ANRIL在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病機(jī)制及臨床應(yīng)用中的研究進(jìn)展

李成城 曹海濤 吳奇勇

ANRIL為激酶4抑制因子(INK4)基因座中反義非編碼RNA，又稱CDKN2B-AS，為CHD的遺傳易感基因[1]。而動(dòng)脈粥樣硬化(AS)是造成CHD發(fā)病的主要病因，ANRIL與動(dòng)脈斑塊的形成和遷移、血管狹窄和閉塞等病理過程密切相關(guān)[2]，本文旨在探討ANRIL在AS形式過程中的作用機(jī)制和臨床意義。

1 ANRIL的概述

ANRIL位于Chr9p21，起源于INK4b-ARF-INK4a基因的反向轉(zhuǎn)錄，也是CHD公認(rèn)的“高風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)”，它由外周血單核細(xì)胞(PBMC)中的CHD風(fēng)險(xiǎn)單核苷酸多態(tài)性(SNP)rs1333049誘導(dǎo)逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生，擁有多種異構(gòu)體及剪切轉(zhuǎn)錄本，而且它們的功能與特性各不相同[3]。CHD發(fā)病率明顯受到ANRIL異常表達(dá)的影響，且SNP與CHD呈直接相關(guān)性(例如rs6475606、rs10757274和rs2383206)。ANRIL有環(huán)形和線性兩種異構(gòu)體，線性ANRIL可促進(jìn)表觀遺傳蛋白復(fù)合物的產(chǎn)生，構(gòu)建AS的分子支架；而環(huán)狀A(yù)NRIL(circANRIL)通過控制核糖體RNA加工和蛋白質(zhì)翻譯，對(duì)AS的發(fā)展起抑制作用[4]。在AS的發(fā)病中，ANRIL的線環(huán)比例尚未得知，但目前可以確定的是它們有著相同的序列，通過順式和轉(zhuǎn)基因共同參與AS的發(fā)病。

2 ANRIL影響AS的機(jī)制

2.1 加劇炎癥反應(yīng) ANRIL是調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞(EC)損傷、激活血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)和炎癥因子的關(guān)鍵點(diǎn)。EC經(jīng)常作為AS發(fā)病的“扳機(jī)”，它是促進(jìn)缺血性血管生成的關(guān)鍵細(xì)胞。EC中ANRIL的異常表達(dá)可通過TNF-α-NF-κB-ANRIL/YY1-IL6/8信號(hào)通路上調(diào)Caspase募集結(jié)構(gòu)域蛋白8(CARD8)表達(dá)，加速內(nèi)皮損傷，加重血管炎癥[5-6]。VEGF與穩(wěn)定且功能正常的血管網(wǎng)絡(luò)密不可分， ANRIL可通過激活NF-κB、NF-miR-B兩條信號(hào)通路，改變VEGF的表達(dá)[7]。ANRIL通過重新激活pRC2或p300，調(diào)節(jié)miR-200b的表達(dá)，從而影響VEGF的水平[8]；CARD8是影響心血管疾病中炎癥的重要成分，ANRIL與CARD8呈正相關(guān)[9]，可抑制Caspase-1依賴的IL-1β的分泌和NF-κB的激活，加快炎癥反應(yīng)進(jìn)程。長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA) ANRIL/miR-125a軸與促炎細(xì)胞因子呈直接正相關(guān)，并直接影響炎癥程度[10]；在circANRIL的轉(zhuǎn)基因大鼠中，血清炎癥標(biāo)志物IL-1、IL-6、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP-9)、CRP和Caspase-3等水平顯著增加[11]。由此可見，ANRIL可加劇炎癥反應(yīng)。

2.2 作用于平滑肌細(xì)胞 血管中斑塊形成后，其遷移受血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)的影響。ANRIL可作為分子支架促進(jìn)WDR5和HDAC3的結(jié)合，形成復(fù)合物后通過組蛋白修飾調(diào)節(jié)NOX1表達(dá)，上調(diào)活性氧(ROS)水平，促進(jìn)VSMC表型轉(zhuǎn)變[12]。ANRIL可與SUZ12結(jié)合，介導(dǎo)組蛋白H3在H3K27上甲基化從而沉默p15(INK4)，促進(jìn)VSMC的增殖和遷移[13]。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2相關(guān)蛋白A1(BCL2-A1)及鈣粘連蛋白5(CDH5)可能是影響VSMC增殖和凋亡過程中的關(guān)鍵蛋白[14]。 ANRIL與其他非編碼RNA之間的相互調(diào)控也起到至關(guān)重要的作用。Tan等[15]通過熒光素酶實(shí)驗(yàn)確認(rèn)過表達(dá)ANRIL可直接靶向miR-181a/Sirt1，增加VSMC活力，抑制衰老；ANRIL轉(zhuǎn)錄物可通過激活NF-κB途徑直接調(diào)節(jié)VSMC的增殖和凋亡[16]。因此，ANRIL對(duì)VSMC的調(diào)控作用已得到證實(shí)。

2.3 作用于DNA和RNA DNA損傷反應(yīng)與AS發(fā)病密切相關(guān)(包括DNA損傷及修復(fù)、細(xì)胞周期進(jìn)程、細(xì)胞凋亡)。Gray等[17]證實(shí)，ANRIL可激活DNA損傷共濟(jì)失調(diào)-毛細(xì)血管擴(kuò)張突變激酶，繼而引發(fā)雙鏈DNA斷裂，促進(jìn)AS斑塊的進(jìn)展和不穩(wěn)定性。有學(xué)者證實(shí)ANRIL通過招募Polycomb蛋白抑制腫瘤抑制因子 p16 (CDKN2A) 和 p15 (CDKN2B)的轉(zhuǎn)錄[13]，而p15、p16可抑制成視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白 (pRb)通路，pRb是細(xì)胞周期的負(fù)調(diào)節(jié)因子[18]，因此ANRIL可能通過細(xì)胞周期的改變來影響DNA復(fù)制[19]。ANRIL可作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA(CERNAs)或microRNA海綿。Zeng等[20]發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)ANRIL可抑制miR-449a/miR-99a激活周期蛋白依賴性激酶6(CDK6)，從而促進(jìn)血管生成和血栓形成；Chai等[21]也發(fā)現(xiàn)，在H2O2誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞模型中，抑制ANRIL表達(dá)可通過靶向miR-125a，下調(diào)p53和抑制內(nèi)在的凋亡途徑顯著減輕H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷。此外，還有一項(xiàng)研究闡明了ANRIL可以靶向miR-181b來控制CHD細(xì)胞的增殖和凋亡，誘導(dǎo)NF-κB信號(hào)的激活和刺激炎性生物標(biāo)記物的釋放[16]。

2.4 作用于糖脂代謝 血糖、血脂的失調(diào)是AS的高危發(fā)病因素。AdipoR1、VAMP3和C11ORF10是人們熟知的促糖脂代謝的受體，Bochenek等[22]發(fā)現(xiàn)，在HEK 293細(xì)胞中過度表達(dá)ANRIL后，上述3種受體均呈現(xiàn)出過表達(dá)。而Sun等[23]對(duì)其具體的機(jī)制進(jìn)行了進(jìn)一步探索，他們發(fā)現(xiàn)可能存在的信號(hào)通路為ANRIL-AdipoR1-AMPK/SIRT1，此條通路影響葡萄糖的攝取率，最終影響糖脂代謝效率。此外,Aguilar等[24]還發(fā)現(xiàn)ANRIL-p16INK4a-CDK4-pRb軸也可調(diào)控脂肪細(xì)胞分化、代謝，而CDK4的激活控制住了脂肪細(xì)胞的分化、克隆擴(kuò)張[25]。不僅如此，ANRIL的風(fēng)險(xiǎn)SNP可顯著影響人類胰島中的位點(diǎn)基因表達(dá)、胰島素分泌或B細(xì)胞增殖[26]。因此，ANRIL表達(dá)失調(diào)后可以通過多種途徑影響糖脂代謝受體并導(dǎo)致糖脂代謝紊亂，加速AS的發(fā)展。

3 ANRIL在臨床的應(yīng)用

3.1 診斷價(jià)值 ANRIL的診斷價(jià)值在多項(xiàng)臨床試驗(yàn)中顯現(xiàn)。Hu等[2]對(duì)比了230例受試者的臨床數(shù)據(jù)及ANRIL表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)ANRIL在CHD病人中顯著升高，其表達(dá)量與斑塊數(shù)量呈正相關(guān)，可作為CHD的診斷標(biāo)志物，并在隨訪中發(fā)現(xiàn)ANRIL與生存率呈負(fù)相關(guān)。circANRIL可以誘導(dǎo)核仁應(yīng)激和 p53 激活[27]，是新近發(fā)現(xiàn)的CHD新型診斷標(biāo)志物[28]。不同地域的ANRIL SNP也不相同：一項(xiàng)納入了1000例受試者的研究，發(fā)現(xiàn)在印度北部地區(qū)，ANRIL SNP rs1333049 與CHD發(fā)病相關(guān)，且發(fā)病人群更傾向于肥胖男性[29]；而在伊朗地區(qū)，與CHD發(fā)病相關(guān)的則為 rs10757278和rs1333049[30]；在中國(guó)，Yang等[31]對(duì)1100例腦梗死及心肌梗死病人的外周血進(jìn)行ANRIL檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)rs2383207和rs1333049與CHD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)有顯著相關(guān)性；Cheng等[32]研究發(fā)現(xiàn)，ANRIL rs10965215和rs10738605增加了心肌梗死的易感性，可借此提高診斷心肌梗死的準(zhǔn)確率。

3.2 預(yù)測(cè)預(yù)后價(jià)值 ANRIL有助于改善CHD風(fēng)險(xiǎn)分層或更好地監(jiān)測(cè)治療反應(yīng)或疾病復(fù)發(fā)。一項(xiàng)臨床試驗(yàn)納入了414例經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療的心肌梗死病人，檢測(cè)冠狀動(dòng)脈再灌注后4個(gè)月外周血中5種LncRNAs的表達(dá)，通過單因素分析發(fā)現(xiàn)ANRIL是左心室功能不全(射血分?jǐn)?shù)<40%)的預(yù)測(cè)因子[33]。Zhuang等[34]發(fā)現(xiàn) ANRIL SNP (rs10757274) 與 CHD 的發(fā)展密切相關(guān)，他們招募了 95 名 CHD 病人與110 名健康者對(duì)比，發(fā)現(xiàn) ANRIL SNP與罪犯血管的數(shù)量增加有關(guān)(OR=2.55，P=0.042)。因此，將ANRIL作為預(yù)測(cè)疾病預(yù)后因子，可提高病人生存期和生存質(zhì)量評(píng)估的準(zhǔn)確性。

3.3 治療價(jià)值 ANRIL作為CHD發(fā)病的關(guān)鍵一環(huán)，牽涉了眾多影響凋亡、衰老的通路，為未來在基因?qū)用嫔系闹委熖峁┝丝赡?。ANRIL可通過調(diào)節(jié)IL-33/ST2軸減輕急性心肌梗死中的心肌細(xì)胞凋亡，小鼠活體實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，干擾ANRIL表達(dá)可提高心肌梗死小鼠的生存率[35]；在小鼠中過表達(dá)ANRIL后構(gòu)建心肌梗死模型，發(fā)現(xiàn)小鼠分離的心臟中Akt磷酸化和eNOS磷酸化的水平增加，作者推測(cè)，冠狀動(dòng)脈在缺血條件下血管狹窄的形成和損傷關(guān)鍵途徑是ncRNA-ANRIL/Akt/eNOS，這也是未來改善預(yù)后的靶點(diǎn)[36]；抑制ANRIL外顯子rs10965215和rs10738605的異變可改善心肌梗死病人預(yù)后[32]；二甲雙胍可上調(diào)lncRNA-ANRIL激活A(yù)MPK，阻礙AS斑塊的發(fā)展[37]；在AS中，以circANRIL為治療靶點(diǎn)可以減少血管內(nèi)皮損傷、氧化應(yīng)激和炎癥[38]；在糖尿病大鼠中，下調(diào)ANRIL可改善心臟功能指數(shù)和炎癥因子的表達(dá)，改善心肌組織的病理狀態(tài)和心肌重塑，降低糖尿病大鼠心肌膠原沉積面積和心肌細(xì)胞凋亡，降低心肌組織的氧化水平[39]。

總之，CHD導(dǎo)致的死亡幾乎占全球死亡人數(shù)的1/3，這歸咎于環(huán)境和遺傳因素的相互作用，其中ANRIL的表觀遺傳學(xué)改變?cè)贏S的發(fā)生發(fā)展中具有重要意義，可通過EC、VSMC、VEGF等多種細(xì)胞及因子影響炎癥及凋亡進(jìn)程，引起一系列病理生理反應(yīng)，這為臨床治療和預(yù)后提供了進(jìn)一步的可能。ANRIL在AS及CHD的發(fā)生發(fā)展中，作用已經(jīng)明確，但在未來，我們需要探索更詳細(xì)的機(jī)制通路，并以此為介入點(diǎn)，從遺傳學(xué)及基因?qū)W層面，降低CHD的發(fā)病率，提高病人生存率。