lncRNA?miRNA?mRNA軸與心血管疾病發(fā)病相關(guān)性的研究進(jìn)展

蘇憶玲，陸 齊

南通大學(xué)附屬醫(yī)院心內(nèi)科，江蘇 南通 226000

由于不健康的生活方式和人口老齡化的進(jìn)一步加重，心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）的發(fā)病率逐年提升［1］，治療CVD 已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。雖然隨著新型藥物的臨床應(yīng)用和醫(yī)學(xué)科技水平的不斷提高，CVD的治療已經(jīng)取得很大進(jìn)展，但仍是最常見(jiàn)的死因，給患者帶來(lái)了沉重的健康和經(jīng)濟(jì)壓力［2］。因此有必要尋求其潛在的分子機(jī)制以探索更有效的預(yù)防和治療措施。

全轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)RNA聚合酶Ⅱ（RNA?pol Ⅱ）轉(zhuǎn)錄而來(lái)的非編碼RNA（non?coding RNA，ncRNA）比蛋白質(zhì)編碼的mRNA更多，并且與疾病相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性和突變?cè)趎cRNA 基因座附近顯著富集［3］。另有研究發(fā)現(xiàn)ncRNA廣泛參與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)［4］，表明可以從ncRNA角度研究疾病的發(fā)生、進(jìn)展等。

1 非編碼RNA治療心血管疾病的作用機(jī)制

非編碼RNA 是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA。它們主要分為小分子ncRNA 和較長(zhǎng)的ncRNA，前一組包括microRNA、小干擾RNA、核內(nèi)小分子RNA、piwi 相互作用RNA 和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA 等，后一組包括核糖體RNA、天然反義轉(zhuǎn)錄本和長(zhǎng)鏈非編碼RNA［5］。

長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non?coding RNA，lncRNA）是最廣泛的ncRNA 亞群，涉及多種CVD 危險(xiǎn)因素，包括病理性肥大、血管疾病、血脂異常和代謝綜合征 等［6］。lncRNA 是長(zhǎng)度大于200 個(gè)核苷酸的ncRNA，其作用機(jī)制與亞細(xì)胞定位有關(guān)。定位于細(xì)胞質(zhì)的lncRNA 主要影響mRNA 的穩(wěn)定性［7］，調(diào)節(jié)翻譯潛能［8］，或者作為競(jìng)爭(zhēng)性?xún)?nèi)源RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）［9］等發(fā)揮作用。而定位于細(xì)胞核的lncRNA 則主要通過(guò)調(diào)節(jié)染色質(zhì)發(fā)揮作用，包括染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)［10］、重塑［11］等，或與DNA 相互作用形成RNA?DNA 復(fù)合物以重編程基因表達(dá)［12］，充當(dāng)分子支架，激活或抑制轉(zhuǎn)錄［13］。

微小RNA（microRNA，miRNA）是最具代表性的小分子非編碼RNA類(lèi)，主要引發(fā)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)。miRNA長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸，其主要作用是通過(guò)結(jié)合和沉默特定的目標(biāo)mRNA 來(lái)抑制蛋白質(zhì)的表達(dá)，從而降低蛋白質(zhì)的合成［14］。鑒于miRNA與多種心血管疾病相關(guān)，如心肌肥厚、心律失常、高血壓等［15］，因此可以將miRNA 和lncRNA 結(jié)合起來(lái)討論其在CVD中的作用機(jī)制。

此外，目前多種研究表明lncRNA可以與miRNA相互作用。lncRNA在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中類(lèi)似于mRNA，并具有結(jié)構(gòu)相似性。因此，除靶向mRNA 以外，RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物中的miRNA 還可靶向調(diào)節(jié)lncRNA，并通過(guò)不完美的堿基配對(duì)降低其結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定性［16］。有趣的是，miRNA也可以通過(guò)某些機(jī)制增強(qiáng)lncRNA表達(dá)。研究表明成熟的細(xì)胞質(zhì)miR?NA可以進(jìn)入細(xì)胞核并調(diào)節(jié)mRNA 和ncRNA 的核轉(zhuǎn)錄［17］。而“microRNA sponges”機(jī)制［18］以及隨后提出的偽靶假說(shuō)、稀釋效應(yīng)和天然miRNA海綿等理論被總結(jié)成的ceRNA假說(shuō)［9］表明，帶有miRNA反應(yīng)元件的天然ceRNA 在細(xì)胞內(nèi)可以通過(guò)與靶miRNA 結(jié)合而競(jìng)爭(zhēng)阻斷其功能。作為細(xì)胞內(nèi)最重要的ceR?NA 之一，lncRNA 可能參與lncRNA?miRNA?mRNA途徑［19］。在ceRNA 網(wǎng)絡(luò)中，lncRNA 可以通過(guò)自身的miRNA 反應(yīng)元件吸附目標(biāo)miRNA，并抑制由miRNA 介導(dǎo)的靶向mRNA 降解，這也是lncRNA 參與的常見(jiàn)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制之一［20］。

2 各種心血管疾病中的lncRNA?miRNA?mRNA軸

2.1 動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）

動(dòng)脈粥樣硬化是世界范圍內(nèi)CVD 死亡的主要原因［21］，其發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的病理化過(guò)程，最初由內(nèi)皮細(xì)胞激活促進(jìn)，隨后炎癥細(xì)胞募集、平滑肌細(xì)胞增殖［22-23］。新出現(xiàn)的證據(jù)表明，lncRNA、miRNA在血管疾病中發(fā)揮重要作用［24-25］。動(dòng)脈內(nèi)膜中的氧化低密度脂蛋白（oxidation low lipoprotein，ox?LDL）通過(guò)介導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙或激活內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)AS 的發(fā)展［26］。人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞在ox?LDL 刺激后，Malat1 表達(dá)升高，并可通過(guò)影響miR?155 抑制炎性細(xì)胞因子的釋放，從而增加細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1（SOSC1）水平，抑制JAK?STAT通路，抑制AS［27］。血管平滑肌細(xì)胞是AS 發(fā)展的關(guān)鍵因素［28］。人主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞（HASMC）經(jīng)ox?LDL 刺激后，TNK2?AS1表達(dá)上調(diào)，并可以作為miR?150?5p 的ceRNA 調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（VEGFA）和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子1（FGF1）的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞的增殖和遷移，促進(jìn)AS斑塊的形成［29］。HASMC在經(jīng)血小板衍生生長(zhǎng)因子刺激后，SNHG16表達(dá)上調(diào)，通過(guò)生物信息學(xué)分析和熒光素酶報(bào)告基因測(cè)定證實(shí)SNHG16 通過(guò)作為miR?205 的ceRNA 調(diào)節(jié)Smad2 表達(dá)也可促進(jìn)HASMC 增殖和遷移［30］。巨噬細(xì)胞衍生而來(lái)的泡沫細(xì)胞可形成最早的粥樣硬化病變中的脂質(zhì)條紋，在ox?LDL 刺激人巨噬細(xì)胞后，UCA1 靶向miR?206 加重氧化應(yīng)激和凋亡，促進(jìn)AS［31］。平行于血管腔表面的層流切應(yīng)力在調(diào)節(jié)抗炎、抗粘連和抗AS中起關(guān)鍵作用，從而影響AS的發(fā)展。人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞經(jīng)過(guò)層流切應(yīng)力處理后，AF131217.1 表達(dá)升高，隨后靶向miR?128?3p/KLF4 軸通過(guò)抑制內(nèi)皮細(xì)胞炎癥，在AS 的發(fā)病機(jī)制中起抗AS 的作用［32］。由此可知，lncRNA?miRNA?mRNA軸與AS息息相關(guān)（表1）。

2.2 心肌梗死（myocardial infarction，MI）

由急性冠狀動(dòng)脈閉塞引起的急性心肌梗死是CVD患者死亡的主要原因之一，每年疾病影響范圍超過(guò)700 萬(wàn)人［33］。ceRNA 是lncRNA 調(diào)節(jié)CVD 進(jìn)展的新形式，該功能已被廣泛報(bào)道用于調(diào)節(jié)心臟重塑、血管平滑肌和內(nèi)皮細(xì)胞的行為［34］。MI的主要原因是血液供應(yīng)的長(zhǎng)期中斷，導(dǎo)致心臟某些部位缺乏營(yíng)養(yǎng)和氧氣，最終導(dǎo)致死亡［33］。研究發(fā)現(xiàn)缺氧損傷的H9c2細(xì)胞中ANRIL 表達(dá)顯著增強(qiáng)，沉默ANRIL 可加重缺氧誘導(dǎo)的損傷，并通過(guò)調(diào)節(jié)miR?7?5p 增加SIRT1表達(dá)，在缺氧損傷的H9c2 細(xì)胞中發(fā)揮心臟保護(hù)作用，為治療MI提供新思路［35］。缺血?再灌注損傷（I/R）是MI患者心臟保護(hù)的關(guān)鍵治療靶點(diǎn)［36］。I/R發(fā)病機(jī)制主要集中在氧自由基、鈣超載、炎癥反應(yīng)、線粒體損傷、細(xì)胞死亡、內(nèi)皮細(xì)胞損傷和自噬［37-38］。而自噬是衰老、炎癥、腫瘤代謝和心血管疾病的重要過(guò)程［39］，在心肌細(xì)胞中，自噬維持線粒體的更新，有助于滿(mǎn)足心臟的能量需求［40］。研究發(fā)現(xiàn)，2810403D21Rik/Mirf 是一種新型抗自噬性lncRNA，沉默該lncRNA可導(dǎo)致miR26a 上調(diào)，隨后通過(guò)靶向Usp15 促進(jìn)心肌細(xì)胞的自噬和減輕心臟損傷，改善心臟功能［41］。然而，自噬在MI中的作用仍然具有爭(zhēng)議。根據(jù)壓力的情況，自噬在MI 中可以是保護(hù)性的或適應(yīng)不良的。自噬功能障礙可能導(dǎo)致MI后心肌I/R和心室重構(gòu)，甚至可能引發(fā)細(xì)胞凋亡和壞死［42］。如APF是一種自噬促進(jìn)因子，當(dāng)APF 表達(dá)下降時(shí)，可通過(guò)作為miR?188?3p 的ceRNA 調(diào)節(jié)ATG7 從而抑制自噬和MI［43］。同樣，AK139128也是一種自噬促進(jìn)因子，其表達(dá)顯著上調(diào)時(shí)，通過(guò)負(fù)調(diào)節(jié)miR?499/FOXO4 軸促進(jìn)自噬和心肌細(xì)胞凋亡［44］。心肌細(xì)胞凋亡是擴(kuò)大梗死范圍的另一個(gè)重要因素，梗死早期和晚期均存在凋亡現(xiàn)象。GAS5在MI后表達(dá)上調(diào)，沉默GAS5可通過(guò)靶向miR?525?5p/CALM2 軸抑制心肌細(xì)胞凋亡，并改善梗死后心肌細(xì)胞的活力［45］。綜上，可以發(fā)現(xiàn)lncRNA?miRNA?mRNA 軸為MI 的治療提供了新的治療靶點(diǎn)（表1）。

表1 心血管疾病中的lncRNA?miRNA?mRNA軸Table 1 lncRNA?miRNA?mRNA axes in cardiovascular diseases

2.3 心臟肥大（cardiac hypertrophy，CH）

心臟肥大是心臟對(duì)壓力/容量超負(fù)荷的適應(yīng)性反應(yīng)，以在早期維持心臟功能。然而，持續(xù)性的CH通常會(huì)引發(fā)適應(yīng)不良的心臟重塑，從而導(dǎo)致依從性降低、心力衰竭和猝死的風(fēng)險(xiǎn)增加。因此必須尋找有效的治療手段，以抑制適應(yīng)不良的肥大和隨之而來(lái)的心力衰竭。研究常用主動(dòng)脈縮窄術(shù)（transverse aortic constriction，TAC）建立的小鼠心臟肥厚模型和血管緊張素Ⅱ或去氧腎上腺素誘導(dǎo)的細(xì)胞肥大模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在肥厚模型中首次驗(yàn)證的lncRNA 為CHRF，其可以靶向miR?489，并進(jìn)一步調(diào)節(jié)Myd88的表達(dá)水平，從而激活肥大反應(yīng)［15］。接下來(lái)在TAC動(dòng)物模型和誘導(dǎo)的細(xì)胞肥大模型中驗(yàn)證了多種lncRNA 可以通過(guò)ceRNA 機(jī)制調(diào)節(jié)靶基因從而影響CH。如HOTAIR通過(guò)miR?19/PTEN軸在CH中發(fā)揮負(fù)調(diào)節(jié)因子的功能［46］，MAGI1?IT1 通過(guò)靶向miR?302e/DKK1 軸使Wnt/β?連環(huán)蛋白途徑失活而在CH中起負(fù)調(diào)節(jié)劑的作用［47］。MIAT 通過(guò)在心肌細(xì)胞中作為miR?93 的海綿而正調(diào)節(jié)TLR4 的表達(dá)，在CH 中起正向調(diào)節(jié)作用［48］。用主動(dòng)脈縮窄法誘導(dǎo)腎血管高血壓建立的肥厚模型中，發(fā)現(xiàn)CYTOR 可能通過(guò)miR?155 和下游IKKi 和NF?κB 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在CH 中起保護(hù)作用，最可能通過(guò)作為miR?155 的ceRNA來(lái)抵消miR?155 介導(dǎo)的IKBKE 抑制［49］。由此表明，該軸也可參與CH 的發(fā)生機(jī)制，從而作為肥大的治療靶點(diǎn)。

2.4 糖尿病性心肌?。╠iabetic cardiomyopathy，DCM）

隨著lncRNA?miRNA?mRNA 軸在心肌病中的研究進(jìn)展，人們對(duì)DCM的分子機(jī)制有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。DCM是心臟病的一種特殊形式，它是由對(duì)心臟組織中胰島素代謝作用的抵抗、代償性高胰島素血癥和高血糖引起的，而這種疾病的發(fā)生獨(dú)立于其他心臟危險(xiǎn)因素［50］，并且越來(lái)越多的研究表明氧化應(yīng)激、炎癥、線粒體功能障礙、腎素?血管緊張素系統(tǒng)激活、心肌細(xì)胞凋亡都參與了DCM 的發(fā)病機(jī)制［51］。通過(guò)在腹膜內(nèi)注射鏈脲佐菌素誘導(dǎo)DCM小鼠模型，并在該模型中發(fā)現(xiàn)了幾條lncRNA?miRNA?mRNA軸。DCRF 可以作為miR?551b?5p 的ceRNA 增加PCDH17 的表達(dá)，從而增加心肌細(xì)胞自噬，促進(jìn)DCM 的進(jìn)展［52］。MIAT 可以通過(guò)作為miR?22?3p 的ceRNA 上調(diào)DAPK2 表達(dá)，從而導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡，參與DCM的進(jìn)展［53］。MEG3已被證明可參與多種心血管疾病的發(fā)展［54］，在DCM中，MEG3 在高糖處理的AC16 細(xì)胞中可作為抑制miR?145 表達(dá)的ceRNA，減少miR?145對(duì)PDCD4 的抑制作用，從而減輕AC16細(xì)胞凋亡［55］（表1）。

2.5 心房顫動(dòng)（atrial fibrillation，AF）

心房顫動(dòng)是目前臨床上難以攻克的心律失常，會(huì)增加心力衰竭和缺血性卒中的風(fēng)險(xiǎn)，也是造成人群發(fā)病率和死亡率高的原因之一［56］。已知CAC?NA1C 是房顫發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵生物標(biāo)志物［57］，YY1 誘導(dǎo)的KCNQ1OT1 上調(diào)可通過(guò)調(diào)節(jié)miR?384/CACNA1C 軸增加血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心房顫動(dòng)［58］。電重構(gòu)在AF 的發(fā)生和維持中起關(guān)鍵作用，TCONS 00075467 可通過(guò)作為miR?328的ceRNA 改變CAC?NA1C的表達(dá)從而調(diào)節(jié)心房電重構(gòu)影響房顫［59］。心房纖維化是AF中心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)的標(biāo)志，已成為房顫的重要病理生理因素［60］。PVT1 可以充當(dāng)miR?128?3p的海綿并消除miR?128?3p對(duì)Sp1 的抑制作用，進(jìn)而激活TGF?β1/Smad 通路，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，膠原產(chǎn)生和小鼠心房纖維化［61］，而研究表明，TGF?β1 通過(guò)Smad 蛋白產(chǎn)生促纖維化作用，可以增強(qiáng)心房纖維化和AF［62］（表1）。由此可知，lncRNA?miRNA?mRNA軸可參與AF的發(fā)病機(jī)制，有助于找到AF 的新治療靶點(diǎn)。

2.6 鈣化性主動(dòng)脈瓣疾病（calcified aortic valve dis?ease，CAVD）

CAVD 在成人中具有較高的發(fā)病率和死亡率，并且目前沒(méi)有有效的醫(yī)學(xué)手段來(lái)預(yù)防或減緩疾病過(guò)程［63］。其瓣葉鈣化的主要原因是主動(dòng)脈瓣葉中靜息的瓣膜間質(zhì)細(xì)胞（valve interstitial cell，VIC）被激活并經(jīng)歷表型轉(zhuǎn)變成為成骨細(xì)胞樣細(xì)胞［64］，因此可以通過(guò)抑制成骨細(xì)胞分化以防止VIC 的轉(zhuǎn)化，從而阻止甚至逆轉(zhuǎn)CAVD 的進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，TUG1可以通過(guò)海綿狀miR?204?5p 調(diào)節(jié)Runx2 的表達(dá)［65］，MALAT1 可以通過(guò)靶向miR?204 調(diào)節(jié)Smad4 的表達(dá)［66］，AFAP1?AS1 也可以通 過(guò)調(diào) 節(jié)miR?155/SMAD5 軸［67］促進(jìn)VIC 的成骨分化，從而促進(jìn)CAVD的形成（表1），表明lncRNA在CAVD 中可作為新治療靶點(diǎn)的潛力。

3 lncRNA?miRNA?mRNA 軸在心血管疾病的病理生理學(xué)中的作用

應(yīng)激、細(xì)胞凋亡、自噬、壞死、纖維化以及心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、心臟成纖維細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移都有助于CVD的發(fā)生發(fā)展，而上述研究證明該軸在這些CVD 的進(jìn)展機(jī)制中起重要作用。如TNK2?AS1 可通過(guò)靶向miR?150?5p 調(diào)節(jié)VEGFA 和FGF1 的表達(dá)從而調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移［29］，GAS5 可通過(guò)靶向miR?525?5p/CALM2 軸調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的凋亡和增殖能力［45］，PVT1 可以作為miR?128?3p 的ceRNA 消除其對(duì)Sp1的抑制作用，進(jìn)而激活TGF?β1/Smad 通路，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和小鼠心房纖維化［61］。

4 結(jié)論和展望

近年來(lái)，隨著ncRNA 在多種疾病發(fā)展過(guò)程中表現(xiàn)出獨(dú)特的功能，對(duì)于lncRNA 在心血管疾病發(fā)病機(jī)制中的認(rèn)識(shí)也進(jìn)一步加深。本文總結(jié)了一些lncRNA?miRNA?mRNA 軸在CVD 中的作用機(jī)制。lncRNA 可以通過(guò)ceRNA 機(jī)制正向或負(fù)向調(diào)節(jié)疾病的進(jìn)展，以作為疾病的新型治療靶點(diǎn)。并且同一種lncRNA 可以靶向不同的miRNA，同一種miRNA 也可以被不同的lncRNA 靶控，再通過(guò)不同的信號(hào)途徑發(fā)揮效應(yīng)。但目前大部分實(shí)驗(yàn)只局限于動(dòng)物和細(xì)胞，尚未運(yùn)用到臨床，需要進(jìn)行大規(guī)模的臨床研究，以觀察lncRNA?miRNA?mRNA 軸的調(diào)節(jié)能否做為藥物治療的靶點(diǎn)或作為疾病進(jìn)展的標(biāo)志物，最終將ncRNA運(yùn)用于臨床實(shí)踐。