長(zhǎng)鏈非編碼RNA基因網(wǎng)絡(luò)調(diào)控急性心肌梗死研究進(jìn)展

高小燕 ，魏廣和

（1.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272029；2.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心內(nèi)科，山東 濟(jì)寧，272029）

0 引言

急性心肌梗死(acute myocardialinfarction，AMI)是在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化狹窄的基礎(chǔ)上，由于心肌耗氧量劇烈增加或冠狀動(dòng)脈突發(fā)痙攣，使冠狀動(dòng)脈不穩(wěn)定斑塊破裂、繼發(fā)性血栓形成，使冠狀動(dòng)脈持續(xù)完全性閉塞致使心肌缺血壞死。AMI以冠狀動(dòng)脈不穩(wěn)定性斑塊破裂和繼發(fā)性血栓形成為特征[1]。AMI在世界范圍內(nèi)的發(fā)病率和死亡率很高，嚴(yán)重威脅著人類的生命健康[2]。因此，早預(yù)防、早診斷、早治療對(duì)AMI的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后具有重要作用。長(zhǎng)鏈非編碼RNA ( long non-coding RNA，LncRNA) 是非編碼 RNA ( non-codingRNA，ncRNA) 里的重要一類，在調(diào)控細(xì)胞的增殖、凋亡、分化、衰老等方面具有重要作用，并與心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、惡性腫瘤等多種疾病密切相關(guān)[3]。AMI后某些LncRNA的表達(dá)異常，可能參與調(diào)控心肌細(xì)胞壞死和凋亡、新生血管形成、心室重構(gòu)等病理生理改變。因此，LncRNA有望成為心血管疾病的潛在治療靶點(diǎn)及預(yù)后標(biāo)志物[4]本文綜述了LncRNA基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在急性心肌梗死后調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)、血管生成和心肌纖維化中的重要作用，希望可以為急性心肌梗死的早期診斷、早期治療、改善預(yù)后提供新思路。

1 LncRNA的概述

在人類基因組中，約有70%的基因被轉(zhuǎn)錄成RNA，但是只有2%的基因被最終翻譯成為蛋白質(zhì)[5]。非編碼RNA（non-coding RNA,ncRNA）作為蛋白質(zhì)表達(dá)的調(diào)節(jié)因子，不參與蛋白質(zhì)的編碼[6]與AMI密切相關(guān)的ncRNA主要有長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）、微小 RNA（Micro RNA，miRNA）以及環(huán)狀 RNA（Cyclic RNA，circRNA）[7]。LncRNA是長(zhǎng)度>200個(gè)核苷酸的轉(zhuǎn)錄本，缺乏開(kāi)放閱讀框，不能編碼蛋白，參與調(diào)控多種心血管疾病，比如心力衰竭、心肌肥大、心臟梗死和動(dòng)脈粥樣硬化[8]。按照鄰近基因位置及其方向的差異性，可將LncRNA 分成基因間、基因內(nèi)、雙向、正義、反義5種類型[9]。LncRNAs由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄而來(lái)，轉(zhuǎn)錄后剪接形成 5’帽和 3’多聚 A 尾結(jié)構(gòu)，成為成熟的分子結(jié)構(gòu)。LncRNA通過(guò)染色質(zhì)的修飾與重塑、組蛋白修飾、核小體定位改變，在調(diào)控基因表達(dá)中發(fā)揮重要作用[10]。

2 LncRNA參與動(dòng)脈粥樣硬化

動(dòng)脈粥樣硬化( atherosclerosis，AS)是血管的慢性炎癥，包括以下病理過(guò)程: 血管內(nèi)皮損傷，脂質(zhì)條紋形成，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成。Lnc RNA不僅能夠調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的損傷、平滑肌細(xì)胞的增殖、巨噬細(xì)胞的趨化吞噬、血管炎性改變，還可以通過(guò)與miRNA相互作用，間接促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展[11]Sun等研究發(fā)現(xiàn)[12]MIAT（myocardial infarction associated transcript ）通過(guò)激活 PI3K/Akt（phosphoinositide 3-kinase /Protein kinase B）信號(hào)通路，增加AS小鼠的血脂水平，促進(jìn)脂質(zhì)沉積，最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化形成。另外，INK4基因座中反義非編碼RNA（ANRIL）是最早發(fā)現(xiàn)的與冠心病密切相關(guān)的LncRNA，其位于染色體 22q12.1。ANRIL通過(guò)下調(diào)血管平滑肌內(nèi)腫瘤抑制因子P15Ink4b和P15Ink4d的表達(dá)，促進(jìn)了血管平滑肌細(xì)胞從G期進(jìn)入S期，從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化和冠脈重塑。此外，ANRIL通過(guò)與PRC2蛋白復(fù)合體SUZ12蛋白結(jié)合，將其招募至P15Ink4b基因區(qū)并抑制其表達(dá)，從而促進(jìn)了動(dòng)脈粥樣硬化的形成[13]。

3 LncRNA介導(dǎo)心肌細(xì)胞自噬

心肌細(xì)胞在AMI早期發(fā)生自噬，自噬可以通過(guò)清除受損的線粒體及其他受損細(xì)胞器，在心臟對(duì)缺血的早期反應(yīng)中起保護(hù)作用[14]。自噬是一種復(fù)雜的細(xì)胞內(nèi)分解代謝反應(yīng)，涉及溶酶體、細(xì)胞器等降解，被認(rèn)為是一種重要的保護(hù)機(jī)制，在應(yīng)激反應(yīng)中對(duì)心臟起保護(hù)作用[15]激活溶酶體自噬可以保護(hù)心臟免受AMI引起的心肌細(xì)胞凋亡[16]。研究發(fā)現(xiàn)，缺氧/復(fù)氧損傷后心肌細(xì)胞MALAT1（LncRNA metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1）表達(dá)明顯增加，發(fā)現(xiàn)MALAT1與TSC2（tuberous sclerosis 2）參與AMI后的心肌自噬。TSC2過(guò)表達(dá)可以通過(guò)抑制mTOR（mammalian target of rapamycin）信號(hào)通路，進(jìn)而激活心肌自噬，抑制心肌細(xì)胞凋亡。mTOR是自噬的負(fù)調(diào)節(jié)因子，抑制自噬誘導(dǎo)，對(duì)自噬有負(fù)調(diào)節(jié)作用[17]。MALAT1可能通過(guò)募集EZH2（enhancer of zeste 2 polycomb repressive complex 2 subunit）到TSC2啟動(dòng)子區(qū)抑制TSC2轉(zhuǎn)錄，從而誘導(dǎo)mTOR活化及其隨后的自噬抑制。總之，過(guò)表達(dá)的MALAT1可以抑制心肌自噬，抑制心肌細(xì)胞的增殖并增強(qiáng)心肌凋亡[18]此外，Zhou研究發(fā)現(xiàn)[19]H19的過(guò)表達(dá)可以通過(guò)上調(diào)LC3-Ⅱ/I以及Beclin-1和ATG7的表達(dá)水平來(lái)激活心肌細(xì)胞自噬，進(jìn)而減少心肌梗死的面積并改善心臟功能。

4 LncRNA調(diào)節(jié)心梗后炎癥反應(yīng)

AMI后會(huì)觸發(fā)強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)，炎癥的級(jí)聯(lián)反應(yīng)與梗死后心臟不利重塑密切相關(guān)[20]。有證據(jù)表明LncRNA H19通過(guò)miR-139靶向介導(dǎo)Sox8上調(diào)，進(jìn)而激活PI3K/AKT/mTOR和MAPK通路，最終減輕缺氧引發(fā)的心肌損傷。而敲除H19基因后會(huì)加重缺氧誘導(dǎo)的心肌損傷。Sox8是miR-139的靶向負(fù)調(diào)控目標(biāo)。Sox 8通過(guò)激活磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/絲氨酸-蘇氨酸激酶(AKT)/雷帕霉素(MTOR)和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑，降低心肌細(xì)胞的活力、遷移力和侵襲力，增加細(xì)胞凋亡，加重細(xì)胞損傷[21]。此外，Yue[22]研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA SNHG8的過(guò)表達(dá)可以增加cleaved-Caspase3蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)腫瘤壞死因子-a、白細(xì)胞介素-1b和白細(xì)胞介素-6分泌的增加，使心肌細(xì)胞活力降低，進(jìn)而誘導(dǎo)缺氧引起的心肌細(xì)胞損傷。此外，Li研究發(fā)現(xiàn)[23]Gm2691的過(guò)表達(dá)可以減少缺血/再灌注損傷后一系列炎癥因子的產(chǎn)生，進(jìn)一步證實(shí)Gm2691過(guò)表達(dá)可以通過(guò)p-AKT途徑抑制缺血再灌注損傷后心肌細(xì)胞炎癥反應(yīng)。

5 LncRNA介導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡

凋亡是細(xì)胞程序性死亡的過(guò)程，是調(diào)節(jié)體內(nèi)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的過(guò)程[24]。AMI突出的病理變化是心肌細(xì)胞的不可逆死亡，進(jìn)而導(dǎo)致心臟泵血功能的喪失。凋亡可能是引起心肌細(xì)胞不可逆丟失和左室擴(kuò)張的重要生理機(jī)制[25]。Yang等[26]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抑制LncRNA ANRIL表達(dá)可通過(guò)IL-33/ST2途徑阻止AMI小鼠心肌細(xì)胞凋亡，促進(jìn)心肌細(xì)胞存活，減少梗死面積、纖維化，改善心功能。Yu研究表明[27]LncRNA TUG1（Taurine upregulated gene 1）在缺血心肌中表達(dá)上調(diào)，敲除lncR-TUG1后可減少AMI小鼠心肌梗死面積，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)miR-9的過(guò)表達(dá)可以通過(guò)抑制線粒體凋亡來(lái)抑制心肌細(xì)胞凋亡。而lncR-TUG1可以靶向抑制miR-9，發(fā)揮其促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡的作用。進(jìn)一步證實(shí)，KLF5（Krüppellike zinc-finger transcription factor 5）受miR-9負(fù)調(diào)控，過(guò)表達(dá)的lncR-TUG1通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-9，減輕miR-9對(duì)KLF5的抑制作用，使KLF5表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)缺血損傷誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。此外，ZFAS1（zinc finger antisense 1）在AMI中表達(dá)增高，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，ZFAS1/miR-150軸可以通過(guò)調(diào)節(jié)CRP（C-reactive protein）參與AMI誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。ZFAS1與miR-150的表達(dá)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。敲除ZFAS1或miR-150高表達(dá)可有效降低AMI大鼠血清肌紅蛋白和乳酸脫氫酶的活性，明顯抑制心肌細(xì)胞凋亡，減少梗死面積[28]。另外，在AMI小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)敲除LncRNA MEG3后可以減輕心肌細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，LncRNA MEG3通過(guò)調(diào)控p53途徑引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。LncRNA MEG3的敲除可以通過(guò)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化應(yīng)激來(lái)保護(hù)心肌細(xì)胞免受缺氧誘導(dǎo)的凋亡。因此，敲除LncRNA MEG3可能是保護(hù)缺血心肌的一個(gè)潛在新靶點(diǎn)[29]。Zhang等發(fā)現(xiàn)[30]LncRNA GAS5通過(guò)調(diào)節(jié)microRNA-525-5p/CALM2軸來(lái)調(diào)節(jié)心梗后心肌細(xì)胞的增殖、凋亡及增長(zhǎng)周期。

6 LncRNA參與心肌纖維化

在AMI后心肌纖維化會(huì)導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)重塑及舒張功能障礙[31]。心肌梗死后心臟成纖維細(xì)胞被激活并產(chǎn)生過(guò)量的細(xì)胞外基質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)胞間質(zhì)纖維化重塑、心室壁硬化、心肌收縮力減弱、心臟傳導(dǎo)異常。Chen研究發(fā)現(xiàn)[32]，敲除CRRL（cardiomyocyte regeneration-related LncRNA）可以減輕大鼠心肌缺血后左心室重構(gòu)，促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖修復(fù)，而不會(huì)引起心肌纖維化以及心肌肥厚。CRRL可以抑制miR-199a-3p的表達(dá)水平，miR-199a-3p又可以靶向調(diào)控Hopx表達(dá)水平來(lái)調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞的增殖。簡(jiǎn)而言之，CRRL通過(guò)與miR-199a-3p結(jié)合促進(jìn)靶基因Hopx的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)心肌重構(gòu)與再生，而不會(huì)導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞的肥大。其次，Cheng研究發(fā)現(xiàn)[33]敲除MIAT可以通過(guò)抑制心臟成纖維細(xì)胞進(jìn)而抑制心肌間質(zhì)纖維化及膠原生成。抑制MIAT表達(dá)可顯著減輕AMI誘導(dǎo)的心臟纖維化。此外，發(fā)現(xiàn)lnc Ang362通過(guò)抑制Smad7信號(hào)通路來(lái)激活TGF-β1（transforming growth factor-β1）誘導(dǎo)的膠原表達(dá)，促進(jìn)AMI后的心肌纖維化。因此，lnc-Ang362可能是調(diào)節(jié)心梗后心肌纖維化的一種新型促纖維化LncRNA[34]。最后，J-C研究發(fā)現(xiàn)[35]敲除LncRNA GAS5可以抑制心肌纖維化的發(fā)生，其可能的潛在機(jī)制與miR-21的上調(diào)有關(guān)。

7 總結(jié)及展望

綜上所述，LncRNAs和microRNA之間的基因信號(hào)通路調(diào)控AMI的發(fā)生及預(yù)后。LncRNA之前被認(rèn)為是基因轉(zhuǎn)錄的噪音，沒(méi)有任何生物學(xué)功能。近幾年逐漸發(fā)現(xiàn)LncRNA在心血管疾病中扮演著重要角色，激發(fā)了人們探索LncRNA作為心血管疾病潛在治療靶點(diǎn)的強(qiáng)烈興趣。然而，由于基因表達(dá)的復(fù)雜性，目前對(duì)于急性心肌梗死中LncRNAs作用的了解仍然非常有限，未來(lái)的研究必須充分探索LncRNA具體靶向調(diào)控機(jī)制。