黃光楠，楊毅寧

（新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心臟中心，烏魯木齊，830054）

長鏈非編碼RNA與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病

黃光楠，楊毅寧

（新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院心臟中心，烏魯木齊，830054）

近年有研究表明，有大量基因序列通過非編碼RNA形式對生命活動進行調(diào)控。目前對非編碼RNA的研究主要集中在微RNA（miRNA）和長鏈非編碼（long non-coding RNA，lncRNA）。其中，lncRNA是由長度超過200個核苷酸組成的不具有蛋白質(zhì)編碼功能的RNA，它們參與基因組印跡、X染色體沉默以及染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、核內(nèi)運輸、轉(zhuǎn)錄干擾等多種重要的調(diào)控作用。雖然目前l(fā)ncRNAs的作用機制和功能尚未完全清楚，但是近年的研究表明，lncRNAs是參與心血管疾病發(fā)生、發(fā)展的重要調(diào)節(jié)因子，與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病密切相關(guān)。

冠狀動脈疾??；長鏈非編碼RNA；分子機制

人類基因組的測序結(jié)果表明，哺乳動物基因中超過98%轉(zhuǎn)錄為非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA），只有不到2%的RNA編碼蛋白質(zhì)［1］，非編碼RNA又根據(jù)核苷酸長度分為核苷酸長度小于200 nt的短鏈非編碼微RNA（microRNA，miRNA）和核苷酸長度大于200 nt的長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）［2］。在過去對非編碼RNA的研究中，主要集中在miRNA上，揭示了其在癌癥、代謝、神經(jīng)元、心血管疾病等方面的重要作用。至今為止，通過研究發(fā)現(xiàn)的lncRNA已達上千種，但人們對它的研究和認識僅為冰山一角；目前研究表明，lncRNA參與了基因組印跡、X染色體沉默以及染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、核內(nèi)運輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控過程［3］。最近新的研究揭示，lncRNA的異常表達與心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)［4］。本文就lncRNA在冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。┑陌l(fā)生和發(fā)展中的機制作一介紹。

1 長鏈非編碼RNA

1.1 分類及特性

lncRNA是由超過200個核苷酸組成，但不具有蛋白編碼功能的RNA轉(zhuǎn)錄序列。長時間以來一直被認為是基因轉(zhuǎn)錄的“噪音”，不具有任何生物學功能。但隨著人類基因組研究的進展，越來越多的證據(jù)表明，lncRNA在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控及表觀遺傳修飾等水平調(diào)控基因的表達并且在正常生理過程中也發(fā)揮重要作用；lncRNA有多種不同的來源，目前認為主要有以下5個方面［5］：（1）蛋白編碼基因結(jié)構(gòu)中斷轉(zhuǎn)變?yōu)閘ncRNA；（2）染色質(zhì)重新排列導致兩個未轉(zhuǎn)錄的基因與另外獨立的基因合并產(chǎn)生一個有多個外顯子的lncRNA；（3）由非編碼基因轉(zhuǎn)錄過程中產(chǎn)生；（4）由串聯(lián)復制產(chǎn)生鄰近的非編碼RNA；（5）插入一個轉(zhuǎn)座子而產(chǎn)生有功能的非編碼RNA。目前l(fā)ncRNA的分類標準尚未統(tǒng)一，Kung等［6］認為lncRNA分為5類：（1）獨立lncRNA（standalone lncRNA）；（2）自然反義轉(zhuǎn)錄體（natural antisense transcripts，NAT）；（3）假 基 因（pseudogenes）；（4）長鏈固有ncRNA（long intronic ncRNA）；（5）其他lncRNA（增強子RNA等）。并且，由于lncRNA的結(jié)構(gòu)缺乏5’端的帽子和3’端的多聚A尾，lncRNA的兩端必須通過核仁 小 RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）維 持LncRNA的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及不被降解［7］。

lncRNA具有兩大重要特性：（1）重復序列較少，一旦轉(zhuǎn)錄終止，lncRNA會迅速降解；如Tsix的半衰期通常只有30～60 min；Kcnq1ot1半衰期也只有1 h左右，這種特點造成其只能在特定部位發(fā)揮作用。（2）lncRNA結(jié)合位點單一。例如：Tsix和RepA/Xist均只有單一的靶點。lncRNA只有一個內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄活性較弱，而且在進化上保守性較差［8］。

1.2 lncRNA的功能

最近研究表明，lncRNAs在調(diào)控基因的表達中起著非常重要的作用，lncRNA可通過表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄調(diào)控以及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控等多種機制調(diào)控DNA甲基化、組蛋白修飾或染色質(zhì)重構(gòu)，使基因沉默或激活［9-10］；其主要通過以下4種作用方式發(fā)揮其生物學功能［11］：（1）lncRNA可扮演信號分子角色，當細胞受到某種刺激后，可以表現(xiàn)出特定的組織特異性。例如，被稱為Braveheart（Bvht）的lncRNA可以在心臟發(fā)育過程中，引起相關(guān)基因的激活或抑制從而刺激干細胞分化［12］。（2）lncRNA可通過與特定的DNA或者蛋白質(zhì)結(jié)合，并將其引導到正確的染色體位置上［13］。（3）lncRNA還可作為“分子誘餌”來誘導特定蛋白（如轉(zhuǎn)錄因子）與之結(jié)合。例如：另一個lncRNA心肌肥厚相關(guān)因子（CHRF）被證明通過隔離mir-489基因，抑制骨髓分化的主要應答基因88（MyD88），從而通過核因子-κBκ（NF-κBκ）系統(tǒng)誘導心肌肥大［11］。（4）lncRNA可以作為蛋白質(zhì)復合物的骨架把2個表觀修飾的酶連接在一起。

2 lncRNA與冠狀動脈粥樣硬化性心臟病

2.1 ANRIL

人類染色體9p21.3區(qū)域是與心血管疾病聯(lián)系最緊密的區(qū)域之一，其中包括ANRIL、CDKN2A、CDKN2B等；ANRIL是一種INK4基因座中反義非編碼RNA（antisense non coding RNA in the INK4 loucus），目前被驗證與冠心病、顱內(nèi)動脈瘤和2型糖尿病有關(guān)；ANRIL是為數(shù)不多的，在染色體9p21區(qū)域被發(fā)現(xiàn)的與動脈粥樣硬化性血管?。╝therosclerotic vascular disease，ASVD）敏感性有關(guān)的轉(zhuǎn)錄物［14］。有研究表明，位于染色體9p21.3靠近INK4/ARF（CDKN2a/b）位點的單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）與動脈粥樣硬化的發(fā)生具有相關(guān)性，并且血液中ANRIL的相關(guān)分解產(chǎn)物的含量與動脈粥樣硬化呈明顯相關(guān)性，機制可能為該SNP可調(diào)節(jié)ANRIL的表達［17-18］。

Jarinova等［15］的研究發(fā)現(xiàn)，ANRIL的轉(zhuǎn)錄物與P15INK4b有相關(guān)性，并且認為在全血中的ANRIL能夠直接影響P15INK4b的表達。P15INK4b是一種周期依賴性激酶抑制劑，可促進血管重建，延緩動脈粥樣硬化的形成；ANRIL能夠通過PcG復合物（Polycombgroup，PcG）定位到P15INK4b基因位點，從而抑制P15INK4b表達，減少它的心血管保護作用。另外，Johnson等［16］的研究發(fā)現(xiàn)，通過測定急性心肌梗死患者和穩(wěn)定型心絞痛患者9p21.3區(qū)域的序列，發(fā)現(xiàn)ANRIL、SNP與急性心肌梗死具有顯著相關(guān)性。Ahmed等［17］的研究報道稱，在對巴基斯坦北部人群的研究中，ANRIL（rs1333049：C>G）的一個SNP位點與急性心肌梗死顯著相關(guān)。

Harismendy等［18-19］也發(fā)現(xiàn)，9p21染色體上的SNP與腹主動脈瘤和冠心病的發(fā)生和發(fā)展呈相關(guān)性。綜上所述，ANRIL在動脈粥樣硬化患者中表達水平的改變，使其有可能成為一種新的生物學標記物或治療靶點。

2.2 尿路上皮癌相關(guān)1基因

長鏈非編碼RNA尿路上皮癌相關(guān)1（urothelial carcino?ma associated 1，UCA1）基因最初是在人膀胱移行細胞癌中被發(fā)現(xiàn)，并在膀胱癌患者的尿液中檢出［20］。在正常狀態(tài)下，UCA1只有在胚胎、胎盤和大多數(shù)的胎兒組織中高表達，但其表達在出生后大多數(shù)組織中均被關(guān)閉［20］；在成人組織中，UCA1在絕大多數(shù)組織不表達，僅在心臟及脾臟中表達，且在心臟表達水平較高［21］。

有研究結(jié)果表明，膀胱癌細胞中UCA1水平下調(diào)能夠降低膀胱癌細胞的增殖、促進細胞凋亡［23］。Yan等［21］的研究表明，UCA1在大部分急性心肌梗死患者的血漿中表達水平降低，且心肌梗死患者體內(nèi)UCA1水平與發(fā)病時間有關(guān)，另外研究結(jié)果提示miRNA-1和UCA1水平在急性心肌梗死患者的血漿中呈反比例表達。在急性心肌梗死大鼠及急性心肌梗死患者的血漿中，miRNA-1的水平顯著升高［24］，miRNA-1通過影響患者體內(nèi)有心肌保護作用的蛋白，如Bcl-2、HSP60、胰島素樣生長因子 1（IGF-1）的表達而加劇心肌組織的損傷［25］。在體外實驗中，可以刺激miRNA-1的表達，而過表達的miR-1促進誘導的心肌細胞凋亡［22］。

這提示我們，在心肌組織中的UCA1表達下調(diào)可能抑制心肌細胞增殖，促進心肌細胞凋亡，而急性心肌梗死患者中，由于心肌壞死所導致的UCA1的釋放有助于心肌細胞修復和再生。目前，UCA1的功能尚未完全清楚，目前研究提示，UCA1有可能可以作為診斷急性心肌梗死的生物標志物，并可能成為潛在的心肌梗死治療靶點。

2.3 心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄本

心肌梗死相關(guān)轉(zhuǎn)錄本（myocardial infarction associated transcript，MIAT）在2000年首次被報道［26］。在這之前，MI?AT也被稱為RNCR2、AK028326或GOMAFU。2006年，Ishii等［27］通過對52 608個SNP標記，進行了大規(guī)模的病例對照關(guān)聯(lián)研究，發(fā)現(xiàn)了一個心肌梗死的基因敏感位點SNP（rs2301523），該SNP定位于染色體22q12.1，F(xiàn)LJ25967 ene，稱為MIAT，再次通過體外蛋白質(zhì)翻譯分析發(fā)現(xiàn)，MIAT不編碼任何蛋白質(zhì)，很可能是一個功能性的RNA。MIAT有5個外顯子，在外顯子5上的SNP變異增加了MIAT的轉(zhuǎn)錄，這項研究指出，SNP引起的MIAT表達水平的改變參與了冠心病的發(fā)病機制。

另一項對成年雄性C57/BL6小鼠的研究［28］，發(fā)現(xiàn)手術(shù)結(jié)扎冠狀動脈造成急性心肌梗死24 h后，微陣列分析顯示，急性心肌梗死小鼠的心臟中有20個lncRNA表達上調(diào)，并且有l(wèi)0個lncRNA表達下調(diào)（變化程度>2倍），其中有2種lncRNA，MIAT1和MIAT2升高最為顯著，分別為5倍和13倍。進一步分析后發(fā)現(xiàn)，這兩種lncRNA的表達在急性心肌梗死后24 h達到高峰，在2 d后恢復至基線；通過原位雜交后發(fā)現(xiàn)，MIAT1在急性心肌梗死小鼠左心室表達上調(diào)；MIAT1和MIAT2與多個已知參與左心室重構(gòu)的蛋白質(zhì)編碼基因相關(guān)，且小鼠MIAT1和MIAT2表達水平越高，其殘留射血分數(shù)越高。

在2014年的另一個臨床試驗中［29］，納入了414例急性心肌梗死患者和86名健康人群，通過定量聚合酶鏈（PCR）方法測定并比較外周血細胞的5種lncRNA（包括MIAT）的表達水平，實驗結(jié)果顯示，在急性心肌梗死組和健康對照間，MIAT的表達水平基本相同；但是進一步的亞組分析顯示，急性ST段抬高型心肌梗死組中的MIAT表達水平低于非ST段抬高型心肌梗死組MIAT表達水平；在心血管危險因素分析中，MIAT與吸煙呈相關(guān)性；此外，MIAT與血液中淋巴細胞計數(shù)呈正相關(guān)，與中性粒細胞計數(shù)、血小板計數(shù)呈負相關(guān)；最后根據(jù)對入組患者4個月后的隨訪顯示，MIAT是預測左心室功能障礙的一個重要指標。

目前，MIAT的功能仍在進一步探究中，需要進一步的研究闡明該基因是通過何種方式參與心肌梗死發(fā)病機制的，將有助于急性心肌梗死的診斷和治療。

目前對lncRNA的研究存在的困難是：lncRNA的表達水平較低且模式多樣化，且許多l(xiāng)ncRNA的敲除并不會引起明顯的生物學改變。我們相信隨著人類對表觀遺傳學、lncRNA研究以及醫(yī)學信息學發(fā)展的深入，在不久的將來，會有更多的lncRNAs被證明參與心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展，并為心血管疾病提供新的治療靶點。

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R541.4

A

1007-9688（2017）03-0355-03

10.3969/j.issn.1007-9688.2017.03.030

2016-07-22）

黃光楠（1992-），男，在讀碩士研究生，研究方向為冠心病介入與臨床。