長(zhǎng)鏈非編碼RNA 參與擴(kuò)張型心肌病發(fā)生發(fā)展機(jī)制的研究進(jìn)展

肖 婷，何貴新，秦偉彬，莫霄云，林 琳，鄧學(xué)秋，任加以，陳天宇，玉黎燕

（1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)，廣西 南寧 530299；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科二區(qū)，廣西 南寧 530022）

擴(kuò)張型心肌?。╠ilated cardiomyopathy，DCM）又稱為充血性心肌病，主要以心室擴(kuò)大和心肌收縮力功能下降為特點(diǎn)，是引起心律失常、心力衰竭和猝死的常見疾病之一。DCM 起病隱匿，病因復(fù)雜，嚴(yán)重威脅人類的生活質(zhì)量和身體健康，給社會(huì)和家庭帶來沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前臨床上無針對(duì)DCM 的特異性有效解決方案，DCM 病死率逐年升高，尋找新的治療靶向已成為世界衛(wèi)生領(lǐng)域亟待解決的問題［1］。DCM 主要病理特點(diǎn)為心肌細(xì)胞肥大，變性壞死，導(dǎo)致心肌間質(zhì)纖維化、心肌損傷、心室順應(yīng)性下降。為維持基本生理活動(dòng)以及循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定，機(jī)體代償出現(xiàn)小血管收縮、水鈉儲(chǔ)溜，進(jìn)而可引發(fā)心肌纖維增粗，導(dǎo)致心肌重塑和心室重構(gòu)［2］。這是由多種因素綜合作用下導(dǎo)致的，可能與病毒感染、內(nèi)分泌與代謝異常、遺傳因素、基因突變、自身免疫等有著密切關(guān)聯(lián)［3］。

隨著高通量測(cè)序、計(jì)算機(jī)及生物信息技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛運(yùn)用，越來越多的長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non‐coding RNAs，lncRNAs）被發(fā)現(xiàn)，其生物學(xué)功能也被人們所認(rèn)識(shí)。研究表明［4］，lncRNAs 在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后等水平層面上扮演信號(hào)分子、誘餌分子、引導(dǎo)分子和支架分子等角色，參與RNA 的生成與加工、轉(zhuǎn)錄、翻譯、調(diào)控、mRNA 剪切、轉(zhuǎn)錄后修飾、基因組印記及染色質(zhì)修飾，從而對(duì)基因的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。研究表明，lncRNAs 廣泛參與心肌細(xì)胞損傷和修復(fù)過程［5］、調(diào)節(jié)心肌肥厚和心室重構(gòu)［6］、預(yù)防心肌纖維化以及心臟舒張功能失調(diào)［7］、調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡和自噬［8，9］、參與體內(nèi)氧化應(yīng)激調(diào)節(jié)［10］等病理、生理過程。由于lncRNAs 在生物體內(nèi)環(huán)境具有穩(wěn)定性，且差異表達(dá)具有組織特異性，使得其在疾病的診斷和預(yù)后中的應(yīng)用成為可能。現(xiàn)將近年來關(guān)于lncRNAs 在DCM 發(fā)生、發(fā)展機(jī)制的研究進(jìn)展綜述如下。

1 lncRNAs 與心肌肥大

心肌細(xì)胞發(fā)生神經(jīng)體液活化引起應(yīng)激增加、血流動(dòng)力學(xué)負(fù)荷增加，使心肌細(xì)胞在生理性或病理性超負(fù)荷下機(jī)體出現(xiàn)補(bǔ)償反應(yīng)，心肌肥大可分為生理性心肌肥大和病理性肥大。早期心肌肥大在一定情況下可以增強(qiáng)心臟收縮力，提高心室儲(chǔ)備力以維持心臟輸出量，但在氧化應(yīng)激和超負(fù)荷長(zhǎng)期、持續(xù)的刺激下，導(dǎo)致心肌耗氧量增加、心臟收縮力降低以及依從性下降，最終出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的病理性心肌肥大。病理性肥大是心臟功能減退的主要形態(tài)學(xué)特征，亦是晚期心肌纖維化，預(yù)示其將發(fā)展成為擴(kuò)張型心肌?。?1］。通過對(duì)心肌組織全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，許多存在差異表達(dá)的lncRNAs在心肌肥大中有著重要作用。Wang 等［12］實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)鏈非編碼lncRNA‐Chaer（cardiachypertrophy‐associated epigenetic regulator，Chaer）是一種表達(dá)主要集中于心臟的心臟肥大相關(guān)表觀遺傳調(diào)節(jié)因子。lncRNA‐Chaer 在壓力刺激下，通過激活雷帕霉素受體蛋白（mechanistic target of rapamycin，mTOR）與PRC2 的催化亞基EZH2 發(fā)生特異性結(jié)合，使得PRC2 靶向基因組位點(diǎn)受到干擾，從而抑制了心肌肥厚相關(guān)基因啟動(dòng)子區(qū)上的組蛋白H3 賴氨酸27 甲基化（H3K27me3），lncRNA‐Chaer 總表達(dá)下調(diào)，最終可有效減輕心肌肥厚和改善心功能。另有研究發(fā)現(xiàn)，Viereck 等［13］采用主動(dòng)脈弓縮窄術(shù)的方法制造小鼠心肌肥大模型，對(duì)心臟組織樣本進(jìn)行全基因組lncRNA 提取和序列分析后發(fā)現(xiàn)小鼠體內(nèi)存在一種非編碼RNA Chast（cardiac hypertrophy‐ asso‐ciated transcript）。lncRNAChast 是一種心肌肥大相關(guān)RNA 轉(zhuǎn)錄物，實(shí)驗(yàn)表明，lncRNAChast 可在肥大的心肌細(xì)胞中高度表達(dá)，過度表達(dá)可導(dǎo)致心肌肥大，反之，肥大誘導(dǎo)前后lncRNAChast 的抑制或者沉默，可以預(yù)防或減輕心肌肥大的發(fā)生和中止。因此，lncRNAChast 有可能是DCM 新的治療靶點(diǎn)。

2 lncRNAs 與心肌纖維化

心肌纖維化是由于長(zhǎng)久心肌缺血、缺氧或持續(xù)的壓力超負(fù)荷，引起心臟成纖維細(xì)胞增殖，分泌大量的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，細(xì)胞外基質(zhì)病理性積聚，主要表現(xiàn)為膠原成分比例失調(diào)、纖維結(jié)締組織增多、心肌細(xì)胞彈性變差、實(shí)質(zhì)細(xì)胞減少，造成間質(zhì)纖維化及病理性重塑，從而使心肌收縮力受損［14］。深入探索心肌纖維化的發(fā)生機(jī)制，明確其發(fā)展進(jìn)程中的關(guān)鍵分子可能為抑制心肌纖維化、逆轉(zhuǎn)心臟重構(gòu)的精準(zhǔn)治療提供新的靶點(diǎn)。長(zhǎng)久以來，lncRNAs 的研究主要集中于腫瘤領(lǐng)域，近年來，專家們逐漸向各個(gè)方向探索其作用機(jī)制。Liu 等［15］對(duì)心肌肥厚小鼠缺血心臟進(jìn)行芯片分析，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)鏈非編碼RNA H19和該基因所編碼的micro RNA‐675 表達(dá)水平均為上調(diào)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)使lncRNA H19 或micro RNA‐675 沉默都參與了心肌纖維化病理過程，而lncRNA H19過表達(dá)和敲低micro RNA‐675 卻不能抑制心肌纖維化的發(fā)生。最新研究發(fā)現(xiàn)，Huang 等［16］發(fā)現(xiàn)過度表達(dá)lncRNA H19 可導(dǎo)致心臟成纖維細(xì)胞增殖與纖維化，并通過現(xiàn)代生物信息學(xué)方法證明，lncRNA H19與micro RNA‐675 互補(bǔ)性結(jié)合可以參與調(diào)控心肌纖維化，并證實(shí)lncRNA H19 可以通過調(diào)節(jié)micro RNA‐675 減緩甚至抑制心肌纖維化發(fā)展過程，抑制心肌肥厚，從而減輕心肌損傷。另有研究證實(shí)［17］，長(zhǎng)鏈非編碼RNA 轉(zhuǎn)移相關(guān)肺腺癌轉(zhuǎn)錄本1（MALAT1）也參與了心臟纖維化，這可能是和ln‐cRNA MALAT1、miR‐200a 兩者之間有互補(bǔ)結(jié)合位點(diǎn)有關(guān)，通過靶向上調(diào)miR‐200a 表達(dá)可以抑制lncRNA MALAT1 的表達(dá)，從而保護(hù)心肌細(xì)胞，延緩心肌纖維化病變過程。

3 lncRNAs 與心肌重構(gòu)

擴(kuò)張型心肌病終末期心肌結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生心肌細(xì)胞壞死和肥大、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、心肌細(xì)胞代償性肥厚、間質(zhì)細(xì)胞增殖纖維化、電傳導(dǎo)異常等一系列病理、生理改變，統(tǒng)稱為心肌重構(gòu)［18］。心肌細(xì)胞一旦失代償，可造成心室壁變薄及擴(kuò)張，發(fā)展為擴(kuò)張型心肌病，隨著病情的進(jìn)行性發(fā)展，最終可導(dǎo)致心力衰竭。心力衰竭是心血管疾病的共同終末階段，也是發(fā)生心血管不良事件的重要因素，而心肌重構(gòu)在這過程中扮演重要的角色，是心力衰竭發(fā)生、發(fā)展的決定性過程。尋找心肌重構(gòu)和心衰的關(guān)鍵調(diào)控分子，對(duì)解決當(dāng)前擴(kuò)張型心肌病臨床治療難題具有重要作用。新近研究中［19，20］，lncRNAs 參與了心肌的機(jī)械重構(gòu)和電重構(gòu)過程，在心肌重構(gòu)和心力衰竭發(fā)病機(jī)制中具有重要調(diào)控作用。

心肌肥厚是一種因?yàn)槟承┰驅(qū)е滦呐K長(zhǎng)期處于負(fù)荷過重的狀態(tài)，是心臟為維持其正常的生理功能所做出的一種適應(yīng)性反應(yīng)。具體表現(xiàn)為心肌總量增加，進(jìn)而使其收縮力得到加強(qiáng)。然而這一適應(yīng)性反應(yīng)存在一定危險(xiǎn)性，長(zhǎng)期處于心肌肥厚的狀態(tài)會(huì)使得肥大的心肌細(xì)胞耗氧量逐漸增加，當(dāng)需氧量超出了血液所能供給的極限，就會(huì)出現(xiàn)心肌缺血、心肌收縮力減退的癥狀。若任其發(fā)展，會(huì)導(dǎo)致高血壓、心力衰竭和冠心病，嚴(yán)重的會(huì)引發(fā)腦卒中和猝死。

醫(yī)學(xué)界從未停止對(duì)lncRNA 的探索。有研究報(bào)道了第一個(gè)與心肌肥厚相關(guān)的lncRNAMhrt（myo‐sin heavy chain associated RNA transcripts），他們?cè)谵D(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，在病理的刺激下，會(huì)形成對(duì)Mhrt 轉(zhuǎn)錄有抑制作用的Brg1‐Hdac‐Parp 復(fù)合體（以下簡(jiǎn)稱Brg1），而這一調(diào)控作用常伴隨著心肌肥厚甚至心力衰竭的發(fā)生。相反，若通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)讓Mhrt 恢復(fù)表達(dá)，會(huì)導(dǎo)致Brg1 與其基因組DNA 的結(jié)合受到抑制，從而抑制染色質(zhì)發(fā)生重塑［21］。大量實(shí)驗(yàn)表明，人體內(nèi)的Mhrt 的功能是高度保守的，這意味著Mhrt 具有成為臨床診斷和治療心肌肥厚分子靶點(diǎn)的潛力。Wang 等［22］通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了參與調(diào)控心肌肥厚的另外一種長(zhǎng)鏈非編碼RNA（ln‐cRNA‐Chrf），lncRNA‐Chrf 充當(dāng)miR‐489 的內(nèi)源性骨架并與之進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，引起miR‐489 表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡以及心肌肥厚。然而，通過調(diào)節(jié)lncRNAs 抑制心肌肥厚這一機(jī)制的關(guān)鍵點(diǎn)尚未明確，還有待醫(yī)學(xué)界進(jìn)一步研究挖掘。

4 lncRNAs 與心肌細(xì)胞凋亡、自噬

細(xì)胞凋亡是指由于體內(nèi)、外因素觸發(fā)機(jī)體細(xì)胞內(nèi)的特定程序化，從而激活內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶，導(dǎo)致細(xì)胞死亡的一種正常生理現(xiàn)象，又稱為程序性細(xì)胞死亡。而心肌細(xì)胞凋亡則是一種由氧化應(yīng)激、心臟前、后負(fù)荷過重以及某些炎癥細(xì)胞因子所誘導(dǎo)出現(xiàn)的病理性癥狀，多伴隨著心肌收縮功能降低出現(xiàn)。心肌損傷會(huì)產(chǎn)生氧自由基過度積累，而大量的氧自由基可以誘導(dǎo)心肌細(xì)胞發(fā)生氧化、壞死，造成細(xì)胞凋亡［23］。細(xì)胞自噬是指有缺陷的細(xì)胞將自身胞漿蛋白或細(xì)胞器包裹形成囊泡，通過在溶酶體中發(fā)生自身成分降解的一種應(yīng)激反應(yīng)。心肌細(xì)胞自噬幫助細(xì)胞漿成分更新，具有保護(hù)心肌、維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的生物學(xué)意義。然而，細(xì)胞自噬過度會(huì)加重線粒體損傷和能量代謝障礙，甚至造成能量紊亂。隨著越來越多學(xué)者對(duì)心血管領(lǐng)域的拓展研究，lncRNA與心肌細(xì)胞凋亡、自噬有著密切聯(lián)系。

有研究發(fā)現(xiàn)［24］，心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)lncRNA（cardiac apoptosis‐related lncRNA，CARL）通過“海綿作用”吸附內(nèi)源性miRNA‐539 并抑制其表達(dá)，從而使位于線粒體內(nèi)膜上，可維持線粒體穩(wěn)態(tài)功能的抗增殖蛋白2（PHB2）的發(fā)揮功能，進(jìn)而敲除或降低LINC00339，通過LINC00339 與miR‐484 相結(jié)合，從而抑制阿霉素誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞的凋亡。另外，ln‐cRNA HCG15 來源于急性心肌梗死患者血清和缺氧心肌細(xì)胞的外泌體中，通過NF‐KB 和p38 通路產(chǎn)生炎癥細(xì)胞因子L‐6、L‐1β 和TNF‐a，促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡。Wang等［25］通過對(duì)小鼠心肌細(xì)胞進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過分別敲低lncRNA‐MDRL與lncRNA‐APF，可以調(diào)控miRNA361‐miRNA484 與miRNA188‐3p‐ATG7，最終實(shí)現(xiàn)抑制或減緩心肌細(xì)胞凋亡和自噬過程。Liu等［26］在小鼠心臟缺血再灌注損傷模型中發(fā)現(xiàn)，若降低ln‐cRNA‐UCA1 表達(dá)，會(huì)加速心肌細(xì)胞的生長(zhǎng)，促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡。Gao等［27］通過心衰大鼠模型進(jìn)行l(wèi)ncRNA和mRNA 對(duì)照實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)MRAK140148‐KCND2、MRAK07‐8262‐CCRK、MRAK018538‐CS 以及MRAK053119‐Corin共4對(duì)lncRNA與心力衰竭有關(guān)。以上這些lncRNA 可通過調(diào)控相應(yīng)的miRNA 表達(dá)，可以抑制或促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡進(jìn)程。

5 展望

長(zhǎng)鏈非編碼RNA 與心血管疾病的發(fā)病機(jī)制、診療以及預(yù)后等方面間的關(guān)聯(lián)性是一個(gè)值得更深入研究的領(lǐng)域。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)或臨床研究中，都證明通過調(diào)節(jié)lncRNA 的水平可以抑制諸如心室肥大、心肌細(xì)胞凋亡或自噬的發(fā)展。這意味著lncRNA 作為一種潛在的治療靶點(diǎn)，可能為“心”病的治療策略提供新思路。目前在其他疾病領(lǐng)域也研發(fā)出了一些lncRNA 表達(dá)的抑制劑和激活劑，但是，現(xiàn)階段ln‐cRNA 作為治療手段的研究也還面臨著幾個(gè)挑戰(zhàn)。首先在生物學(xué)層面上，醫(yī)學(xué)界對(duì)lncRNA 功能機(jī)制方面的研究還不夠完全、透徹，而且某些治療方案需要lncRNA 與其他編碼或非編碼RNA 相互作用來實(shí)現(xiàn)，這就使得lncRNA 的研究領(lǐng)域更加廣泛且更為復(fù)雜。其次，如何完美實(shí)現(xiàn)將lncRNA 靶向特定的基因位點(diǎn)這一過程且無副作用，同時(shí)提升治療方案的安全性、穩(wěn)定性和有效性也是目前l(fā)ncRNA研究工作中亟待攻克的又一技術(shù)難題。另外，ln‐cRNA 的確切作用尚不清楚，lncRNA 效應(yīng)的時(shí)空特異性仍未可知。因此，盡管擁有廣闊的應(yīng)用前景，lncRNA 的診斷和治療最終能否真正運(yùn)用到臨床醫(yī)療實(shí)踐中，還有待進(jìn)一步發(fā)掘和驗(yàn)證。隨著醫(yī)療技術(shù)飛速發(fā)展，筆者相信上述難題將被逐一破解。