長鏈非編碼RNA 參與擴張型心肌病發生發展機制的研究進展

肖 婷，何貴新，秦偉彬，莫霄云，林 琳，鄧學秋，任加以，陳天宇，玉黎燕

（1.廣西中醫藥大學，廣西 南寧 530299；2.廣西中醫藥大學第一附屬醫院心血管內科二區，廣西 南寧 530022）

擴張型心肌?。╠ilated cardiomyopathy，DCM）又稱為充血性心肌病，主要以心室擴大和心肌收縮力功能下降為特點，是引起心律失常、心力衰竭和猝死的常見疾病之一。DCM 起病隱匿，病因復雜，嚴重威脅人類的生活質量和身體健康，給社會和家庭帶來沉重經濟負擔。目前臨床上無針對DCM 的特異性有效解決方案，DCM 病死率逐年升高，尋找新的治療靶向已成為世界衛生領域亟待解決的問題［1］。DCM 主要病理特點為心肌細胞肥大，變性壞死，導致心肌間質纖維化、心肌損傷、心室順應性下降。為維持基本生理活動以及循環系統的穩定，機體代償出現小血管收縮、水鈉儲溜，進而可引發心肌纖維增粗，導致心肌重塑和心室重構［2］。這是由多種因素綜合作用下導致的，可能與病毒感染、內分泌與代謝異常、遺傳因素、基因突變、自身免疫等有著密切關聯［3］。

隨著高通量測序、計算機及生物信息技術的快速發展和廣泛運用，越來越多的長鏈非編碼RNA（long non‐coding RNAs，lncRNAs）被發現，其生物學功能也被人們所認識。研究表明［4］，lncRNAs 在表觀遺傳、轉錄及轉錄后等水平層面上扮演信號分子、誘餌分子、引導分子和支架分子等角色，參與RNA 的生成與加工、轉錄、翻譯、調控、mRNA 剪切、轉錄后修飾、基因組印記及染色質修飾，從而對基因的表達進行調控。研究表明，lncRNAs 廣泛參與心肌細胞損傷和修復過程［5］、調節心肌肥厚和心室重構［6］、預防心肌纖維化以及心臟舒張功能失調［7］、調控心肌細胞凋亡和自噬［8，9］、參與體內氧化應激調節［10］等病理、生理過程。由于lncRNAs 在生物體內環境具有穩定性，且差異表達具有組織特異性，使得其在疾病的診斷和預后中的應用成為可能?，F將近年來關于lncRNAs 在DCM 發生、發展機制的研究進展綜述如下。

1 lncRNAs 與心肌肥大

心肌細胞發生神經體液活化引起應激增加、血流動力學負荷增加，使心肌細胞在生理性或病理性超負荷下機體出現補償反應，心肌肥大可分為生理性心肌肥大和病理性肥大。早期心肌肥大在一定情況下可以增強心臟收縮力，提高心室儲備力以維持心臟輸出量，但在氧化應激和超負荷長期、持續的刺激下，導致心肌耗氧量增加、心臟收縮力降低以及依從性下降，最終出現不可逆轉的病理性心肌肥大。病理性肥大是心臟功能減退的主要形態學特征，亦是晚期心肌纖維化，預示其將發展成為擴張型心肌?。?1］。通過對心肌組織全轉錄組測序，越來越多的研究發現，許多存在差異表達的lncRNAs在心肌肥大中有著重要作用。Wang 等［12］實驗發現，長鏈非編碼lncRNA‐Chaer（cardiachypertrophy‐associated epigenetic regulator，Chaer）是一種表達主要集中于心臟的心臟肥大相關表觀遺傳調節因子。lncRNA‐Chaer 在壓力刺激下，通過激活雷帕霉素受體蛋白（mechanistic target of rapamycin，mTOR）與PRC2 的催化亞基EZH2 發生特異性結合，使得PRC2 靶向基因組位點受到干擾，從而抑制了心肌肥厚相關基因啟動子區上的組蛋白H3 賴氨酸27 甲基化（H3K27me3），lncRNA‐Chaer 總表達下調，最終可有效減輕心肌肥厚和改善心功能。另有研究發現，Viereck 等［13］采用主動脈弓縮窄術的方法制造小鼠心肌肥大模型，對心臟組織樣本進行全基因組lncRNA 提取和序列分析后發現小鼠體內存在一種非編碼RNA Chast（cardiac hypertrophy‐ asso‐ciated transcript）。lncRNAChast 是一種心肌肥大相關RNA 轉錄物，實驗表明，lncRNAChast 可在肥大的心肌細胞中高度表達，過度表達可導致心肌肥大，反之，肥大誘導前后lncRNAChast 的抑制或者沉默，可以預防或減輕心肌肥大的發生和中止。因此，lncRNAChast 有可能是DCM 新的治療靶點。

2 lncRNAs 與心肌纖維化

心肌纖維化是由于長久心肌缺血、缺氧或持續的壓力超負荷，引起心臟成纖維細胞增殖，分泌大量的細胞外基質蛋白，細胞外基質病理性積聚，主要表現為膠原成分比例失調、纖維結締組織增多、心肌細胞彈性變差、實質細胞減少，造成間質纖維化及病理性重塑，從而使心肌收縮力受損［14］。深入探索心肌纖維化的發生機制，明確其發展進程中的關鍵分子可能為抑制心肌纖維化、逆轉心臟重構的精準治療提供新的靶點。長久以來，lncRNAs 的研究主要集中于腫瘤領域，近年來，專家們逐漸向各個方向探索其作用機制。Liu 等［15］對心肌肥厚小鼠缺血心臟進行芯片分析，發現長鏈非編碼RNA H19和該基因所編碼的micro RNA‐675 表達水平均為上調，同時發現使lncRNA H19 或micro RNA‐675 沉默都參與了心肌纖維化病理過程，而lncRNA H19過表達和敲低micro RNA‐675 卻不能抑制心肌纖維化的發生。最新研究發現，Huang 等［16］發現過度表達lncRNA H19 可導致心臟成纖維細胞增殖與纖維化，并通過現代生物信息學方法證明，lncRNA H19與micro RNA‐675 互補性結合可以參與調控心肌纖維化，并證實lncRNA H19 可以通過調節micro RNA‐675 減緩甚至抑制心肌纖維化發展過程，抑制心肌肥厚，從而減輕心肌損傷。另有研究證實［17］，長鏈非編碼RNA 轉移相關肺腺癌轉錄本1（MALAT1）也參與了心臟纖維化，這可能是和ln‐cRNA MALAT1、miR‐200a 兩者之間有互補結合位點有關，通過靶向上調miR‐200a 表達可以抑制lncRNA MALAT1 的表達，從而保護心肌細胞，延緩心肌纖維化病變過程。

3 lncRNAs 與心肌重構

擴張型心肌病終末期心肌結構會發生心肌細胞壞死和肥大、炎癥細胞浸潤、心肌細胞代償性肥厚、間質細胞增殖纖維化、電傳導異常等一系列病理、生理改變，統稱為心肌重構［18］。心肌細胞一旦失代償，可造成心室壁變薄及擴張，發展為擴張型心肌病，隨著病情的進行性發展，最終可導致心力衰竭。心力衰竭是心血管疾病的共同終末階段，也是發生心血管不良事件的重要因素，而心肌重構在這過程中扮演重要的角色，是心力衰竭發生、發展的決定性過程。尋找心肌重構和心衰的關鍵調控分子，對解決當前擴張型心肌病臨床治療難題具有重要作用。新近研究中［19，20］，lncRNAs 參與了心肌的機械重構和電重構過程，在心肌重構和心力衰竭發病機制中具有重要調控作用。

心肌肥厚是一種因為某些原因導致心臟長期處于負荷過重的狀態，是心臟為維持其正常的生理功能所做出的一種適應性反應。具體表現為心肌總量增加，進而使其收縮力得到加強。然而這一適應性反應存在一定危險性，長期處于心肌肥厚的狀態會使得肥大的心肌細胞耗氧量逐漸增加，當需氧量超出了血液所能供給的極限，就會出現心肌缺血、心肌收縮力減退的癥狀。若任其發展，會導致高血壓、心力衰竭和冠心病，嚴重的會引發腦卒中和猝死。

醫學界從未停止對lncRNA 的探索。有研究報道了第一個與心肌肥厚相關的lncRNAMhrt（myo‐sin heavy chain associated RNA transcripts），他們在轉基因實驗鼠體內發現，在病理的刺激下，會形成對Mhrt 轉錄有抑制作用的Brg1‐Hdac‐Parp 復合體（以下簡稱Brg1），而這一調控作用常伴隨著心肌肥厚甚至心力衰竭的發生。相反，若通過轉基因技術讓Mhrt 恢復表達，會導致Brg1 與其基因組DNA 的結合受到抑制，從而抑制染色質發生重塑［21］。大量實驗表明，人體內的Mhrt 的功能是高度保守的，這意味著Mhrt 具有成為臨床診斷和治療心肌肥厚分子靶點的潛力。Wang 等［22］通過實驗發現了參與調控心肌肥厚的另外一種長鏈非編碼RNA（ln‐cRNA‐Chrf），lncRNA‐Chrf 充當miR‐489 的內源性骨架并與之進行競爭性結合，引起miR‐489 表達下調，進而誘發心肌細胞凋亡以及心肌肥厚。然而，通過調節lncRNAs 抑制心肌肥厚這一機制的關鍵點尚未明確，還有待醫學界進一步研究挖掘。

4 lncRNAs 與心肌細胞凋亡、自噬

細胞凋亡是指由于體內、外因素觸發機體細胞內的特定程序化，從而激活內源性核酸內切酶，導致細胞死亡的一種正常生理現象，又稱為程序性細胞死亡。而心肌細胞凋亡則是一種由氧化應激、心臟前、后負荷過重以及某些炎癥細胞因子所誘導出現的病理性癥狀，多伴隨著心肌收縮功能降低出現。心肌損傷會產生氧自由基過度積累，而大量的氧自由基可以誘導心肌細胞發生氧化、壞死，造成細胞凋亡［23］。細胞自噬是指有缺陷的細胞將自身胞漿蛋白或細胞器包裹形成囊泡，通過在溶酶體中發生自身成分降解的一種應激反應。心肌細胞自噬幫助細胞漿成分更新，具有保護心肌、維持細胞穩態的生物學意義。然而，細胞自噬過度會加重線粒體損傷和能量代謝障礙，甚至造成能量紊亂。隨著越來越多學者對心血管領域的拓展研究，lncRNA與心肌細胞凋亡、自噬有著密切聯系。

有研究發現［24］，心肌細胞凋亡相關lncRNA（cardiac apoptosis‐related lncRNA，CARL）通過“海綿作用”吸附內源性miRNA‐539 并抑制其表達，從而使位于線粒體內膜上，可維持線粒體穩態功能的抗增殖蛋白2（PHB2）的發揮功能，進而敲除或降低LINC00339，通過LINC00339 與miR‐484 相結合，從而抑制阿霉素誘導的心肌細胞的凋亡。另外，ln‐cRNA HCG15 來源于急性心肌梗死患者血清和缺氧心肌細胞的外泌體中，通過NF‐KB 和p38 通路產生炎癥細胞因子L‐6、L‐1β 和TNF‐a，促進心肌細胞凋亡。Wang等［25］通過對小鼠心肌細胞進行試驗發現，通過分別敲低lncRNA‐MDRL與lncRNA‐APF，可以調控miRNA361‐miRNA484 與miRNA188‐3p‐ATG7，最終實現抑制或減緩心肌細胞凋亡和自噬過程。Liu等［26］在小鼠心臟缺血再灌注損傷模型中發現，若降低ln‐cRNA‐UCA1 表達，會加速心肌細胞的生長，促進心肌細胞凋亡。Gao等［27］通過心衰大鼠模型進行lncRNA和mRNA 對照實驗，發現MRAK140148‐KCND2、MRAK07‐8262‐CCRK、MRAK018538‐CS 以及MRAK053119‐Corin共4對lncRNA與心力衰竭有關。以上這些lncRNA 可通過調控相應的miRNA 表達，可以抑制或促進心肌細胞凋亡進程。

5 展望

長鏈非編碼RNA 與心血管疾病的發病機制、診療以及預后等方面間的關聯性是一個值得更深入研究的領域。在動物實驗或臨床研究中，都證明通過調節lncRNA 的水平可以抑制諸如心室肥大、心肌細胞凋亡或自噬的發展。這意味著lncRNA 作為一種潛在的治療靶點，可能為“心”病的治療策略提供新思路。目前在其他疾病領域也研發出了一些lncRNA 表達的抑制劑和激活劑，但是，現階段ln‐cRNA 作為治療手段的研究也還面臨著幾個挑戰。首先在生物學層面上，醫學界對lncRNA 功能機制方面的研究還不夠完全、透徹，而且某些治療方案需要lncRNA 與其他編碼或非編碼RNA 相互作用來實現，這就使得lncRNA 的研究領域更加廣泛且更為復雜。其次，如何完美實現將lncRNA 靶向特定的基因位點這一過程且無副作用，同時提升治療方案的安全性、穩定性和有效性也是目前lncRNA研究工作中亟待攻克的又一技術難題。另外，ln‐cRNA 的確切作用尚不清楚，lncRNA 效應的時空特異性仍未可知。因此，盡管擁有廣闊的應用前景，lncRNA 的診斷和治療最終能否真正運用到臨床醫療實踐中，還有待進一步發掘和驗證。隨著醫療技術飛速發展，筆者相信上述難題將被逐一破解。