LncRNA在心力衰竭預(yù)后判斷和治療中的潛力研究進(jìn)展

貢時(shí)雨，范慧敏，張旭敏*，周曉慧*

(1.同濟(jì)大學(xué)附屬方醫(yī)院心臟內(nèi)科，上海 200120； 2.同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院心臟外科，上海 200120；3.同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院心力衰竭研究所，上海 200120)

心力衰竭(heart failure，HF)是多種心血管疾病的終末階段。目前全球心力衰竭患者約有2600萬(wàn)，我國(guó)心衰患病率為0.9%，總?cè)藬?shù)約超400萬(wàn)，隨年齡增高，心衰患病率顯著上升。且住院率及死亡率居高不下，嚴(yán)重者5年存活率不足20%[1]。因此，早期診斷和有效的治療對(duì)減少心衰患者住院率及提高生存率是十分重要的。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，心衰的診斷由最初的X線顯示心胸比到之后的心臟超聲顯示左室大小、左室射血分?jǐn)?shù)及血漿中BNP、NT-pro-BNP含量，其診斷準(zhǔn)確性、安全性和預(yù)后判斷都有了一定的提高。心衰的治療，也已經(jīng)逐漸從以往的單純改善癥狀發(fā)展到主要以阻斷神經(jīng)內(nèi)分泌異常、心肌重塑為主的生物學(xué)治療模式。然而，血漿NT-proBNP往往受腎功能排泄等影響而出現(xiàn)假性升高，因此，是否存在特異性、靈敏性更高的血液學(xué)指標(biāo)來(lái)診斷并判斷心衰的預(yù)后，以及新型更為有效的可以逆轉(zhuǎn)心臟重構(gòu)的治療策略，都需要進(jìn)一步深入的探索。

1 LncRNA 簡(jiǎn)介

人類基因組中僅3%為編碼蛋白質(zhì)的基因，大量的非編碼轉(zhuǎn)錄本以往被認(rèn)為是垃圾基因或者轉(zhuǎn)錄噪音，最近研究發(fā)現(xiàn)這些非編碼RNA(noncoding RNAs)也具有重要的功能。其中，長(zhǎng)鏈非編碼RNA (long non-coding RNA, LncRNA)是長(zhǎng)度大于 200 個(gè)核苷酸的非編碼RNA，占人類基因組的62%。LncRNA參與細(xì)胞分化、發(fā)育、防御反應(yīng)以及免疫應(yīng)答等多種重要的生理過(guò)程。LncRNA不編碼蛋白質(zhì)，但可通過(guò)表觀遺傳調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、miRNA調(diào)控等過(guò)程發(fā)揮作用。

2 LncRNA的轉(zhuǎn)化研究潛力

有關(guān)LncRNA在人類疾病中的作用，研究最為深入的是腫瘤性疾病。大量研究證實(shí),許多腫瘤的發(fā)生發(fā)展都伴隨著 LncRNA 的異常表達(dá)，LncRNA作為原癌基因促進(jìn)腫瘤的生成,或者作為抑癌基因抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮極其重要的作用[2-3]。目前與腫瘤相關(guān)的部分LncRNA研究成果已經(jīng)進(jìn)行臨床轉(zhuǎn)化。如尿中前列腺特異性基因LncRNA-PCA3是比血清前列腺特異性抗原(PSA)更特異的的生物標(biāo)志物[4-5]；肺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)LncRNA-MALAT1是可診斷非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)的血液學(xué)生物標(biāo)志物[6]等。LncRNA的大部分功能仍在探索中，這為腫瘤的診斷及治療提供了新的可能。

3 LncRNA與心血管疾病

有關(guān)LncRNA在心血管疾病中的作用研究起步較晚，已有研究發(fā)現(xiàn)LncRNA廣泛參與了心臟發(fā)育、動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗塞、心臟衰竭、高血壓和動(dòng)脈瘤等發(fā)病過(guò)程[7-8]。研究發(fā)現(xiàn)，冠心病的遺傳易感基因ANRIL與心肌梗死和動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生密切相關(guān)[9-13]。LncRNA-p21可能用于冠心病的診斷和治療[14]。最近研究顯示，LncRNA-MIAT (myocardial infarction-associated transcript,MIAT)，是心肌梗死的敏感位點(diǎn)，其在外周血的表達(dá)水平可以區(qū)分ST段抬高(低MIAT)和非ST段抬高性心肌梗死[15]。LncRNA-MIAT還可通過(guò)miR-150-5p 以及VEGF 信號(hào)參與心肌梗死的發(fā)病[16]。LncRNA-CARL可以抑制線粒體裂變和心肌細(xì)胞凋亡，減輕缺血再灌注的損傷[17]。此外，相關(guān)的動(dòng)物模型和臨床研究也發(fā)現(xiàn)了多種與心梗相關(guān)的LncRNA表達(dá)水平變化、表達(dá)時(shí)相的特點(diǎn)，如心臟特異性的LncRNA-MIRT1和MIRT2[18]，以及最新研究的LncRNA-UCA1可作為急性心肌梗死新的生物標(biāo)志物[19]。這些研究均揭示了LncRNA用于心血管疾病診斷和治療的巨大潛力。

4 LncRNA在心力衰竭研究中的進(jìn)展

4.1 LncRNA在心力衰竭診斷和預(yù)后判斷中的作用

研究發(fā)現(xiàn)，多種LncRNA可能用于心力衰竭的診斷和預(yù)后判斷。循環(huán)線粒體LncRNA-LIPCAR是心臟重構(gòu)不良的預(yù)測(cè)因子,與心力衰竭患者的生存相關(guān)。早期心梗后左室重塑患者血漿LncRNA-LIPCAR低表達(dá)，但在心衰晚期表達(dá)上調(diào)。LIPCAR的表達(dá)特點(diǎn)與急性心梗患者心臟重構(gòu)有關(guān),可作為慢性心衰患者心血管疾病死亡率的預(yù)測(cè)指標(biāo)。該研究第一次提出 LncRNA作為心血管疾病的生物標(biāo)志物[20]。也有研究顯示[21]，心?；颊叩耐庵苎校琣HIF、KC-NQ1OT1、MALAT1含量增加，ANRIL含量下降,其表達(dá)變化在STEMI (ST段抬高型心肌梗死)、NSTEMI (非ST段抬高型心肌梗死)中也有不同。其中ANRIL、KC-NQ1OT1還可預(yù)測(cè)左心室功能不全，用于心衰的診斷，但其潛在的預(yù)后價(jià)值仍需進(jìn)一步探究。

相關(guān)臨床研究[22]檢測(cè)了72名心衰患者和60名非心衰患者血漿中已知的與心血管疾病相關(guān)的13個(gè)獨(dú)立LncRNA水平，發(fā)現(xiàn)心衰患者血漿中NFAT(NRON)和肌球蛋白重鏈相關(guān)的反義LncRNA轉(zhuǎn)錄物簇MHRT的水平顯著高于非心衰患者。循環(huán)NRON和MHRT的升高可預(yù)測(cè)心衰，被認(rèn)為是心衰的新型生物標(biāo)志物。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，NRON的預(yù)測(cè)能力與NT-proBNP的預(yù)測(cè)能力相當(dāng)甚至高于NT-proBNP,這將預(yù)示著或許NRON可作為更為特異且受影響較少的心衰預(yù)后標(biāo)志物。

最近研究發(fā)現(xiàn)[23]，阿爾茲海默病相關(guān)基因BACE1、反義LncRNA(AS LncRNA)BACE1-AS與其編碼蛋白β-淀粉樣蛋白表達(dá)在心衰患者及鼠模型的心衰組織中均有上調(diào)。在缺氧、局部缺血時(shí)，細(xì)胞應(yīng)激促進(jìn)ACE1-AS水平升高，從而增加BACE1 mRNA的表達(dá)，使具有心肌毒性的β-淀粉樣蛋白1-40表達(dá)增加，以參與心衰的發(fā)病過(guò)程。BACE1/BACE1-AS/β-淀粉樣蛋白軸的異常調(diào)節(jié)與高危心血管患者的死亡密切相關(guān)，表明BACE1-AS或許可成為心衰預(yù)后的生物標(biāo)志物，甚至可以通過(guò)減少β-淀粉樣蛋白的表達(dá)來(lái)改善心衰患者的預(yù)后。

此外，也有研究者通過(guò)比較經(jīng)心臟移植治療與未經(jīng)移植的心衰患者心臟中LncRNA的表達(dá)水平。與供體心臟相比，心衰心臟中共有105個(gè)差異表達(dá)的LncRNAs且存在著差異表達(dá)調(diào)控[24]。表明LncRNA轉(zhuǎn)錄譜可能作為心衰的診斷及預(yù)后的生物標(biāo)志物。

4.2 LncRNA在心力衰竭治療方面的潛力

一直以來(lái)，降低心肌適應(yīng)性肥大被認(rèn)為是心力衰竭的治療靶點(diǎn)。Wang等[25]發(fā)現(xiàn)LncRNA-CHRF在血管緊張素II誘導(dǎo)的肥大的心肌細(xì)胞中顯著升高，在小鼠心臟主動(dòng)脈縮窄模型和人的心衰樣品中也被觀察到同樣的現(xiàn)象。進(jìn)一步的研究表明，CHRF能通過(guò)和miR-489結(jié)合,使與Myd88結(jié)合的miR-489減少,從而使靶基因Myd88表達(dá)上調(diào)，誘導(dǎo)心肌肥厚。CHRF的過(guò)度表達(dá)在體外誘導(dǎo)肥大反應(yīng)，并增加體內(nèi)心肌細(xì)胞凋亡，而敲低該基因表達(dá)則減輕血管緊張素II誘導(dǎo)的心力衰竭小鼠模型中的心臟肥大。CHRF(心臟肥大相關(guān)因子)的發(fā)現(xiàn)對(duì)減少心肌肥大從而預(yù)防和治療心臟衰竭有著重大意義。

Han等[26]發(fā)現(xiàn)了一組來(lái)自鼠肌球蛋白重鏈7(MYH7)的反義LncRNA轉(zhuǎn)錄物簇MHRT，LncRNA-MHRT具有心臟特異性，且具有心臟保護(hù)作用，它通過(guò)抑制BRG1抗心衰，是預(yù)防及治療心衰的關(guān)鍵分子。MHRT在健康鼠心肌細(xì)胞核中過(guò)表達(dá)能保護(hù)心臟，減少M(fèi)YH 6/7蛋白的相互轉(zhuǎn)換，在此過(guò)程中，MHRT直接與BRG1蛋白解旋酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合，防止BRG1與其目標(biāo)靶點(diǎn)的DNA結(jié)合。相比之下，在心肌肥厚、應(yīng)激狀態(tài)下，MHRT表達(dá)下調(diào)，允許BRG1抑制MYH 6并激活MYH 7，使BRG1參與心肌肥厚基因的轉(zhuǎn)錄。而人MHRT在肥厚、缺血性或特發(fā)性心肌病患者的心臟中被抑制。對(duì)于MHRT替代療法是將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床的首選策略。

LncRNA不僅與心衰直接相關(guān)，還可以通過(guò)與其它非編碼RNA相互作用來(lái)影響心衰的發(fā)生。如，LncRNA-APF(自噬促進(jìn)因子)、miR-188-3p、ATG7組成一種新的自噬模式，APF通過(guò)靶向調(diào)控miR-188-3p，從而影響ATG7(自噬中關(guān)鍵的啟動(dòng)子及自噬標(biāo)記物)表達(dá)，可以有效減少心梗面積，降低心衰發(fā)生概率或延長(zhǎng)生存時(shí)間。ATG7通過(guò)miR-188-3p參與抑制ATG7翻譯，MiR-188-3p通過(guò)在體內(nèi)和體外靶向ATG7來(lái)抑制自噬和細(xì)胞死亡。APF直接結(jié)合miR-188-3p，因此抑制其活性。調(diào)節(jié)LncRNA-APF的水平可作為心肌梗死和心力衰竭新一治療策略的潛在目標(biāo)和診斷工具[27]。

LncRNA-CARL通過(guò)損害miR-539依賴性PHB2下調(diào),抑制缺氧誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞線粒體裂變致線粒體分裂異常，參與包括心衰在內(nèi)的許多疾病的發(fā)病機(jī)制。其中，CARL充當(dāng)了miRNA“海綿”的作用，對(duì)CARL的調(diào)節(jié)可能為介入心臟病治療提供新的方法[28]。

腫瘤壞死因子(TNF)通過(guò)激活NF-cB途徑的靶基因介導(dǎo)心衰的發(fā)生。研究顯示,TNFα刺激小鼠胚胎成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)表達(dá)多種LncRNA。LETHE便是其中一種假性LncRNA，其通過(guò)NF-κB或糖皮質(zhì)激素受體激動(dòng)劑使促炎細(xì)胞因子選擇性誘導(dǎo)，并在NF-κB的負(fù)反饋信號(hào)中起作用。此外,LETHE還能誘發(fā) TNFα和IL-1β，但不是作為Toll樣受體激動(dòng)劑。表明這些表達(dá)的LncRNA或許可作為心衰治療的干預(yù)靶點(diǎn)[29]。

Yang等[30]通過(guò)研究安裝左心室輔助裝置(LVAD)前后，缺血和非缺血性心衰的心臟組織左室(Left Ventricular，LV)心肌部分LncRNA表達(dá)譜變化，發(fā)現(xiàn)113種新型LncRNA。并且，缺血和非缺血性衰竭的心臟組織中分別有679和570個(gè)LncRNA差異表達(dá)，相當(dāng)于約10%的患者在安裝LVAD后心臟功能得到改善。心臟LncRNA表達(dá)變化，不僅區(qū)分了心肌病LV樣本中的非心衰患者，還區(qū)分LVAD治療前后心肌病(包括缺血和非缺血性心衰)LV樣本。該研究不僅表明LncRNA的表達(dá)譜上調(diào)或下調(diào)可以區(qū)分不同病因的心衰，而且首次證明，LncRNA可能在心肌病的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，并且有助于逆轉(zhuǎn)在機(jī)械循環(huán)支持卸載后因血液動(dòng)力學(xué)導(dǎo)致的左室重塑。

Danhua等[31]通過(guò)信息學(xué)芯片技術(shù)篩選心衰小鼠心臟、全血及血漿的LncRNA，發(fā)現(xiàn)其中有32個(gè)LncRNA在血循環(huán)中穩(wěn)定表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這些循環(huán)LncRNA水平并不只來(lái)源于衰竭的心臟，也可能在心衰過(guò)程中，由循環(huán)系統(tǒng)其它細(xì)胞激活釋放的。這些在心衰小鼠中穩(wěn)定表達(dá)的LncRNA或許可作為心衰診斷和治療的生物學(xué)標(biāo)志物。

5 展望

越來(lái)越多的研究證明, LncRNA 能夠在表觀遺傳水平、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平影響基因的表達(dá), 廣泛參與機(jī)體幾乎所有的生理病理過(guò)程[32]。最近的研究顯示，LncRNA在心衰發(fā)生發(fā)展中的表達(dá)變化，既能夠作為疾病診斷的標(biāo)志物，也可以作為潛在的干預(yù)靶點(diǎn)，是我們后續(xù)研究的重要方向。然而部分新發(fā)現(xiàn)的LncRNA在心衰診斷和治療中的價(jià)值仍處于動(dòng)物研究階段，仍需要進(jìn)一步的患者樣本研究進(jìn)行明確，有關(guān)可能的干預(yù)手段也有待于進(jìn)一步的臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)LncRNA的深入研究不僅有助于了解心衰的分子生物學(xué)機(jī)制、提供新的生物學(xué)標(biāo)志物，也對(duì)疾病的診斷、治療及預(yù)后提供新的方式和手段。

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