蘇憶玲，陸 齊

南通大學附屬醫(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一步加重，心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）的發(fā)病率逐年提升［1］，治療CVD 已成為現(xiàn)代醫(yī)學領域的熱點問題。雖然隨著新型藥物的臨床應用和醫(yī)學科技水平的不斷提高，CVD的治療已經(jīng)取得很大進展，但仍是最常見的死因，給患者帶來了沉重的健康和經(jīng)濟壓力［2］。因此有必要尋求其潛在的分子機制以探索更有效的預防和治療措施。

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

1 非編碼RNA治療心血管疾病的作用機制

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

長鏈非編碼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 是長度大于200 個核苷酸的ncRNA，其作用機制與亞細胞定位有關。定位于細胞質的lncRNA 主要影響mRNA 的穩(wěn)定性［7］，調節(jié)翻譯潛能［8］，或者作為競爭性內(nèi)源RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）［9］等發(fā)揮作用。而定位于細胞核的lncRNA 則主要通過調節(jié)染色質發(fā)揮作用，包括染色質的結構［10］、重塑［11］等，或與DNA 相互作用形成RNA?DNA 復合物以重編程基因表達［12］，充當分子支架，激活或抑制轉錄［13］。

微小RNA（microRNA，miRNA）是最具代表性的小分子非編碼RNA類，主要引發(fā)基因表達的轉錄后調節(jié)。miRNA長約22個核苷酸，其主要作用是通過結合和沉默特定的目標mRNA 來抑制蛋白質的表達，從而降低蛋白質的合成［14］。鑒于miRNA與多種心血管疾病相關，如心肌肥厚、心律失常、高血壓等［15］，因此可以將miRNA 和lncRNA 結合起來討論其在CVD中的作用機制。

此外，目前多種研究表明lncRNA可以與miRNA相互作用。lncRNA在轉錄過程中類似于mRNA，并具有結構相似性。因此，除靶向mRNA 以外，RNA誘導的沉默復合物中的miRNA 還可靶向調節(jié)lncRNA，并通過不完美的堿基配對降低其結構和功能穩(wěn)定性［16］。有趣的是，miRNA也可以通過某些機制增強lncRNA表達。研究表明成熟的細胞質miR?NA可以進入細胞核并調節(jié)mRNA 和ncRNA 的核轉錄［17］。而“microRNA sponges”機制［18］以及隨后提出的偽靶假說、稀釋效應和天然miRNA海綿等理論被總結成的ceRNA假說［9］表明，帶有miRNA反應元件的天然ceRNA 在細胞內(nèi)可以通過與靶miRNA 結合而競爭阻斷其功能。作為細胞內(nèi)最重要的ceR?NA 之一，lncRNA 可能參與lncRNA?miRNA?mRNA途徑［19］。在ceRNA 網(wǎng)絡中，lncRNA 可以通過自身的miRNA 反應元件吸附目標miRNA，并抑制由miRNA 介導的靶向mRNA 降解，這也是lncRNA 參與的常見轉錄后調控機制之一［20］。

2 各種心血管疾病中的lncRNA?miRNA?mRNA軸

2.1 動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）

動脈粥樣硬化是世界范圍內(nèi)CVD 死亡的主要原因［21］，其發(fā)展是一個復雜的病理化過程，最初由內(nèi)皮細胞激活促進，隨后炎癥細胞募集、平滑肌細胞增殖［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］。動脈內(nèi)膜中的氧化低密度脂蛋白（oxidation low lipoprotein，ox?LDL）通過介導內(nèi)皮功能障礙或激活內(nèi)皮細胞，促進AS 的發(fā)展［26］。人冠狀動脈內(nèi)皮細胞在ox?LDL 刺激后，Malat1 表達升高，并可通過影響miR?155 抑制炎性細胞因子的釋放，從而增加細胞信號轉導抑制因子1（SOSC1）水平，抑制JAK?STAT通路，抑制AS［27］。血管平滑肌細胞是AS 發(fā)展的關鍵因素［28］。人主動脈平滑肌細胞（HASMC）經(jīng)ox?LDL 刺激后，TNK2?AS1表達上調，并可以作為miR?150?5p 的ceRNA 調節(jié)血管內(nèi)皮生長因子A（VEGFA）和成纖維細胞生長因子1（FGF1）的表達促進細胞的增殖和遷移，促進AS斑塊的形成［29］。HASMC在經(jīng)血小板衍生生長因子刺激后，SNHG16表達上調，通過生物信息學分析和熒光素酶報告基因測定證實SNHG16 通過作為miR?205 的ceRNA 調節(jié)Smad2 表達也可促進HASMC 增殖和遷移［30］。巨噬細胞衍生而來的泡沫細胞可形成最早的粥樣硬化病變中的脂質條紋，在ox?LDL 刺激人巨噬細胞后，UCA1 靶向miR?206 加重氧化應激和凋亡，促進AS［31］。平行于血管腔表面的層流切應力在調節(jié)抗炎、抗粘連和抗AS中起關鍵作用，從而影響AS的發(fā)展。人臍靜脈內(nèi)皮細胞經(jīng)過層流切應力處理后，AF131217.1 表達升高，隨后靶向miR?128?3p/KLF4 軸通過抑制內(nèi)皮細胞炎癥，在AS 的發(fā)病機制中起抗AS 的作用［32］。由此可知，lncRNA?miRNA?mRNA軸與AS息息相關（表1）。

2.2 心肌梗死（myocardial infarction，MI）

由急性冠狀動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700 萬人［33］。ceRNA 是lncRNA 調節(jié)CVD 進展的新形式，該功能已被廣泛報道用于調節(jié)心臟重塑、血管平滑肌和內(nèi)皮細胞的行為［34］。MI的主要原因是血液供應的長期中斷，導致心臟某些部位缺乏營養(yǎng)和氧氣，最終導致死亡［33］。研究發(fā)現(xiàn)缺氧損傷的H9c2細胞中ANRIL 表達顯著增強，沉默ANRIL 可加重缺氧誘導的損傷，并通過調節(jié)miR?7?5p 增加SIRT1表達，在缺氧損傷的H9c2 細胞中發(fā)揮心臟保護作用，為治療MI提供新思路［35］。缺血?再灌注損傷（I/R）是MI患者心臟保護的關鍵治療靶點［36］。I/R發(fā)病機制主要集中在氧自由基、鈣超載、炎癥反應、線粒體損傷、細胞死亡、內(nèi)皮細胞損傷和自噬［37-38］。而自噬是衰老、炎癥、腫瘤代謝和心血管疾病的重要過程［39］，在心肌細胞中，自噬維持線粒體的更新，有助于滿足心臟的能量需求［40］。研究發(fā)現(xiàn)，2810403D21Rik/Mirf 是一種新型抗自噬性lncRNA，沉默該lncRNA可導致miR26a 上調，隨后通過靶向Usp15 促進心肌細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議。根據(jù)壓力的情況，自噬在MI 中可以是保護性的或適應不良的。自噬功能障礙可能導致MI后心肌I/R和心室重構，甚至可能引發(fā)細胞凋亡和壞死［42］。如APF是一種自噬促進因子，當APF 表達下降時，可通過作為miR?188?3p 的ceRNA 調節(jié)ATG7 從而抑制自噬和MI［43］。同樣，AK139128也是一種自噬促進因子，其表達顯著上調時，通過負調節(jié)miR?499/FOXO4 軸促進自噬和心肌細胞凋亡［44］。心肌細胞凋亡是擴大梗死范圍的另一個重要因素，梗死早期和晚期均存在凋亡現(xiàn)象。GAS5在MI后表達上調，沉默GAS5可通過靶向miR?525?5p/CALM2 軸抑制心肌細胞凋亡，并改善梗死后心肌細胞的活力［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（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）

心臟肥大是心臟對壓力/容量超負荷的適應性反應，以在早期維持心臟功能。然而，持續(xù)性的CH通常會引發(fā)適應不良的心臟重塑，從而導致依從性降低、心力衰竭和猝死的風險增加。因此必須尋找有效的治療手段，以抑制適應不良的肥大和隨之而來的心力衰竭。研究常用主動脈縮窄術（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的細胞肥大模型進行實驗。在肥厚模型中首次驗證的lncRNA 為CHRF，其可以靶向miR?489，并進一步調節(jié)Myd88的表達水平，從而激活肥大反應［15］。接下來在TAC動物模型和誘導的細胞肥大模型中驗證了多種lncRNA 可以通過ceRNA 機制調節(jié)靶基因從而影響CH。如HOTAIR通過miR?19/PTEN軸在CH中發(fā)揮負調節(jié)因子的功能［46］，MAGI1?IT1 通過靶向miR?302e/DKK1 軸使Wnt/β?連環(huán)蛋白途徑失活而在CH中起負調節(jié)劑的作用［47］。MIAT 通過在心肌細胞中作為miR?93 的海綿而正調節(jié)TLR4 的表達，在CH 中起正向調節(jié)作用［48］。用主動脈縮窄法誘導腎血管高血壓建立的肥厚模型中，發(fā)現(xiàn)CYTOR 可能通過miR?155 和下游IKKi 和NF?κB 信號轉導在CH 中起保護作用，最可能通過作為miR?155 的ceRNA來抵消miR?155 介導的IKBKE 抑制［49］。由此表明，該軸也可參與CH 的發(fā)生機制，從而作為肥大的治療靶點。

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展，人們對DCM的分子機制有了進一步的認識。DCM是心臟病的一種特殊形式，它是由對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)生獨立于其他心臟危險因素［50］，并且越來越多的研究表明氧化應激、炎癥、線粒體功能障礙、腎素?血管緊張素系統(tǒng)激活、心肌細胞凋亡都參與了DCM 的發(fā)病機制［51］。通過在腹膜內(nèi)注射鏈脲佐菌素誘導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，從而增加心肌細胞自噬，促進DCM 的進展［52］。MIAT 可以通過作為miR?22?3p 的ceRNA 上調DAPK2 表達，從而導致心肌細胞凋亡，參與DCM的進展［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 細胞中可作為抑制miR?145 表達的ceRNA，減少miR?145對PDCD4 的抑制作用，從而減輕AC16細胞凋亡［55］（表1）。

2.5 心房顫動（atrial fibrillation，AF）

心房顫動是目前臨床上難以攻克的心律失常，會增加心力衰竭和缺血性卒中的風險，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)展過程中的關鍵生物標志物［57］，YY1 誘導的KCNQ1OT1 上調可通過調節(jié)miR?384/CACNA1C 軸增加血管緊張素Ⅱ誘導的心房顫動［58］。電重構在AF 的發(fā)生和維持中起關鍵作用，TCONS 00075467 可通過作為miR?328的ceRNA 改變CAC?NA1C的表達從而調節(jié)心房電重構影響房顫［59］。心房纖維化是AF中心房結構重構的標志，已成為房顫的重要病理生理因素［60］。PVT1 可以充當miR?128?3p的海綿并消除miR?128?3p對Sp1 的抑制作用，進而激活TGF?β1/Smad 通路，促進成纖維細胞增殖，膠原產(chǎn)生和小鼠心房纖維化［61］，而研究表明，TGF?β1 通過Smad 蛋白產(chǎn)生促纖維化作用，可以增強心房纖維化和AF［62］（表1）。由此可知，lncRNA?miRNA?mRNA軸可參與AF的發(fā)病機制，有助于找到AF 的新治療靶點。

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

CAVD 在成人中具有較高的發(fā)病率和死亡率，并且目前沒有有效的醫(yī)學手段來預防或減緩疾病過程［63］。其瓣葉鈣化的主要原因是主動脈瓣葉中靜息的瓣膜間質細胞（valve interstitial cell，VIC）被激活并經(jīng)歷表型轉變成為成骨細胞樣細胞［64］，因此可以通過抑制成骨細胞分化以防止VIC 的轉化，從而阻止甚至逆轉CAVD 的進展。研究發(fā)現(xiàn)，TUG1可以通過海綿狀miR?204?5p 調節(jié)Runx2 的表達［65］，MALAT1 可以通過靶向miR?204 調節(jié)Smad4 的表達［66］，AFAP1?AS1 也可以通 過調 節(jié)miR?155/SMAD5 軸［67］促進VIC 的成骨分化，從而促進CAVD的形成（表1），表明lncRNA在CAVD 中可作為新治療靶點的潛力。

3 lncRNA?miRNA?mRNA 軸在心血管疾病的病理生理學中的作用

應激、細胞凋亡、自噬、壞死、纖維化以及心肌細胞、內(nèi)皮細胞、心臟成纖維細胞和血管平滑肌細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 的進展機制中起重要作用。如TNK2?AS1 可通過靶向miR?150?5p 調節(jié)VEGFA 和FGF1 的表達從而調節(jié)血管平滑肌細胞的增殖和遷移［29］，GAS5 可通過靶向miR?525?5p/CALM2 軸調節(jié)心肌細胞的凋亡和增殖能力［45］，PVT1 可以作為miR?128?3p 的ceRNA 消除其對Sp1的抑制作用，進而激活TGF?β1/Smad 通路，促進成纖維細胞增殖和小鼠心房纖維化［61］。

4 結論和展望

近年來，隨著ncRNA 在多種疾病發(fā)展過程中表現(xiàn)出獨特的功能，對于lncRNA 在心血管疾病發(fā)病機制中的認識也進一步加深。本文總結了一些lncRNA?miRNA?mRNA 軸在CVD 中的作用機制。lncRNA 可以通過ceRNA 機制正向或負向調節(jié)疾病的進展，以作為疾病的新型治療靶點。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，再通過不同的信號途徑發(fā)揮效應。但目前大部分實驗只局限于動物和細胞，尚未運用到臨床，需要進行大規(guī)模的臨床研究，以觀察lncRNA?miRNA?mRNA 軸的調節(jié)能否做為藥物治療的靶點或作為疾病進展的標志物，最終將ncRNA運用于臨床實踐。