lncRNA在動脈粥樣硬化病變中的作用研究進展

李麗娟 王慶高 何亞州

[摘要] 動脈粥樣硬化（AS）引發(fā)的心腦血管疾病是造成死亡的主要原因之一，而AS是多因素、多機制協(xié)同作用的結果，內皮細胞功能障礙、血管平滑肌細胞增殖遷移、脂質代謝紊亂、炎性反應、細胞自噬等參與其中。因AS發(fā)病的復雜性，仍需從不同的角度完善對其發(fā)病機制的認識。近年來長鏈非編碼RNA（lncRNA）被發(fā)現(xiàn)也參與基因的表達調控，作為腫瘤的生物標志物和治療靶點已被廣泛研究和應用，但在AS的研究尚處初始階段。本文綜述了lncRNA參與AS主要病變過程中的研究進展，以期為防治AS提供新思路。

[關鍵詞] 動脈粥樣硬化；長鏈非編碼RNA；病變；研究進展

[中圖分類號] R543.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2018）08（c）-0022-04

[Abstract] The cardiovascular and cerebrovascular diseases caused by atherosclerosis （AS） is one of the main causes of death. AS is the result of synergistic effect of multiple factors and multiple mechanisms. The endothelial dysfunction， proliferation and migration of vascular smooth muscle cell， lipid metabolism disorders， inflammatory response and autophagy are involved in AS. Because of the complexity of its pathogenesis， it still needs to improve the understanding of its pathogenesis from different perspectives. In recent years， long non-coding RNA is found involving in regulating gene expression， as biomarkers and therapeutic targets for tumors， it has been widely studied and applied. However， lncRNA in atherosclerosis is still in early stage. This article reviews the research progress of lncRNA in the pathogenesis of AS， in order to provide new ideas for prevention and treatment of AS.

[Key words] Atherosclerosis； Long non-coding RNA； Lesions； Research progress

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是多種因素相互作用下發(fā)生的一種慢性炎癥性血管病變，是眾多心腦血管疾病的共同病理基礎，可導致威脅生命的急性臨床事件的發(fā)生，如心肌梗死、腦卒中等，嚴重危害人類健康。雖然目前藥物及介入等治療手段能較為有效地改善AS所造成的組織器官損害，但其導致的心腦血管疾病仍居高不下，因此，深入研究AS的發(fā)病機制，尋求其潛在的診療靶標仍具有重要的指導意義。近年來，隨著全基因組分析技術的快速發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)原被認為是基因轉錄“噪音”的長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA），也發(fā)揮了多種生物學功能。lncRNA是一類存在于細胞核或胞質內長度大于200 nt，不編碼蛋白質的線性RNAs，主要由RNA聚合酶Ⅱ轉錄而來，廣泛表達于生物機體細胞中，主要以表觀遺傳修飾、轉錄調控以及轉錄后調控等方式調控DNA甲基化、組蛋白修飾或染色質重構等，使基因沉默或激活[1]，在疾病發(fā)生發(fā)展中起調控作用。AS的主要病理改變包括了內皮細胞功能障礙、血管平滑肌細胞增殖遷移、脂質代謝紊亂、炎性反應、細胞異常自噬等，lncRNA在這些病理過程中有著舉足輕重的調控作用。

1 lncRNA在內皮細胞方面的作用

血管內皮細胞（vascular endothelial cell，VECs）是動脈內膜的重要組成部分，直接接觸循環(huán)血液中的各物質，VECs功能障礙被認為是AS的始動因素。lncRNA在VECs增殖凋亡及其血管化功能中有調節(jié)作用，通過促進或修復VECs損傷，影響AS的發(fā)生發(fā)展。如Michalik等[2]發(fā)現(xiàn)，在體內實驗中敲除或者藥物抑制lncRNA MALAT1后，小鼠內皮增殖受抑制，視網膜血管化降低；下肢缺血血流恢復減慢，毛細血管密度降低。因此MALAT1的缺失抑制VECs增殖和血管化功能，不利于受損VECs的修復。Peng等[3]研究發(fā)現(xiàn)胸腺基質淋巴細胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）通過PI3K/AKT信號通路激活lncRNA HOTAIR轉錄，調控VECs的增殖和遷移，進而防止氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）誘導的VECs損傷。lncRNA在VECs中還可通過競爭性內源性RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）[4]調控網的方式發(fā)揮作用，如Lu等[5]研究發(fā)現(xiàn)lncRNA LOC100129973，作為miR-4707-5p和miR-4767的ceRNA，激活2個VECs凋亡抑制分子API5和BCL2L12抑制內皮細胞凋亡。Zhang等[6]則發(fā)現(xiàn)lncRNA LINC00305作為miR-136的ceRNA，抑制缺氧誘導的人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）增殖，增加其凋亡。細胞焦亡在AS發(fā)展中扮演著一個關鍵的角色，lncRNA MEG3通過與miR-223序列互補結合，抑制miR-223并增加NLRP3（一個焦亡相關的基因）表達，促進人類主動脈內皮細胞焦亡[7]。而在另一個研究中發(fā)現(xiàn)，過表達MEG3抑制miR-21的表達，從而抑制VECs的增殖和遷移[8]。在AS的早期階段，通過對VECs相關異常表達的lncRNA予干預調控，抑制其對VECs的促凋亡作用，促進其對VECs的保護作用將為修復血管內皮損傷、防治AS提供一個新思路。

2 lncRNA在血管平滑肌細胞方面的作用

血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cell，VSMCs）在分化型與增殖型的轉換牽涉到包括AS斑塊穩(wěn)定和新生內膜增生等多種血管病變，VSMCs的異常增殖并遷移至內膜積聚，致使內膜增厚，促進粥樣斑塊形成。研究發(fā)現(xiàn)MALAT1的敲除促進VSMCs從增殖型轉化為分化型，抑制細胞增殖和遷移[9]。ANRIL是冠心病相關最早出現(xiàn)的lncRNA分子，位于冠心病易感區(qū)域——9p21染色體區(qū)域，ANRIL基因攜帶者比非攜帶者具有更加顯著的心肌梗死風險[10]，進一步的研究發(fā)現(xiàn)，ANRIL可導致ANRIL/PRC介導的INK4位點的基因沉默，促使VSMCs異常增殖和AS斑塊形成[11-12]。Ballantyne等[13]通過RNA測序，發(fā)現(xiàn)了一種新的lncRNA，命名為SMILR，在條件刺激后，SMILR在細胞核和細胞質中的表達均增加，而SMILR的降解顯著降低了平滑肌細胞的增殖；在人類血液樣本中，他們還觀察到SMILR在不穩(wěn)定的AS斑塊中表達增加，也檢測到血漿C反應蛋白水平升高，并認為SMILR可能是VSMCs增殖的驅動因素。Li等[14]發(fā)現(xiàn)，與正常血管組織相比，AS斑塊組織中l(wèi)ncRNA BANCR的表達水平上調，在增殖的VSMCs中，BANCR通過激活JNK通路調節(jié)VSMCs的增殖和遷移。以lncRNA為靶點，深入研究其調控VSMCs增殖分化功能的機制，從而抑制VSMCs的異常增殖，使其維持在動態(tài)平衡過程有助于延緩AS進程，這有望成為減少AS等血管病變的新策略。

3 lncRNA在脂質代謝方面的作用

脂質代謝異常是AS重要的危險因素，如長期的高脂條件下不僅對血管內膜造成損害，ox-LDL被巨噬細胞吞噬成為泡沫細胞，是形成早期粥樣斑塊的主要成分之一。lncRNA亦與脂質代謝密切相關，Sun等[15]對小鼠離體的幼稚和成熟脂肪細胞進行轉錄組差異性表達分析，發(fā)現(xiàn)大概有175種lncRNA可能與脂肪組織的形成、脂肪細胞的分化及表型轉化有密切關系。研究發(fā)現(xiàn)ox-LDL能夠顯著升高lncRNA-DYNLRB2-2的表達，而lncRNA-DYNLRB2-2的高表達可以通過GPR119依賴的信號途徑上調ABCA1的表達，促使巨噬細胞膽固醇流出[16]。在THP-1巨噬細胞中，慢病毒介導的lncRNA HOXC-AS1過表達可誘導HOXC6的mRNA和蛋白質表達，進而抑制ox-LDL誘導的膽固醇堆積[17]。Han等[18]在ox-LDL處理過的巨噬細胞系Raw264.7細胞中，檢測到H19表達增加，同時總膽固醇（TC）、三酰甘油（TG）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的表達也明顯上調，高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）表達下調，利用shRNAs對H19進行基因敲除后，降低TG、TC、LDL-C的表達，增加HDL-C的表達。lncRNA除了在巨噬細胞參與脂質代謝，在肝細胞中也發(fā)現(xiàn)其對脂質的調控。Y染色體的基因突變與膽固醇水平有關；lnc-KDM5D-4是一種新型的基因間Y染色體相關lncRNA，Molina等[19]發(fā)現(xiàn)lnc-KDM5D-4保留在肝細胞的細胞核內，敲除后引起基因突變，從而增加肝細胞內脂滴的形成。SREBPs是肝臟脂質平衡的主要調節(jié)劑，Li等[20]發(fā)現(xiàn)人類特異性的lncHR1，可作為SREBP-1c表達的負調節(jié)因子，過表達lncHR1抑制SREBP-1c和脂肪酸合成酶（FAS）的表達，而后抑制了油酸誘導的肝細胞TG和脂滴的堆積；過表達lncHR1后予高脂飲食的小鼠，肝臟中SREBP-1c、FAS、Acetyl-CoA、ACCα表達較少，肝臟和血漿中TG含量也降低。對脂質代謝相關的lncRNA予以干預，使其發(fā)揮抑制脂質堆積，促進代謝的作用，為調脂提供新靶標。

4 lncRNA在AS炎性反應方面的作用

炎癥貫穿了AS發(fā)病的始終，也是導致AS斑塊形成和斑塊不穩(wěn)定的關鍵環(huán)節(jié)。ANRIL[9]在AS中起著重要作用，還可作為炎癥通路的一個組成部分參與AS炎癥的調節(jié)[21]。一些炎性物質可引起lncRNA的改變，lncRNA也可以通過調控基因表達或信號通路參與AS相關的炎性反應。let-7e是炎性反應的重要調節(jié)因子，Inc-MKI67IP-3作為let-7e的ceRNA，抑制let-7e的促炎作用；而let-7e可下調Inc-MKI67IP-3的表達水平，如此形成正反饋回路加重炎癥[22]。研究發(fā)現(xiàn)LINC00305在AS斑塊和單核細胞中富集，在單核細胞系THP-1細胞中，過表達LINC00305可激活AHRR-NF-kB通路，從而促進炎癥相關基因表達[23]。在ox-LDL處理過的巨噬細胞系Raw264.7細胞中，H19表達增加，利用shRNAs對H19進行基因敲除后，降低了原來上調的促炎因子（TNF-α、IL-1β）的水平，增加抗炎因子（IL-4、IL-10）的水平[18]。因此，抑制lncRNA的促炎作用，增強其抗炎作用，有利于穩(wěn)定AS斑塊或者抑制斑塊形成。

5 lncRNA在細胞自噬方面的作用

自噬（autophagy）是真核生物細胞自我調節(jié)以維持內環(huán)境穩(wěn)定和能量代謝的生物學過程[24]，已被證明在VECs、VSMCs以及巨噬細胞等AS相關的細胞當中發(fā)揮調控作用，從而影響AS進程[25-27]。而lncRNA可以通過調控細胞自噬水平在AS中發(fā)揮生物學作用。TGFB2-OT1是來源于轉化生長因子β2（TGF-β2）3′非翻譯區(qū)的lncRNA，作為ceRNA，與miR-4459結合，進而抑制mi-R4459對自噬相關基因ATG13的負調節(jié)作用，促進HUVECs自噬[28]；接下來該團隊又發(fā)現(xiàn)，經兩種炎性誘導劑脂多糖和ox-LDL處理VECs后，細胞中TGFB2-OT1的表達升高，促進TGFB2-OT1與miR-3960、miR-4488和miR-4459的結合，進而分別影響這些microRNA的靶基因，如CERS1、NAT8、LARP1等自噬和炎癥相關的關鍵蛋白，從而調控VECs自噬[29]。lncRNA也參與了巨噬細胞自噬，在人類巨噬細胞感染了分枝桿菌后，巨噬細胞中l(wèi)ncRNA MEG3的敲除誘導自噬的發(fā)生，增強細胞內結核分枝桿菌卡介苗降解[30]。也有研究從腦微血管內皮細胞的角度證明lncRNA與內皮細胞自噬的關系。MALAT1與miR-26b結合，上調ULK2表達，從而促進氧糖剝奪/復氧條件下腦微血管內皮細胞自噬，增加細胞存活[31]。Ma等[32]在膠質瘤血管內皮細胞中發(fā)現(xiàn)，過表達PVT1通過負性調節(jié)miR-186，增加Atg7和Beclin1的表達，誘導內皮細胞產生保護性自噬。在AS環(huán)境下，細胞發(fā)生自噬以應對環(huán)境改變，適度的自噬起到維持細胞內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的作用，而自噬不足或者過度都將不利于細胞正常工作狀態(tài)，自噬也是目前研究的熱點領域，通過干預細胞自噬將會是防治AS很有潛力的途徑。

6 結語與展望

超過98%的人類基因組可轉錄成RNA轉錄本，而沒有蛋白質編碼功能[33]，即非編碼RNA，其中miRNAs和lncRNAs是它們的主要成員。面對如此龐大的隊伍，給研究者們對疾病的認識擴寬了角度，同時也增加了挑戰(zhàn)。lncRNA多以ceRNA的方式起作用，ceRNA基因調控網絡或許可以為揭示AS發(fā)生發(fā)展的復雜性提供新的理論基礎。作用途徑方面，和miRNA一樣，lncRNA也能通過外泌體（exosomes）的運輸來進行信息交流而發(fā)揮調控作用[34]，這都為闡明疾病發(fā)病機制和提供新診療方法展示了廣闊的前景。但因為lncRNA的靶點眾多，ceRNA網絡較為復雜，仍需要探索lncRNA下各調控軸的具體作用機制，以利于對AS各病變過程中相關的lncRNA進行有效干預。lncRNA在AS的研究只是冰山一角，還有很多有功能的lncRNA尚未被發(fā)現(xiàn)，而已知的lncRNA也可能還有未知的功能未被挖掘，相信隨著測序技術、生物信息學等研究手段的不斷進步和完善，lncRNA在AS和AS相關性疾病中的作用將不斷被認知和利用。

[參考文獻]

[1] Chen LL，Carmichael GG. Decoding the function of nuclear long noncoding RNAs [J]. Curr Opin Cell Biol，2010，22（3）：357-364.

[2] Michalik KM，You X，Manavski Y，et al. Long noncoding RNA MALAT1 regulates endothelial cell function and vessel growth [J]. Circ Res，2014，114（9）：1389-1397.

[3] Peng Y，Meng K，Jiang L，et al. Thymic stromal lymphopoietin-induced HOTAIR activation promotes endothelial cell proliferation and migration in atherosclerosis [J]. Bioscience Reports，2017，37（4）：BSR20170351.

[4] Salmena L，Poliseno L，Tay Y，et al. A ceRNA hypothesis：the rosetta stone of a hidden RNA language？ [J]. Cell，146（3）：353-358.

[5] Lu W，Huang SY，Su L，et al. Long Noncoding RNA LOC-100129973 suppresses apoptosis by targeting miR-4707-5p and miR-4767 in vascular endothelial cells [J]. Scientific Reports，2016，6：21620.

[6] Zhang BY，Jin Z，Zhao Z. Long intergenic noncoding RNA 00305 sponges miR-136 to regulate the hypoxia induced apoptosis of vascular endothelial cells [J]. Biomed Pharmacother，2017，94：238-243.

[7] Zhang Y，Liu X，Bai X，et al. Melatonin prevents endothelial cell pyroptosis via regulation of long noncoding RNA MEG3/miR-223/NLRP3 axis [J]. J Pineal Res，2018，64（2）. doi：10.1111/jpi.12449.

[8] Wu Z，He Y，Li D，et al. Long noncoding RNA MEG3 suppressed endothelial cell proliferation and migration through regulating miR-21 [J]. Am J Transl Res，2017，9（7）：3326-3335.

[9] Song TF，Huang LW，Yuan Y，et al. LncRNA MALAT1 regulates smooth muscle cell phenotype switch via activation of autophagy [J]. Oncotarget，2018，9（4）：4411-4426.

[10] Pasmant E，Sabbagh A，Vidaud M，et al. ANRIL，a long，noncoding RNA is an unexpected major hotspot in GWAS [J]. FASEB J，2011，25（2）：444-448.

[11] Motterle A，Pu X，Wood H，et al. Functional analyses of coronary artery disease associated variation on chromosome 9p21 in vascular smooth muscle cells [J]. Hum Mol Genet，2012，21（18）：4021-4029.

[12] Congrains A，Kamide K，Oguro R，et al. Genetic variants at the 9p21 locus contribute to atherosclerosis through modulation of ANRIL and CDKN2A/B [J]. Atherosclerosis，2012，220（2）：449-455.

[13] Ballantyne MD，Pinel K，Dakin R，et al. Smooth Muscle Enriched Long Noncoding RNA（SMILR）Regulates Cell Proliferation [J]. Circulation，2016，133（21）：2050-2065.

[14] Li H，Liu X，Zhang L，et al. LncRNA BANCR facilitates vascular smooth muscle cell proliferation and migration through JNK pathway [J]. Oncotarget，2017，8（70）：114568-114575.

[15] Sun L，Goff LA，Trapnell C，et al. Long noncoding RNAs regulate adipogensis [J]. Proc Natl Acad Sci USA，2013， 110（9）：3387-3392.

[16] Hu YW，Yang JY，Ma X，et al. A lincRNA-DYNLRB2-2/GPR119/GLP-1R/ABCA1-dependent signal transduction pathway is essential for the regulation of cholesterol homeostasis [J]. J Lipid Res，2014，55（4）：681-697.

[17] Huang C，Hu YW，Zhao JJ，et al. Long noncoding RNA HOXC-AS1 suppresses Ox-LDL-induced cholesterol accumulation through promoting HOXC6 expression in THP-1 macrophages [J]. DNA Cell Biol，2016，35（11）：722-729.

[18] Han Y，Ma J，Wang J，et al. Silencing of H19 inhibits the adipogenesis and inflammation response in ox-LDL-treated Raw264.7 cells by up-regulating miR-130b [J]. Molecular Immunology，2017，93：107-114.

[19] Molina E，Chew GS，Myers SA，et al. A novel Y-specific long non-coding RNA associated with cellular lipid accumulation in HepG2 cells and atherosclerosis-related genes [J]. Scientific Reports，2017，7（1）：16710.

[20] Li D，Cheng M，Niu Y，et al. Identification of a novel human long non-coding RNA that regulates hepatic lipid metabolism by inhibiting SREBP-1c [J]. Int J Biol Sci，2017，13（3）：349-357.

[21] Chi JS，Li JZ，Jia JJ，et al. Long non-coding RNA ANRIL in gene regulation and its duality in atherosclerosis [J]. J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci，2017，37（6）：816-822.

[22] Lin Z，Ge J，Wang Z，et al. Let-7e modulates the inflammatory response in vascular endothelial cells through ceRNA crosstalk [J]. Scientific Reports，2017，7：42498.

[23] Zhang DD，Wang WT，Xiong J，et al. Long noncoding RNA LINC00305 promotes inflammation by activating the AHRR-NF-κB pathway in human monocytes [J]. Scientific Reports，2017，7：46204.

[24] Mei Y，Thompson MD，Cohen RA，et al. Autophagy and oxidative stress in cardiovascular diseases [J]. Biochim Biophys Acta，2015，1852（2）：243-251.

[25] Torisu K，Singh KK，Torisu T，et al. Intact endothelial autophagy is required to maintain vascular lipid homeostasis [J]. Aging Cell，2016，15（1）：187-191.

[26] De Meyer GR，Grootaert MO，Michiels CF，et al. Autophagy in vascular disease [J]. Circ Res，2015，116（3）：468-479.

[27] Wang T，Zhang L，Hu J，et al. Mst1 participates in the atherosclerosis progression through macrophage autophagy inhibition and macrophage apoptosis enhancement [J]. J Mol Cell Cardiol，2016，98：108-116.

[28] Ge D，Han L，Huang S，et al. Identification of a novel MTOR activator and discovery of a competing endogenous RNA regulating autophagy in vascular endothelial cells [J]. Autophagy，2014，10：957-971.

[29] Huang S，Lu W，Ge D，et al. A new microRNA signal pathway regulated by long noncoding RNA TGFB2-OT1 in autophagy and inflammation of vascular endothelial cells [J]. Autophagy，2015，11：2172-2183.

[30] Pawar K，Hanisch C，Palma Vera SE，et al. Down regulated lncRNA MEG3 eliminates mycobacteria in macrophages via autophagy [J]. Sci Rep，2016，6：19416.

[31] Li Z，Li J，Tang N. Long noncoding RNA Malat1 is a potent autophagy inducer protecting brain microvascular endothelial cells against oxygen-glucose deprivation/reoxygenation-induced injury by sponging miR-26b and upregulating ULK2 expression [J]. Neuroscience，2017， 354：1-10.

[32] Ma Y，Wang P，Xue Y，et al. PVT1 affects growth of glioma microvascular endothelial cells by negatively regulating miR-186 [J]. Tumour Biol，2017，39（3）：1010428317694 326.

[33] Mouse Genome Sequencing Consortium，Waterston RH，Lindblad-Toh K，et al. Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome [J]. Nature，2002，420（6915）：520-562.

[34] Chen L，Yang W，Guo Y，et al. Exosomal lncRNA GAS5 regulates the apoptosis of macrophages and vascular endothelial cells in atherosclerosis [J]. PLoS One，2017，12（9）：e0185406.

（收稿日期：2018-03-23 本文編輯：蘇 暢）