长链非编码RNA HOTAIR在心血管病中的研究进展

刘正兵综述,丁世芳审校

0 引 言

世界卫生组织公布的心血管病研究结果显示，心血管病是当前全球范围内造成死亡的最主要原因，并预计其未来将持续成为造成死亡的主要原因。近期国家心血管病中心发布的《中国心血管病健康和疾病报告2019》结果显示，中国心血管病的现患人数达3.30亿人，心血管病死亡率居死亡原因首位，每5例死亡中有2例死于心血管病，中国心血管病的危险因素流行趋势明显，心血管病的患病率处于持续上升阶段，预计未来10年中国心血管病的患病人数仍将快速增长。

长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)是一类转录长度超过200nt，具有转录调控作用的非编码RNA。研究揭示lncRNA可通过表观遗传、转录及转录后调节广泛参与机体的生理及病理过程，其表达或功能异常与人类疾病的发生发展关系密切[1-2]。此外，lncRNA还可作为分子海绵、信号通路的调节剂、表观遗传调控子以及分子支架等，广泛调控生物体内包括细胞增殖分化、生长发育以及细胞凋亡等在内的各种重要生物活动，参与了许多疾病的发生发展[3]。目前，lncRNA在肿瘤中的相关研究已较为广泛，近年来lncRNA对心血管病具有调节作用越来越引起人们关注。HOX转录反义RNA(HOX transcript antisense RNA，HOTAIR)是第一个被发现的具有反式转录调控作用的lncRNA。近年来，越来越多的国内外研究显示HOTAIR与心血管病的关系密切，可能参与调节心血管病的发生发展，有潜力成为心血管病新的生物标记物用于诊断、治疗以及评估预后，甚至可作为新的治疗靶标为心血管病的诊疗提供新的途径。本文就HOTAIR在心血管病中的研究进展作一综述。

1 HOTAIR的分子生物学功能

HOTAIR是由2158个核苷酸构成的lncRNA，虽不编码蛋白质，但其参与RNA加工、基因调控、染色质修饰、基因转录以及转录后调节，其表达水平能很好地反映疾病状态，可作为有潜力的生物标志物[4]。研究显示HOTAIR能够竞争性抑制某些靶microRNA(miRNA)充当其分子海绵，从而解除miRNA对靶信使RNA(mRNA)的抑制作用，进而发挥特定的生物学功能[5-6]。HOTAIR可通过表观遗传调控在许多的病理生理过程中扮演着不可或缺的作用[7]。目前，HOTAIR在各类肿瘤中的相关研究已经比较广泛，其在肿瘤细胞增殖、凋亡、血管生成、侵袭及转移等过程中均发挥重要功能。HOTAIR可作为潜在的分子标记物及治疗靶标，以及其在恶性肿瘤的早期诊断、疗效判断、预后预测乃至基因治疗等方面具有的广阔临床应用前景令人振奋。

2 HOTAIR与心血管病的病理生理

越来越多的研究表明，炎症反应参与动脉粥样硬化发生发展的全过程，氧化应激及其随后的心肌细胞凋亡在心肌缺血再灌注损伤的起始和进展中发挥核心作用。Pang等[8]研究发现，HOTAIR在动脉粥样硬化患者的外周血的淋巴细胞中低表达，过表达的HOTAIR可通过NF-κB信号通路抑制FXR1表达，减少脂质积累和抑制炎症反应。Li等[9]研究表明，在氧化应激状态下HOTAIR在H9C2细胞中的表达显著下调，下调HOTAIR能够进一步减弱H9C2细胞的增殖，加速H9C2细胞的凋亡，而HOTAIR过表达可保护H9C2细胞免受氧化应激诱导的损伤。该研究还发现抑制HOTAIR可通过HOTAIR/miRNA-125/MMP2轴加重氧化应激诱导的H9C2细胞损伤。Meng等[10]研究发现，HOTAIR是心肌缺血再灌注损伤中氧化应激和心肌细胞凋亡重要的负向调控因子。然而Liu等[11]研究得出了相反的结论，该研究发现HOTAIR在经氧化低密度脂蛋白处理的THP-1细胞中的表达水平明显上调，沉默HOTAIR可通过上调miRNA-330-5p，进而抑制氧化应激和炎症反应，而HOTAIR过表达可通过下调miRNA-330-5p促进动脉粥样硬化的发展。Pan等[12]研究发现，HOTAIR在心肌成纤维细胞中显著上调了纤维相关基因， HOTAIR高表达可促进心肌成纤维细胞的增殖和迁移，其调节心肌纤维化的机制可能与通过靶向URI1表达，从而激活Wnt信号通路有关。Lai等[13]研究表明，HOTAIR能够竞争性抑制miRNA-19充当其分子海绵，通过靶向调节PTEN基因的表达，进而抑制血管紧张素II诱导的心肌肥厚，该研究结果为进一步研究心肌肥厚提供了方向以及为其治疗提供了新的选择。Carrion等[14]研究表明，降低人主动脉瘤间质细胞中的HOTAIR水平可导致钙化基因的表达增强，进而证实了HOTAIR能够参与主动脉钙化进展。

3 HOTAIR与心血管病的相关性

3.1HOTAIR与冠心病冠心病(coronary artery disease, CAD)是全球发病率及死亡率最高的疾病之一，如何提高CAD的早期诊断率是CAD治疗中的重点之一。急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)是指在冠状动脉病变的基础上，冠状动脉的血流急剧减少或中断，引起相应的心肌出现严重而持久地急性缺血，最终导致心肌的缺血性坏死。HOTAIR是具有反式转录调控作用的lncRNA，可稳定存在于血浆中。杨渝佳等[15]研究表明，血浆HOTAIR可作为诊断CAD的独立生物标志物，与对照组相比，HOTAIR在CAD患者血浆中表达显著升高(P<0.05)；接受者操作特征曲线(receiver operating characteristic curve, ROC)分析结果表明，曲线下面积为0.776，Cut-off值为0.55时，诊断CAD的灵敏度为75%，特异度为80%。付红等[16]研究发现，CAD患者血浆中的HOTAIR表达水平显著高于正常对照组(健康志愿者)血浆中的表达水平，血浆中的HOTAIR的表达水平有作为诊断CAD的生物标记物的潜力。最近，一项伊朗的研究也表明，CAD患者血液中的HOTAIR表达水平相比对照组(非CAD组)的HOTAIR表达水平上调[17]。以上的国内外研究揭示HOTAIR有作为诊断CAD生物标记物的潜力，探究其作用机制有助益于CAD的诊断和治疗等。HOTAIR在AMI中同样具有重要意义。Gao等[18]研究发现，HOTAIR的心脏保护作用部分是基于对miRNA-1的负向调控，与健康对照组相比，AMI患者的血浆、缺氧环境下培养的心肌细胞及经冠脉结扎的C57BL/6J小鼠的血浆中的HOTAIR表达均下降，HOTAIR高表达可显著限制缺氧诱导的心肌细胞凋亡，循环HOTAIR有作为诊断AMI的敏感标记物的潜力。Lu等[19]研究发现，在HOTAIR高表达的 H9C2细胞中炎症细胞因子TNF-α和 IL-6的上调，HOTAIR可通过上调晚期糖基化终产物受体的表达，促进AMI后的炎症反应。Zhang等[20]研究显示，HOTAIR高表达可竞争性抑制miRNA-19miR-519d-3p充当其分子海绵，使miRNA-19miR-519d-3p表达降低，可保护心肌梗死及缺氧诱导的心肌细胞凋亡，或为AMI的治疗提供新的靶标。

3.2HOTAIR与糖尿病性心肌病糖尿病性心肌病(diabetic cardiomyopathy, DCM)是指发生于糖尿病患者，不能用高血压性心脏病、CAD及其他心脏病变来解释的心肌疾病，该病在代谢紊乱及微血管病变的基础上可引发心肌广泛灶性坏死，最终进展为心力衰竭、心律失常及心源性休克等，重症患者甚至会猝死。近年来，HOTAIR的异常表达被证实参与调控DCM的病理发展过程。Qi等[21]研究表明，与健康对照组以及无心肌病的糖尿病患者相比，DCM患者的心肌组织及血清中HOTAIR的表达均显著下调，而HOTAI过表达可通过激活PI3K/Akt信号通路提高心肌细胞活力，改善DCM。通过进一步的ROC分析研究表明，心肌组织和血清中的HOTAIR表达水平或可作为有效诊断DCM的潜在分子标记物。此外，体外高糖培养的AC16人心肌细胞中的HOTAIR表达下调，Akt磷酸化被抑制，而HOTAIR高表达可通过激活PI3K/Akt途径明显改善AC16人心肌细胞活力，改善DCM。Gao等[22]在DCM鼠模型中进行的一项实验表明，HOTAIR高表达可改善心脏功能、降低氧化应激和炎症以及减轻链脲佐菌素诱导的心肌死亡，其作用机制是HOTAIR通过竞争性抑制miRNA-34a充当其分子海绵，上调靶向SIRT1的表达，进而保护DCM。

3.3HOTAIR与其他心血管疾病Greco等[23]研究发现，HOTAIR在心衰患者外周血单核细胞及心肌肥厚模型鼠的心肌组织中的表达均下降，HOTAIR可能参与心力衰竭相关的左心室重塑并或可作为心力衰竭潜在的分子标记物。Dai等[24]研究发现，HOTAIR在房颤患者右心房的表达降低，HOTAIR可以通过海绵吸附miRNA-613，促进缝隙连接蛋白43(Connexin 43, Cx43)的重塑，HOTAIR/miRNA-613/Cx43轴可能是房颤电重构的一个新的有前途的干预靶点。Jiang等[25]研究发现，与健康对照组相比，先天性心脏病患者的血浆以及心脏组织中的HOTAIR水平均显著升高，该研究结果表明HOTAIR有作为诊断先天性心脏病的分子标记物的潜力，并提示HOTAIR可能在调控胚胎心脏发育中发挥着重要作用。Li等[26]研究显示，HOTAIR的rs4759314多态性可使其表达降低，与先天性心脏病的危险性有关。Guo等[27]研究发现，散发型胸主动脉瘤中HOTAIR表达明显降低，沉默HOTAIR可通过损伤平滑肌细胞的收缩功能以及促进细胞外基质的重塑，进而可能引起胸主动脉瘤的发生。

4 HOTAIR与心血管病的防治

靶向于lncRNA的治疗在心血管病的治疗领域具有很大的潜能。通过调节相应lncRNA的表达，从而达到治疗相关疾病的目的已成为可能。Peng等[28]研究表明，胸腺基质淋巴生成素能够促进HOTAIR转录，调节内皮细胞的增殖和迁徙，发挥动脉粥样硬化的保护作用。Xu等[29]研究发现，苦参碱可通过HOTAIR/miRNA-106b-5p轴激活AKT及STAT3通路保护H2O2诱导的H9C2大鼠心肌细胞损伤。El-Kharashi等[30]研究发现，胰高血糖素样肽-1受体激动剂艾塞那肽可促进HOTAIR对肝硬化大鼠心脏结构和功能的保护作用，可能为肝硬化性心肌病的治疗提供一种新的策略。

5 结语与展望

综上所述，HOTAIR作为一种典型的反义转录lncRNA，参与多种生物学功能的调控，其在心血管病中的作用及潜在的应用前景已经引起人们的极大兴趣。虽然当前人们对于HOTAIR在心血管病中的认识及研究仍处于初始阶段，许多研究也存在分歧，其在心血管病中的作用及其机制等仍需进一步探索，但是随着HOTAIR的基础和临床研究的不断深入，RNA深度测序技术的不断发展，借助渐趋精准的功能获得与缺失等技术手段和研究方法，我们相信无论是HOTAIR在心血管病发生发展中的作用及机制研究，还是探索HOTAIR在心血管病临床应用价值中的研究，都必将取得更大的进展。