鄭杰 程宇 陳燦

[摘要] 心房顫動（AF）是全球最常見的室上性心律失常之一，其發(fā)病率和死亡率呈上升的趨勢。非編碼RNA是一類從基因組上轉錄而來且并不具備翻譯成蛋白質能力的RNA，其廣泛參與生物的各種生理病理過程。研究發(fā)現，其與AF的發(fā)生發(fā)展密切相關。因此，本文就非編碼RNA（微小miRNA、長鏈非編碼RNA和環(huán)狀RNA）在AF中作用的研究進展作一闡述，可為臨床防治AF提供理論基礎。

[關鍵詞] 非編碼RNA;微小RNA;環(huán)狀RNA;長鏈非編碼RNA;房顫

[中圖分類號] R541.75? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）09（c）-0033-04

Research progress of non-coding RNA in the development of atrial fibrillation

ZHENG Jie? ?CHENG Yu? ?CHEN Can

Department of Cardiovascular Medicine Center， Affiliated Hospital of Guangdong Medical Universtiy， Guangdong Province， Zhanjiang? ?524001， China

[Abstract] Atria fibrillation （AF） is one of the most common supraventricular arrhythmias the global， and its morbidity and mortality rates are gradually on the rise. Non-coding RNA are rnas that are transcribed from the genome and do not have the ability to translate into proteins RNA. It is widely involved in biological physiological and pathological processes. It is found that it is closely related to the occurrence and development of AF. Therefore， this paper describes the research progress of the role of non-coding RNA （miRNA， LncRNA and circRNA） in AF， which can provide the theoretical basis for the clinical prevention and treatment of AF.

[Key words] Non-coding RNA; miRNA; circRNA; LncRNA; Atrial fibrillation

心房顫動（atria fibrillation，AF）是臨床上最常見的一種心律不齊，且發(fā)病率隨年齡增大而增加，這使其成為心律不齊住院的首要原因。AF的病理生理機制復雜易變，目前仍然未完全了解AF的發(fā)病機制[1]。非編碼RNA是一類從基因組上轉錄而來，但不具備翻譯成蛋白質的能力，其在RNA水平上就能行使各自的生物學功能。研究表明[2]，非編碼RNA不僅在心血管系統(tǒng)的生理和正常發(fā)育中起著關鍵作用，而且在心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展中也起著至關重要的作用。關于非編碼RNA與心血管疾病的研究，目前主要集中在微小RNA（microRNA，miRNA）、長鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）和環(huán)狀RNA（circRNA）方面，其中miRNA的研究最為成熟，而circRNA逐漸成為研究熱點。研究發(fā)現這些非編碼RNA在AF的發(fā)生發(fā)展過程中也扮演著重要的作用。本文將簡要介紹AF的發(fā)生機制并探討miRNA、lncRNA和circRNA在AF發(fā)生發(fā)展過程中的診斷及治療潛能。

1 AF發(fā)生機制

AF的特征是心房高頻激發(fā)導致不同步的心房收縮和心室激發(fā)的不規(guī)則性。在臨床上是指心房電活動嚴重紊亂，產生快速無序的顫動波，導致心房功能惡化和有效收縮減少的臨床現象。?？梢砸鹦募潞托貝灥榷喾N臨床癥狀，并可以導致左房血栓、腦卒中和腸系膜栓塞等血栓形成及栓塞并發(fā)癥。根據我國流行病學調查顯示，成年人患病率為0.77%，男性（0.9%）高于女性（0.7%），并且隨年齡增加患病率顯著增高，80歲以上人群患病率可達7.5%，并且預測其流行率將在未來幾年進一步增加[3-4]。目前關于AF的發(fā)病機制主要包括多發(fā)子波折返假說、主導折返環(huán)伴顫動樣傳導理論、局灶激動和肺靜脈波學說、心房重構、自主神經神經系統(tǒng)改變和Ca2+處理異常等。其中心房重構被認為是AF發(fā)生發(fā)展的基礎，它既可以由其他疾病引起，也可能由AF本身也可引起[5]。目前，心房重構主要分為3種，分別是結構重構、電重構和神經重構，研究主要側重于前兩個方面。心房結構重構與心肌細胞纖維化有關，但并非所有心肌纖維化都是相同的。這分為反應性纖維化和替代性纖維化，反應性纖維化增加了心肌束之間的膠原蛋白的量，而沒有從根本上改變肌肉束的結構。替代性纖維化用細胞外基質組織和成纖維細胞替代死的心肌細胞，以犧牲肌肉束的連續(xù)性為代價來保持組織完整性。因此，替代性纖維化可能比反應性纖維化更具破壞性，并且更難以逆轉。而心房電重構與心肌細胞間電離子通道有關，臨床上許多AF患者發(fā)生重構時一般兩者都同時存在[6]。它們又受到多種因素影響，包括高齡、男性、久坐的生活方式、吸煙、肥胖、糖尿病、阻塞性睡眠呼吸暫停和高血壓等，因為這些因素均可誘發(fā)心房結構和電重構因此更易誘發(fā)AF，這表明心房重構在AF發(fā)生發(fā)展中扮演的重要作用[7]。雖然目前AF的發(fā)生機制仍未明確，但心房重構仍然是AF的中心。

2 非編碼RNA

1990年miRNA的發(fā)現使非編碼RNA開始被人們重視，并迅速引起非編碼RNA的研究熱潮。目前ncRNA主要包括miRNA、lncRNA、circRNA、轉運RNA（transfer RNA，tRNA）、核仁小RNA（small nucleolar RNA，snoRNA）、小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）等。在人類基因組中這些非編碼RNA種類估計數量約為10 000種，起初它們被認為是蛋白質編碼編碼區(qū)的“旁觀者”，隨著研究深入，發(fā)現它們可以與基因組DNA和RNA相互作用，充當靈活的分子支架，用于募集染色質修飾酶和轉錄因子，從而驅動其定位至正確的功能，因此它們在調節(jié)細胞功能中起著非常重要的作用[8]，并且其在AF發(fā)生發(fā)展過程中也發(fā)揮著至關重要的作用。

2.1 miRNA與AF

2.1.1 AF中miRNA的功能? miRNA是內源的小非編碼RNA，其大小為20～25個核苷酸，它們在調控靶基因的mRNA和蛋白質表達中都發(fā)揮著核心作用。miRNA在轉錄后水平上負調控其靶標基因的表達，具體而言，miRNA與靶標mRNA互補序列結合將RNA誘導的沉默復合物傳遞到靶標附近，從而沉默或負調控靶標基因的表達。miRNA廣泛參與許多細胞的增殖、分化、細胞生長和組織重塑等過程。心血管疾病中miRNA的調控作用是在2006年首次被報道的，當時是在心臟肥大和心力衰竭的小鼠中發(fā)現miRNA的表達上調或下調，后來在AF患者心房組織和血漿中也發(fā)現miRNA表達水平的改變[9]。目前，在miRNA與AF的研究報道已超過200篇。

心房纖維化與AF的發(fā)生密切相關，而miRNA在心房纖維化中也充當重要角色。Lv等[10]在大鼠AF模型實驗中發(fā)現，miR-27b-3p可以靶向Wnt3a來調節(jié)Wnt/β-連環(huán)蛋白的信號傳導途徑，從而減弱了心房纖維化，降低了AF的發(fā)生率和持續(xù)時間。心房纖維化常伴隨心房重構，研究已經報道了miRNA與重構過程的關系，并且miRNA可能在AF發(fā)病機制的信號轉導中起重要作用[11]。最新一項研究確定了miR-31、miR-21、miR-208a/b、miR-328、miR-1、miR-26a/b、miR-30d和miR-499在電重構中起作用，miR-21、miR-26a、miR-29b、miR-30a、miR-133、miR-146b、miR-208a/b和miR-590在結構重構中起作用[12]。此外miRNA還在其他許多方面對AF產生作用，包括增加內流K+離子流、調控Ca2+離子流、抗纖維化、基質重構、抗凋亡、調節(jié)ROS和自主神經重構等。

2.1.2 miRNA作為AF的生物標志物? miRNA因其性質穩(wěn)定并且可以很容易在生物血液中被檢測到，因此它被認為是非侵入性生物標志物中最有吸引力的候選者[13]。Shen等[14]通過對Medline、Embase和Cochrane庫數據庫進行檢索，收集截止至2019年4月30日AF研究中所有差異性表達的miRNA，通過系統(tǒng)性評價和生物信息學分析篩選出幾種miRNA，發(fā)現其可以作為AF的重要生物標志物。在臨床上，針對不同類型的AF患者建議進行導管消融以控制心律，但術后復發(fā)仍是非常常見的，據估計AF消融的單次手術療效在持續(xù)性房顫中為50%～70%。所以確定AF患者消融成功的預測因素很重要，而miRNA也可以作為AF射頻消融后預后的生物標志物。一項研究在對270例AF患者施行復律后發(fā)現，復律后復發(fā)患者的血漿中出現差異性表達的miRNA，包括miRNA-21、miRNA-133、miRNA-150、miRNA-206等。通過ROC曲線分析了發(fā)現miRNA-21可以作為心臟復律后AF復發(fā)預測指標[15]。miRNA具有作為AF診斷及預測復發(fā)的生物標志物的巨大潛力，但在AF中差異性表達的miRNA非常多，并非所有的miRNA在AF發(fā)病機理中都非常重要，篩選出最佳的miRNA作為AF的生物標志物就顯得尤為重要。

2.2 lncRNA與AF

2.2.1 AF中l(wèi)ncRNA的功能? lncRNA是指一類轉錄本長度大于200個核苷酸單位的非編碼RNA，由類似于蛋白質編碼基因但缺乏編碼能力的轉錄單位產生。盡管沒有蛋白質編碼能力，但是它們可以與基因組DNA和RNA相互作用，充當靈活的分子支架，用于募集染色質修飾酶和轉錄因子，從而驅動其定位至正確的功能，因此它們在調節(jié)細胞功能中起著非常重要的作用[16]。lncRNA還可以通過充當“海綿”來調節(jié)其他非編碼RNA的活性，尤其是miRNA，它可以使miRNA遠離天然mRNA靶標，從而充當競爭性內源RNA。

lncRNA在AF中起著至關重要的作用，在2015年Ruan等[17]就對AF患者和非AF患者心房組織進行l(wèi)ncRNA表達譜分析，共發(fā)現219個lncRNA在AF中差異性表達，這為進一步研究AF中l(wèi)ncRNA的生物學功能奠定了基礎。在細胞水平上，研究發(fā)現lncRNA_AK055347可以通過調節(jié)Cyp450，ATP合酶和MSS51來調節(jié)線粒體能量產生，從而導致AF的發(fā)生。此外，還發(fā)現lncRNA_TCONS_00075467還可以通過調節(jié)miR-328進而調節(jié)下游蛋白質編碼基因CACNA1C，從而調節(jié)心房電重構，導致體內有效不應期縮短并減少L型鈣電流和動作電位持續(xù)時間[18]。在動物水平上，研究發(fā)現LncRNA_056298可以影響生長相關蛋白43的表達從而介導射頻消融犬的神經重構進而導致AF的發(fā)生[19]。此外，在大鼠中還發(fā)現lncRNA可以對AF誘發(fā)的心肌纖維化起到調控作用。AF的發(fā)生機制復雜，深入了解lncRNA在AF中的功能作用和調控機制可以給我們提供新的見解。

2.2.2 lncRNA作為AF的生物標志物? lncRNA已被描述為多種疾病的生物標志物，包括心肌梗死、心力衰竭和心肌缺血再灌注損傷等。在對永久性AF患者和健康人的lncRNA表達譜分析時，發(fā)現177個差異性表達的lncRNA，并從中篩選出2個上調和下調程度最高的lncRNA，通過生物信息學分析和統(tǒng)計發(fā)現lncRNA具有作為AF的新生物標志物和潛在治療靶標[20]。此外，Su等[21]在對陣發(fā)性AF患者和無陣發(fā)性AF患者進行微陣列分析，鑒定出2095個差異性表達的lncRNA，通過邏輯分析和ROC曲線確定lncRNA-ENST00000559960和uc004aef.3可能有助于預測陣發(fā)性AF。目前我們對lncRNA的了解仍處于起步階段，但lncRNA在AF發(fā)生發(fā)展密切相關，這可能為AF診治提供更多方向。

2.3 circRNA與AF

circRNA發(fā)現至今已有40余年，在動物體內大多數的circRNA是由線性前體RNA加工合成的，這是通過剪接體機制精心安排的反向剪接反應形成的。circRNA主要由3種機制構成，分別為內含子配對驅動環(huán)化，RNA結合蛋白驅動環(huán)化和套索驅動環(huán)化。它可以單獨由外顯子或者內含子組成，也可以既由兩者共同組成。通常，它們由2～3個外顯子組成，其長度為500～700個核苷酸。與線性RNA不同，circRNA不具有5′末端帽子結構和3′多聚腺苷酸尾的特征，它是共價閉合的環(huán)狀結構，因此，它是一種非常穩(wěn)定的非編碼RNA。它在多種哺乳動物中大量表達，僅在人體組織中已經鑒定出超過30 000種不同的circRNA，而在人的心臟中也有約9%的基因產生circRNA。在過去它一直被認為是沒有生物學功能的異常剪切反應的副產物而沒有被重視，隨著高通量測序技術的發(fā)展，發(fā)現circRNA與許多疾病的發(fā)生發(fā)展具有密切的關系，包括心肌肥大、心肌纖維化、心力衰竭和動脈粥樣硬化心血管疾病等[22]。

circRNA被認為是發(fā)育過程、調節(jié)細胞功能、心臟病的發(fā)病機制和病理反應的關鍵，Hu等[23]首次證實circRNA與AF之間具有密切的聯系，雖然circRNA正在成為熱點，但是它在AF發(fā)病機制中的作用仍然尚不清楚。目前已有研究者對AF患者和健康對照組進行全基因組分析，共檢測到14 215個circRNA表達，其中28個出現差異性表達，并發(fā)現其中2個circRNA hsa_circ_0000075和hsa_circ_0082096可能通過TGF-β信號通路參與了AF的發(fā)病機制[24]。通過RNA序列分析在對陣發(fā)性AF和永久性AF患者左房活檢中circRNA表達譜時發(fā)現，circRNA還可以作為miRNA的海綿調控機制在陣發(fā)性AF發(fā)展為永久性AF過程中發(fā)揮著至關重要的作用。我們在研究circRNA對AF作用時，還應分析相互作用的miRNA和mRNA的生物學功能，這可能為AF發(fā)病機制提供新視角。

目前，circRNA在癌癥領域中被研究的最廣泛，它被認為在癌癥診斷、治療及預測預后中具有重要的價值[25]。目前，在心血管領域中circRNA的研究較少，尤其是在AF中仍然處于初步階段，已有研究提出circRNA可以作為AF診斷及預測預后的生物標志物，這預示著其在AF診治中的具大潛力。

3 討論

非編碼RNA與AF發(fā)生發(fā)展密切相關，并且它還可以充當AF的生物標志物。與標準生物標志物相比，非編碼RNA作為的生物化學性質更具穩(wěn)定性和樣品的靈活保存條件，并提高了靈敏度和特異性。隨著大數據時代的到來和生物信息學的迅猛發(fā)展，非編碼RNA逐漸登上歷史的舞臺，我們應當借助技術的發(fā)展，對非編碼RNA與AF進行深入研究，為心血管疾病的防治提供新方法、新途徑和新靶點。

[參考文獻]

[1]? 劉鼎乾，李軍，過常發(fā)，等.房顫的遺傳及其分子機制研究進展[J].中國分子心臟病學雜志，2018，18（6）：2700-2703.

[2]? 湯婭，石蓓，趙然尊.長鏈非編碼RNA在心血管疾病中的研究進展[J].臨床誤診誤治，2020，33（2）：104-107.

[3]? 楊淋，吳曉玲，丁昭鑫，等.不同風險因素與心房顫動負荷關系的研究進展[J].中國循證心血管醫(yī)學雜志，2019， 11（10）：1274-1276.

[4]? 孫靜美，尹德春，曲秀芬.炎癥信號與心房顫動[J].心血管病學進展，2020，41（1）：31-34.

[5]? 徐永玄，楊萍，郭濤.房顫發(fā)生機制及治療新進展[J].昆明醫(yī)科大學學報，2019，40（5）：135-138.

[6]? 宮克旭.非瓣膜性房顫的發(fā)病機制及抗凝治療進展[J].繼續(xù)醫(yī)學教育，2018，32（12）：113-115.

[7]? 朱延，徐健.心房顫動導致心肌重構的機制研究進展[J].安徽醫(yī)科大學學報，2020，55（2）：312-315.

[8]? 陳玲玲，馮珊珊，范祖森，等.非編碼RNA研究進展[J].中國科學：生命科學，2019，49（12）：1573-1605.

[9]? 周玨珉，白雪.血清循環(huán)microRNA在房顫患者中的表達[J].中國老年學雜志，2019，39（24）：5914-5917.

[10]? Lv X，Li J，Hu Y，et al. Overexpression of miR-27b-3p Targeting Wnt3a Regulates the Signaling Pathway of Wnt/β-Catenin and Attenuates Atrial Fibrosis in Rats with Atrial Fibrillation [J]. Oxid Med Cell Longev，2019， 2019：5703764.

[11]? 李春生，嚴中亞.房顫心房重構與MicroRNA關系的最新研究進展[J].齊齊哈爾醫(yī)學院學報，2019，40（5）：624-626.

[12]? 趙亞楠，王賀，邱承杰，等.心房重構、氧化應激在心房顫動發(fā)病中作用機制的研究進展[J].山東醫(yī)藥，2018， 58（43）：96-99.

[13]? 劉睿軒，朱全紅.生物標志物檢測方法的研究進展[J].中國現代應用藥學，2020，37（3）：378-384.

[14]? Shen NN，Zhang ZL，Li Z，et al. Identification of microRNA biomarkers in atrial fibrillation：A protocol for systematic review and bioinformatics analysis [J]. Medicine （Baltimore），2019，98（30）：e16538.

[15]? 陳琳琳，衣少雷，王蔚宗，等.預測心房顫動患者射頻消融術后復發(fā)的危險因素[J].山東大學學報：醫(yī)學版，2019，57（3）：49-57.

[16]? 張雪鶴，李曉梅.長鏈非編碼RNA在急性心肌梗死發(fā)病中的研究進展[J].心血管病學進展，2019，40（9）：1271-1274.

[17]? Ruan Z，Sun X，Sheng H，et al. Long non-coding RNA expression profile in atrial fibrillation [J]. Int J Clin Exp Pathol，2015，8（7）：8402-8410.

[18]? Li Z，Wang X，Wang W，et al. Altered long non-coding RNA expression profile in rabbit atria with atrial fibrillation：TCONS_00075467 modulates atrial electrical remodeling by sponging miR-328 to regulate CACNA1C [J]. J Mol Cell Cardiol，2017，108：73-85.

[19]? 劉東路，王曦敏，李展，等.LncRNA056298影響生長相關蛋白43的表達介導射頻消融犬的神經重構進而易化房顫再發(fā)[J].山東大學學報，2020，21（4）：1-11.

[20]? 鄒先明，趙然尊.長鏈非編碼RNA ANRIL與心血管疾病的研究進展[J].心血管病學進展，2020，41（2）：167-171.

[21]? Su Y，Li L，Zhao S，et al. The long noncoding RNA expression profiles of paroxysmal atrial fibrillation identified by microarray analysis [J]. Gene，2018，642：125-134.

[22]? 李奇，楊俊，楊簡.環(huán)狀RNA在心血管疾病中的研究進展[J].中華老年心腦血管病雜志，2020，22（1）：96-98.

[23]? Hu X，Chen L，Wu S. Integrative Analysis Reveals Key Circular RNA in Atrial Fibrillation [J]. Front Genet，2019，10：108.

[24]? Zhang PP，Sun J，Li W. Genome-wide profiling reveals atrial fibrillation-related circular RNAs in atrial appendages [J]. Gene，2020，20（728）：144286.

[25]? 房樹志，房遠.環(huán)狀RNA與癌癥關系的研究進展[J].生物技術通訊，2018，29（1）：131-133，147.

（收稿日期：2020-03-25）