長鏈非編碼RNA在急性心肌梗死中的研究進展

， 賢恩，

急性心肌梗死(acute myocardial infarction， AMI)是一種常見的心血管疾病，該病的發(fā)病率和死亡率在全球范圍內呈明顯上升趨勢，僅我國每年就有新發(fā)病例至少50萬例。目前認為動脈粥樣硬化引起的冠狀動脈管腔閉塞和斑塊破裂是AMI最常見的原因，其特點是內皮損傷、脂質蓄積和動脈粥樣硬化斑塊的形成。進一步研究發(fā)現，心肌細胞凋亡及隨后過度炎癥是心肌梗死病理過程中心肌細胞損傷和死亡的主要原因[1]。然而，缺血區(qū)的血管生成可以延長心肌細胞的存活期，梗死心室纖維化重塑程度決定了心臟功能和預后。因此，抑制細胞壞死和心室纖維化進程，調節(jié)炎癥反應以及促進AMI后血管生成將有望進一步改善AMI病人的預后。

非編碼RNA(non-coding RNA， ncRNA)是RNA的一種，在體內通常不編碼蛋白質，其主要功能是調節(jié)蛋白的表達[2]。既往研究也認為，這些非編碼轉錄過程在生理和病理條件下能調節(jié)關鍵基因表達。更重要的是，近期研究發(fā)現，ncRNA參與了AMI的發(fā)生發(fā)展。與AMI相關的ncRNA主要涉及長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA，lncRNA)、微小RNA(MicroRNA， miRNA)以及環(huán)狀RNA(Cyclic RNA， circRNA)，這些RNA分子均對AMI的病理過程具有調節(jié)因素。另外，lncRNA、miRNA以及circRNA之間又存在復雜的相互作用，這又賦予這些ncRNA更為復雜的綜合功能[3]。

LncRNA是多種類型的線性轉錄RNA分子，其長度200～100 000個核苷酸。作為一類新鑒定的ncRNA，lncRNA在功能上的共同特征是它們不作為蛋白質翻譯的載體，而是參與調節(jié)蛋白表達過程[4]。事實上，許多l(xiāng)ncRNA被認為是基因表達的直接或間接影響因素[5-8]。盡管目前對lncRNA的研究尚處于起步階段，但是由于lncRNA對于正確和及時調節(jié)蛋白質表達也是必不可少的，因此不僅在生物體發(fā)育過程中被認為是發(fā)揮著重要功能，而且在各種生理和病理狀態(tài)(包括AMI)下也承擔著重要作用。此外，由于lncRNA更可能以組織/細胞類型特異性的方式表達，并且可以結合miRNA以及其他RNA分子，所以lncRNA已經獲得了許多研究的關注[9]。

1 LncRNA在心肌細胞凋亡中的作用

1.1 LncRNA自身的抗凋亡作用 近期有研究證實，部分lncRNA被確定為重要的AMI生物標志物及治療靶點[10]。一項臨床研究發(fā)現，AMI發(fā)病72 h時后，血液循環(huán)尿路上皮腫瘤相關lncRNA水平下調[11]。心肌梗死小鼠的微陣列分析顯示，兩種心肌梗死相關轉錄lncRNA分別顯著上調了5倍和13倍[12]。此外，與健康對照相比，AMI病人的血液中特異性的lncRNA肌球蛋白重鏈相關RNA轉錄物(myosin heavy chain-associated RNA transcripts， MHRT)水平顯著升高。H2O2誘導的新生大鼠心肌細胞損傷模型中，MHRT在損傷后的心肌細胞中也被上調，MHRT基因的短干擾RNA敲除后導致比對照組有更多的凋亡細胞，這表明MHRT 不僅是缺血性心肌細胞的生物標志物，而且是心肌細胞的保護性lncRNA和AMI的治療靶點[13]。

1.2 LncRNA通過miRNA介導的抗凋亡作用 LncRNA還可以與miRNA相互作用以發(fā)揮其凋亡抑制功能。 miR-188-3p通過靶向自噬相關蛋白7在病理條件下抑制自噬，而lncRNA自噬促進因子通過下調miR-188-3p調節(jié)自噬細胞死亡，從而促進AMI后自噬[14]。心肌細胞凋亡相關的lncRNA(cardiac apoptosis-related lncRNA， CARL)通過降低內源性miR-539水平抑制線粒體凋亡，反過來上調了抑制蛋白2表達和抑制細胞凋亡[15]。LncRNA H19也影響了AMI后心肌細胞的存活。在胎兒心肌細胞衍生的心肌細胞和心肌梗死小鼠模型中，H19直接結合到miR-103 / 107分子上，抑制受體相互作用的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(receptor-interacting serine/threonine protein kinase， RIPK)1 / RIPK3和Fas相關蛋白與死亡域(Fas-associated protein with death domain， FADD)相關性死亡[16]。此外，lncRNA壞死因子(necrosis-related factor， NRF)靶向miR-873和RIPK1 / RIPK3以調節(jié)心肌細胞死亡。作為內源性RNA，NRF抑制了miR-873表達，反過來增加RIPK1 / RIPK3和心肌細胞死亡[17]。鑒于以上研究結果，部分lncRNA通過抑制心肌細胞死亡，可能成為潛在的AMI治療的靶點。

2 LncRNA調節(jié)梗死區(qū)周圍炎癥狀態(tài)

炎癥反應主要涉及單核細胞遷移和一系列炎性因子的產生，然后引發(fā)級聯反應。心肌細胞局部缺血死亡后誘發(fā)炎癥反應。正常的炎癥反應有助于清除細胞碎片并引發(fā)AMI后的修復機制，而過度炎癥是加重心肌細胞損傷和死亡的關鍵因素。因此，調節(jié)炎癥反應對于預防心肌細胞死亡至關重要[18]。

多種lncRNA調節(jié)梗死區(qū)周圍炎癥狀態(tài)，當前研究較多的是細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2B反義RNA 1(cyclin-dependent kinase inhibitor 2B antisense RNA 1， ANRIL)和心肌梗死相關轉錄物(myocardial infarction associated transcript， MIAT)等等。近期研究發(fā)現ANRIL與淋巴細胞和單核細胞百分比呈正相關關系，但與白細胞計數、嗜中性粒細胞計數、血小板計數和基質金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9， MMP9)呈負相關關系。MIAT與淋巴細胞計數呈正相關，與嗜中性粒細胞和血小板計數呈負相關關系。此外，低氧誘導因子1A反義RNA 2也與白細胞計數、嗜中性粒細胞計數、C-反應蛋白、MMP9和金屬蛋白酶組織抑制因子-1存在一定的正相關性[19]。這些研究結果表明，lncRNA在AMI炎癥反應中扮演著重要的角色。

3 LncRNA調節(jié)缺血區(qū)血管生成

血管生成是AMI發(fā)生后早期組織修復中的關鍵組成部分，也參與限制梗死面積和減少心肌細胞凋亡過程。既往研究很少討論AMI后lncRNA血管生成中的作用。 目前的研究結果也僅報道MIAT與血管生成有關，通過海馬miR-150-5p在視網膜內皮細胞中調節(jié)VEGF水平，起到競爭性內源性RNA的作用。也就是說，MIAT過度表達作為miR-150-5p的宿主，反過來增加VEGF水平并促進血管生成[20]。參與血管發(fā)生的更多l(xiāng)ncRNA探索可以確定它們是否是AMI后促進血管生成的有效因子。

4 LncRNA調節(jié)心肌梗死區(qū)纖維化

心肌梗死后心臟成纖維細胞被激活，隨后產生過量細胞外基質(extracellular matrix， ECM)蛋白，最終損害心肌細胞功能，導致間質纖維化和重塑。因此，抑制ECM過度分泌和沉積是治療AMI改善預后的重要策略。

通過對心肌梗死4周的小鼠模型圍梗死區(qū)lncRNA變化情況進行檢測后發(fā)現，共計53種lncRNA水平上調超過2倍，而另有37種lncRNA下調到正常水平一半以下。同時，NONMMUT022554被認為是最顯著上調的lncRNA，并與參與ECM-受體相互作用的6個上調基因呈正相關關系[21]。部分lncRNA也與心肌纖維化有關，例如H19的過表達就可以促進心肌成纖維細胞增殖和纖維化[22]。此外，近期研究還發(fā)現，lncRNA心肌肥大相關因子能調節(jié)心肌細胞肥大[22]。然而，這些lncRNA在AMI纖維化中的功能尚未完全闡明，其具體的機制也有待進一步探索。

5 LncRNA / circRNA-miRNA介導的相互作用

LncRNA和circRNAs在基因的轉錄和翻譯過程中均能起到調節(jié)作用。同時，lncRNA和circRNA都含有與miRNA的互補結合位點； miRNA又與mRNA相互作用，作為蛋白質表達的負調節(jié)因子。LncRNA和circRNA的調控機制主要通過結合miRNA和形成lncRNA / circRNA-miRNA軸來調節(jié)相關mRNA和蛋白質的表達[4]。如前所述，CARL誘導心肌細胞凋亡并降低miR-539水平，從而抑制心臟線粒體裂解和細胞凋亡[15]，H19直接與miR-103/107結合，抑制RIPK1和RIPK3，負調節(jié)FADD并減少凋亡[16]。同時，MIAT作為miR-150-5p的競爭內源性RNA，調節(jié)VEGF水平和內皮細胞功能[18]?？傊?，這些結果證實了miRNA調控網絡中涉及復雜競爭性內源RNA網絡的關鍵機制，而lncRNA在這個相互作用的機制中具有重要作用。

6 展 望

隨著AMI的新型治療方法研究的逐漸深入，目前已經發(fā)現許多潛在的靶點，特別是lncRNA的研究進展受到了廣泛關注。lncRNA在AMI的生理和病理過程中起重要作用，并能通過控制AMI的病理狀況來改善預后。多項動物模型研究表明，調節(jié)lncRNA水平對于減少梗死面積和恢復左心室功能以及促進AMI后的功能恢復是有效的，但是lncRNA治療的發(fā)展面臨著幾個挑戰(zhàn)。首先，對lncRNA生物學功能機制尚未完全清楚，而且通過與miRNA和circRNAs相互作用而涉及更復雜和更廣泛的功能，這使得對lncRNA的研究也更為復雜。其次，由于lncRNA廣泛存在于生物體內，這使得靶向治療存在脫靶效應和副作用。另外，由于基因治療需要在一定程度上使用載體，所以安全性和有效性仍需要全面評估。因此，盡管lncRNA具有廣闊的應用前景，但是真正進入臨床實踐還有待進一步研究。