济宁医学院附属医院, 济宁 272029
Affiliated Hospital of Jining Medical University, Jining 272029, China
长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)作为复杂分子网络中的一部分，在心血管疾病、自身免疫性疾病及肿瘤等的发生发展中具有重要作用。lncRNA在急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)中的研究进展比较多，但lncRNA在心肌细胞凋亡中的作用及分子机制研究尚未见系统叙述。心肌凋亡是多种心血管疾病的重要病理过程，本文围绕lncRNA在不同原因导致的心肌凋亡作用及分子机制做一综述，旨在进一步分析lncRNA通过调节心肌细胞凋亡影响心血管疾病的作用。
1 lncRNA概述lncRNA是转录本长度超过200个核苷酸且不具有功能性蛋白质编码能力的RNA转录物。lncRNA可以执行多个生物功能: 1)可以作为调控染色质状态因子的支架、桥梁和绳索进行表观遗传调控; 2)可通过作用于靶基因的转录因子或者抑制因子进行转录调控；3)核分区-维持核结构; 4)通过与mRNA碱基结合或作为mRNA结合蛋白的辅助因子或竞争对手进行转录后基因调控[1]。lncRNA在心血管疾病中的表达存在差异，并通过各种机制调节心血管疾病的发生和发展，其中在AMI、心脏发育、心力衰竭(heart failure，HF)、扩张型心肌病、动脉粥样硬化及血脂异常等过程中发挥重要的作用。此外，循环中的lncRNA结构相对稳定，在外周血单核细胞、血浆、血清、尿液等体液中易于检测其存在。
2 心肌细胞凋亡在心血管疾病中的作用细胞凋亡是一种高度调控的细胞死亡过程，可由细胞膜、线粒体和内质网中的死亡受体介导。参与凋亡过程的相关基因有几十种，其中Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-AL等基因有抑制凋亡作用，Bad、Bax、Bak、P53等基因有促进凋亡作用，c-myc等基因可能具有双向调节作用，生长因子充足时促进细胞增殖，生长因子缺乏时引起细胞凋亡[21]。心肌细胞凋亡是多种心血管疾病的重要病理过程。心肌细胞凋亡的增加会促进心肌梗死、HF和扩张型心肌病等多种心血管疾病的发生发展，而限制细胞凋亡对心脏有保护作用。lncRNA通过作用于凋亡相关通路影响凋亡蛋白的表达，从而调控心肌细胞凋亡，在多种心血管疾病的发病机制中发挥重要作用。
3 lncRNA与心肌凋亡在不同机制导致的心肌细胞凋亡中lncRNA表达有变化，MIAT、MIRF、circANKRD36等在心肌细胞凋亡中表达升高，而UCA1、CARL、ENSMUST00000134285等表达降低，同时还有一些lncRNA亚型如MALAT1、ANRIL、TUG1、XIST、ROR在调控心肌细胞凋亡中存在双向调节作用，它们既能促进心肌细胞凋亡也能抑制心肌细胞凋亡，这可能与不同心肌细胞类型、不同作用条件或者不同信号通路有关。这些lncRNA通过不同机制发挥不同功能，促进及抑制心肌细胞凋亡。
3.1 lncRNA促进心肌凋亡 3.1.1 心肌梗死相关转录本(myocardial infarction associated transcript, MIAT)MIAT是首个被确定为具有心肌梗死风险的一种lncRNA。MIAT通过海绵作用抑制miR-22-3p来上调DAPK2的表达，从而促进心肌细胞凋亡[2]。而且在缺氧/复氧(hypoxia / reoxygenation，H/R)诱导的H9C2心肌细胞中发现MIAT的表达增加[3]。Yao等[4]通过对房颤(Atrial fibrillation，AF)大鼠模型用特定的shRNA慢病毒注射下调MIAT，可使具有心脏保护作用的miR-133a-3p表达增加，导致AF持续时间缩短，并且有效减少AF诱导的心肌细胞凋亡和心房纤维化。见图 1。
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图 1 AF大鼠模型MIAT/miR-133a-3p通路示意图[4] |
MIRF参与心肌梗死病理过程，但是关于其具体机制的研究尚少。Su等[5]研究揭示了lncRNA MIRF-miR-26a-Bak1轴在心肌梗死中的分子机制。MIRF可通过抑制miR-26a的表达，进而上调Bak1的表达，导致心肌细胞凋亡；敲除MIRF可以减轻AMI小鼠的心肌损伤并改善心功能。
自噬是心肌细胞抗缺血损伤的保护因子。近期一项研究[6]提出了心肌梗死期间MIRF相关的自噬信号机制，心脏应激通过上调MIRF来抑制miR-26a的表达，进而解除对抗自噬蛋白USP15的抑制作用，阻断自噬，减轻内在的心脏保护活性，增加心肌细胞凋亡，最终导致缺血损伤和心功能不全，表明MIRF是一种新的抗自噬lncRNA，为其他自噬相关疾病的研究提供了依据。
3.1.3 circANKRD36环状RNA(circRNA)是属于非编码RNA(ncRNA)的一种新型RNA，在心肌病及心力衰竭中发挥重要作用。circANKRD36属于circRNA中的一种，在炎症损伤中通过吞噬微小核糖核酸(如miR-15、miR-138等)发挥作用。Wang等[7]研究发现circANKRD36通过吞噬作用负调节miR-15水平，而miR-15具有抗炎损伤活性，在心脏缺血性损伤中发挥保护作用，而MyD88是miR-15的靶基因，miR-15通过靶向MyD88发挥作用；沉默circANKRD36可通过调节miRNA-15/MyD88通路减轻脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)诱导的炎症损伤。沉默circANKRD36还可通过上调H9c2细胞中的miR-138，抑制p38MAPK /NF-κB通路，减轻LPS激活的心肌细胞凋亡和炎症反应[8]。
3.2 lncRNA抑制心肌凋亡 3.2.1 UCA1UCA1包含3个外显子，长度为1.4kb，最初在人膀胱移行细胞癌中被发现的一种lncRNA。UCA1在成人心脏中特异性表达，表明UCA1可能在维持正常心肌功能方面发挥重要作用，并可作为心脏病(如AMI)的生物标志物。UCA1通过抑制miR-143/MDM2/p53轴来抑制心肌细胞凋亡，发挥心血管保护因子的作用[9]。而在心肌梗死大鼠模型中，也证实了UCA1抑制心肌凋亡作用，UCA1通过靶向作用于miR-873，降低miR-873对其靶点XIAP的抑制作用，并升高抗凋亡蛋白Bcl-2水平，从而减轻心肌细胞凋亡[10]。
3.2.2 心脏凋亡相关lncRNA (cardiac apoptosis-related lncRNA, CARL)CARL通过调节心肌细胞凋亡参与心脏疾病的发生发展，但是目前关于其分子机制的研究尚少。Wang等[11]揭示了CARL可抑制线粒体裂变和凋亡, 而这种作用主要依赖于miR-539和PHB2。CARL通过下调miR-539来增加PHB2的表达，从而抑制线粒体分裂和心肌凋亡。此外，Li等[12]发现CARL在大鼠原代心肌内皮细胞中过表达可提高细胞活力，降低细胞凋亡。
3.2.3 ENSMUST000001342852018年，Chun等[13]鉴定出ENSMUST00000134285是调控细胞凋亡的一种lncRNA。ENSMUST00000134285可增加下游的MPAK11活性，MAPK11通过抑制ROS形成发挥促存活作用。敲低H/R心肌细胞模型小鼠ENSMUST00000134285可抑制MAPK11的活性，增加心肌细胞凋亡；推测miRNA760可能是ENSMUST00000134285和MAPK11之间的中介，但是目前尚未得到进一步证实。
3.3 lncRNA双向调节心肌凋亡 3.3.1 转移相关肺腺癌转录本1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1, MALAT1)MALAT1是一个长度为8000 nt的lncRNA，位于染色体11q13上。近年来，MALAT1在心血管疾病方面的作用被重视，并发现它可以通过多种途径参与调节心肌凋亡。下调MALAT1可减少糖尿病大鼠心肌细胞凋亡，改善左心室功能[14]。MALAT1介导的组蛋白甲基转移酶EZH2向miR-22启动子募集导致miR-22的转录受到抑制；低水平的miR-22可上调ABCA1的表达，ABCA1可通过影响细胞炎症因子分泌来增加糖尿病大鼠心肌细胞的凋亡(图 2)。MALAT1在自噬调节中也能发挥作用，MALAT1通过TSC2启动子区招募EZH2诱导核小体组蛋白(H3K27me3)来表观抑制TSC2转录，从而诱导mTOR激活并抑制自噬，降低自噬对心脏的保护作用[15]。但是部分研究也表明H9C2细胞中，MALA起到抑制凋亡的作用。Yao等[16]指出敲低MALAT1可上调miR-217的表达，进而降低Sirt1的表达，加重缺氧诱导的H9C2细胞凋亡。MALAT1可通过海绵作用下调miR-558的表达，进而减少异丙肾上腺素(ISO)诱导的H9C2心肌细胞凋亡[17]。
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图 2 MALAT1在糖尿病心肌病中的作用机制图[14] |
ANRIL是一种长3.8kb的反义非编码RNA，转录自人类9号染色体P21的短臂上。目前已经确定ANRIL是一种与冠状动脉心脏病(CHD)密切相关的生物标志物[18]。Yang等[19]研究发现在AMI小鼠模型中，下调ANRIL可通过IL-33/ST2途径减轻心肌细胞凋亡，促进心肌细胞存活，减少梗死面积、纤维化，改善心肌功能。但是，Shu等[20]研究揭示了ANRIL通过调节miR-7-5p/SIRT1轴，在缺氧诱导的H9c2细胞损伤中发挥保护作用。ANRIL通过与miR-7-5p竞争性结合，正向调控Sirt1表达，从而减少了心肌细胞凋亡。
3.3.3 LncRNA牛磺酸上调基因1(Taurine-upregulated gene 1，TUG1)TUG1位于染色体22q12上，最初被确定为牛磺酸处理的小鼠视网膜细胞中上调的转录本。TUG1可通过影响成骨细胞凋亡在骨质疏松中发挥重要作用。TUG1通过上调Bcl-2来抑制地塞米松诱导的小鼠MC3T3-E1细胞凋亡，表明TUG1可能是糖皮质激素诱导的成骨细胞凋亡的保护性因子[21]。而近年来关于TUG1影响心肌缺血操作的研究表明，TUG1在心肌细胞凋亡中也起到重要作用。Wu等[22]研究发现TUG1竞争性结合miR-340加速心肌缺血再灌注损伤(myocardial ischemia-reperfusion injury，MIRI)。
另外，TUG1-miR-9a-5p轴通过靶向KLF5促进心肌细胞凋亡，导致心肌缺血损伤。TUG1通过竞争性结合miR-9a-5p来促进KLF5的表达；上调的KLF5通过刺激线粒体死亡通路，导致心肌细胞凋亡增加[23]。此外，敲低TUG1可通过调控miR-532-5p/Sox8轴来减轻缺血缺氧诱导的心肌细胞炎症和凋亡[24]。而Jiang等[25]研究发现，在缺氧诱导的H9C2细胞中上调TUG1可减轻心肌细胞损伤。TUG1通过靶向下调miR-124的表达，降低了miR-124对Hic-5抑制作用，过表达的Hic-5激活Sp1/Survivin信号通路，最终减轻缺氧诱导的心肌细胞凋亡。
3.3.4 非X活性特异性转录本(X-inactive specific transcript，XIST)XIST位于人Xq13.2染色体上, 是一个17kb的lncRNA。XIST在心肌梗死、糖尿病心肌病及脓毒症心肌损伤等疾病中发挥重要作用。XIST可通过靶向miR-101a-3p上调FOS和凋亡相关蛋白水平，促进心肌细胞凋亡[26]。下调XIST可改善LPS诱导的心肌损伤，减少凋亡[27]。Peng等[28]研究提示XIST可以抑制H9C2心肌细胞凋亡。XIST通过吸附miR-122-5p来促进FOXP2表达，而FOXP2过表达可上调Bcl-2表达，抑制HIF-alpha、Bax和cleaved-caspase 9蛋白的表达，从而减少心肌细胞凋亡。
4 小结与展望心肌凋亡是包括心肌梗死、心力衰竭、扩张型心肌病在内的多种心血管疾病重要的病理基础，而lncRNA种类众多，目前关于lncRNA与心肌凋亡的关系仍在研究阶段，lncRNA调节心肌凋亡的具体机制尚不完全明确。因此，针对lncRNA调节心肌凋亡的研究仍是非常有必要的。这将有助于挖掘更多心血管疾病的潜在的生物标志物和治疗靶点，为医师把握患者病情及较早采取治疗措施提供帮助，从而改善预后。
利益冲突：所有作者均申明不存在利益冲突。
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