廖 蕾，沈秀蕓，呂保江，蔣雅楠，2

（1.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院藥理學(xué)教研室，黑龍江省生物醫(yī)藥工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室-省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，心血管藥物研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150081；2.黑龍江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院北方轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究合作中心，黑龍江 哈爾濱 150081）

心律失常是心血管疾病常見的臨床表現(xiàn)，尤其是心房顫動(dòng)（簡(jiǎn)稱房顫）等心律失常不但會(huì)加重原有心臟疾病，還可能誘發(fā)心源性猝死。然而，現(xiàn)有針對(duì)心律失常的治療方法不能完全滿足需要，因此亟待闡明心律失常發(fā)生機(jī)制，發(fā)現(xiàn)新的診斷和治療靶點(diǎn)。長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）是一類長(zhǎng)度＞200 nt，且具備甲基鳥苷帽子和多聚腺苷酸尾結(jié)構(gòu)的非編碼RNA。大量文獻(xiàn)證實(shí)，lncRNA在多種重大疾病中均發(fā)揮關(guān)鍵作用［1-3］。近年來(lái)，其在心血管疾病中的作用和機(jī)制進(jìn)一步被揭示，本文綜述lncRNA在心律失常中的研究進(jìn)展，以期為心律失常的研究和治療提供新思路。

1 lncRNA在房顫中的作用

房顫是最常見的心律失常，可導(dǎo)致缺血性卒中、高血壓和心力衰竭。近年研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA在房顫患者中異常表達(dá)，并參與疾病發(fā)展進(jìn)程。多項(xiàng)研究分別在房顫患者或動(dòng)物模型組織中鑒定出大量差異表達(dá)的lncRNA。這些lncRNA可能參與心臟電重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)、能量代謝障礙及自主神經(jīng)重構(gòu)。

1.1 參與心臟電重構(gòu)

心臟電重構(gòu)是心律失常發(fā)生的重要病理機(jī)制。近年研究發(fā)現(xiàn)，與電重構(gòu)相關(guān)的lncRNA也參與了房顫的發(fā)生。Li等［4］通過(guò)對(duì)房顫模型兔的右心房lncRNA進(jìn)行高通量RNA測(cè)序，共鑒定出1220個(gè)差異表達(dá)的lncRNA（表1）。其中，TCONS_00075467是一個(gè)相對(duì)保守的lncRNA，在房顫模型中表達(dá)顯著下調(diào)。應(yīng)用慢病毒敲減TCONS_00075467可縮短心房有效不應(yīng)期，減弱L型鈣電流（L-type Ca2+current，ICa-L），縮短動(dòng)作電位時(shí)程，進(jìn)而誘發(fā)房顫。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，其作用與促進(jìn)微RNA（microRNA，miR）-328表達(dá)進(jìn)而抑制CACNA1C表達(dá)有關(guān)［4］。lncRNA KCNQ1OT1在血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的房顫模型小鼠心肌組織中表達(dá)顯著上調(diào)。而轉(zhuǎn)錄因子YY1可促進(jìn)lncRNA KCNQ1OT1表達(dá)，進(jìn)而通過(guò)影響miR-384b/CACNA1C通路參與房顫的發(fā)生［5］。lncRNA PANCR在人左心房組織中特異性表達(dá)，敲減lncRNA PANCR可抑制PITX2c表達(dá)［6］。而抑制PITX2c表達(dá)可增加房顫的易感性，該作用與K+通道編碼基因Kcna3，Kcnc4和Kcnk5有關(guān)［7］。此外，lncRNA HOTAIR和lncRNA CamK-A（calcium-dependent kinase activation）均對(duì)Ca2+信號(hào)通路具有調(diào)節(jié)作用，但二者在房顫中的作用還有待揭示［8-9］。

1.2 參與心臟結(jié)構(gòu)重構(gòu)

心肌纖維化是房顫發(fā)生的重要病理基礎(chǔ)，也是心肌重構(gòu)的一個(gè)重要特征［10-11］。風(fēng)濕性心臟?。L(fēng)心?。┦怯娠L(fēng)濕導(dǎo)致的心臟病變，易出現(xiàn)心肌纖維化并伴發(fā)房顫［12］。Ruan等［13］應(yīng)用基因芯片檢測(cè)房顫和非房顫風(fēng)心病患者心房組織lncRNA表達(dá)，發(fā)現(xiàn)219個(gè)差異的lncRNA表達(dá)（變化倍數(shù)＞2），其中156個(gè)上調(diào)，63個(gè)下調(diào)（表1）。Mei等［14］在伴有房顫和竇性心律的風(fēng)心病患者右心房組織中，鑒定出182個(gè)差異表達(dá)的lncRNA（變化倍數(shù)＞1.5），其中117個(gè)下調(diào)，65個(gè)上調(diào)（表1）。生物信息分析發(fā)現(xiàn)多個(gè)lncRNA可能參與房顫相關(guān)通路，如lncRNA CR608741參與調(diào)控轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）/Sma 和 Mad 相關(guān)蛋白（Sma-and mad-related protein，Smad）信號(hào)通路促進(jìn)心肌纖維化。與此相似，Wu等［15］應(yīng)用基因芯片檢測(cè)房顫和竇性心律風(fēng)心病患者lncRNA和mRNA表達(dá)譜，鑒定出16個(gè)差異表達(dá)的lncRNA（表1）和 5個(gè)差異表達(dá)的 mRNA（變化倍數(shù)＞2），lncRNA n336928上調(diào)最為顯著。纖維化相關(guān)基因Smad2、TGF-β1、基質(zhì)金屬蛋白酶9和金屬蛋白酶組織抑制物1在伴有房顫的風(fēng)濕性心臟病患者心房組織中表達(dá)顯著上調(diào)。

lncRNA NRON最初在心衰患者血漿中被發(fā)現(xiàn)表達(dá)異常升高［16］。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA NRON在房顫患者心房組織中顯著下調(diào)，其對(duì)心房纖維化也有抑制作用。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA NRON可促進(jìn)NFATc3蛋白磷酸化，抑制Ⅰ型及Ⅲ型膠原的表達(dá)，進(jìn)而抑制成纖維細(xì)胞增殖，減輕心房纖維化［17］。此外，lncRNA GAS5在大鼠心肌纖維化模型中表達(dá)顯著下調(diào)，miR-21表達(dá)顯著上調(diào)。成纖維細(xì)胞過(guò)表達(dá)lncRNA GAS5可通過(guò)負(fù)向調(diào)控miR-21抑制心肌纖維化［18］。而miR-21已被證實(shí)可通過(guò)促進(jìn)纖維化誘發(fā)房顫［19］。這些研究提示lncRNA GAS5可能通過(guò)吸附miR-21進(jìn)而抑制纖維化和房顫發(fā)生。

1.3 參與心臟能量代謝障礙

心臟能量代謝障礙與房顫的發(fā)生相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，線粒體功能障礙與心臟手術(shù)后誘導(dǎo)的房顫具有相關(guān)性，這種功能障礙主要是由于手術(shù)后缺血性應(yīng)激造成的。Zhao等［21］從持續(xù)性非瓣膜性房顫和竇性心律患者中采集心外膜脂肪標(biāo)本，用RNA測(cè)序法對(duì)lncRNA和mRNA的表達(dá)進(jìn)行分析，共發(fā)現(xiàn)57個(gè)差異表達(dá)的lncRNA（17個(gè)上調(diào)，40個(gè)下調(diào)）（表1）和655個(gè)差異表達(dá)的mRNA（265個(gè)上調(diào)，390個(gè)下調(diào)）。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，這些差異表達(dá)的lncRNA與代謝和應(yīng)激反應(yīng)密切相關(guān)。Chen等［22］在對(duì)16例房顫患者肺靜脈及周圍左心房區(qū)和左心耳的組織中l(wèi)ncRNA表達(dá)的基因芯片分析中發(fā)現(xiàn)94個(gè)差異表達(dá)的lncRNA（變化倍數(shù)＞2）（表1）。其中，AK055347在房顫患者中表達(dá)顯著上調(diào)。敲減AK055347基因可抑制H9c2細(xì)胞活力，同時(shí)下調(diào)細(xì)胞色素P450、ATP合成酶及代謝相關(guān)蛋白MSS51表達(dá)，從而導(dǎo)致線粒體能量代謝障礙，抑制心肌細(xì)胞能量產(chǎn)生，參與房顫的病理進(jìn)程。李建華等［23］應(yīng)用二代測(cè)序技術(shù)在兔房顫模型的右心房組織中篩選出1220個(gè)差異性表達(dá)的lncRNA（983個(gè)下調(diào)，237個(gè)上調(diào)）（表1）。其中，lncRNA TCONS_00016478在心房肌和肝中高表達(dá)，且在房顫時(shí)表達(dá)下調(diào)。沉默TCONS_00016478可導(dǎo)致心房肌糖脂代謝紊亂，縮短心房有效不應(yīng)期，進(jìn)而誘發(fā)房顫。其作用與抑制過(guò)氧化物酶增殖物激活受體γ輔助激活因子1α/過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ信號(hào)通路，使能量代謝的相關(guān)酶肉堿棕櫚?；D(zhuǎn)移酶1和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4的表達(dá)下調(diào)有關(guān)。

表1 房顫中差異表達(dá)長(zhǎng)鏈非編碼RNA的高通量檢測(cè)

1.4 參與心臟自主神經(jīng)重構(gòu)

心臟自主神經(jīng)重構(gòu)參與心房顫動(dòng)的發(fā)生［24］。Wang等［25］在快速右心房起搏誘導(dǎo)的房顫犬模型的心房前右脂肪墊中應(yīng)用二代測(cè)序鑒定出166個(gè)下調(diào)和410個(gè)上調(diào)的lncRNA（變化倍數(shù)＞2）（表1）。生物信息學(xué)分析表明異常表達(dá)的基因與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、細(xì)胞遷移和神經(jīng)退行性疾病有關(guān)。TCONS_00032546和TCONS_00026102表達(dá)下調(diào)，二者可能與心房?jī)?nèi)的自主神經(jīng)重構(gòu)有關(guān)。TCONS_00032546下調(diào)使CCND1-FGF19-FGF4-FGF3基因簇表達(dá)上調(diào)，而且基因簇中的單個(gè)基因均可通過(guò)促絲裂原活化蛋白激酶通路促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)，增加神經(jīng)密度，縮短心肌細(xì)胞有效不應(yīng)期，促進(jìn)房顫的發(fā)生。相反，TCONS_00026102下調(diào)使SLC25A4表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而降低神經(jīng)密度，延長(zhǎng)心肌細(xì)胞有效不應(yīng)期，降低房顫易感性。

2 lncRNA與長(zhǎng)QT間期綜合征

長(zhǎng)QT間期綜合征（long QT syndrome，LQTS）是一種心室細(xì)胞復(fù)極化延長(zhǎng)導(dǎo)致的心律失常，臨床表現(xiàn)為心電圖QTc間期（按心率校正的QT間期）延長(zhǎng)、尖端扭轉(zhuǎn)型室性心動(dòng)過(guò)速及室性心律失常。LQTS按病因可分為2類，一類是先天性或稱家族性LQTS，另一類是獲得性LQTS。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的至少13個(gè)LQTS亞型，分別為L(zhǎng)QT1～LQT13，主要與離子通道編碼基因相關(guān)，包括Kcnq1（KvLQT1），Kcnh2（hERG）和 Scn5a（Nav1.5）等。 染 色 體11p15.5上的KvLQT1基因位點(diǎn)可轉(zhuǎn)錄出lncRNA Kchq1ot1，其可對(duì)KvLQT1位點(diǎn)基因起到順式調(diào)控作用，包括普遍存在的印記基因Kcnq1，Cdkn1c，Phlda2和Slc22a18及胎盤特異性的印記基因Osbpl5，Tssc4和Ascl2［26］。11p15.5位點(diǎn)印記控制區(qū) 2（imprinting center region 2，ICR2）的Kcnq1ot1基因印記異常與人類過(guò)度生長(zhǎng)性疾病貝克威思-威德曼綜合征（Beckwith-Wiedemann syndrome，BWS）的發(fā)生密切相關(guān)。約50%BWS患者出現(xiàn)ICR2印記缺失（如母源Kcnq1ot1低甲基化）［27］。研究發(fā)現(xiàn)，一個(gè)ICR2印記缺失的病例出現(xiàn)了輕微的BWS癥狀和嚴(yán)重的LQTS癥狀［28］。因此，Kcnq1ot1可能同樣參與LQTS的發(fā)生。

多種類型的抗腫瘤藥具有心臟毒性，最常見的臨床表現(xiàn)為心律失常，尤其是LQTS。哈爾濱醫(yī)科大學(xué)張亭棟教授率先發(fā)現(xiàn)三氧化二砷對(duì)急性早幼粒細(xì)胞白血病具有治療作用［29］。然而，三氧化二砷的毒性尤其是心臟毒性在一定程度上限制了其臨床應(yīng)用。LQTS是三氧化二砷心臟毒性的最常見表現(xiàn)［30-31］。研究表明，三氧化二砷于在體和離體水平均可抑制lncRNA Kcnq1ot1和IKs通道編碼基因Kcnq1表達(dá)。而敲減lncRNA Kcnq1ot1同樣可延長(zhǎng)動(dòng)作電位時(shí)程誘導(dǎo)LQTS，其作用與抑制Kcnq1表達(dá)有關(guān)［32］。該研究進(jìn)一步揭示了三氧化二砷的作用機(jī)制，為其毒性防治提供潛在靶點(diǎn)。

3 IncRNA與心肌肥厚/心力衰竭誘導(dǎo)的心律失常

心肌肥厚和心力衰竭時(shí)常伴發(fā)心律失常。Sun等［33］在主動(dòng)脈弓縮窄誘導(dǎo)的心肌肥厚模型中用基因測(cè)序技術(shù)檢測(cè)出198個(gè)差異表達(dá)的lncRNA，其中64個(gè)上調(diào)，134個(gè)下調(diào)，AK045950在主動(dòng)脈弓縮窄誘導(dǎo)的心肌肥厚中顯著下調(diào)。在后續(xù)研究中，Zhang 等［34］將 AK045950 命名為心臟傳導(dǎo)調(diào)控性RNA（cardiac conduction regulating RNA，CCRR），其在心力衰竭患者和主動(dòng)脈弓縮窄誘導(dǎo)的心力衰竭模型心臟組織中表達(dá)均顯著下降。敲除CCRR可導(dǎo)致心肌細(xì)胞間盤和縫隙連接被破壞，而過(guò)表達(dá)CCRR可改善心臟傳導(dǎo)，降低室性心動(dòng)過(guò)速的發(fā)生率，減少持續(xù)時(shí)間，因此促進(jìn)lncRNA CCRR表達(dá)可能成為心律失常治療的潛在策略。

4 lncRNA與心律失常的臨床診斷

Xu等［35］應(yīng)用基因芯片檢測(cè)房顫患者和健康人全血中l(wèi)ncRNA和mRNA表達(dá)，檢測(cè)的78 243個(gè)lncRNA中，177個(gè)lncRNA和153個(gè)mRNA有明顯變化（變化倍數(shù)≥2），變化的lncRNA中有100個(gè)上調(diào)，77個(gè)下調(diào)（表1），其中NONHSAT040387和NONHSAT098586最顯著。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，差異表達(dá)的lncRNA與氧轉(zhuǎn)運(yùn)體活性和蛋白質(zhì)異聚活性相關(guān)，而轉(zhuǎn)錄因子GATA1，TAF7和EBF1可能與lncRNA在房顫中的異常表達(dá)密切相關(guān)。Su等［36］應(yīng)用基因芯片技術(shù)檢測(cè)陣發(fā)性房顫患者血中白細(xì)胞lncRNA表達(dá)，共檢測(cè)出2095和1584個(gè)差異表達(dá)的lncRNA和mRNA（表1），生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，lncRNA與心房電重構(gòu)相關(guān)通路電壓門控鉀通道活性和鈣通道活性相關(guān)，其中ENST00000559960和uc004aef.3對(duì)陣發(fā)性房顫有預(yù)測(cè)作用。這些研究為揭示lncRNA功能提供了新線索。同時(shí)提示血中l(wèi)ncRNA是潛在的心律失常診斷的生物標(biāo)志物，通過(guò)檢測(cè)lncRNA的水平有望輔助判斷房顫的進(jìn)程。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步，基因的奧秘正逐漸被人類揭開，而lncRNA在疾病中的作用及潛在的診斷治療意義已成為研究熱點(diǎn)。多項(xiàng)研究通過(guò)高通量測(cè)序技術(shù)在房顫模型中篩選出大量差異表達(dá)的IncRNA，并應(yīng)用生物信息學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行功能分析，這些差異表達(dá)的IncRNA可能參與房顫的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，并具有重要的診斷和治療價(jià)值。目前，關(guān)于風(fēng)心病伴房顫的高通量研究較多，但結(jié)果差異較大，可能是由于所選患者人群以及閾值設(shè)定差異所致。關(guān)于內(nèi)源性競(jìng)爭(zhēng)RNA機(jī)制的研究較多，而關(guān)于lncRNA編碼短肽及l(fā)ncRNA的轉(zhuǎn)錄后修飾（如m6A修飾）的研究還很有限。盡管在心律失常中發(fā)現(xiàn)大量差異表達(dá)的lncRNA，但大部分lncRNA在心律失常中的作用與機(jī)制還未被揭示。深入揭示lncRNA的作用和機(jī)制將有望對(duì)今后心律失常的診斷和治療帶來(lái)革命性的變化。