细胞的肥大。其次，Cheng研究发现[33]敲除MIAT可以通过抑制心脏成纤维细胞进而抑制心肌间质纤维化及胶原生成。抑制MIAT表达可显著减轻AMI诱导的心脏纤维化。此外，发现lnc Ang362通过抑制Smad7信号通路来激活TGF-β1（transforming growth factor-β1）诱导的胶原表达，促进AMI后的心肌纤维化。因此，lnc-Ang362可能是调节心梗后心肌纤维化的一种新型促纤维化LncRNA[34]。最后，J-C研究发现[35]敲除LncRNA GAS5可以抑制心肌纤维化的发生，其可能的潜在机制与miR-21的上调有关。

7 总结及展望

综上所述，LncRNAs和microRNA之间的基因信号通路调控AMI的发生及预后。LncRNA之前被认为是基因转录的噪音，没有任何生物学功能。近几年逐渐发现LncRNA在心血管疾病中扮演着重要角色，激发了人们探索LncRNA作为心血管疾病潜在治疗靶点的强烈兴趣。然而，由于基因表达的复杂性，目前对于急性心肌梗死中LncRNAs作用的了解仍然非常有限，未来的研究必须充分探索LncRNA具体靶向调控机制。