类型b:
作者及机构
本文由Xuan Zhang、Daniel Y. Li及Muredach P. Reilly(通讯作者)合作撰写,作者单位包括美国哥伦比亚大学医学中心内科心脏病学系(Division of Cardiology, Department of Medicine, Columbia University Medical Center)及哥伦比亚大学Irving临床与转化研究所(Irving Institute for Clinical and Translational Research)。论文发表于《Atherosclerosis》期刊2019年2月刊。
主题与背景
本文是一篇关于长基因间非编码RNA(long intergenic noncoding RNAs, lincRNAs)在心血管疾病(cardiovascular diseases, CVD)中生理功能及转化研究的综述。lincRNAs是一类长度超过200核苷酸的非编码RNA,虽不编码蛋白质,但通过调控基因表达参与多种生物学过程。近年来,lincRNAs在癌症、代谢性疾病及CVD中的作用逐渐被揭示,但其生理功能研究仍面临挑战:物种保守性低、作用机制复杂(如通过RNA分子自身、基因组DNA元件或转录活动发挥作用),且体外实验结果与动物模型常不一致。本文旨在总结lincRNAs在CVD中的最新研究进展,探讨其作用机制,并分析动物模型在lincRNA功能研究中的策略与局限。
主要观点与论据
lincRNAs在心血管疾病中的生理作用
血管功能调控:
- MALAT1(metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1)在血管内皮细胞中促进增殖与血管生成,但在平滑肌细胞中通过HDAC9-MALAT1-BRG1复合物抑制收缩蛋白表达,导致胸主动脉瘤。小鼠模型显示,MALAT1缺失可减轻动脉瘤(支持数据:基因敲除小鼠表型及体外细胞实验)。
- H19(母源印记lncRNA)在糖尿病中通过外泌体递送促进血管新生,但在平滑肌细胞中其作用存在争议:Li等发现H19促凋亡并加剧腹主动脉瘤,而Zhang等报道其通过miR-148b/Wnt通路抑制氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导的凋亡(矛盾数据需进一步验证)。
- lincRNA-p21通过增强p53活性抑制平滑肌增殖,减少动脉损伤后的新生内膜形成(证据:小鼠颈动脉损伤模型及体外机制研究)。
脂代谢调控:
- lncLSTR(liver-specific triglyceride regulator)通过调控胆汁酸受体FXR及载脂蛋白ApoC2,促进外周组织甘油三酯清除(小鼠肝脏敲低实验)。
- LEXIS(liver-expressed LXR-induced sequence)和MEXIS(macrophage-expressed LXR-induced sequence)分别通过肝X受体(LXR)调控胆固醇代谢和巨噬细胞ABCA1介导的胆固醇外流(证据:转基因小鼠及骨髓移植模型)。
免疫反应调控:
- lincRNA-EPS通过hnRNPL调控染色质构象,抑制巨噬细胞炎症基因表达(敲除小鼠显示炎症因子水平升高)。
- lnc-DC通过STAT3磷酸化促进树突细胞分化(机制:RNA-蛋白质互作实验及骨髓移植模型)。
动物模型在lincRNA研究中的挑战与策略
- 功能机制复杂性:lincRNA可通过转录活性(如增强子作用)或RNA分子本身发挥作用。例如,lincRNA-p21基因座缺失影响邻近基因CDKN1A(p21)表达,而RNA分子则通过结合MDM2增强p53活性(证据:基因编辑与转录抑制对比实验)。
- 技术局限性:RNA干扰(RNAi)对核内lincRNAs效率低,且无法区分RNA依赖与DNA依赖机制。基因敲除可能影响邻近基因,需结合CRISPRi/a等转录调控工具(案例:Upperhand lncRNA与HAND2基因的 bidirectional promoter)。
非保守lincRNAs的研究策略
- 80%的人类lincRNAs在小鼠中无同源基因,需采用替代方法:
- 转基因:如人类特异性lncND在小鼠脑中表达可重现神经元发育表型。
- 人源化模型:免疫缺陷小鼠移植人类细胞(如肝癌细胞或iPSC衍生肝细胞)以研究lincRNA功能。
- 类器官:干细胞衍生的3D组织模型可模拟生理环境,弥补体外与动物模型的差距(应用案例:肝脏与肠道类器官)。
意义与价值
本文系统梳理了lincRNAs在CVD中的多层面调控作用,强调了生理研究的重要性,并提出跨物种研究的解决方案。其科学价值在于:
1. 揭示了lincRNAs通过复杂机制(如RNA-蛋白质互作、表观调控)影响心血管病理的共性规律;
2. 为转化医学提供新靶点(如MALAT1、MEXIS等可能成为动脉粥样硬化或代谢综合征的治疗靶标);
3. 推动非保守lincRNAs的研究方法创新,为人类疾病模型开发提供思路。
亮点
- 首次汇总lincRNAs在血管、代谢及免疫中的跨功能证据;
- 提出“机制特异性”动物模型设计框架(如区分RNA依赖与DNA依赖作用);
- 针对人类特异性lincRNAs提出BAC转基因、人源化移植等解决方案。
(注:专业术语如“lincRNA”首次出现时标注英文,后续使用中文简称;期刊名《Atherosclerosis》及作者名保持原文。)