長(zhǎng)鏈非編碼RNA與冠心病的研究進(jìn)展

隨著二代測(cè)序的產(chǎn)生和快速發(fā)展，特別是RNA 測(cè)序的應(yīng)用，長(zhǎng)鏈非編碼RNA(LncRNA)逐漸成為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前LncRNA在心血管疾病方面的研究相對(duì)較少，但某些特定LncRNA可能與冠心病的發(fā)生發(fā)展息息相關(guān)?，F(xiàn)就目前國(guó)內(nèi)外對(duì)LncRNA的功能機(jī)制研究及幾種特定的LncRNA在冠心病發(fā)生發(fā)展中的作用進(jìn)行綜述。

1 LncRNA概述

1.1 LncRNA的功能特性 LncRNA由大于200個(gè)核苷酸組成，但不具有蛋白質(zhì)編碼功能的RNA轉(zhuǎn)錄序列。位于細(xì)胞核或細(xì)胞質(zhì)中，在哺乳動(dòng)物基因組中被普遍轉(zhuǎn)錄。目前關(guān)于LncRNA尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)[1]。LncRNA的重要特性：①重復(fù)序列較少，一旦轉(zhuǎn)錄終止，LncRNA會(huì)迅速降解；②LncRNA結(jié)合位點(diǎn)單一[2-3]。

例如，Tsix和RepA/Xist都只有單一的靶點(diǎn)。LncRNA只有一個(gè)內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄活性較弱，并且在進(jìn)化上保守性較差。

1.2 LncRNA的來源及作用機(jī)制 LncRNA的來源[4-5]：①蛋白編碼基因斷裂后形成；②染色質(zhì)重排過程中，兩個(gè)分開且相距甚遠(yuǎn)的區(qū)域合并形成；③非編碼基因通過在相關(guān)酶的作用下反轉(zhuǎn)錄形成；④小非編碼RNA中的某段序列通過連續(xù)重復(fù)事件而復(fù)制形成；⑤蛋白編碼基因在轉(zhuǎn)錄過程中插入一段序列形成。LncRNA的作用機(jī)制：LncRNA主要通過染色質(zhì)調(diào)控，轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，蛋白復(fù)合物的組織，細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和蛋白質(zhì)變構(gòu)調(diào)節(jié)來調(diào)控轉(zhuǎn)錄[6]。

2 LncRNA與冠心病

2.1 ANRIL與冠心病 2007年，全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)在以歐洲為主的冠心病和心肌梗死人群中首次發(fā)現(xiàn)染色體9p21(Chr9p21)與冠心病之間有著密切聯(lián)系，這是心血管疾病遺傳學(xué)領(lǐng)域一個(gè)里程碑的發(fā)現(xiàn)[7]。研究發(fā)現(xiàn)盡管Chr9p21與冠心病相關(guān)聯(lián)的基因組區(qū)域是“基因沙漠”，沒有蛋白質(zhì)編碼基因，但該區(qū)域含有長(zhǎng)的基因間非編碼RNA，在INK4基因座(位于Chr9p21)中這種長(zhǎng)鏈非編碼RNA被稱為反義非編碼RNA，簡(jiǎn)稱ANRIL或CDKN2BAS ，其表達(dá)與冠心病相關(guān)[8-9]，且獨(dú)立于大多數(shù)傳統(tǒng)的冠心病危險(xiǎn)因素[10]。研究證實(shí)，ANRIL在多種與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)細(xì)胞系中表達(dá)，包括血管內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞和冠狀動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞，并在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)表達(dá)水平升高，其轉(zhuǎn)錄本水平與動(dòng)脈粥樣硬化的嚴(yán)重程度直接相關(guān)[11-12]。與冠心病關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)的幾個(gè)單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)經(jīng)鑒定被定位于在ANRIL中或ANRIL(rs1333049：C>G)的一個(gè)SNP位點(diǎn)與急性心肌梗死顯著相關(guān)[13-15]。Wang等[16]通過相關(guān)薈萃分析論證了ANRIL的另一個(gè)SNP位點(diǎn)(rs2383207)與冠心病患病風(fēng)險(xiǎn)明顯相關(guān)。關(guān)于ANRIL的作用機(jī)制：Jarinova等[17]研究發(fā)現(xiàn)，ANRIL可以影響P15INK4b表達(dá)，P15INK4b 為一種腫瘤抑制因子，可促進(jìn)血管重建，抑制病理性血管內(nèi)膜的增生，從而延緩動(dòng)脈粥樣硬化(AS)的形成。ANRIL可以通過抑制P15INK4b 的表達(dá)而發(fā)揮促AS的作用。目前認(rèn)為冠心病為一種炎性疾病，Zhou等[18]研究發(fā)現(xiàn)，ANRIL的轉(zhuǎn)錄受血管內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cell，EC)中促炎癥因子腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的誘導(dǎo)，ANRIL可調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)下游炎性基因的表達(dá)，即ANRIL參與TNF-α/NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)以調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞中的炎癥反應(yīng)，從而參與冠心病的發(fā)生發(fā)展，該研究還發(fā)現(xiàn)ANRIL與冠心病病人的促炎因子TNF-α/ 白介素-6(IL-6)/ 白介素-8(IL-8)相關(guān)聯(lián)。Holdt等[19]通過細(xì)胞培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)，ANRIL中的Alu基序(Alu elements)對(duì)于促動(dòng)脈粥樣硬化功能至關(guān)重要，并且這種功能在人體受試者中同樣存在。

2.2 LincRNA-p21與冠心病 LincRNA-p21又叫腫瘤蛋白p53通路共抑制劑1 (tumor protein p53 pathway corepressor 1， TP53COR1)，為一種長(zhǎng)鏈非編碼RNA，在p53依賴性基因轉(zhuǎn)錄反應(yīng)中起阻遏物的作用[20]。有研究發(fā)現(xiàn)在apoE敲除小鼠的動(dòng)脈硬化斑塊中LincRNA-p21的表達(dá)明顯下降，LincRNA-p21在體外可抑制與AS相關(guān)的血管平滑肌細(xì)胞(VSMCs)和單核巨噬細(xì)胞的細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并且研究還發(fā)現(xiàn)在冠心病病人中冠狀動(dòng)脈組織及外周血中LincRNA-p21表達(dá)均下降；該研究表明LincRNA-p21是AS過程中細(xì)胞增殖和凋亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，推測(cè)在動(dòng)脈粥樣硬化和冠心病的發(fā)展中可發(fā)揮一定的抗AS作用[21]。有研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)漢族人群中LincRNA-p21基因的單倍型G-A-A-G(rs9380586-rs4713998-rs6930083-rs6931097)可能與冠心病和心肌梗死的患病風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)，在年齡較小的受試者(≤60歲)中影響更為顯著[22]。

2.3 MIAT與心肌梗死 通過使用52 608個(gè)單倍型的SNP標(biāo)記，在來自3 435個(gè)心肌梗死病人和3 774個(gè)對(duì)照的大樣本病例對(duì)照關(guān)聯(lián)研究中，首先鑒定了一種LncRNA，稱為心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄本(myocardial infarction associated transcript ，MIAT)，其位于22q12.1染色體上的心肌梗死易感基因位點(diǎn)，該研究表明，MIAT可能在心肌梗死的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮部分作用[23]。Vausort等[24]通過對(duì)414例心肌梗死病人與86名健康對(duì)照者全血細(xì)胞中包括MIAT在內(nèi)的5種LncRNA表達(dá)水平研究得出結(jié)論，與健康志愿者相比，急性心肌梗死病人HIF1a-AS2、KCNQ1OT1和MALAT1升高，ANRIL降低，HIF1a-AS2水平因胸痛發(fā)作時(shí)間而異，此外，MIAT與吸煙有相關(guān)性，與血液中淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)呈正相關(guān)，與中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、血小板計(jì)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，且ANRIL、KCNQ1OT1、MIAT和MALAT1對(duì)區(qū)分ST段抬高心肌梗死(STEMI)和非ST段抬高心肌梗死(NSTEMI)具有良好的預(yù)測(cè)能力。另外，有研究通過手術(shù)結(jié)扎成年雄性C57/BL6小鼠冠狀動(dòng)脈造成急性心肌梗死24 h后，發(fā)現(xiàn)小鼠的心臟中有2種LncRNA、MIAT1與 MIAT2升高最為明顯(分別升高5倍和13倍)，并在時(shí)間進(jìn)程分析中發(fā)現(xiàn)，這兩種LncRNA的表達(dá)在心肌梗死后24 h達(dá)到峰值，并在2 d后返回到基線[24]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，MIAT1與MIAT2的表達(dá)水平和梗死面積呈負(fù)相關(guān)(r=-0.80)，和射血分?jǐn)?shù)(EF)之間可能存在正相關(guān)性(r值分別為0.85和0.80)，且MIAT1、MIAT2與已知參與左心室重塑的基因具有相關(guān)性，研究提示MIAT1與MIAT2可能抑制心肌梗死后左心室重塑。另外一項(xiàng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，AS病人的血清和氧化型低密度脂蛋白(ox-LDL)誘導(dǎo)的AS細(xì)胞模型中MIAT表達(dá)上調(diào)，microRNA-181b(miR-181b)表達(dá)下調(diào)。MIAT促進(jìn)細(xì)胞增殖，加速細(xì)胞周期進(jìn)程并抑制ox-LDL誘導(dǎo)的AS細(xì)胞系中的細(xì)胞凋亡，而miR-181b表達(dá)可部分逆轉(zhuǎn)這種作用。該研究表明，MIAT通過“分子海綿”的作用隔離miR-181b，來增強(qiáng)STAT3的表達(dá)，從而發(fā)揮促AS作用，這為MIAT在AS治療中的潛在應(yīng)用提供了新的視角[25]。

2.4 其他與冠心病相關(guān)的LncRNA Yang等[26]研究發(fā)現(xiàn)血漿中長(zhǎng)鏈非編碼RNA AC100865.1(簡(jiǎn)稱CoroMarker)，可作為冠心病的一個(gè)穩(wěn)定敏感及特異的生物學(xué)標(biāo)志物。Gao等[27]研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA-H19多態(tài)性與中國(guó)人冠心病的嚴(yán)重程度相關(guān)。Wang等[28]發(fā)現(xiàn)LncRNA自噬促進(jìn)因子(autophagy promoting factor，APF)，可通過靶向調(diào)節(jié)miR-188-3p和ATG7抑制細(xì)胞自噬和心肌梗死，APF水平的調(diào)節(jié)可以作為心肌梗死和心力衰竭的新型治療策略和診斷工具。

3 小結(jié)與展望

盡管LncRNAs與冠心病及相關(guān)心血管疾病之間的關(guān)聯(lián)已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注及研究，但仍有許多問題尚未解決，極大地限制了其臨床應(yīng)用。第一，因?yàn)?個(gè)LncRNA可能的靶向基因有數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)，所以LncRNA的人工干預(yù)可能導(dǎo)致眾多的下游目標(biāo)基因出現(xiàn)不可預(yù)期的改變；第二，經(jīng)過化學(xué)修飾的LncRNA的毒性作用尚未確定，其脫靶效應(yīng)尚不清楚；第三，目前關(guān)于LncRNAs代謝的藥代動(dòng)力學(xué)知識(shí)仍然不足。因此，需要進(jìn)一步重點(diǎn)研究LncRNA的功能和作用機(jī)制，為L(zhǎng)ncRNA的臨床應(yīng)用提供可靠的證據(jù)，相信在不久的將來，會(huì)有更多的LncRNAs被發(fā)現(xiàn)參與心血管疾病發(fā)生發(fā)展，并且LncRNA會(huì)作為臨床動(dòng)脈粥樣硬化和相關(guān)心血管疾病的新型預(yù)測(cè)因子及新的治療靶點(diǎn)。