长链非编码RNA在心室重构中作用的研究进展▲

訾 杰 田孝祥 成小丽 王立中 李远征

(1 中国医科大学航空总医院心血管内二科，北京市 100000 ，电子邮箱：zijie956@163.com；2 中国人民解放军北部战区总医院心血管病研究所，辽宁省沈阳市 110045；3 中国医科大学附属盛京医院心内一科，辽宁省沈阳市 110045；4 首都医科大学附属康复医院心脏康复中心，北京市 100043)

【提要】 慢性心力衰竭为多种心血管疾病或病变(如心肌梗死、心肌肥厚等)进行性加重的最终阶段，是导致患者死亡的主要原因。心室重构是发生慢性心力衰竭的主要病理基础，其可使心肌细胞的生物学行为受到影响，进一步导致细胞结构异常、功能障碍等。长链非编码RNA(LncRNA)广泛存在于多种组织及细胞，参与肿瘤、心脏发育及心血管疾病的发生和发展等。研究表明，多种LncRNA与心肌重构的发生、发展关系密切。因此，LncRNA可能是一种强有力的治疗靶标，通过调控LncRNA的表达，有可能在一定程度上预防相关心血管疾病患者发生心室重构或延缓心室重构的进展。本文简要概述近年来有关LncRNA在心室重构中作用的研究进展。

慢性心力衰竭是指持续存在的心力衰竭状态，是由于心脏收缩功能和/或舒张功能发生障碍，不能将静脉回心血充分排出心脏，导致静脉系统血液淤积，动脉血液灌注不足，最终引起心肌结构和心功能不全的一种临床综合征，是心血管疾病或病变(如心肌梗死、心肌肥厚等)发展的终末阶段，主要临床表现为呼吸困难、乏力、液体潴留等[1-2]。随着对慢性心力衰竭发病机制的不断探索研究，学者们发现心室重构是慢性心力衰竭发生和发展的主要病理基础，是影响患者发病率及死亡率的决定因素[3-4]。心室出现心肌损伤或负荷增加，引起相关基因调控的分子、细胞和心肌间质的变化，促进病变修复和心室整体代偿，从而引起心室重构。心室重构主要使心肌细胞的生物学行为受到影响，进一步使细胞出现结构异常变化、功能障碍等，表现为心肌损伤后大小、形态、室壁厚度、组织结构等一系列改变，其发生和发展是一个较为复杂的过程[5-6]。

随着人类基因组密码的逐渐解译，基因学与病因学交叉研究的逐渐深入，对疾病相关基因的分析及探讨已成为当下研究的热点[7-8]。长链非编码RNA(long noncoding RNA，LncRNA)广泛存在于多种组织及细胞，参与肿瘤、心脏发育及心血管疾病的发生和发展等。学者们对于LncRNA在细胞生物学中的功能模式展开了一系列研究[7-11]，通过微阵列数据生物信息学分析研究发现，LncRNA1的表达与编码相关蛋白的基因(包括与血管生成、纤维化、肥大、炎症和细胞外基质重塑有关的基因)以及在心肌梗死后左心室重塑中发挥重要作用的信号通路密切相关。因此，本文就近年来有关LncRNA在心室重构中的研究进展进行综述。

1 LncRNA生物学特性

基因组计划研究显示，人类基因组由30亿个碱基对组成，编码蛋白质的基因仅有1.5%左右，其余约98.5%的基因组为非蛋白质编码序列[12]。LncRNA是一种反义RNA分子，位于细胞核或细胞质内，长度大于200个核苷酸，无蛋白质编码功能，能够调控基因表达。LncRNA的“无蛋白编码功能”特点，是指其在转录上缺乏有意义的开放阅读框或保守密码子，不具有编码蛋白的潜能[13-14]。根据LncRNA在基因组中与蛋白质编码基因的相对位置不同将其分为5类，分别是正义、反义、双向、基因内、基因间LncRNA[15]。但目前LncRNA来源尚未明确。有学者认为，LncRNA的来源途径可能包括以下几种[16]：(1)早期进化过程中编码蛋白质的基因结构发生中断致使开放阅读框发生突变而成；(2)染色质重组使两个未转录基因片段并排重组，进而产生含有多个外显子的LncRNA；(3)非编码基因复制过程中的反移位产物；(4)局部相邻重复复制子内部某序列的串联复制而产生；(5)基因组中插入一个转录元件而形成新的LncRNA。LncRNA具有特定的二级结构及高度保守的局部序列，并且表达具有组织时空特异性[17]，这些特点均反映了LncRNA具有多种生物学功能。研究表明，LncRNA能参与X染色体沉默、染色质修饰及重塑、基因转录激活、细胞分化、维持细胞结构完整、细胞核内物质转运等重要生命学过程[18]。LncRNA对某些心血管疾病具有保护作用，可以维持心脏内环境稳态并促进心肌细胞再生，调节心律不齐及心肌梗死，参与心肌肥厚的形成等，因此有望成为治疗心力衰竭的生物学靶标[19]。

2 LncRNA对心室重构的影响

心室重构是慢性心力衰竭的主要病理基础，而心肌梗死、心肌肥厚等是慢性心力衰竭的常见病因，因此本文主要分析LncRNA在心肌梗死、心肌肥厚所致心室重构中的作用。

2.1 LncRNA与心肌梗死后心室重构 心室重构是急性心肌梗死的继发改变，其进一步使左心室大小、形态、组织结构、功能状态等发生进行性变化，是远期发生心力衰竭及心脏性猝死的重要危险因素之一，贯穿于心肌梗死后心室重构过程的始末[20]。心肌梗死后心室重构主要表现为梗死区室壁心肌变薄、扩展，产生“膨出”，非梗死区室壁心肌反应性肥厚、拉长，导致左心室呈进行性扩张、几何形态变化，并伴有心脏收缩功能进行性降低。心肌梗死后心室重构的基础为细胞重构(如心肌细胞丧失、心肌细胞适应不良性肥大、细胞外基质纤维化等)，可分为早期的梗死膨展和晚期的心室整体扩张[21]。

韩虎魁等[22]研究发现，心肌梗死后早期(1～3个月)重度左室重构患者血清LncRNA MIR155HG缓慢升高，随后开始持续升高；心肌梗死后1年，与无左室重构患者比较，出现重度左室重构患者的血清LncRNA MIR155HG的表达水平明显增高。Zangrando等[23]对成年雄性小鼠进行冠状动脉结扎或假手术建立心肌梗死模型组及假手术组小鼠模型，通过微阵列分析发现小鼠心肌梗死与20个LncRNA的表达上调和10个LncRNA的表达下调有关，其中LncRNA MIRT1和LncRNA MIRT2在心肌梗死模型组中显著上调，且二者表达水平与已知参与左心室重塑的多个基因(如半乳凝集素3)的表达水平、心室重塑、心脏射血分数均相关。宋士更等[24]通过分析心肌梗死患者血清LncRNA GAS5水平发现，血清LncRNA GAS5水平降低与患者左室重构的发生有关，且可作为诊断心肌梗死患者左室重构的血清指标。由此可见，LncRNA与心肌梗死后心室重构有着密切的关系。

心肌纤维化是心脏间质重构的表现之一，其特征是心脏间质成纤维细胞过度增殖、胶原过度沉积及分布异常，其中心肌胶原蛋白含量可以反映心肌纤维化程度[25]。心肌纤维化不仅可使室壁僵硬、降低心脏顺应性，导致舒张功能障碍；同时，可降低心肌收缩成分在心肌中的比例，导致收缩功能障碍[26-27]。Micheletti等[28]通过动物实验、体外细胞实验，采用多种分析方法，从心肌纤维化的角度进一步探讨LncRNA在心肌梗死后心室重构中的可能作用机制，结果显示，作为心肌成纤维细胞富集的LncRNA，LncRNA Wisper是心肌成纤维细胞增殖、迁移和存活的特异性调节剂；抑制LncRNA Wisper的表达可显著降低大鼠心肌梗死诱发的心肌外基质纤维化和心脏功能障碍；此外，此研究还发现LncRNA Wisper可调节心脏成纤维细胞基因表达程序，而这些程序对于细胞识别、细胞外基质沉积、细胞增殖和存活至关重要，且Wisper与TIA1相关蛋白结合后能够调控赖氨酸羟化酶2的表达，而这与胶原蛋白的交联和基质的稳定有关。上述结果提示，LncRNA Wisper可能通过促进心肌梗死后纤维化的进展从而导致心肌重构，而抑制其表达或许可改善心肌梗死后心肌重构，该LncRNA可能是心肌梗死心室重构的一种强有力的治疗靶点。

2.2 LncRNA与心肌肥厚所致心室重构 心肌肥厚表现为细胞肥大，具有适应性、代偿性特点，能够应对各种各样的刺激，包括血流动力学紊乱、神经激素激活及缺血或基因编码心脏结构蛋白固有缺陷等[29]。心肌肥厚导致心室重塑的原因为心肌对超负荷的主导反应，主要病理学改变包括心肌增厚及心肌间质胶原沉积，其可以使心肌顺应性下降及心肌僵硬度增加，进而使心室舒张功能受到影响，最终导致心功能下降[30]。

有研究显示，心肌肥厚相关表观遗传学调节因子(LncRNA Chaer)作为一种LncRNA，在心肌肥厚的发展中起关键性作用，可直接与多梳抑制复合物2的催化亚基相互作用，而这种相互作用是表观遗传重编程和诱导肥大相关基因的先决条件[31]；LncRNA Chaer在心肌肥厚过程中充当非编码表观遗传调节剂，其表达水平的变化与心室重构的结果密切相关[32]。此外，Uchida[33]研究发现，LncRNA Meg3可激活或抑制多个基因以影响多种信号通路的分子开关，在心肌肥厚所致心脏重塑过程中发挥一定作用。还有研究显示，LncRNA Mhrt在心肌细胞核中特异性表达，其可与染色质重塑因子Brg1的解螺旋区域结合，之后阻止Brg1介导的染色质重塑过程中相关基因表达，以防止染色质重塑，从而发挥抑制心肌肥厚所致心室重构的作用[34]。由此可见，LncRNA在心肌肥厚所致心室重构的发生中具有重要的调控作用，但不同LncRNA的作用有所差异。

3 结语与展望

既往LncRNA被认为是RNA聚合酶Ⅱ的转录产物，无生物学功能，而随着研究的深入，学者们发现LncRNA具有广泛的生物学功能，可以从多个层面(如以RNA形式存在基因组印迹、染色体剂量补偿、染色质修饰等)调控基因表达水平[35-36]，进而参与调控心肌重构过程。因此，LncRNA具有较广阔的应用前景，其或可为临床上诊断相关心血管疾病、改善患者预后提供可能的生物学靶标，进而从基因表达、转录、蛋白等方面对有关疾病进行调控。然而目前仅有少数LncRNA被深入研究，且多数LncRNA相关作用机制尚不明确。今后会发现更多与心肌重构有关的LncRNA，且其作用机制也将会被进一步明确，并有望成为治疗心肌重构的新靶点。