劉夢(mèng)楠,黎子微,劉 斌

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 心內(nèi)科，吉林 長(zhǎng)春130041)

糖尿病是一種慢性?xún)?nèi)分泌代謝紊亂疾病，目前患者的主要死因?yàn)樾难芗膊1]，比例占死亡人數(shù)的60%以上[2]。胰島素抵抗以及血液循環(huán)中高水平的炎性因子、腎上腺素和腎素-血管緊張素、高血糖和高血脂等會(huì)對(duì)心肌起毒性作用，最終導(dǎo)致心臟功能惡化，這種病理狀態(tài)被稱(chēng)為糖尿病心肌病(DCM)[3]，而目前仍無(wú)針對(duì)治療DCM有效的治療方案。長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNAs)為一種不翻譯成多肽的內(nèi)源性RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，lncRNAs通過(guò)與特定DNA、RNA或蛋白質(zhì)部分結(jié)合來(lái)發(fā)揮調(diào)控多種基因表達(dá)的作用[4]。越來(lái)越多的研究表明，lncRNAs有潛力成為一些心血管疾病和糖尿病的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子及治療靶點(diǎn)。本文就lncRNAs在糖尿病心肌病發(fā)病機(jī)制中的相關(guān)研究近況作一綜述。

1 糖尿病心肌病的簡(jiǎn)介

糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy ，DCM)是一種特殊類(lèi)型的心臟疾病[5]，被定義為在沒(méi)有高血壓和結(jié)構(gòu)性心臟病如冠狀動(dòng)脈疾病或瓣膜性心臟病的糖尿病患者中的心肌功能障礙[6]。上述表明糖尿病患者即使沒(méi)有高血壓和缺血性心臟病等疾病，心臟結(jié)構(gòu)和功能仍可能發(fā)生變化。DCM早期以心臟僵硬、肥大、纖維化和細(xì)胞信號(hào)異常等結(jié)構(gòu)和功能異常為特征，而后出現(xiàn)舒張功能減退，晚期則出現(xiàn)收縮功能障礙，最終導(dǎo)致心力衰竭[7-9]。DCM的發(fā)病過(guò)程涉及腎素血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)激活，氧化應(yīng)激，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，線粒體功能障礙，炎癥反應(yīng)，自噬，細(xì)胞凋亡，微血管功能障礙等病理生理過(guò)程。高血糖、胰島素抵抗和代謝紊亂等可以通過(guò)各種機(jī)制可最終導(dǎo)致心臟功能受損[9-10]。

2 lncRNA的簡(jiǎn)介

長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNAs)是一組長(zhǎng)度超過(guò)200個(gè)核苷酸的非編碼轉(zhuǎn)錄物[11]，lncRNAs參與多種生理和病理過(guò)程包括染色質(zhì)修飾[12-13]、細(xì)胞周期調(diào)控等[14]，同時(shí)可與RNA和細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)相互作用來(lái)調(diào)控翻譯、剪接和基因表達(dá)的過(guò)程[11,15-16]。lncRNAs與多種心血管疾病和相關(guān)危險(xiǎn)因素有關(guān)，包括病理性肥大、血管疾病、動(dòng)脈粥樣硬化、血脂異常和代謝綜合征等[17]。新的研究發(fā)現(xiàn)，一些lncRNAs通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和凋亡等過(guò)程參與糖尿病相關(guān)并發(fā)癥包括糖尿病心肌病的病理生理過(guò)程[18-19]。

3 lncRNA在糖尿病心肌病的研究進(jìn)展

3.1 lncRNA與心肌纖維化

心肌纖維化是DCM的病理變化，同時(shí)也參與了心力衰竭的發(fā)生發(fā)展。白細(xì)胞介素17(IL-17)參與炎癥調(diào)節(jié)過(guò)程，同時(shí)也參與了心肌纖維化的發(fā)生。有研究[20]表明，高糖誘導(dǎo)的lncRNA-MIAT上調(diào)是IL-17產(chǎn)生的原因，可能的機(jī)制為上調(diào)的lncRNA-MIAT特異性減弱了miR-214-3p介導(dǎo)的對(duì)IL-17的抑制作用，敲除lncRNA-MIAT可以減輕小鼠的心肌纖維化。同時(shí)也有研究[21]表明，在高糖處理或IL-17處理的心肌成纖維細(xì)胞(CFs)中，lncRNA-AK081284的表達(dá)增加，過(guò)表達(dá)的lncRNA-AK081284可促進(jìn)膠原蛋白的生成，而敲除IL-17則可減少高糖誘導(dǎo)的lncRNA-AK081284的上調(diào)，表明IL-17 / AK081284/TGFβ1信號(hào)通路可調(diào)節(jié)高糖誘導(dǎo)的心肌纖維化過(guò)程。有研究[22]表明，lncRNA-MALAT1 在糖尿病小鼠和高糖處理的CFs中升高，褪黑素有減少高糖處理的CFs的膠原蛋白生成的作用，其通過(guò)抑制lncRNA-MALAT1/mir-141介導(dǎo)的NLRP3炎性小體的炎癥激活和TGFβ1/Smads信號(hào)，產(chǎn)生抗心肌纖維化作用。有研究[23]表明，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)可參與成纖維細(xì)胞活化、增值和分化的過(guò)程，lncRNA-Crnde作用于TGF-β/Smad3信號(hào)通路并抑制了SMAD家族成員3(Smad3)在靶基因上的轉(zhuǎn)錄激活，最終抑制了CFs中肌成纖維細(xì)胞標(biāo)志物基因的表達(dá)。lncRNA-Crnde對(duì)CFs的肌成纖維細(xì)胞分化具有負(fù)調(diào)控的作用，所以lncRNA-Crnde的過(guò)表達(dá)可減輕DCM小鼠的心肌纖維化。有研究[24]表明，lncRNA-Kcnq1ot1在糖尿病心肌組織和高糖處理的CFs中顯著上調(diào)，沉默lncRNA-Kcnq1ot1后，miR-214-3p可靶向抑制半胱氨酸蛋白酶-1(caspase-1)及其下游炎性細(xì)胞因子IL-1β而減少膠原沉積和心肌纖維化，所以Kcnq1ot1/miR-214-3p/caspase-1/TGF-β1調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在DCM心肌纖維化的調(diào)控中起重要作用。

3.2 lncRNA與細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡參與了DCM的發(fā)病過(guò)程[25]。研究[26]發(fā)現(xiàn)，在高糖處理的大鼠和小鼠的心肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，抑制lncRNA-GAS5可以減少細(xì)胞凋亡。有研究[27]表明，lncRNA-LUCAT1的表達(dá)在高糖處理的AC16細(xì)胞中明顯上調(diào)，而敲低lncRNA-LUCAT1可以通過(guò)下調(diào)醛固酮合成酶基因(CYP11B2)逆轉(zhuǎn)心肌細(xì)胞損傷和凋亡。研究[28]發(fā)現(xiàn)，通過(guò)注射鏈脲佐菌素建立了DCM小鼠模型，發(fā)現(xiàn)lncRNA-Malat1在DCM小鼠的心肌中表達(dá)上調(diào)，此外發(fā)現(xiàn)在高糖處理的心肌細(xì)胞中l(wèi)ncRNA-Malat1的表達(dá)也上調(diào)。同時(shí)在DCM心肌中發(fā)現(xiàn)凋亡相關(guān)因子p53，p21和BCL-2表達(dá)水平變化，lncRNA-Malat1可以通過(guò)阻止miR-181a-5p與p53的結(jié)合促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡。有研究[29]表明，lncRNA-NKILA在高糖處理的心肌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，而敲低lncRNA -NKILA后則觀察到心肌細(xì)胞凋亡過(guò)程被抑制。有研究[30]表明，lncRNA-MEG3在高糖處理的AC16細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，其對(duì)miR-145有負(fù)調(diào)控作用。在AC16細(xì)胞中PDCD4是miR-145的靶標(biāo)，同時(shí)PDCD4也是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵介質(zhì)，lncRNA-MEG3可通過(guò)抑制miR-145的表達(dá)而減輕其在高糖處理的AC16細(xì)胞中下調(diào)PDCD4表達(dá)的作用，所以敲低lncRNA-MEG3可調(diào)節(jié)miR-145/PDCD4軸而抑制心肌細(xì)胞凋亡。研究[31]發(fā)現(xiàn)，lncRNA-Neat1的表達(dá)在高糖處理的小鼠心肌細(xì)胞中明顯上調(diào)，上調(diào)的lncRNA-Neat1可促進(jìn)心肌細(xì)胞的凋亡。組蛋白脫乙?；?(HDAC4)可促進(jìn)心臟再生并改善心臟功能，梓醇(Catalpol)可通過(guò)調(diào)節(jié)DCM小鼠的Neat1/miR-140e5p/HDAC4軸減少lncRNA-Neat1的表達(dá)而減輕心肌細(xì)胞凋亡。有研究[32]表明，DCM患者的心肌活檢和血清中的lncRNA -TINCR表達(dá)水平顯著低于健康對(duì)照組和不合并心臟疾病的糖尿病患者，同時(shí)在人心肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)的lncRNA- TINCR可顯著減少細(xì)胞凋亡率，保護(hù)患者的心肌細(xì)胞。有研究[33]表明，lncRNA-Kcnq1ot1在糖尿病小鼠心臟組織和高糖處理的心肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)，而沉默lncRNA-Kcnq1ot1通過(guò)靶向調(diào)控miR-214-3p和caspase-1可抑制細(xì)胞凋亡，細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)異常和鈣超載。研究[34]發(fā)現(xiàn)，lncRNA-MIAT在高糖處理的乳鼠心肌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，DAPK2在調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡中作用關(guān)鍵，同時(shí)DAPK2也是miR-22-3p的靶標(biāo)，lncRNA-MIAT的過(guò)表達(dá)可減少miR-22-3p對(duì)DAPK2的抑制作用，所以lncRNA-MIAT通過(guò)激活miR-22-3p來(lái)上調(diào)DAPK2而導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡，而敲除lncRNA-MIAT可減少DAPK2的表達(dá)且抑制細(xì)胞凋亡過(guò)程。

3.3 lncRNA與自噬

自噬參與了DCM 的發(fā)病過(guò)程，其可通過(guò)清除受損的細(xì)胞器和蛋白質(zhì)來(lái)維持細(xì)胞正常的功能[32,35]。有研究[36]表明，在心肌細(xì)胞中高糖可誘導(dǎo)lncRNA-DCRF表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)miR-551b-5p與高表達(dá)的lncRNA-DCRF結(jié)合，結(jié)果導(dǎo)致PCDH17上調(diào)而誘導(dǎo)心肌細(xì)胞自噬，表明lncRNA-DCRF可促進(jìn)DCM的進(jìn)展。而抑制lncRNA-DCRF可減少糖尿病大鼠的心肌細(xì)胞自噬而改善心臟功能。有研究[37]表明，在DCM大鼠模型中發(fā)現(xiàn)lncRNA-H19的表達(dá)下調(diào)，而lncRNA-H19過(guò)表達(dá)則可減少心肌細(xì)胞自噬，同時(shí)過(guò)表達(dá)的lncRNA-H19可通過(guò)下調(diào)DIRAS3來(lái)抑制高糖處理的心肌細(xì)胞的自噬活化。有研究[38]表明，在用腹主動(dòng)脈縮窄術(shù)(CAA)處理的心肌組織中發(fā)現(xiàn)lncRNA-MIAT表達(dá)上調(diào)。p62、beclin1和ATG5是自噬相關(guān)的基因，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)小檗堿(berberine)可下調(diào)CAA處理后的心肌組織中p62的表達(dá)，上調(diào)beclin1和ATG5的表達(dá)，而lncRNA-MIAT的沉默顯著降低了p-mTOR、p-AMPK和LC3的表達(dá)，berberine可通過(guò)沉默lncRNA-MIAT來(lái)抑制心肌細(xì)胞自噬。

3.4 lncRNA與心肌肥大

心肌肥大是糖尿病心肌病重要的病理變化。研究[39]發(fā)現(xiàn)，在高糖處理的小鼠CMs-HL-1細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)lncRNA-TUG1表達(dá)顯著上調(diào)，高糖處理48小時(shí)后的CMs-HL-1細(xì)胞大小增加，而抑制lncRNA-TUG1可顯著減輕的CMs-HL-1細(xì)胞的肥大。近一步研究表明，敲除lncRNA-TUG1可以上調(diào)miR-499-5p而減輕DCM誘導(dǎo)的心肌肥大和舒張功能障礙。Toll樣受體4(TLR4)參與調(diào)控心肌肥大的過(guò)程，研究[40]發(fā)現(xiàn)，lncRNA-CTBP1-AS2在正常心臟組織中處于低表達(dá)水平，通過(guò)主動(dòng)脈縮窄術(shù)等處理在小鼠心肌細(xì)胞中建立了心肌肥大的模型，研究發(fā)現(xiàn)lncRNA-CTBP1-AS2在心肌肥大的小鼠組織中上調(diào)，lncRNA-CTBP1-AS2通過(guò)募集FUS穩(wěn)定了TLR4 mRNA，此過(guò)程使TLR4上調(diào)來(lái)調(diào)控心肌肥大，而抑制lncRNA-CTBP1-AS2則可減輕由血管緊張素II(Ang II)誘導(dǎo)的心肌肥大。研究[38]發(fā)現(xiàn)，在AngⅡ處理的H9C2細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)lncRNA-MIAT表達(dá)上調(diào)，而lncRNA-MIAT的沉默則顯著抑制了Ang II誘導(dǎo)的H9C2細(xì)胞中的肥大，同時(shí)也證明了berberine可對(duì)lncRNA-MIAT產(chǎn)生影響并可減輕大鼠的心肌肥大。

3.5 lncRNA與炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)是糖尿病心肌病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。有研究[41]表明，高糖增加了AC16心肌細(xì)胞中l(wèi)ncRNA-GAS5的表達(dá)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-GAS5可與miR-21-5p競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，TLR4是miR-21-5p的靶標(biāo)，故抑制lncRNA-GAS5則可部分抑制miR-21-5p介導(dǎo)的TLR4/NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)，從而減輕高糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。所以敲低lncRNA-GAS5保護(hù)了AC16細(xì)胞免受高糖誘導(dǎo)的損傷。有研究[42]表明，在DCM中，TNF-α，IL-1β和IL-6水平顯著升高，同時(shí)在糖尿病大鼠心肌組織中發(fā)現(xiàn)lncRNA-MALAT1表達(dá)上調(diào)，而敲低lncRNA-MALAT1則可改善心肌收縮功能，因?yàn)榍玫蚻ncRNA-MALAT1可顯著降低炎癥細(xì)胞因子的濃度，表明lncRNA-MALAT1可能參與了DCM的炎癥反應(yīng)過(guò)程。有研究[43]表明，lncRNA-HOTAIR在糖尿病小鼠心肌中表達(dá)顯著降低，在H9C2細(xì)胞中抑制lncRNA-HOTAIR可導(dǎo)致炎癥反應(yīng)加強(qiáng)。lncRNA-HOTAIR的過(guò)表達(dá)改善了用鏈脲佐菌素(STZ)處理的小鼠的心臟功能，減輕了炎癥反應(yīng)。進(jìn)一步研究表明，SIRT1是一種在新陳代謝和細(xì)胞周期的調(diào)控中起重要作用的NAD +依賴(lài)的脫乙?；?，同時(shí)SIRT1是miR-34a的靶標(biāo)，lncRNA-HOTAIR通過(guò)miR-34a來(lái)激活SIRT1的表達(dá)，從而對(duì)DCM起保護(hù)作用。

3.6 lncRNA與氧化應(yīng)激

糖尿病患者的高血糖狀態(tài)可使活性氧(ROS)過(guò)度積累并引發(fā)氧化應(yīng)激，過(guò)量的ROS可引發(fā)心肌細(xì)胞凋亡進(jìn)而惡化心臟結(jié)構(gòu)和功能，最終可導(dǎo)致DCM。研究[44]發(fā)現(xiàn)，采用RNA測(cè)序法檢測(cè)高糖處理的心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激和凋亡過(guò)程中l(wèi)ncRNA的差異性表達(dá)，共有306/400個(gè)lncRNAs被鑒定為差異性表達(dá)。而進(jìn)一步的研究表明，在高糖處理的心肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)lncRNA-ratt007560.2表達(dá)顯著上調(diào)，抑制lncRNA-ratt007560.2可減少心肌細(xì)胞ROS累積，lncRNA-ratt007560.2可能參與了調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激的過(guò)程。研究[45]發(fā)現(xiàn)，在分析lncRNA-MALAT1缺失小鼠的轉(zhuǎn)錄組中發(fā)現(xiàn)，上調(diào)的核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)可發(fā)揮調(diào)控抗氧化基因(Nqo1和Cat)的作用而使ROS顯著下調(diào)，由此可見(jiàn)，lncRNA-MALAT1在調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激方面起重要作用。有研究[46]表明，通過(guò)檢測(cè)丙二醛(MAD)水平和超氧化物歧化酶(SOD)等的活性來(lái)評(píng)估心肌組織細(xì)胞的氧化應(yīng)激情況，從中發(fā)現(xiàn)lncRNA-H19的過(guò)表達(dá)可以減輕高血糖介導(dǎo)的氧化應(yīng)激。研究[43]發(fā)現(xiàn)，lncRNA-HOTAIR的過(guò)表達(dá)改善了用鏈脲佐菌素(STZ)處理的小鼠的心臟功能，在減輕炎癥反應(yīng)的同時(shí)，也使心肌細(xì)胞的氧化應(yīng)激和死亡過(guò)程得到抑制。

3.7 lncRNA與糖代謝和胰島素抵抗

糖代謝異常和胰島素抵抗(IR)可損害糖尿病患者的心功能而最終引發(fā)DCM。lncRNA-LSTR是一種富含在肝臟中的lncRNA，肝特異性耗竭lncRNA-LSTR的小鼠表現(xiàn)出(甘油三酯)TG清除增強(qiáng)，它可與TDP-43結(jié)合調(diào)節(jié)膽汁酸合成途徑中關(guān)鍵酶Cyp8b1的表達(dá)，同時(shí)lncRNA-LSTR的耗竭也導(dǎo)致小鼠血糖水平下降，表明lncRNA-LSTR參與了糖代謝的過(guò)程[34]。研究[47]發(fā)現(xiàn)，lncRNA-H19在人心肌和骨骼肌中高表達(dá)，而lncRNA-H19在糖尿病患者和糖尿病小鼠的骨骼肌中表達(dá)下調(diào)，在肌管內(nèi)敲除lncRNA-H19可以抑制由胰島素調(diào)節(jié)的攝取葡萄糖的過(guò)程，胰島素可通過(guò)上調(diào)microRNA-let-7進(jìn)而引發(fā)IR，同時(shí)lncRNA-H19也可與let-7結(jié)合導(dǎo)致let-7活性降低來(lái)抑制IR的過(guò)程。通過(guò)檢測(cè)2型糖尿病患者的血清，發(fā)現(xiàn)lncRNA-MALAT1表達(dá)水平的變化與胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)和抵抗素水平呈正相關(guān)[48]。lncRNA-MALAT1與miR-382-3p結(jié)合后可上調(diào)抵抗素的表達(dá)，而沉默lncRNA-MALAT1可通過(guò)升高miR-382-3p和抑制抵抗素而改善IR。研究[49]發(fā)現(xiàn)，高脂飲食誘導(dǎo)IR后，lncRNA-FR030200和lncRNA-FR402720顯著上調(diào)，F(xiàn)am46a在IR的發(fā)生發(fā)展中作用重要，而運(yùn)動(dòng)則可通過(guò)下調(diào)FR030200/FR402720-Fam46a信號(hào)通路產(chǎn)生對(duì)IR大鼠血管內(nèi)皮細(xì)胞的抗炎作用。表明lncRNA-FR030200和lncRNA-FR402720參與了IR的調(diào)節(jié)。