综述：长链非编码RNA在冠状动脉性心脏病发病机制中的作用

《Genes》：The Role of Long Non-Coding RNAs in the Pathogenesis of Coronary Heart Disease

　　

长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）是一类重要的调控性RNA分子，可在表观遗传、转录及转录后水平参与基因表达的调控。近年来，其在心血管疾病尤其是冠状动脉性心脏病（coronary heart disease, CHD）病理生理过程中的关键作用日益明确。本综述旨在梳理lncRNA在心血管系统中作用机制的研究进展，阐明其参与心肌缺血相关分子过程的生物学功能，并探讨其潜在的诊断与治疗应用价值。研究人员系统阐述了lncRNA调控心肌细胞凋亡、氧化应激、线粒体功能障碍、血管生成、冠脉血管重塑及心脏纤维化的分子机制，重点分析了心肌梗死相关转录本（myocardial infarct-associated transcript, MIAT）、肺腺癌转移相关转录本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1, MALAT1）、INK4位点反义非编码RNA（antisense ncRNA in the INK4 locus, ANRIL）及H19等在CHD中的具体作用——这些分子可调控炎症进程、血管平滑肌细胞增殖、缺氧应答及心脏纤维化。同时，研究人员探讨了lncRNA作为CHD诊断与预后生物标志物的潜力，现有证据表明MALAT1、MIAT、长链非编码RNA预测心脏重塑（long intergenic non-coding RNA predicting cardiac remodelling, LIPCAR）及HCG11等分子具有较高的诊断与预后价值，可用于预测主要不良心血管事件及经皮冠状动脉介入术后无复流现象。此外，本综述还介绍了靶向lncRNA的当代治疗策略，包括反义寡核苷酸（antisense oligonucleotide, ASO）、小干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）及CRISPR/Cas9基因组编辑技术。尽管临床前研究结果令人鼓舞，但lncRNA疗法的临床应用仍受限于安全性、治疗分子递送效率及实验成果临床转化等挑战。总体而言，lncRNA是精准医学发展的重要方向，有望在未来心血管疾病的诊断与治疗中发挥重要作用。

1. 1.
   引言
   冠状动脉性心脏病（CHD），又称缺血性心脏病（ischaemic heart disease, IHD），是全球范围内致残与致死的首要原因。2023年全球疾病负担研究显示，当年心血管疾病导致1920万死亡，其中IHD占比最高。IHD的疾病负担随人口增长与老龄化加剧持续升高，男性各年龄段的发病率、死亡率及伤残调整寿命年均高于女性，高龄组达到峰值。收缩压升高、血糖水平异常、低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein, LDL）水平升高、吸烟、膳食因素及空气污染等是IHD死亡与伤残调整寿命年的主要危险因素，中低社会人口发展水平国家的社会负担最为沉重。动脉粥样硬化是CHD的主要病因，慢性炎症与高血压、氧化应激、高脂血症等危险因素共同促进LDL沉积，诱导免疫细胞吞噬并蓄积脂蛋白形成泡沫细胞，最终导致动脉粥样硬化斑块形成——斑块由脂质坏死核心与纤维帽构成，其生长、不稳定破裂、侵蚀或钙化可诱发血栓形成与血管闭塞，引发急性冠脉综合征。非编码RNA（non-coding RNA, ncRNA）可分为短链ncRNA（<200核苷酸）与长链ncRNA（lncRNA，>200核苷酸），二者占基因组序列的近80%。ncRNA通过调控转录、翻译及转录后水平的基因表达维持心血管稳态，参与心脏肿瘤学、心肌重塑与纤维化、血管生成、炎症及血管损伤等过程。其中，微小RNA（microRNA, miRNA）可调控基因表达，是心血管疾病的潜在生物标志物，其表达下调可导致胶原合成增加与纤维化，还可调控离子通道功能相关基因以维持心脏电传导稳态；环状RNA（circular RNA, circRNA）通过调控肌浆网/内质网Ca²⁺-ATP酶（sarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca²⁺-ATPase, SERCA2a）的表达影响钙代谢，其单链共价闭合结构赋予其极高的稳定性，主要功能包括作为miRNA海绵、调控剪接、转录及基因表达；lncRNA则通过染色质调控、DNA-蛋白质相互作用调节、miRNA结合、mRNA剪接与稳定性调控等机制，参与心肌细胞再生、心肌重塑、凋亡及分化过程。lncRNA为长度超过200核苷酸的非编码转录本，可由RNA聚合酶I、II、III转录或来源于加工后的内含子，目前分类体系尚未统一，常见分类依据包括：基因组位置（基因间lncRNA、内含子lncRNA、增强子来源RNA、反义lncRNA）、细胞定位（核内lncRNA调控转录与染色质组织，胞质lncRNA调控翻译与转录后基因表达）、作用机制（引导分子、支架分子、诱饵分子、miRNA海绵/竞争性内源RNA）及调控范围（顺式作用调控邻近基因，反式作用调控远端基因）。
2. 2.
   心肌缺血的分子机制
   2.1 心肌细胞凋亡调控与存活
   心血管疾病的发病与死亡很大程度上归因于心肌细胞有限的再生能力。程序性细胞死亡（programmed cell death, PCD）是维持组织稳态的重要机制，包括凋亡、坏死性凋亡、自噬、细胞焦亡及铁死亡等类型，心肌细胞丢失后难以逆转，因此细胞死亡是导致心功能下降与发病率升高的核心因素。凋亡是生理条件下最常见的PCD形式，可通过内源性凋亡通路（intrinsic apoptosis pathway, IAP，又称线粒体或Bcl-2调控通路）与外源性凋亡通路（extrinsic apoptosis pathway, EAP，又称死亡受体通路）启动。IAP的触发因素包括生长因子剥夺、DNA损伤及内质网应激，可激活BH3-only蛋白，进而调控B细胞淋巴瘤2（B-cell lymphoma 2, Bcl-2）家族蛋白活性——抗凋亡Bcl-2蛋白抑制促凋亡效应分子BAX与BAK，而抑癌因子p53可通过激活BH3-only蛋白拮抗该抑制作用，稳定并激活的p53可抑制Bcl-2表达、促进BAX表达，最终诱导线粒体外膜透化，释放细胞色素c，与凋亡蛋白酶激活因子1、procaspase-9形成复合物激活caspase-9，进一步激活caspase-3与caspase-7启动凋亡。EAP由死亡配体（FASL、TNF、TRAIL）与死亡受体（FAS、TNFR1、TRAIL-R1、TRAIL-R2）结合启动，形成包含TRADD、TRAF2、RIPK1、cIAP-1的复合体I，进而转化为包含TRADD、RIPK1、RIPK3、FADD、caspase-8的复合体II，caspase-8激活caspase-3与caspase-7启动凋亡，还可激活BAX、BAK并促进Bid剪切为截短型Bid（tBid）；若caspase-8被抑制，则可激活RIPK1、RIPK3、MLKL，促进MLKL转位至细胞膜增加通透性，释放损伤相关分子模式，同时MLKL可通过PGAM5激活线粒体动力相关蛋白1，导致活性氧（reactive oxygen species, ROS）蓄积与线粒体分裂。lncRNA参与心肌梗死（myocardial infarction, MI）进展中的缺血重塑，MI期间心肌梗死相关转录本1与2（MIRT1、MIRT2）、aHIF、KCNQ1OT1、MALAT1等均显著上调，提示其参与左心室重塑。心脏凋亡相关lncRNA（cardiac apoptosis-related lncRNA, CARL）主要定位于心脏组织，MI后血浆水平显著升高，可抑制线粒体分裂与心肌凋亡，是潜在的MI生物标志物。lncRNA还可通过下调溶质载体家族8成员A1（solute carrier family 8 member A1, SLC8A1）、激活cGMP-PKG信号通路、减少细胞因子产生调控梗死面积，并通过磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B, PI3K/AKT）通路及作为竞争性内源RNA（competitive endogenous RNA, ceRNA）调控基因表达，例如通过结合miR-539下调PHB2，减轻MI相关损伤。

2.2 心肌梗死的炎症反应

再灌注策略是MI的标准治疗方案，旨在恢复动脉粥样硬化所致血管阻塞区域的血流。核因子κB（nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells, NF-κB）家族包含NF-κB1、NF-κB2、RelA、RelB、c-Rel等转录因子，通过经典与非经典通路发挥作用，静息状态下与抑制蛋白结合定位于胞质，激活后抑制蛋白磷酸化降解，NF-κB转位入核调控炎症与凋亡相关基因表达。NF-κB是心血管疾病与动脉粥样硬化炎症反应的核心介导因子，靶向该通路可减少心脏纤维化。ROS、缺氧、炎性细胞因子均可激活NF-κB通路，促进细胞因子分泌与中性粒细胞、巨噬细胞、T细胞、B细胞招募，加重心血管组织损伤，还可通过抑制促生存基因、诱导促死亡基因促进凋亡，上调C反应蛋白、白细胞介素（interleukin, IL）-6、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor alpha, TNF-α）等炎症与凋亡介质。MI后早期，巨噬细胞以促炎M1表型为主，促进细胞因子产生；随着组织修复进展，巨噬细胞向修复型M2表型极化，释放IL-2、IL-4、IL-10等保护性细胞因子，参与损伤心肌组织的修复与重塑。

2.3 氧化应激与线粒体功能障碍

线粒体是细胞主要的能量产生细胞器，因心脏高能量需求而在心肌组织中大量分布。ROS与线粒体功能障碍是心血管疾病病理生理过程的核心环节，靶向ROS生成的疗法是心脏疾病治疗的重要方向。ROS包括超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢等，具有生理与病理双重作用，细胞内氧化还原稳态的维持对其功能发挥至关重要，超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶/还原酶系统、过氧化物还原酶/硫氧还蛋白系统是关键的抗氧化防御体系。ROS主要由细胞色素P450酶催化生成，主要源于线粒体与内质网，是有氧呼吸与细胞氧代谢的天然副产物。线粒体电子传递链位于线粒体内膜，由NADH脱氢酶（复合物I）、琥珀酸脱氢酶（复合物II）、泛醌-细胞色素c氧化还原酶（复合物III）、细胞色素c氧化酶（复合物IV）及ATP合酶（复合物V）组成，电子经复合物传递最终由氧气作为电子受体生成ATP，同时产生超氧阴离子与过氧化氢等ROS。过量ROS可诱导炎症、激活NLRP3炎症小体、导致线粒体功能障碍，造成蛋白质与脂质氧化损伤，破坏线粒体结构与功能动力学，是衰老及心血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病的重要诱因。

2.4 血管生成与冠脉血管重塑

炎症是动脉粥样硬化的主要危险因素，可启动级联反应促进血管生成因子分泌，后者与内皮表面受体结合，刺激内皮细胞增殖与迁移。血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）家族包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D，其中VEGF-A是血管生成过程中内皮细胞迁移的主要调控因子，除参与血管发育、伤口愈合、肿瘤血管生成外，还参与动脉粥样硬化斑块的新生血管形成。VEGFA-LNC与VEGFC-LNC分别调控VEGFA与VEGFC的表达，抑制VEGFA-LNC可使VEGFA表达升高约1.8倍，敲除VEGFC-LNC则使VEGFC表达降低约1.6倍，VEGFC-LNC主要定位于细胞核，可调控约520个基因的表达，其作用机制不依赖于已鉴定的37个结合区域，提示存在间接调控途径，该通路有望通过可控调控VEGF表达代偿缺氧或缺血。缺氧可激活氧敏感受体缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factor, HIF），其中HIF-1α在缺氧介导的血管重塑中发挥关键作用，其氧依赖与非氧依赖性调控均参与血管生成——HIF-1α可促进VEGF、糖酵解酶、葡萄糖转运蛋白表达，抑制线粒体三羧酸循环相关酶表达，短暂激活可促进适应性血管生成，持续异常激活则导致不良重塑、纤维化与心律失常。多个lncRNA可直接调控HIF-1α信号：GATA2-AS1可调节活性HIF-1α与HIF-2α的平衡，偏向促进HIF-1α活性，调控糖酵解通路与线粒体生物发生，该调控通路在动脉粥样硬化中存在功能异常；H19表达受HIF-1α诱导，同时可稳定HIF-1α，阻断H19可减轻细胞损伤；HIF1A-AS定位于HIF1A基因座附近，缺氧时显著上调，可通过抑制HIF-1α转录活性发挥拮抗作用。

2.5 心肌重塑与纤维化

心脏结构改变是CHD高死亡率的重要原因，调控心脏纤维化是改善临床预后的关键治疗靶点。心脏纤维化以细胞外基质蛋白（主要为I型与III型胶原）过度沉积为特征，分为修复性纤维化与间质性纤维化两类：修复性纤维化发生于缺血损伤后，通过形成瘢痕组织替代坏死凋亡的心肌组织，维持心脏结构完整性；间质性纤维化多与慢性疾病相关，可导致心室顺应性下降、舒张功能减退及电传导异常。心肌重塑是心脏对病理刺激的适应性结构与功能改变，MI后冠脉闭塞导致心肌细胞死亡，存活心肌细胞发生肥厚性生长，坏死组织逐渐被细胞外基质替代。心脏成纤维细胞是MI后修复与重塑的核心细胞，但纤维化组织缺乏正常心肌的收缩与电传导特性，易诱发心律失常与心源性猝死。持续的纤维化可导致室壁增厚、心室压力负荷增加，加速失代偿性心力衰竭进展。lncRNA是心脏重塑与纤维化的重要调控因子，例如H19可通过吸附let-7 microRNA增强转化生长因子β1（transforming growth factor beta 1, TGF-β1）信号，促进心肌纤维化进程。

1. 3.
   参与CHD的关键lncRNA
   3.1 心肌梗死相关转录本（MIAT）
   MIAT于2006年被鉴定为参与MI发生的关键lncRNA，在冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronary artery disease, CAD）中显著上调。缺氧诱导的MIAT可通过吸附miR-488-3p解除其对Wnt5a mRNA的抑制，促进Wnt5a翻译并激活经典Wnt/β-连环蛋白信号通路，诱导缺氧条件下的心肌细胞凋亡；还可通过吸附miR-708-5p促进p53表达，上调BH3-only蛋白活性，激活内源性凋亡通路；此外，MIAT可抑制miR-181a-5p，激活Janus激酶2/信号转导与转录激活因子3（Janus kinase 2/signal transducer and activator of transcription 3, JAK2/STAT3）信号通路，促进氧糖剥夺条件下的心肌细胞凋亡。在血管内皮细胞功能障碍调控中，氧化型LDL（oxidised LDL, oxLDL）可诱导MIAT表达，其通过抑制miR-214-3p上调caspase-1，促进内皮细胞凋亡与IL-1β表达。

3.2 肺腺癌转移相关转录本1（MALAT1）

MALAT1可调控内皮细胞功能障碍：缺氧条件下，MALAT1通过抑制miR-19b-3p上调HIF-1α，促进内皮细胞凋亡、自噬及促炎细胞因子表达，破坏内皮屏障功能。MI后心室重塑分为早期细胞外基质降解与晚期心肌细胞肥厚、胶原瘢痕形成两个阶段，MALAT1可促进小鼠MI后纤维化程度加重及促炎细胞因子表达。M1巨噬细胞来源的细胞外囊泡（extracellular vesicle, EV）含有MALAT1，其通过抑制miR-25-3p上调细胞周期调控蛋白42（cell division control protein 42, CDC42），加重梗死后心脏功能障碍、纤维化与异常血管生成；同时MALAT1也可发挥保护作用，其敲除小鼠生存率降低、微血管灌注减少，MALAT1可通过MALAT1/miR-26b-5p/线粒体融合蛋白1轴维持线粒体功能，减少线粒体碎片蓄积，降低线粒体相关凋亡基因表达，保护内皮细胞活力与血管生成能力。

3.3 INK4位点反义非编码RNA（ANRIL）

ANRIL编码于9p21.3基因座，该区域是心血管疾病的强关联位点。血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell, VSMC）存在收缩表型与合成表型，前者生理条件下占主导、增殖活性低，后者见于CAD等病理状态、增殖与蛋白合成活跃。ANRIL可作为支架募集WD重复包含蛋白5（WD repeat-containing protein 5, WDR5）与组蛋白去乙酰化酶3（histone deacetylase 3, HDAC3）至NADPH氧化酶1（NADPH oxidase 1, NOX1）启动子区，促进NOX1转录，增加ROS生成，诱导VSMC表型转换；还可作为miR-339-5p的分子海绵，上调成纤维细胞生长因子受体底物2（fibroblast growth factor receptor substrate 2, FRS2），激活RAS/RAF/ERK增殖信号通路，促进oxLDL处理的人主动脉平滑肌细胞增殖。

3.4 H19

H19通过调控纤维化、心肌肥厚与缺氧应答参与CAD进展。缺氧条件下，HIF-1α诱导H19转录，H19又可抑制HIF-1α的蛋白酶体降解，形成正反馈环路，促进缺氧下的心肌细胞死亡、线粒体功能障碍与ROS生成。在心肌肥厚调控中，H19可通过抑制zeste同源增强子2（enhancer of zeste homologue 2, EZH2）减少tescalcin启动子甲基化，维持tescalcin表达以抑制肥厚相关基因，发挥抗肥厚作用；在MI后纤维化调控中，H19可靶向miR-22-3p上调赖氨酸特异性脱甲基酶3A（lysine-specific demethylase 3A, KDM3A），减轻纤维化程度、缩小梗死面积、改善心功能。

3.5 相关环状RNA

环状RNA可通过结合miRNA参与CAD调控：circMAP3K5靶向miR-22-3p，解除其对Tet甲基胞嘧啶双加氧酶2（Tet methylcytosine dioxygenase 2, TET2）的抑制，促进VSMC收缩表型相关基因去甲基化激活；circZNF609可吸附miR-214-3p，上调环氧合酶2（cyclooxygenase 2, COX-2）加重缺氧复氧损伤，其敲除可减轻小鼠心肌缺血再灌注损伤；hsa_circ_0029589通过吸附miR-214-3p上调基质相互作用分子1（stromal interaction molecule 1, STIM1），促进VSMC增殖迁移；circCFHR同样靶向miR-214-3p，激活Wnt3/β-连环蛋白通路，促进VSMC生长、迁移与炎症反应。

1. 4.
   lncRNA作为CHD的生物标志物
   多种lncRNA在CAD患者血液中上调，具备诊断价值：MALAT1与MIAT诊断CAD的汇总曲线下面积（area under the curve, AUC）分别为0.746与0.757；长链基因间非蛋白编码RNA 963（long intergenic non-protein coding RNA 963, LINC00963）诊断CAD的AUC达0.9424；长链基因间非蛋白编码RNA 1220（long intergenic non-protein coding RNA 1220, LINC01220）在CAD患者中下调，早期诊断AUC为0.796；血浆外泌体lncRNA ENST00000560769.1诊断CAD的AUC为0.722。在预后评估中，LIPCAR与MALAT1预测ST段抬高型心肌梗死（ST-segment elevation MI, STEMI）后主要不良心血管事件的AUC分别为0.815与0.792，联合检测AUC提升至0.842；MALAT1预测经皮冠状动脉介入术（percutaneous coronary intervention, PCI）后无复流的AUC为0.95；HCG11预测PCI后主要不良心血管事件的AUC为0.896，联合miR-532-3p后AUC升至0.958。环状ANRIL（circANRIL）在CAD患者中下调，circANRIL(exon14-4)诊断CAD的AUC为0.713，其低表达是主要不良心血管事件的独立危险因素。
2. 5.
   lncRNA靶向治疗的潜力
   5.1 反义寡核苷酸（ASO）
   ASO分为RNase H依赖性ASO与空间位阻型ASO：前者通过招募RNase H1切割靶RNA-DNA双链中的RNA链，降解靶转录本；后者通过结合前体mRNA调控剪接，促进外显子包含或跳跃。心肌成纤维细胞中高表达的WISPER可调控MI后心脏纤维化，体内给予靶向WISPER的ASO可减少MI后心功能不全与纤维化，其机制与调控促纤维化因子赖氨酰羟化酶2表达相关。MIAT可调控miR-150的活性，促进HOXA4表达发挥促纤维化作用，靶向MIAT的ASO可减轻MI进展与不良心脏重塑。

5.2 siRNA疗法

siRNA为长约21碱基对的双链RNA分子，进入细胞后与RNA诱导沉默复合体（RNA-induced silencing complex, RISC）结合，Argonaute2（AGO2）蛋白识别引导链并降解互补的靶mRNA。心脏肥厚相关因子（cardiac hypertrophy-related factor, CHRF）可直接结合miR-489，在心力衰竭患者标本与动物模型中高表达，siRNA沉默CHRF可上调miR-489，降低髓样分化初级响应蛋白88（myeloid differentiation primary response protein 88, MyD88）表达，减轻炎症反应与凋亡。沉默ANRIL可减少结构异常心肌细胞数量，减轻心脏纤维化与重塑，上调抗凋亡蛋白Bcl-2，降低caspase-3与Bax水平，减少心肌细胞凋亡。

5.3 CRISPR/Cas9技术

CRISPR/Cas9系统由Cas9核酸酶与引导RNA组成，引导RNA将Cas9导向互补DNA序列并产生双链断裂，细胞通过非同源末端连接或同源定向修复完成DNA修复，可实现基因敲除或精确修饰。心脏肥厚相关表观遗传调控因子（cardiac hypertrophy–associated epigenetic regulator, Chaer）可直接调控多梳抑制复合物2（polycomb repressive complex 2, PRC2）活性，调控肥厚相关基因甲基化，CRISPR/Cas9介导的Chaer敲低可减轻病理性应激下的心脏肥厚与功能障碍。FOXF1相邻非编码发育调控RNA（FOXF1 adjacent non-coding developmental regulatory RNA, Fendrr）在横主动脉缩窄诱导的心脏纤维化模型中表达升高，其功能缺失可减轻纤维化反应，机制与调控miR-106b/Samd3信号通路相关。

1. 6.
   讨论
   lncRNA在心血管稳态调控与CAD发病机制中发挥关键作用，参与心肌细胞凋亡、炎症反应、氧化应激、线粒体功能障碍、血管生成、纤维化及心肌重塑等核心病理过程，MIAT、MALAT1、ANRIL、H19等分子通过结合miRNA、调控蛋白与染色质相关因子发挥生物学功能，是极具潜力的CAD诊断与预后生物标志物。靶向lncRNA的ASO、siRNA及CRISPR/Cas9技术在临床前研究中显示出良好的干预效果，为心血管精准治疗提供了新方向。但目前lncRNA疗法的临床转化仍面临诸多挑战：治疗分子向心肌的高效安全递送难度大，脂质纳米颗粒组织特异性有限，部分递送系统可诱发免疫反应；lncRNA存在物种特异性表达，常用小动物模型无法完全模拟人类生物学功能，ASO与siRNA的药代动力学与药效学模型仍需优化。未来需开展多中心临床试验验证lncRNA疗法的安全性、有效性与长期获益，同时深化lncRNA分子机制研究，开发更具选择性与稳定性的递送系统，推动测序技术、分子生物学与基因组编辑工具的进步，最终实现lncRNA相关策略在心血管疾病临床管理中的应用。