长链非编码RNA与心血管疾病关系的研究进展

张媛综述 徐明国审校

1.汕头大学医学院，广东 汕头 515000；

2.深圳市儿童医院，广东 深圳 518000

心血管疾病一直是危害人类健康的头号杀手，近年来年轻化趋势越来越明显。THOMAS等[1]研究发现，2000—2016年全球人均支付心血管疾病的费用逐年增加，世界卫生组织预测，到2030年全球将有2 330万患者死于心血管疾病，而治疗费用也将高达20万亿元[2]。因此，有效的预防和治疗对提高心血管疾病患者的生存率和生活质量具有重要意义。近年来，随着二代测序技术的飞速发展，大量长链非编码RNA(LncRNA)不断在真核生物体内被发现。这是一类具有200个核苷酸或更多转录本的RNA分子，广泛存在于细胞核或细胞质内，其在数量上远低于编码蛋白基因(mRNA)，却具有更高的组织器官特异性。LncRNA通常分5类：即正义、反义、双向、基因内及基因间LncRNA，它们不直接参与基因编码和蛋白质的合成，但以表观遗传修饰、转录调控和转录后调控等方式影响基因表达，在发育、机体内平衡和维持细胞命运中发挥重要作用，LncRNA的异常表达与包括癌症和心血管疾病等多种疾病密切相关，因此提供了新的生物标志物和药物靶点。国内外多项研究显示，LncRNA与高血压、心力衰竭、冠心病等多种心血管疾病有着密切联系，揭开它们之间相互作用机理，有望为心血管疾病治疗提供新的思路，为药物研发提供新的靶点。本文主要综述LncRNA与心血管疾病之间的关系，以期为后续心血管疾病的诊治提供理论基础。

1 长链非编码RNA与高血压

原发性高血压(essential hypertension，EH)是最常见的慢性病，也是心脑血管病最主要的危险因素，由多种基因共同作用、相互叠加。研究表明，某些LncRNA在EH病理机制、进展过程及临床并发症等多方面存在特异性表达并发挥重要作用。血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)和内皮细胞(ascular endothelial cells，EC)是对维持正常血管壁功能发挥重要作用的两种主要细胞类型。YAO等[3]研究发现相较于对照组大鼠，高血压组大鼠血管平滑肌细胞中LncRNA XR007793表达量显著上调，而将该基因剔除后则可明显降低血管平滑肌细胞增殖及迁移率。有报道指出，LncRNA GAS5在EC及VSMC中广泛表达，可通过调节多个途径参与高血压的发生发展，如EC增殖、VSMC表型转化、通过β连环蛋白信号调节EC和VSMC的功能，抑制LncRNA GAS5可加重微血管功能障碍[4]。JIN等[4]报道在高血压患者血浆中LncRNA AK098656表达量明显上调，而AK098656具有介导血管平滑肌细胞合成表型的作用。

陈熔等[5]发现高血压患者外周血白细胞中LncRNA NR_104181和LncRNA NR_027032分别处于高表达与低表达状态，NR_104181通过相应调控机制导致淋巴细胞聚集于组织器官内并释放出各种炎性介质，引发血管功能紊乱，而KURIAN等[6]研究显示NR_027032可促进血管发育，有助于维持内皮细胞正常功能，提示其可能参与了高血压的发生发展。王腾玉等[7]通过ceRNA网络发现一种特殊的LncRNA MALAT1可通过调节TNF和MAPK信号通路在高血压发病过程中发挥重要调控作用，而基于ceRNA理论建立LncRNA数据库也将得到研究人员越来越多的重视。此外，我国传统中药在高血压治疗方面疗效显著，已有报道显示其部分作用机理同样与某些LncRNA相关，从基因层面深入探究为传统中药应用于高血压患者提供新的理论依据。

2 长链非编码RNA与心力衰竭

心力衰竭是心血管疾病的终末阶段，我国心力衰竭住院患者死亡率高达4.1%。近年来多项研究结果显示，LncRNA在心力衰竭发生进展中同样发挥重要作用[8]。LIU等[9]研究显示LncRNA H19在胚胎期高度表达，以后随着个体成熟其表达量逐渐下降，而当血管受损或心功能不全时表达量会再次增加。GRECO等[10]研究也报道了在心力衰竭患者和心肌肥厚小鼠模型中H19表达显著升高。HAN等[11]进一步研究发现H19的高表达可能与脂质代谢紊乱有关，这些研究提示或许可通过检测H19表达水平了解心力衰竭程度。相关研究发现，MYH7反义转录物Myheart可通过重塑蛋白酶(Brgl)抑制心力衰竭，保护心脏功能[12]。HAN等[13]指出Brgl可通过与多种酶(同组蛋白去乙酰化酶、多腺苷二磷酸核糖聚合酶等)结合对心脏起着重要保护作用，而关于Myheart和Brgl对心脏具体保护机制仍有待进一步研究。另外KUMARSWAM等[14]和LI等[15]的研究表明心力衰竭患者血浆中LncRNA LIPCAR有早期上调而后期下调的现象，LIPCAR可用来预测心力衰竭患者术后疗效，最新研究也显示]LIPCAR或许可作为心力衰竭生物标志物[16]。

心肌肥厚是心力衰竭的一个关键时期，心力衰竭是在心肌细胞代偿性肥大基础上逐渐发生发展的，已有多项研究表明LncRNA可调控心肌细胞肥厚与凋亡进程。PICCOLI等[17]研究发现LncRNA Meg3具有改善心肌肥厚小鼠心血管舒张功能作用，这可能与Meg3抗血管生成作用有关。研究发现一种与心肌细胞凋亡相关的LncRNA CARL主要通过与线粒体膜内蛋白结合抑制线粒体裂解发挥作用，另一种在心肌肥厚小鼠体内中存在高表达的LncRNA CHRF可通过调节κB信号通路实现对心肌肥厚的把控[18-19]。同时ZHOU等[20]发现CHRF可通过与miR-489结合发挥调控心肌肥厚的作用。LUKER等[21]在胸主动脉缩窄术的小鼠模型中也检测到了高表达的CHRF。另有研究表示部分LncRNA与心肌纤维化有关，已知的如LncRNA H19[22]。LAN等[23]报道在对小鼠进行高胆固醇喂养后在其肝内可检测出高表达的LncRNA HC，抑制HC可显著降低血脂水平，提示HC在肝胆固醇代谢方面发挥负性调控作用。小核仁RNA宿主基因7(SNHG7)已被确定为人类癌基因，有研究指出，LncRNA SNHG7和SDAD1在血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)诱导的新生大鼠心肌细胞肥大模型中表达上调，沉默SNHG7和SDAD1可减弱AngⅡ对心脏肥大的诱导作用。并证实SNHG7通过与RNA结合蛋白HuR相互作用进而稳定SDAD1 mRNA表达，进一步促进心肌肥大，SNHG7可作为心肌肥大的一个新型调控剂[24]，这些研究为挖掘心力衰竭治疗新靶点提供了实验室基础。

3 长链非编码RNA与动脉粥样硬化

LncRNA在一定程度上可诱导炎症反应，在脂质代谢及血管平滑肌细胞增殖、凋亡等方面显示出重要作用，提示LncRNA与冠心病发生发展有较大相关性。动脉粥样硬化患者早期主要病理特征为内皮功能受损，而后引发一系列炎症反应，导致粥样斑块形成及肌层纤维化等病理改变。CHEN等[25]报道当以丹参素上调内皮细胞功能时细胞内LncRNA TUG1表达量表现为下调，此时miR-26表达量上调，而诱导细胞内TUG1过表达后miR-26的表达量受到抑制，此时丹参素对内皮细胞的保护性作用下降，提示TUG1可能通过抑制miR-26发挥促内皮细胞凋亡作用，而内皮功能障碍是启动动脉粥样硬化的主要因素之一，因此有研究者认为TUG1可作为治疗动脉粥样硬化的一个潜在靶点。LOCl00129973是由1 520个核苷酸组成的LncRNA分子，LU等[26]研究发现，LOCl00129973表达上调可显著提高血管内皮细胞增殖能力。进一步实验发现，LOCl00129973对内皮细胞的保护性作用可能是通过抑制miRNA(miR-4707-5p和miR-4767)产生的。BALLANTYNE等[27]报道下调LncRNA sMILR可显著降低血管平滑肌细胞的增殖，同时发现在动脉粥样硬化患者的血液中可检测到高表达的sMILR，故推测sMILR可能是血管平滑肌细胞增殖的诱因。

有研究表示，在晚期动脉粥样硬化斑块巨噬细胞中LncRNA MIAT表达上调，其通过竞争结合miR-149-5p正向调节抗吞噬分子CD47表达，敲除MIAT可延缓动脉硬化进展[28]，另外有研究发现MIAT在颈动脉斑块中同样存在高表达，提示MIAT可能为动脉粥样硬化治疗新靶点[28]。目前LncRNA与动脉粥样硬化疾病相关性研究已取得较大进展。但具体作用机制仍需进一步探索。

4 长链非编码RNA与心肌梗死

急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)是冠状动脉急性、持续性缺血缺氧导致的心肌坏死，其高发病率、高死亡率是威胁人类生命健康的主要原因。AFP一种参与心肌梗死调控过程的LncRNA分子，RIQUELME等[29]研究发现相较于正常小鼠，心肌梗死小鼠中AFP表达明显升高，抑制AFP表达可减少小鼠心肌损伤面积，改善其心功能，而敲除AFP则可显著降低心肌细胞自噬能力，从而进一步降低缺血心肌的损伤，AFP可能为治疗心肌梗死的潜在靶点。韩虎魁等[30]提取了321例急性心肌梗死患者和50例正常人员的血清总RNA，结果显示AMI患者血清中LncRNA AK057321表达显著升高，胸痛发作1 h即可出现显著变化，3～6 h达到峰值，AK057321可作为AMI早期诊断和鉴别标志物。LIU等[31]通过基因芯片分析发现在心肌梗死小鼠模型中有64个Lnc RNA表达上调，87个Lnc RNA表达下调，且在再灌注早期阶段心肌梗死区域Lnc RNA表达水平不一，可能与细胞复苏和组织坏死间不平衡有关。该研究还显示下调LncRNA UAC1表达可提高p27蛋白水平，从而引发心肌细胞程序性死亡，推测某些LncRNA在小鼠心肌梗死再灌注早期扮演重要角色。LI等[32]通过基因芯片分析ST段抬高型AMI患者差异表达LncRNA后发现，LncRNA LIPCAR表达水平与心肌标志物相一致，而在闭塞血管再通后LIPCAR表达降低，提示血浆LIPCAR表达水平可动态反映心肌缺血和冠状动脉病变情况。此外，ROC曲线同样显示出LIPCAR对AMI诊断的最佳灵敏度和特异度，且LIPCAR和Gensini评分(冠状动脉病变评分)之间呈正相关，表明LIPCAR升高程度可反映冠状动脉狭窄严重程度[15]。

5 长链非编码RNA与其他心血管疾病

心律失常(arrhythmia)是由于窦房结激动异常或激动产生于窦房结以外，激动的传导缓慢、阻滞或经异常通道传导，即心脏活动的起源和(或)传导障碍导致心脏搏动的频率和(或)节律异常。目前心律失常的药物防治十分不理想，仍是本领域的难点问题。研究表明，心律失常与miRNA的异常表达相关。据报道，肺腺癌相关转录本1(LncRNA MALAT1)在MI/再灌注损伤中高表达，后者与室性心律不齐的频繁发生有关。为了解MALAT1是否与心律失常有关并探究其下游机制，ZHU等[33]利用AMI大鼠模型进行研究，在他们的报告中指出，相对于对照组，AMI大鼠心脏MALAT1水平显著升高，通过sh-MALAT1人工敲低MALAT1可延缓AMI大鼠瞬时外向K+电流Ito峰值电流的降低，并使KCND2和KCND3 mRNA及其相应蛋白Kv4.2、Kv4.3表达上调，这些发现表明在AMI背景下MALAT1可能有引发心律失常作用。LncRNAs在心房颤动(atrial fibrillation，AF)中的作用也是一个被广泛关注的话题。多项研究分析了AF患者LncRNA的差异表达，尽管这类研究一直在稳步增加，但目前通过实验验证LncRNA在控制AF中的作用为数不多。

此外，LncRNA与心脏发育及先天性心脏病(congenital heart disease，CHD)的发生发展密切相关。KURIAN等[34]发现了三种LncRNA：TERMINATOR、ALIEN和PUNISHER，分别在未分化的多能干细胞、心血管祖细胞和已分化的内皮细胞中特异性表达，与多种心脏发育相关基因表达有关，其缺失可导致细血管系统发育畸形。

6 展望

随着高通量测序、LncRNA芯片等技术的发展，越来越多的LncRNA被鉴定出来，但具体的作用与功能仍然不是很清楚。通过不断发现新的LncRNA以及对已知LncRNA进行更彻底的表征研究可能会丰富LncRNA的分子机制及生物功能，因此LncRNA依然具有极大的研究价值。当前有关LncRNA与心血管疾病的相关性研究虽然已取得了一定进展，但仍处于初级阶段，明确具体作用机制及功能的LncRNA屈指可数，深入探究其在心血管疾病发生发展过程中的作用将为心血管疾病的诊治打开新的窗户。就笔者而言，对LncRNA与心血管疾病研究有如下构想：第一，应开展更精准的具有针对性的研究，比如到底是LncRNA的哪部分结构在起着关键的调控作用；第二，明确LncRNA在细胞周期不同阶段的作用，了解其具体参与途径，提高LncRNA对靶基因预测性；第三，能否通过检测特定LncRNA表达水平实现对某一疾病的诊断或评估疗效。

总之，随着科学技术发展及人们更加深入的研究，越来越多的功能性LncRNA将会被发现，这些LncRNA在疾病发生进展中的作用角色也将被逐渐阐明，这将为心血管疾病的诊断和治疗提供新的思路，为新药的研发提供新靶标。