長(zhǎng)鏈非編碼RNA在心血管系統(tǒng)中的研究進(jìn)展

馬駿綜述，黃嵐審校

長(zhǎng)鏈非編碼RNA在心血管系統(tǒng)中的研究進(jìn)展

馬駿綜述，黃嵐審校

非編碼RNA(ncRNA)指由基因組的序列轉(zhuǎn)錄形成，但不具備指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的一大類RNA。其中，分子大于200 nt的非編碼RNA統(tǒng)稱為長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)。隨著高通量測(cè)序的出現(xiàn)，lncRNA成為新的研究熱點(diǎn)。目前，在心血管領(lǐng)域，科研人員主要從發(fā)育、病理生理、臨床疾病診斷等方面進(jìn)行著lncRNA方面的研究，并取得了一系列的成果。本文將從lncRNA的分類、功能等方面簡(jiǎn)要介紹lncRNA，同時(shí)列舉近期心血管領(lǐng)域的重要研究成果來(lái)介紹lncRNA在心血管領(lǐng)域研究進(jìn)展以及潛在的臨床運(yùn)用前景。

綜述；非編碼RNA；長(zhǎng)鏈非編碼RNA; 心血管疾病

隨著人類基因組計(jì)劃的完成，研究者們發(fā)現(xiàn)人類基因組的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物能夠穩(wěn)定存在并且編碼蛋白的RNA不超過(guò)2%，其余絕大部分為非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）。起初ncRNA由于功能、種類、數(shù)量等的不明確，被稱為“暗物質(zhì)”。隨著研究的深入，一系列高通量的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序表明，人類細(xì)胞內(nèi)在除核糖體、線粒體以外的區(qū)域里，ncRNA的數(shù)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)mRNA，占據(jù)著主導(dǎo)地位[1]，并且在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工、蛋白質(zhì)翻譯等方面都起著關(guān)鍵性作用。如今，ncRNA被認(rèn)為是潛在的治療靶點(diǎn)，重要的病理標(biāo)志物等等，已經(jīng)成為了研究的熱點(diǎn)之一。在眾多ncRNA分類中，以長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）的數(shù)量最多，功能最為復(fù)雜。lncRNA是一類分子大于200 nt的非編碼RNA的總稱，廣泛分布于胞質(zhì)與胞核之中，是目前研究最少，但潛力巨大的ncRNA之一。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口老齡化及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，心血管病危險(xiǎn)因素流行趨勢(shì)明顯，心血管病的患者數(shù)持續(xù)增加[2]。高發(fā)、難控制、嚴(yán)重威脅人類生命安全的心血管疾病，是否能通過(guò)以lncRNA為代表的ncRNA找到新的診斷治療方向，也引起了眾多科研人員與臨床工作者的關(guān)注。當(dāng)前，在心血管領(lǐng)域，lncRNA一系列的研究結(jié)果不斷涌出。這些研究不僅從心血管系統(tǒng)的發(fā)育，心血管疾病的病理生理過(guò)程等基礎(chǔ)方面入手，也在臨床疾病診斷的潛在價(jià)值方面進(jìn)行探尋。本文將從lncRNA的分類、功能等方面簡(jiǎn)要介紹lncRNA，同時(shí)聯(lián)系近期重要研究成果介紹lncRNA在心血管領(lǐng)域的研究進(jìn)展以及潛在的臨床運(yùn)用前景。

1 lncRNA分類與功能

1.1lncRNA的分類

自2002年第一條長(zhǎng)鏈lncRNA被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，一直到今日，研究者們對(duì)于lncRNA的分類仍無(wú)定論。目前根據(jù)各種文獻(xiàn)與報(bào)道，最常見(jiàn)的分類方式為根據(jù)在基因組上相對(duì)于蛋白編碼基因的位置分為5種：正義鏈重疊（Sense overlapping，OT）、反義鏈（antisense，AS）、轉(zhuǎn)錄加工后（Processed transcript）、正義內(nèi)含子（Sense intronic）、基因間（intergenic noncoding RNA，LincRNA），目前這也是對(duì)新發(fā)現(xiàn)lncRNA進(jìn)行命名的根據(jù)之一，如BACE1-AS，表示由BACE1基因反義鏈轉(zhuǎn)錄而來(lái)的lncRNA。此外，還有根據(jù)lncRNA分子大小，結(jié)合位點(diǎn)分類等。St Laurent等[3]在對(duì)近期文獻(xiàn)中雜亂的分類進(jìn)行了綜合統(tǒng)一，而繁多的分類不僅說(shuō)明lncRNA自身的復(fù)雜，也說(shuō)明了我們對(duì)lncRNA所知甚少的現(xiàn)狀。

1.2lncRNA的功能

lncRNA功能繁多，研究比較多的包括表觀遺傳、細(xì)胞周期和細(xì)胞分化的調(diào)控，劑量補(bǔ)償效應(yīng)等。目前已知lncRNA在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、翻譯等多個(gè)層次調(diào)控基因的表達(dá)水平或影響與之相作用分子的結(jié)構(gòu)與功能，其常見(jiàn)的作用機(jī)制包括染色質(zhì)重塑、基因印記、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄、mRNA降解、蛋白質(zhì)以及miRNA的沉默等[4，5]，然而隨著研究的深入，lncRNA涌現(xiàn)出了新的功能。近期Lee等[6]發(fā)現(xiàn)一種可以幫助維持細(xì)胞內(nèi)正確的染色體數(shù)目的lncRNA，NORAD-lncRNA，缺少這種lncRNA會(huì)使細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目變得異常。此外，Anderson等[7]在分析梳理肌肉特異性的lncRNA時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種在骨骼肌中特異表達(dá)的lncRNA能編碼一條包含46個(gè)氨基酸微小肽鏈。這些研究都對(duì)ncRNA的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)提出了新的挑戰(zhàn)。

2 lncRNA與心血管系統(tǒng)

近年來(lái)已有不少研究成果表明lncRNA可在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后等層次調(diào)控心血管系統(tǒng)的發(fā)育，影響各種心血管疾病的病理進(jìn)程[8，9]。目前在心肌病以及心臟發(fā)育領(lǐng)域，lncRNA的研究成果相對(duì)較多。

2.1lncRNA在心肌病中的作用

研究表明，lncRNA在心肌病的作用多與調(diào)控心肌的纖維化相關(guān)，心肌纖維化則是包括缺血性心臟病、心肌肥厚、心律失常、心力衰竭等心肌病重要的病理過(guò)程[10，11]。Han等[12]發(fā)現(xiàn)一種由編碼肌球蛋白重鏈（myosin heavy chain，Myh7）的反義鏈編碼的lncRNA，Mhrt，可以阻止Brgl（一種在心肌病中異常表達(dá)，具有染色質(zhì)重塑功能的因子，可以促進(jìn)心肌纖維化）識(shí)別與結(jié)合Brgl的目標(biāo)基因位點(diǎn)，從而抑制心肌的肥厚、纖維化以及心衰過(guò)程。除了Myh7以外，目前發(fā)現(xiàn)的還有LIPCAR[13]、CHRF[14]等也參與了心肌纖維化與心室重構(gòu)。同時(shí)，也有研究報(bào)道了lncRNA參與腎、肝、肺等[15-17]其他器官的病理性纖維化之中，可能揭示了lncRNA對(duì)器官病理進(jìn)展一種普遍性的影響機(jī)制。近期有研究者[18]從心臟肥厚狀態(tài)下的lncRNA與mRNA、miRNA的相互作用網(wǎng)絡(luò)入手，以求從全新的角度來(lái)理解該疾病的發(fā)展過(guò)程。

2.2lncRNA在心臟發(fā)育中的作用

從2012年Klattenhoff等[19]發(fā)現(xiàn)小鼠中Bvht對(duì)干細(xì)胞向心肌細(xì)胞分化有調(diào)控作用之后，陸陸續(xù)續(xù)有研究報(bào)道lncRNA在心血管系統(tǒng)發(fā)育中其調(diào)控作用。如Korostowski等[20]發(fā)現(xiàn)lncRNA，KCNQ1OT1可以通過(guò)基因印記表達(dá)機(jī)制來(lái)影響心臟早期的發(fā)育。又如Grote等[21]發(fā)現(xiàn)了名為Fendrr的lncRNA在側(cè)板中胚層中特異的表達(dá)，并且通過(guò)調(diào)控多梳抑制復(fù)合物2（PCR2）和TrxG/ MLL復(fù)合體來(lái)影響心臟的發(fā)育。Kurian等[22]在人的胚胎細(xì)胞中鑒定了3類新的lncRNA，ALIEN、TERMINATOR、PUNISHE，他們?cè)谌伺咛ジ杉?xì)胞的多能性中扮演著重要角色，可以影響人的多能干細(xì)胞向血管內(nèi)皮細(xì)胞方向的分化。

2.3其他

除了上述對(duì)心肌疾病、心臟發(fā)育的影響之外，心血管領(lǐng)域的lncRNA還涉及到了冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗死、內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂等[9]。Ounzain等[23]總結(jié)了近期鑒定出的與心血管疾病相關(guān)的lncRNA，并對(duì)它們的功能、類型、來(lái)源等進(jìn)行了詳細(xì)的分類。然而值得注意的是，已有研究發(fā)現(xiàn)lncRNA在各物種之間差異較大[24]，這就意味著動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的成果很難直接適用于人類，這無(wú)疑為lncRNA的運(yùn)用增加了不小的難度。

3 lncRNA在心血管疾病臨床運(yùn)用的潛力

目前l(fā)ncRNA與臨床運(yùn)用相關(guān)的研究主要集中在以下兩個(gè)方面：

3.1lncRNA標(biāo)志物

尋找高敏感、高特異的心肌梗死、心衰標(biāo)志物一直都是心血管領(lǐng)域的熱點(diǎn)。lncRNA的出現(xiàn)，無(wú)疑提供新的探索方向。Kumarswamy等[13]利用基因芯片技術(shù)，尋找到了早期心肌梗死后左心室重塑的患者與未重塑患者的血漿中的lncRNA表達(dá)的差異，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行篩選、確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)一種未知的lncRNA（命名為L(zhǎng)IPCAR）在早期心肌梗死后左心室重塑患者的血液循環(huán)中低表達(dá)。之后，研究者設(shè)定納入排出標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了3類前瞻性的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)LIPCAR作為標(biāo)志物不易受到其他因素影響，獨(dú)立于年齡、性別、射血分?jǐn)?shù)等因素之外，并有著更高的特異性。同年，Vausort等[25]在探索心肌梗死患者中的lncRNA變化時(shí)，利用收集到的414例急性心肌梗死患者的血液樣本，在外周血細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)我們所熟知的ANRIL以及KCNQ1OT1，在心肌梗死前后都有著顯著的變化，同樣提示它們可能是急性心肌梗死潛在的良好生物標(biāo)志。近期，Cai等[26]利用基因芯片發(fā)現(xiàn)冠心患者的外周血單核細(xì)胞中的一種新的lncRNA，LncPPARδ的表達(dá)是非冠心患者的兩倍之高，并以此為切入點(diǎn)進(jìn)一步研究，證實(shí)該lncRNA對(duì)于冠心病是一種穩(wěn)定的、敏感度高的標(biāo)志物。

3.2潛在的藥物治療靶點(diǎn)

隨著技術(shù)的發(fā)展，藥物治療已經(jīng)進(jìn)入了分子領(lǐng)域，而對(duì)各種RNA的調(diào)控已經(jīng)成為下一代藥物的研究的重點(diǎn)[27]。lncRNA在分子水平上有著強(qiáng)大的調(diào)控力，通過(guò)分子水平上的調(diào)控影響細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)并進(jìn)一步影響疾病的發(fā)展，其作為藥物靶點(diǎn)的臨床運(yùn)用潛力不容忽視。近期，在心血管領(lǐng)域內(nèi)的多項(xiàng)發(fā)現(xiàn)都展示了lncRNA對(duì)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的影響。如Yan等[28]在研究糖尿病性視網(wǎng)膜微血管病變的潛在調(diào)控因子時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種lncRNA，MIAT。研究者在動(dòng)物、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，lncRNA-MIAT通過(guò)干預(yù)視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和成管過(guò)程來(lái)影響微血管滲漏、新生血管發(fā)生以及炎癥反應(yīng)。進(jìn)一步利用基因敲除等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，lncRNA-MIAT是通過(guò)抑制miR-150-5p（一種miRNA）的表達(dá)，促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF，是miR-150-5p沉默的靶點(diǎn)）的作用，從而促進(jìn)血管的生成。lncRNA-MIAT/VEGF/miR-150的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)為微血管病變的治療和干預(yù)提供新靶點(diǎn)。Wang等[14]在研究與心室肥大相關(guān)的lncRNA，CHRF（cardiac hypertrophy related factor）時(shí)，發(fā)現(xiàn)它通過(guò)與miR-489結(jié)合，抑制miR-489對(duì)基因Myd88的沉默來(lái)影響心室的肥大進(jìn)展。這些發(fā)現(xiàn)都展示了lncRNA通過(guò)在分子水平上的強(qiáng)大調(diào)控能力來(lái)影響細(xì)胞水平的穩(wěn)態(tài)，是優(yōu)良的潛在調(diào)控靶點(diǎn)。值得一提的是，最近已經(jīng)有研究報(bào)道了在心血管疾病的動(dòng)物模型上沉默相關(guān)lncRNA來(lái)治療疾病的成果[29]，這也許是lncRNA臨床運(yùn)用的一個(gè)重大進(jìn)展。

4 問(wèn)題與展望

進(jìn)入后基因組時(shí)代的今天，以lncRNA與miRNA為代表的非編碼RNA的出現(xiàn)，無(wú)疑給研究者們帶來(lái)了巨大的驚喜。新的發(fā)現(xiàn)不斷的涌出，使其成為了科學(xué)家們探索的寶庫(kù)，同時(shí)也給臨床疾病診治的發(fā)展方向注入了新鮮的血液。然而，無(wú)論對(duì)于miRNA還是lncRNA，目前的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，在臨床上的運(yùn)用也尚未起步。尤其lncRNA，其種族保守性差意味著動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的成果無(wú)法直接運(yùn)用到人類上。同時(shí)，lncRNA的分類與命名相對(duì)混亂，加上重疊的術(shù)語(yǔ)以及與lncRNA相關(guān)的新發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)，使得lncRNA的研究、運(yùn)用受到了諸多挑戰(zhàn)。這些都是lncRNA領(lǐng)域所需要解決的問(wèn)題。而對(duì)于心血管領(lǐng)域，lncRNA的運(yùn)用也許只能是等待基礎(chǔ)研究進(jìn)一步的成果出現(xiàn)之后才能全面的開(kāi)展。然而我們也應(yīng)該看到的是，對(duì)于lncRNA的研究才剛剛起步，其不斷出現(xiàn)的新功能也使得研究者們驚喜不斷，我們有理由相信lncRNA潛力無(wú)限。加上近期精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)（Precision Medicine）的提出，是否又能與包括lncRNA在內(nèi)的非編碼RNA碰撞出閃耀的火花，給心血管疾病的患者帶來(lái)新的希望，同樣令人期待萬(wàn)分。隨著技術(shù)的發(fā)展，研究的深入，研究者的重視，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)以lncRNA為首的非編碼RNA必將成為新的研究寵兒，為心血管疾病等眾多領(lǐng)域疾病的診斷治療發(fā)展帶來(lái)新的希望。

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（編輯：汪碧蓉）

重要更正

本刊2016年第10期第953頁(yè)，中國(guó)成人血脂異常防治指南（2016年修訂版） 附件2紙版有誤，以此版為準(zhǔn)，特此更正!

附件2

動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病發(fā)病危險(xiǎn)分層圖

2016-03-07）

404100 重慶市, 中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院 心血管內(nèi)科

馬駿 碩士研究生 主要從事動(dòng)脈粥樣硬化研究 Email：majun199117@163.com 通訊作者：黃嵐 Email：huanglan260@126.com

R541

A

1000-3614（2016）12-1248-03

10.3969/j.issn.1000-3614.2016.12.023