長鏈非編碼RNA與心肌凋亡*

何娟娟 綜述 劉立新 審校

(濟寧醫(yī)學院臨床醫(yī)學院，濟寧 272013；濟寧醫(yī)學院附屬醫(yī)院，濟寧 272029)

長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)作為復雜分子網絡中的一部分，在心血管疾病、自身免疫性疾病及腫瘤等的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。lncRNA在急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)中的研究進展比較多，但lncRNA在心肌細胞凋亡中的作用及分子機制研究尚未見系統(tǒng)敘述。心肌凋亡是多種心血管疾病的重要病理過程，本文圍繞lncRNA在不同原因導致的心肌凋亡作用及分子機制做一綜述，旨在進一步分析lncRNA通過調節(jié)心肌細胞凋亡影響心血管疾病的作用。

1 lncRNA概述

lncRNA是轉錄本長度超過200個核苷酸且不具有功能性蛋白質編碼能力的RNA轉錄物。lncRNA可以執(zhí)行多個生物功能:1)可以作為調控染色質狀態(tài)因子的支架、橋梁和繩索進行表觀遺傳調控;2)可通過作用于靶基因的轉錄因子或者抑制因子進行轉錄調控；3)核分區(qū)-維持核結構;4)通過與mRNA堿基結合或作為mRNA結合蛋白的輔助因子或競爭對手進行轉錄后基因調控[1]。lncRNA在心血管疾病中的表達存在差異，并通過各種機制調節(jié)心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展，其中在AMI、心臟發(fā)育、心力衰竭(heart failure，HF)、擴張型心肌病、動脈粥樣硬化及血脂異常等過程中發(fā)揮重要的作用。此外，循環(huán)中的lncRNA結構相對穩(wěn)定，在外周血單核細胞、血漿、血清、尿液等體液中易于檢測其存在。

2 心肌細胞凋亡在心血管疾病中的作用

細胞凋亡是一種高度調控的細胞死亡過程，可由細胞膜、線粒體和內質網中的死亡受體介導。參與凋亡過程的相關基因有幾十種，其中Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-AL等基因有抑制凋亡作用，Bad、Bax、Bak、P53等基因有促進凋亡作用，c-myc等基因可能具有雙向調節(jié)作用，生長因子充足時促進細胞增殖，生長因子缺乏時引起細胞凋亡[21]。心肌細胞凋亡是多種心血管疾病的重要病理過程。心肌細胞凋亡的增加會促進心肌梗死、HF和擴張型心肌病等多種心血管疾病的發(fā)生發(fā)展，而限制細胞凋亡對心臟有保護作用。lncRNA通過作用于凋亡相關通路影響凋亡蛋白的表達，從而調控心肌細胞凋亡，在多種心血管疾病的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。

3 lncRNA與心肌凋亡

在不同機制導致的心肌細胞凋亡中l(wèi)ncRNA表達有變化，MIAT、MIRF、circANKRD36等在心肌細胞凋亡中表達升高，而UCA1、CARL、ENSMUST00000134285等表達降低，同時還有一些lncRNA 亞型如MALAT1、ANRIL、TUG1、XIST、ROR在調控心肌細胞凋亡中存在雙向調節(jié)作用，它們既能促進心肌細胞凋亡也能抑制心肌細胞凋亡，這可能與不同心肌細胞類型、不同作用條件或者不同信號通路有關。這些lncRNA通過不同機制發(fā)揮不同功能，促進及抑制心肌細胞凋亡。

3.1 lncRNA促進心肌凋亡

3.1.1心肌梗死相關轉錄本(myocardial infarction associated transcript,MIAT) MIAT是首個被確定為具有心肌梗死風險的一種lncRNA。MIAT通過海綿作用抑制miR-22-3p來上調DAPK2的表達，從而促進心肌細胞凋亡[2]。而且在缺氧/復氧(hypoxia /reoxygenation，H/R)誘導的H9C2心肌細胞中發(fā)現MIAT的表達增加[3]。Yao等[4]通過對房顫(Atrial fibrillation，AF)大鼠模型用特定的shRNA慢病毒注射下調MIAT，可使具有心臟保護作用的miR-133a-3p表達增加，導致AF持續(xù)時間縮短，并且有效減少AF誘導的心肌細胞凋亡和心房纖維化。見圖1。

圖1 AF大鼠模型MIAT/miR-133a-3p通路示意圖[4]

3.1.2心梗調控因子(myocardial infarction-regulatory factor,MIRF) MIRF參與心肌梗死病理過程，但是關于其具體機制的研究尚少。Su等[5]研究揭示了lncRNA MIRF-miR-26a-Bak1軸在心肌梗死中的分子機制。MIRF可通過抑制miR-26a的表達，進而上調Bak1的表達，導致心肌細胞凋亡；敲除MIRF可以減輕AMI小鼠的心肌損傷并改善心功能。

自噬是心肌細胞抗缺血損傷的保護因子。近期一項研究[6]提出了心肌梗死期間MIRF相關的自噬信號機制，心臟應激通過上調MIRF來抑制miR-26a的表達，進而解除對抗自噬蛋白USP15的抑制作用，阻斷自噬，減輕內在的心臟保護活性，增加心肌細胞凋亡，最終導致缺血損傷和心功能不全，表明MIRF是一種新的抗自噬lncRNA，為其他自噬相關疾病的研究提供了依據。

3.1.3circANKRD36 環(huán)狀RNA(circRNA)是屬于非編碼RNA(ncRNA)的一種新型RNA，在心肌病及心力衰竭中發(fā)揮重要作用。circANKRD36屬于circRNA中的一種，在炎癥損傷中通過吞噬微小核糖核酸(如miR-15、miR-138等)發(fā)揮作用。Wang等[7]研究發(fā)現circANKRD36通過吞噬作用負調節(jié)miR-15水平，而miR-15具有抗炎損傷活性，在心臟缺血性損傷中發(fā)揮保護作用，而MyD88是miR-15的靶基因，miR-15通過靶向MyD88發(fā)揮作用；沉默circANKRD36可通過調節(jié)miRNA-15/MyD88通路減輕脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)誘導的炎癥損傷。沉默circANKRD36還可通過上調H9c2細胞中的miR-138，抑制p38MAPK /NF-κB通路，減輕LPS激活的心肌細胞凋亡和炎癥反應[8]。

3.2 lncRNA抑制心肌凋亡

3.2.1UCA1 UCA1包含3個外顯子，長度為1.4kb，最初在人膀胱移行細胞癌中被發(fā)現的一種lncRNA。UCA1在成人心臟中特異性表達，表明UCA1可能在維持正常心肌功能方面發(fā)揮重要作用，并可作為心臟病(如AMI)的生物標志物。UCA1通過抑制miR-143/MDM2/p53軸來抑制心肌細胞凋亡，發(fā)揮心血管保護因子的作用[9]。而在心肌梗死大鼠模型中，也證實了UCA1抑制心肌凋亡作用，UCA1通過靶向作用于miR-873，降低miR-873對其靶點XIAP的抑制作用，并升高抗凋亡蛋白Bcl-2水平，從而減輕心肌細胞凋亡[10]。

3.2.2心臟凋亡相關lncRNA (cardiac apoptosis-related lncRNA,CARL) CARL通過調節(jié)心肌細胞凋亡參與心臟疾病的發(fā)生發(fā)展，但是目前關于其分子機制的研究尚少。Wang等[11]揭示了CARL可抑制線粒體裂變和凋亡,而這種作用主要依賴于miR-539和PHB2。CARL通過下調miR-539來增加 PHB2 的表達，從而抑制線粒體分裂和心肌凋亡。此外，Li等[12]發(fā)現CARL在大鼠原代心肌內皮細胞中過表達可提高細胞活力，降低細胞凋亡。

3.2.3ENSMUST00000134285 2018年，Chun等[13]鑒定出ENSMUST00000134285是調控細胞凋亡的一種lncRNA。ENSMUST00000134285可增加下游的MPAK11活性，MAPK11通過抑制ROS形成發(fā)揮促存活作用。敲低H/R心肌細胞模型小鼠ENSMUST00000134285可抑制MAPK11的活性，增加心肌細胞凋亡；推測miRNA760可能是ENSMUST00000134285和MAPK11之間的中介，但是目前尚未得到進一步證實。

3.3 lncRNA雙向調節(jié)心肌凋亡

3.3.1轉移相關肺腺癌轉錄本1 (metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1,MALAT1) MALAT1是一個長度為8000 nt的lncRNA，位于染色體11q13上。近年來，MALAT1在心血管疾病方面的作用被重視，并發(fā)現它可以通過多種途徑參與調節(jié)心肌凋亡。下調MALAT1可減少糖尿病大鼠心肌細胞凋亡，改善左心室功能[14]。MALAT1介導的組蛋白甲基轉移酶EZH2向miR-22啟動子募集導致miR-22的轉錄受到抑制；低水平的miR-22可上調ABCA1的表達，ABCA1可通過影響細胞炎癥因子分泌來增加糖尿病大鼠心肌細胞的凋亡(圖2)。MALAT1在自噬調節(jié)中也能發(fā)揮作用，MALAT1通過TSC2啟動子區(qū)招募EZH2誘導核小體組蛋白(H3K27me3)來表觀抑制TSC2轉錄，從而誘導mTOR激活并抑制自噬，降低自噬對心臟的保護作用[15]。但是部分研究也表明H9C2細胞中，MALA起到抑制凋亡的作用。Yao等[16]指出敲低MALAT1可上調miR-217的表達，進而降低Sirt1的表達，加重缺氧誘導的H9C2細胞凋亡。MALAT1可通過海綿作用下調miR-558的表達，進而減少異丙腎上腺素(ISO)誘導的 H9C2心肌細胞凋亡[17]。

圖2 MALAT1在糖尿病心肌病中的作用機制圖[14]

3.3.2ANRIL ANRIL是一種長3.8kb的反義非編碼RNA，轉錄自人類9號染色體P21的短臂上。目前已經確定ANRIL是一種與冠狀動脈心臟病(CHD)密切相關的生物標志物[18]。Yang等[19]研究發(fā)現在AMI小鼠模型中，下調ANRIL可通過IL-33/ST2途徑減輕心肌細胞凋亡，促進心肌細胞存活，減少梗死面積、纖維化，改善心肌功能。但是，Shu等[20]研究揭示了ANRIL通過調節(jié)miR-7-5p/SIRT1軸，在缺氧誘導的H9c2細胞損傷中發(fā)揮保護作用。ANRIL通過與miR-7-5p競爭性結合，正向調控Sirt1表達，從而減少了心肌細胞凋亡。

3.3.3LncRNA?；撬嵘险{基因1(Taurine-upregulated gene 1，TUG1) TUG1位于染色體22q12上，最初被確定為?；撬崽幚淼男∈笠暰W膜細胞中上調的轉錄本。TUG1可通過影響成骨細胞凋亡在骨質疏松中發(fā)揮重要作用。TUG1通過上調 Bcl-2 來抑制地塞米松誘導的小鼠 MC3T3-E1 細胞凋亡，表明TUG1 可能是糖皮質激素誘導的成骨細胞凋亡的保護性因子[21]。而近年來關于TUG1影響心肌缺血操作的研究表明，TUG1在心肌細胞凋亡中也起到重要作用。Wu等[22]研究發(fā)現TUG1競爭性結合miR-340加速心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia-reperfusion injury，MIRI)。

另外，TUG1-miR-9a-5p軸通過靶向KLF5促進心肌細胞凋亡，導致心肌缺血損傷。TUG1通過競爭性結合miR-9a-5p來促進KLF5的表達；上調的KLF5通過刺激線粒體死亡通路，導致心肌細胞凋亡增加[23]。此外，敲低 TUG1可通過調控miR-532-5p/Sox8軸來減輕缺血缺氧誘導的心肌細胞炎癥和凋亡[24]。而Jiang等[25]研究發(fā)現，在缺氧誘導的H9C2細胞中上調TUG1可減輕心肌細胞損傷。TUG1通過靶向下調miR-124的表達，降低了miR-124對Hic-5抑制作用，過表達的Hic-5激活Sp1/Survivin信號通路，最終減輕缺氧誘導的心肌細胞凋亡。

3.3.4非X活性特異性轉錄本(X-inactive specific transcript，XIST) XIST位于人Xq13.2染色體上,是一個17kb的lncRNA。XIST在心肌梗死、糖尿病心肌病及膿毒癥心肌損傷等疾病中發(fā)揮重要作用。XIST可通過靶向miR-101a-3p上調FOS和凋亡相關蛋白水平，促進心肌細胞凋亡[26]。下調XIST可改善LPS誘導的心肌損傷，減少凋亡[27]。Peng等[28]研究提示XIST可以抑制H9C2心肌細胞凋亡。XIST通過吸附miR-122-5p來促進FOXP2表達，而FOXP2過表達可上調Bcl-2表達，抑制HIF-alpha、Bax和cleaved-caspase 9蛋白的表達，從而減少心肌細胞凋亡。

4 小結與展望

心肌凋亡是包括心肌梗死、心力衰竭、擴張型心肌病在內的多種心血管疾病重要的病理基礎，而lncRNA種類眾多，目前關于lncRNA與心肌凋亡的關系仍在研究階段，lncRNA調節(jié)心肌凋亡的具體機制尚不完全明確。因此，針對lncRNA調節(jié)心肌凋亡的研究仍是非常有必要的。這將有助于挖掘更多心血管疾病的潛在的生物標志物和治療靶點，為醫(yī)師把握患者病情及較早采取治療措施提供幫助，從而改善預后。

利益沖突：所有作者均申明不存在利益沖突。