lncRNA在動(dòng)脈粥樣硬化病變中的作用研究進(jìn)展

張麗娜，姚德山，沈 慧，龔開政,2※

(1.揚(yáng)州大學(xué)附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，江蘇 揚(yáng)州 225001；2.揚(yáng)州大學(xué)心血管研究所，江蘇 揚(yáng)州 225001)

動(dòng)脈粥樣硬化是心血管疾病的主要致病和死亡原因[1]。實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)確定了動(dòng)脈粥樣硬化的幾個(gè)危險(xiǎn)因素，包括高血壓、血脂異常、糖尿病、肥胖、吸煙、飲食、性別等[2]。動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生在一定程度上與內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂和慢性炎癥密切相關(guān)。長期以來，人們一直關(guān)注那些能轉(zhuǎn)錄、編碼、翻譯蛋白的各種基因序列，這類哺乳動(dòng)物基因組中蛋白質(zhì)編碼基因的比例不足2%，但隨著二代測序的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)剩下的非蛋白編碼區(qū)并非“垃圾DNA”，而是包含大量轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件和非編碼RNA基因，且這些非編碼RNA在生物學(xué)過程中起著非常重要的作用，目前發(fā)現(xiàn)或預(yù)測的人非編碼基因已經(jīng)超過了蛋白質(zhì)編碼基因，達(dá)到4萬以上，其中主要為長鏈非編碼RNAs(long non-coding RNAs，lncRNAs)[3]。lncRNAs是一類高度保守的序列，它們通常具有多種功能，主要包括信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、分子誘餌、支架和引導(dǎo)核糖核酸復(fù)合體等。研究表明，lncRNAs可參與調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、血管炎癥和新陳代謝的功能，因此lncRNAs可能在動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展中具有重要的影響[4]。最近，基因組學(xué)研究揭示了一系列新的lncRNAs候選生物標(biāo)志物可能有助于對動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病機(jī)制的深入研究，現(xiàn)就lncRNAs在動(dòng)脈粥樣硬化病變中的作用研究進(jìn)展予以綜述。

1 lncRNAs的特性與功能

lncRNAs是繼微RNAs(microRNAs，miRNAs)之后的研究熱點(diǎn)。目前，將核苷酸長度>200 nt，無蛋白編碼功能的RNA定義為lncRNAs[5]。2015年，StLaurent等[6]依據(jù)lncRNAs的大小、來源及基因組定位，將其主要分為正義、反義、基因內(nèi)、基因間、雙向 lncRNA和環(huán)狀RNA六類。最近的研究發(fā)現(xiàn)，lncRNAs在多種通路中均起到了關(guān)鍵的作用，主要功能包括：①基因印跡：基因印跡為表達(dá)調(diào)控的一種，能夠使2個(gè)等位基因中1個(gè)表達(dá)1個(gè)不表達(dá)(父源或母源基因)，X染色體失活特異性轉(zhuǎn)錄物是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)在基因印跡中起重要作用的lncRNA；②分子誘餌：lncRNA可誘導(dǎo)蛋白質(zhì)與其結(jié)合，從而抑制下游基因的表達(dá)；③支架或向?qū)Чδ埽簂ncRNA的支架和導(dǎo)向功能是目前的研究熱點(diǎn)，lncRNA可與蛋白質(zhì)或DNA結(jié)合，將特定復(fù)合物引導(dǎo)到相應(yīng)的位置上；④信號(hào)功能：當(dāng)細(xì)胞受到某種刺激后可表現(xiàn)出相應(yīng)的組織特異性，可成為疾病的生物學(xué)標(biāo)志物[7]。雖然，目前大多數(shù)研究仍處于初級階段，希望通過對lncRNAs與動(dòng)脈粥樣硬化疾病之間關(guān)系的深入探討和總結(jié)，為日后的研究奠定基礎(chǔ)，并為動(dòng)脈粥樣硬化引起的心腦血管疾病提供新的診療思路。

2 lncRNAs在巨噬細(xì)胞和炎癥中的作用

內(nèi)皮功能受損是早期動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的病理特征性改變之一，主要發(fā)展方式為內(nèi)皮損傷刺激了單核細(xì)胞向血管壁遷移，從而損傷血管內(nèi)皮進(jìn)一步激活巨噬細(xì)胞，激活的巨噬細(xì)胞吞噬脂質(zhì)形成泡沫細(xì)胞，又經(jīng)過正反饋?zhàn)饔弥率垢嗟木奘杉?xì)胞聚集，最終導(dǎo)致血管管腔狹窄以及粥樣斑塊破裂而發(fā)生急性缺血事件。由此可見，巨噬細(xì)胞在脂質(zhì)和炎癥的聯(lián)系中起到了關(guān)鍵性的作用。有研究表明，巨噬細(xì)胞可通過自噬作用抑制炎癥反應(yīng)，從而減少不穩(wěn)定斑塊的發(fā)生，異常自噬與多種心血管疾病相關(guān)[8]。lncRNA可作為基因調(diào)控的新因素。Wang等[9]報(bào)告了一種被稱為自噬促進(jìn)因子的lncRNA，其通過靶向調(diào)控miR-188-3p和自噬相關(guān)基因(autophagy-related gene，ATG)7來調(diào)節(jié)自噬細(xì)胞的死亡；同時(shí)發(fā)現(xiàn)自噬促進(jìn)因子lncRNA通過調(diào)節(jié)miR-188-3p，影響ATG7的表達(dá)、自噬細(xì)胞的死亡以及心肌梗死，從而提出了由自噬促進(jìn)因子lncRNA、miR-188-3p和ATG7所組成的自噬調(diào)控模式，此模式在分子水平調(diào)節(jié)中的作用可能成為心肌梗死和心力衰竭新治療策略中的潛在靶點(diǎn)和診斷工具。此外，lncRNAs也是哺乳動(dòng)物發(fā)育中的重要調(diào)節(jié)因子。Chen等[10]研究發(fā)現(xiàn)，與miR-199a-5p共同調(diào)節(jié)人單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞分化的長鏈非編碼單核細(xì)胞RNA(long noncoding monocytic RNA，lncRNA-MC)亦不可或缺，lncRNA-MC單核巨噬細(xì)胞和人急性早幼粒白血病細(xì)胞以及CD34+造血干/祖細(xì)胞向單核/巨噬細(xì)胞分化過程中表現(xiàn)出增加的趨勢，且能被PU.1轉(zhuǎn)錄激活；這一研究表明，lncRNA-MC和miR-199a-5p在單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞分化中具有相反的作用，其中，lncRNA-MC在單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的分化過程起促進(jìn)作用，通過吸收miR-199a-5p并釋放ⅠB型激活素受體的表達(dá)增強(qiáng)pu.1的作用。另外，在一項(xiàng)針對冠心病患者和健康人血液樣本的分子標(biāo)志物篩選研究中發(fā)現(xiàn)，CoroMarker獨(dú)立于已知的冠心病危險(xiǎn)因素和其他心血管疾病，可成為最佳候選生物標(biāo)志物；進(jìn)一步的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，CoroMarker的靈敏度和特異度分別為76%和92.5%；功能富集分析顯示，CoroMarker與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)、突觸傳遞及先天免疫呈正相關(guān)的基因聚集在一起，與炎癥呈負(fù)相關(guān)；而采用CoroMarker 小干擾RNA處理降低了培養(yǎng)基中促炎細(xì)胞因子(白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6和腫瘤壞死因子-α)的濃度，這一結(jié)果進(jìn)一步證明了分布于循環(huán)血的囊泡和單核細(xì)胞中的CoroMarker可能作為診斷冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的重要指標(biāo)[11]。也有研究人員用深度RNA測序法組裝人單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞的lncRNAs轉(zhuǎn)錄組，并通過不同的處理方式激活巨噬細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了巨噬細(xì)胞的活化，尤其是M1表型巨噬細(xì)胞的活化可顯著改變lncRNAs的表達(dá)譜，提示了lncRNAs在調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞炎癥功能中的潛在作用，為lncRNAs在動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥和巨噬細(xì)胞中的研究奠定了基礎(chǔ)[12]。

3 lncRNAs在內(nèi)皮功能調(diào)節(jié)中的作用

內(nèi)皮細(xì)胞是人體內(nèi)重要的分泌器官和靶器官，在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和心血管疾病的發(fā)病過程中發(fā)揮著極其重要的作用。而lncRNAs可以通過介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而參與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生發(fā)展。最近，在人類臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞和人類皮膚微血管內(nèi)皮細(xì)胞中，科學(xué)家使用1個(gè)lncRNAs微陣列芯片識(shí)別出了116種富含內(nèi)皮細(xì)胞的lncRNAs，其中包括HHIP-AS1、FLI-AS1、LOC100505812/CARD8-AS、aAF161442/HSPC324和STEEL[13]，這些基因的發(fā)現(xiàn)證明lncRNA參與內(nèi)皮細(xì)胞的調(diào)節(jié)過程。另有研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA轉(zhuǎn)化生長因子-β2重疊轉(zhuǎn)錄本1能與miR-3960、miR-4488和miR-4459結(jié)合，靶向調(diào)控神經(jīng)酰胺合成酶1/N-乙酰轉(zhuǎn)移酶8類和La-核糖核蛋白結(jié)構(gòu)域家族成員1的表達(dá)，從而參與內(nèi)皮細(xì)胞的自噬和免疫反應(yīng)[14]。此外，lncRNA-p21通過與miR130b的結(jié)合以調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞生長來證明自身的獨(dú)特地位[15]。而lncRNA心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄物(myocardial infarction associated transcript，MIAT)可通過參與miR-150-5p和血管內(nèi)皮生長因子的相互作用調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的功能。Yan等[16]研究表明，剔除MIAT可顯著改善糖尿病誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜微血管功能障礙，抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和血管形成。MIAT作為競爭性內(nèi)源性RNA發(fā)揮作用，并與血管內(nèi)皮生長因子和miR-150-5p形成一個(gè)負(fù)反饋來調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的功能。lncRNA MIAT在改善糖尿病所致的腎臟微循環(huán)障礙中的關(guān)鍵作用，再次證明了lncRNAs在病理性血管生成中的作用，推動(dòng)了lncRNAs在血管疾病中靶向診斷和治療的進(jìn)展。此外，Lu等[17]利用微陣列分析發(fā)現(xiàn)了1個(gè)新的lncRNA位點(diǎn)100129973，它作為一種凋亡抑制劑，能通過海綿miR-4707-5p、miR-4767和lncRNA100129973上調(diào)凋亡抑制因子5和BCL2L12的表達(dá)，以減少細(xì)胞凋亡。這一證據(jù)表明，lncRNA100129973在改善內(nèi)皮功能和治療凋亡相關(guān)心血管疾病中是一個(gè)極具吸引力的靶點(diǎn)。Wang等[18]報(bào)道，氯吡格雷可通過抑制lncRNA缺氧誘導(dǎo)因子1α-反義RNA 1來抑制棕櫚酸誘導(dǎo)的人血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和增殖，這一結(jié)果為氯吡格雷治療心血管疾病提供了一種新的作用機(jī)制，也證明了lncRNA缺氧誘導(dǎo)因子1-α-反義RNA 1在心血管疾病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。科學(xué)家利用基因芯片、RNA干擾、RNA芯片分析、生物信息學(xué)、熒光素酶報(bào)告分析等技術(shù)發(fā)現(xiàn)，3-Benzyl-5-[(2-nitrophenoxy)methyl]-dihydrofuran-2(3H)-one(3BDO)作為一種新的哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白激酶激活劑，自噬抑制劑，顯著降低了來源于轉(zhuǎn)化生長因子-β2的3′非翻譯區(qū)lncRNA-FLJ11812的水平；3BDO通過FLJ11812與以ATG13為靶點(diǎn)的miR-4459結(jié)合降低了ATG13蛋白水平，這表明lncRNAs在心血管疾病自噬中的作用主要是通過與內(nèi)皮細(xì)胞自噬作用相互競爭得以實(shí)現(xiàn)的[19]。lncRNAs在人類基因組過程中具有調(diào)節(jié)作用，但在血管老化中的作用仍存在許多未知。在人類的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中H19主要由內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)，與從健康人的頸動(dòng)脈取得的活檢相比，動(dòng)脈粥樣硬化中的H19明顯減少，就這一發(fā)現(xiàn)，Hofmann等[20]建立了內(nèi)皮特異性誘導(dǎo)的H19缺陷小鼠，通過一系列的實(shí)驗(yàn)方法證明了lncRNA H19 的功能缺失不僅可以導(dǎo)致p16和p21上調(diào)、誘導(dǎo)增殖減少和衰老增加，而且可以誘導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3磷酸化而發(fā)揮作用；且H19的缺失可以降低內(nèi)皮細(xì)胞的功能，而H19的過表達(dá)改善了主動(dòng)脈的內(nèi)皮功能，表明lncRNA H19在控制內(nèi)皮細(xì)胞老化方面具有關(guān)鍵作用。

4 lncRNAs在血管平滑肌調(diào)節(jié)中的作用

血管功能失衡是導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓和肺動(dòng)脈高壓的主要原因，血管損傷、血管重構(gòu)以及血管生成是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化疾病和腦血管疾病的主要病理過程。目前，血管平滑肌突變學(xué)說已經(jīng)得到廣泛的共識(shí)，許多非編碼RNAs(如miRNAs和lncRNAs)參與了血管平滑肌細(xì)胞行為的調(diào)控也已被廣泛接受。Song等[21]通過回顧分析，確定了部分非編碼RNAs在血管損傷和重構(gòu)過程中動(dòng)態(tài)調(diào)控作用；闡述了miRNAs和lncRNAs在血管損傷、血管重構(gòu)以及血管生成中的分子機(jī)制、臨床與診斷意義的研究進(jìn)展；強(qiáng)調(diào)了miRNAs和lncRNAs在血管疾病中的重要作用。通過全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，lncRNAs與冠狀動(dòng)脈疾病遺傳易感性之間的關(guān)系不容忽視[22]。已被檢測到的染色體包括1p13、1q41、9p21和10q11，其中又以 9p21研究最為廣泛，該染色體上的ANRIL(antisenon coding RNA in the INK4 locus)是位于INK4基因座的長度約126 000 bps的lncRNA，ANRIL在動(dòng)脈粥樣硬化多種相關(guān)細(xì)胞和組織中均有表達(dá)；ANRIL不僅可以通過編碼細(xì)胞增殖調(diào)控因子p14、p15和p16的兩種基因(細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2A基因和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2B基因)發(fā)揮作用，還可以通過順式作用和反式作用調(diào)控血管平滑肌細(xì)胞的增殖，進(jìn)而影響冠狀動(dòng)脈疾病的發(fā)生發(fā)展[23]?；贑HR9P21區(qū)域的單核苷酸多態(tài)性與冠狀動(dòng)脈疾病有關(guān)，科學(xué)家檢測了CHR9P21區(qū)域的變異體與鄰近基因信使RNA表達(dá)水平的關(guān)系，以及與整個(gè)基因組中其他基因的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)由CHR9P21區(qū)域?qū)е碌墓跔顒?dòng)脈疾病風(fēng)險(xiǎn)變異與ANRIL轉(zhuǎn)錄物ENST00000428597信使RNA的表達(dá)顯著相關(guān)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)一些遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)錄與該區(qū)域的變異有關(guān)，包括眾所周知的冠狀動(dòng)脈疾病風(fēng)險(xiǎn)基因腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1[24]。此外，在構(gòu)建的頸動(dòng)脈內(nèi)膜損傷模型中，Wu等[25]發(fā)現(xiàn)，抑制lncRNA-p21可導(dǎo)致體內(nèi)新生內(nèi)膜的增生；通過建立動(dòng)脈粥樣硬化模型發(fā)現(xiàn)，lncRNA-p21能夠抑制血管平滑肌細(xì)胞和小鼠單核巨噬細(xì)胞的細(xì)胞增殖，且能夠誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡；同時(shí)，也證明了冠狀動(dòng)脈疾病患者的lncRNA-p21表達(dá)是降低的。另外，Leung等[26]通過對lncRNA在血管緊張素(angiotensin，Ang)Ⅱ和高血壓分子機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，lnc-Ang362可通過與AngⅡ的作用參與到動(dòng)脈粥樣硬化中去。最近的一系列研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊發(fā)病機(jī)制相關(guān)轉(zhuǎn)錄物[27]、缺氧誘導(dǎo)因子1α-反義RNA1[28]、MIAT[29]、SENCR(smooth muscle and endothelial cell enriched migration/differentiation-associated long non-coding RNA)[30]等相關(guān)基因在血管平滑肌細(xì)胞的增殖和凋亡過程中也起到了極為關(guān)鍵的作用。綜上，lncRNAs是一類新的細(xì)胞增殖和凋亡調(diào)節(jié)因子，也可作為動(dòng)脈粥樣硬化和相關(guān)心血管疾病的治療靶點(diǎn)。

5 lncRNAs在脂質(zhì)代謝中的作用

脂質(zhì)代謝紊亂是動(dòng)脈粥樣硬化的主要危險(xiǎn)因素之一，當(dāng)脂質(zhì)代謝發(fā)生紊亂時(shí)，脂質(zhì)聚積在動(dòng)脈內(nèi)壁進(jìn)而形成斑塊，斑塊的破裂和管腔的狹小最終導(dǎo)致血管急性事件的發(fā)生。在Cui等[31]的研究中，基于肝癌高表達(dá)(highly up-regulated in liver cancer，HULC)是第一個(gè)在肝癌中發(fā)現(xiàn)的lncRNA的這一發(fā)現(xiàn)，建立了HULC通過支持肝癌細(xì)胞中異常的脂質(zhì)代謝而促進(jìn)惡性發(fā)展的假說，并通過一系列的研究證實(shí)，HULC在肝癌細(xì)胞中作為一種癌基因發(fā)揮作用，其機(jī)制是通過一個(gè)涉及miR-9、過氧化物酶體增殖物激活受體α和長鏈脂酰CoA合成酶的信號(hào)通路來解除對脂質(zhì)代謝的調(diào)控，從而驅(qū)動(dòng)HULC信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。研究證明，數(shù)百個(gè)lncRNAs參與了脂肪生成的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)[32]。眾所周知，PU.1作為一種參與骨髓淋巴分化的E26特異轉(zhuǎn)錄家族轉(zhuǎn)錄因子，在脂肪細(xì)胞系中也有表達(dá)。然而，在前脂肪細(xì)胞中，PU.1信使RNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)水平與成熟脂肪細(xì)胞中的水平并不匹配?；谶@一現(xiàn)象，Pang等[33]發(fā)現(xiàn)，在前脂肪細(xì)胞中，PU.1 AS(antisense)通過與PU.1信使RNA結(jié)合形成信使RNA/AS lncRNA雙鏈以阻止信使RNA翻譯，從而促進(jìn)脂肪生成。新的研究證實(shí)，血漿中預(yù)測心臟重構(gòu)長鏈基因間非編碼RNA(long intergenic non-coding RNA predicting cardiac remodeling，LIPCAR)的過量表達(dá)會(huì)導(dǎo)致脂代謝失衡，主要通過降低冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的保護(hù)因素——高密度脂蛋白膽固醇的表達(dá)發(fā)揮作用，但關(guān)于LIPCAR的作用機(jī)制需要深入的研究[34]。

6 小 結(jié)

lncRNAs從最初不被重視到現(xiàn)在逐漸回歸熱點(diǎn)，其重要性愈發(fā)突出。對lncRNAs作用機(jī)制的深入探索，有助于對動(dòng)脈粥樣硬化疾病的全面把握，為動(dòng)脈粥樣硬化疾病的診療奠定基礎(chǔ)。目前對于lncRNAs的研究雖有重大突破，但尚處于起步階段，仍需深入挖掘其結(jié)構(gòu)、功能以及與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的相關(guān)性。期望通過對lncRNAs的精準(zhǔn)研究，可以找到預(yù)測或直接診斷冠狀動(dòng)脈粥樣硬化疾病的特異性lncRNAs的靶基因，借此輔助判斷患者患病的嚴(yán)重程度，并通過基因靶向治療來預(yù)防冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生，逆轉(zhuǎn)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的病理改變。相信隨著技術(shù)和檢測方法的不斷完善，lncRNA在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化中的臨床作用能夠不斷地被探尋和利用。