長(zhǎng)鏈非編碼RNA GAS5在動(dòng)脈粥樣硬化及相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展中的作用

韋貴將 楊峻 韋葉生★

長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，LncRNA）是一類位于細(xì)胞核或胞質(zhì)內(nèi)長(zhǎng)度大于200 nt 的非編碼RNA［1］?，F(xiàn)有研究證據(jù)表明，LncRNAs 通過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控直接或間接地影響一系列蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄，是控制多種細(xì)胞機(jī)制的核心因子，參與細(xì)胞周期、生長(zhǎng)和凋亡等多種生理過程調(diào)控和多種疾病的發(fā)生發(fā)展［2-4］。LncRNA GAS5 是1988年從生長(zhǎng)停滯小鼠纖維原細(xì)胞中篩選出來的差異表達(dá)基因［5］，但由于當(dāng)時(shí)對(duì)LncRNAs 的研究手段和認(rèn)識(shí)匱乏，和大多數(shù)LncRNAs 一樣，人們對(duì)LncRNA GAS5 的功能了解甚少，LncRNA GAS5 的功能研究進(jìn)展緩慢。隨著全基因組分析等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于LncRNA GAS5 的功能分析報(bào)道逐漸增多，LncRNA GAS5 在生理功能和疾病發(fā)生發(fā)展過程中的作用也逐漸被人們揭示［6-8］。LncRNA GAS5 的基因定位于1 號(hào)染色體的1q25.1，除編碼LncRNA GAS5 外，還編碼核小RNAs。該基因由12 個(gè)外顯子和11 個(gè)內(nèi)含子組成，只包含一個(gè)不編碼功能蛋白的短的開放閱讀框［9］。很多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)LncRNA GAS5 具有廣泛的生物學(xué)功能。Mourtada 等首先研究了它在人T細(xì)胞中的生物學(xué)功能。淋巴細(xì)胞群的生長(zhǎng)控制對(duì)免疫系統(tǒng)的生理調(diào)節(jié)至關(guān)重要，這種控制是通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和細(xì)胞死亡來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞增殖率高，細(xì)胞死亡率低；隨著細(xì)胞密度的增加，細(xì)胞周期延長(zhǎng)，隨著種群進(jìn)入生長(zhǎng)停滯期，細(xì)胞凋亡變得更加頻繁。Mourtada 等［10］的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，LncRNA GAS5 過度表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的增加和整個(gè)細(xì)胞周期的進(jìn)展速度的降低，LncRNA GAS5 下調(diào)抑制了細(xì)胞凋亡并維持一個(gè)更快速的細(xì)胞周期，這表明LncRNA GAS5 對(duì)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期的調(diào)控具有重要意義。隨后Mourtada［11］研究團(tuán)隊(duì)的另一個(gè)研究結(jié)果表明，相對(duì)于癌旁的正常乳腺上皮組織，乳腺癌樣本中LncRNA GAS5 轉(zhuǎn)錄水平顯著降低；利用功能性表達(dá)克隆技術(shù)發(fā)現(xiàn)，LncRNA GAS5 在受到復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄后處理后，其高表達(dá)使乳腺癌細(xì)胞對(duì)細(xì)胞凋亡因子更加敏感，這表明LncRNA GAS5 對(duì)乳腺癌細(xì)胞凋亡和細(xì)胞群生長(zhǎng)的調(diào)控至關(guān)重要。鑒于細(xì)胞凋亡和增殖在多種生理病理過程中發(fā)揮著重要作用，LncRNA GAS5 調(diào)控細(xì)胞凋亡和增殖的分子機(jī)制引起科研人員越來越多的興趣并開始被深入而廣泛地研究，同時(shí)LncRNA GAS5 在動(dòng)脈粥樣硬化及其相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展中的作用和機(jī)制也被逐步地揭示。

1 LncRNA GAS5 在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中的作用

作為轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的重要參與者，目前多種LncRNAs 被報(bào)道參與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡調(diào)控［12-13］。根據(jù)Chen 等［14］報(bào)道，LncRNA GAS5 在動(dòng)脈粥樣硬化患者的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中高表達(dá)，上調(diào)的LncRNA GAS5 可能與血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡相關(guān)。為了解LncRNA GAS5 與血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的關(guān)系，Liang 等用qRT-PCR 檢測(cè)動(dòng)脈粥樣硬化患者血漿和ox-LDL 處理的人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中LncRNA GAS5 的表達(dá)水平。結(jié)果表明，動(dòng)脈粥樣硬化患者血漿和ox-LDL 處理的人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中LncRNA GAS5 表達(dá)上調(diào)。此外，LncRNA GAS5 基因敲除抑制細(xì)胞凋亡，而LncRNA GAS5 基因上調(diào)則逆轉(zhuǎn)敲除對(duì)細(xì)胞凋亡的抑制作用［15］。除此之外，Yao 等［16］在實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，LncRNA GAS5 基因敲除可能通過PI3K/AKT 信號(hào)抑制血管內(nèi)皮祖細(xì)胞增殖，促進(jìn)凋亡。

在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生過程中，除了在關(guān)鍵起始階段中發(fā)揮重要作用的血管內(nèi)皮細(xì)胞［17-18］的參與外，血管平滑肌細(xì)胞［19-20］和巨噬細(xì)胞［21-22］等也參與了隨后的階段。研究表明，LncRNA GAS5 可以通過調(diào)控血管平滑肌細(xì)胞和單核細(xì)胞的增殖、凋亡和遷移等活動(dòng)來參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。在一項(xiàng)旨在探討LncRNA GAS5 與血管平滑肌細(xì)胞異常增殖和遷移關(guān)系的研究中，Liu 等［23］發(fā)現(xiàn)，LncRNA GAS5 在PDGF-bb 處理的血管平滑肌細(xì)胞中顯著下調(diào)，LncRNA GAS5 的過表達(dá)顯著抑制PDGF-bb 誘導(dǎo)的血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移。Tang 等［24］通過體外培養(yǎng)的血管平滑肌細(xì)胞模型和大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷模型，研究LncRNA GAS5 對(duì)血管平滑肌細(xì)胞存活的調(diào)控作用，通過過表達(dá)或基因敲除調(diào)控LncRNA GAS5 表達(dá)后發(fā)現(xiàn)，LncRNA GAS5 過表達(dá)促進(jìn)p53 表達(dá)并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和阻滯細(xì)胞周期，同時(shí)抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖，抑制球囊損傷誘導(dǎo)的新內(nèi)膜形成；在機(jī)制上，LncRNA GAS5 直接與p53 和p300 結(jié)合，穩(wěn)定p53-p300 相互作用，通過誘導(dǎo)p53 下游靶基因調(diào)控血管平滑肌細(xì)胞存活；總之，Tang 等研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了Liu 等的結(jié)論，即LncRNA GAS5 對(duì)血管平滑肌細(xì)胞增殖具有負(fù)向調(diào)控作用。但是，由Sun 等主持的一項(xiàng)研究得到的結(jié)果與Liu 等和Tang 等的不盡相同，他們采用MTT 法和Transwell 法分別檢測(cè)血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移，qRT-PCR 檢測(cè)LncRNA GAS5、miR-137 和IGFBP-5 mRNA 表達(dá)，Western blot 檢測(cè)IGFBP-5 蛋白水平；研究結(jié)果顯示，PDGF-bb 上調(diào)LncRNA GAS5 和IGFBP-5 在人主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中的表達(dá)，下調(diào)miR-137 表達(dá)，LncRNA GAS5 基因敲除降低PDGF-bb 誘導(dǎo)的人主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖、遷移和IGFBP-5 的表達(dá)，上調(diào)miR-137 表達(dá)；總之，LncRNA GAS5 可以促進(jìn)人主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖和遷移，與Liu 等和Tang 等的不盡相同，這其中的原因可能是因?yàn)長(zhǎng)ncRNA GAS5 在不同血管平滑肌細(xì)胞系之間的差異有關(guān)，或者LncRNA GAS5 在血管平滑肌細(xì)胞中的作用仍有爭(zhēng)議，有待后續(xù)更多實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步闡明［25］。在Shen 等主持的一項(xiàng)旨在證實(shí)LncRNA GAS5 在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中作用及其分子機(jī)制，他們建立了高脂飼料喂養(yǎng)的APO-E 缺陷小鼠模型和oxLDL 處理的THP-1 巨噬細(xì)胞模型，采用qRT-PCR 法和Western blot 分別檢測(cè)了PPARα和CPT1 的表達(dá)水平，用雙熒光素酶報(bào)告實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了LncRNA GAS5 與miR-135a 的靶向作用；結(jié)果顯示，LncRNA GAS5 在動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型血漿和oxLDL 處理THP-1 巨噬細(xì)胞模型中上調(diào)，LncRNA GAS5 沉默減輕動(dòng)脈粥樣硬化小鼠和oxLDL 處理THP-1 巨噬細(xì)胞的脂質(zhì)代謝紊亂和炎癥，此外，LncRNA GAS5 直接靶向miR-135a 并抑制miR-135a 的表達(dá)，而miR-135a 表達(dá)上調(diào)可以緩解oxLDL 處理THP-1 巨噬細(xì)胞的脂質(zhì)代謝紊亂和炎癥；總之，該研究表明沉默LncRNA GAS5 可以上調(diào)miR-135a 表達(dá)，進(jìn)而抑制動(dòng)脈粥樣硬化的惡性進(jìn)展［26］。在另外一項(xiàng)關(guān)于LncRNA GAS5 與THP-1 巨噬細(xì)胞關(guān)系的研究中，Chen 等發(fā)現(xiàn)，敲除LncRNA GAS5 可以減少oxLDL 處理的THP-1巨噬細(xì)胞的凋亡。相反，LncRNA GAS5 過表達(dá)顯著增加oxLDL 刺激后THP-1 巨噬細(xì)胞的凋亡和包括Caspases 在內(nèi)的凋亡因子的表達(dá)，THP-1 巨噬細(xì)胞的凋亡將會(huì)釋放其吞噬的脂質(zhì)，加速動(dòng)脈粥樣硬化斑塊脂質(zhì)核心的形成［27］。

綜上所述，LncRNA GAS5 可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞和THP-1 巨噬細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的異常增殖和遷移，從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。因此，抑制LncRNA GAS5 可能是動(dòng)脈粥樣硬化治療的有效途徑。但是，未來在將LncRNA GAS5 作為動(dòng)脈粥樣硬化治療的靶點(diǎn)時(shí)，有必要考慮到LncRNA GAS5 在不同組織或者細(xì)胞中的表達(dá)差異和對(duì)不同組織或者細(xì)胞的作用差異。因此，精準(zhǔn)調(diào)控特定組織中LncRNA GAS5的表達(dá)比如靶向給藥，盡量避免副反應(yīng)，成為我們?cè)趹?yīng)用LncRNA GAS5 治療動(dòng)脈粥樣硬化時(shí)需要考慮的要素。

2 LncRNA GAS5 在冠心病發(fā)生發(fā)展中的作用

冠心病是一種與動(dòng)脈粥樣硬化密切相關(guān)的常見心腦血管疾?。?8-29］。為了探討LncRNA GAS5 對(duì)冠心病的診斷價(jià)值及其在冠心病中的作用機(jī)制，Yin 等選擇30 名冠心病患者和30 名健康對(duì)照作為研究對(duì)象，采用qRT-PCR 檢測(cè)病例對(duì)照組血漿LncRNA GAS5 的表達(dá)，通過受試者工作特性曲線分析LncRNA GAS5 對(duì)冠心病的診斷價(jià)值，同時(shí)用Western blot 檢測(cè)血管內(nèi)皮細(xì)胞中受LncRNA GAS5 調(diào)控的下游因子如mTOR 和磷酸化mTOR的表達(dá)水平。與健康對(duì)照相比，冠心病患者血漿中LncRNA GAS5 表達(dá)水平明顯低于對(duì)照組。受試者工作特性曲線表明，LncRNA GAS5 可能是一種有前途的冠心病生物標(biāo)志物。LncRNA GAS5基因敲除和過表達(dá)對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞mTOR 水平無明顯影響，但是LncRNA GAS5 基因敲除顯著提高磷酸化mTOR 水平，過表達(dá)顯著降低磷酸化mTOR 水平，LncRNA GAS5 作為mTOR 通路的上游調(diào)節(jié)因子參與冠心病的發(fā)生發(fā)展［30］。在另一項(xiàng)獨(dú)立開展的，旨在探討LncRNA GAS5 在冠心病診斷中的臨床價(jià)值及其對(duì)冠心病大鼠心肌損傷的保護(hù)作用的實(shí)驗(yàn)中，Li 等［31］選擇102例冠心病患者和98例健康對(duì)照組作為研究對(duì)象，檢測(cè)LncRNA GAS5 的表達(dá)，還建立了冠心病大鼠模型，觀察LncRNA GAS5 對(duì)冠心病大鼠高脂血癥、心肌損傷、心肌細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、炎性損傷和Wnt/αcatenin 信號(hào)通路的影響。結(jié)果顯示，LncRNA GAS5 在冠心病患者和冠心病大鼠中表達(dá)顯著下調(diào)，LncRNA GAS5 在冠心病大鼠中的過度表達(dá)可改善心肌組織中高脂血癥、抑制心肌細(xì)胞凋亡、減輕心肌損傷、氧化應(yīng)激和炎性損傷以及抑制Wnt/αcatenin 信號(hào)通路在心肌組織中的異常激活。Li等的結(jié)果部分驗(yàn)證了Yin 等發(fā)現(xiàn)的LncRNA GAS5 在冠心病患者血漿中下調(diào)現(xiàn)象及其在冠心病發(fā)生中的保護(hù)作用，LncRNA GAS5 可能是一種有前景的冠心病生物標(biāo)志物或者治療靶標(biāo)。

3 LncRNA GAS5 在糖尿病發(fā)生發(fā)展中的作用

糖尿病是一種代謝性疾病，它是動(dòng)脈粥樣硬化心腦血管疾病發(fā)病的重要相關(guān)因素［32-33］。Carter等采用qRT-PCR 方法對(duì)96 份美國退伍軍人血清標(biāo)本進(jìn)行LncRNA GAS5 水平分析，結(jié)果表明，血清LncRNA GAS5 水平降低與2 型糖尿病相關(guān)，血清LncRNA GAS5 下調(diào)的個(gè)體相比其他個(gè)體有12倍的幾率罹患糖尿病。受試者工作特性曲線顯示，當(dāng)曲線下面積為0.81 時(shí)，血清LncRNA GAS5 qRT-PCR 分析法有85.1%敏感性，67.3%特異性去區(qū)分2 型糖尿病與非糖尿病個(gè)體?？傊? 型糖尿病患者血清中下降的LncRNA GAS5 水平可能可以作為糖尿病的診斷標(biāo)志物［34］。在另外一項(xiàng)同樣關(guān)于LncRNA GAS5 與2 型糖尿病關(guān)系的研究中，Shi 等［35］同樣發(fā)現(xiàn)了2 型糖尿病患者血清中LncRNA GAS5 水平下降的現(xiàn)象，LncRNA GAS5的下降導(dǎo)致脂肪組織葡萄糖攝取減少，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，LncRNA GAS5 通過調(diào)控胰島素信號(hào)通路中的關(guān)鍵酶-蛋白激酶B 的磷酸化水平，來調(diào)控葡萄糖的代謝。為進(jìn)一步了解LncRNA GAS5的作用機(jī)制和作為治療2 型糖尿病的潛在候選藥物的可能性，仍有必要在小鼠模型上進(jìn)行系統(tǒng)的體內(nèi)研究，以進(jìn)一步評(píng)估LncRNA GAS5 的治療潛力。

總而言之，LncRNA GAS5 在動(dòng)脈粥樣硬化疾病中可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞和THP-1 巨噬細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的異常增殖和遷移，從而促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生；同時(shí)，LncRNA GAS5還與冠心病和糖尿病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，是動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病和糖尿病的診斷和治療新潛在靶標(biāo)。但是，總體而言，目前關(guān)于LncRNA GAS5在動(dòng)脈粥樣硬化及相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展中的作用的研究數(shù)量仍然較少，研究的內(nèi)容仍然不夠全面，有待后續(xù)研究進(jìn)一步揭示。