J Transl Med 江苏省人民医院贾恩志团队揭示冠心病中自噬图景及自噬相关LncRNA LUCAT1在冠心病中的作用机制

冠心病(coronary artery disease，CAD)是全球范围内致死和致残的主要原因之一，现有治疗手段主要集中于控制传统危险因素和改善血管狭窄，但因其发病机制未明、多种危险因素共同参与、早期症状隐匿、临床上缺乏可靠的非侵入性早期诊断措施等因素，冠心病早期诊治收效甚微，因此迫切需要探索其诊断标志物和治疗靶点。近年来研究显示，适度自噬具有心脏保护作用，自噬水平的异常变化则与动脉粥样硬化斑块形成密切相关。长链非编码RNA (long noncoding RNA, lncRNA)通过转录水平调节等机制调控自噬过程而在心血管疾病中发挥重要作用。进一步全面描绘冠心病中的动态自噬图景及挖掘潜在lncRNA在调节内皮细胞自噬的功能机制尤为重要。

2024年12月31日，江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)心血管内科贾恩志教授课题组在Journal of Translational Medicine期刊上发表了题为“LncRNA LUCAT1 offers protection against human coronary artery endothelial cellular oxidative stress injury through modulating hsa-miR-6776-5p/LRRC25 axis and activating autophagy flux”的研究论文，揭示了人体冠状动脉组织中的自噬水平与粥样硬化不同阶段进展间的关联，通过测序及功能富集分析挖掘出多个自噬相关lncRNA分子，并初步探讨了自噬相关lncRNA LUCAT1在调控冠脉粥样硬化中内皮细胞自噬的具体机制，为动脉粥样硬化的临床防治提供了新的思路和治疗靶点。 

首先，入组24段已通过HE染色证实病理分期的人体冠状动脉组织标本，然后，选取参与自噬不同阶段的关键蛋白(LC3、Beclin1、ATG5、ATG7、p62)对入组标本分别进行免疫组化染色。结果证实，LC3、Beclin1、ATG5和ATG7的表达水平均随分期进展而逐渐下降，提示早期自噬进程的受损；p62的表达水平随分期进展而逐渐上调，提示晚期自噬溶酶体融合及溶酶体降解能力的降低。值得注意的是，自噬蛋白在4期的表达水平较3期轻微水平回升，提示可能与继发病变期的纤维帽作用有关。以上组织水平结果证实了持续受损的自噬促进了动脉粥样硬化的病理进展，而保护正常的自噬活性可能为冠心病的早期治疗提供靶点。 

为了进一步阐明自噬在冠心病进程中的作用及机制，研究者利用过氧化氢(H₂O₂)构建了人冠状动脉内皮细胞(human coronary artery endothelial cell, HCAEC)的氧化应激模型，通过ROS、CCK-8、LDH、MDA实验对模型进行验证。然后，研究者应用3-MA (3-甲基腺嘌呤)与CQ(氯喹)分别阻断早期与晚期自噬，从亚细胞结构、自噬相关蛋白表达水平及LC3双标荧光示踪等方面验证了H₂O₂诱导的HCAEC氧化应激模型中存在高度活跃的自噬水平，并且活化且通畅的自噬流有助于保护HCAEC抵御部分氧化应激损伤。 

为了进一步挖掘自噬相关基因在冠心病进程中的作用，研究者通过对人冠状动脉内皮细胞(HCAEC)氧化应激模型进行全转录组测序，绘制差异mRNA、lncRNA表达图谱，同时生物信息学分析潜在生物学调节途径与靶点。通过与自噬数据库中的基因联合进行共表达分析，鉴定出自噬相关lncRNA LUCAT1，并通过靶点预测、双荧光素酶报告基因实验等构建了lncRNA LUCAT1/hsa-miR-6776-5p/LRRC25靶向调节轴并验证了lncRNA LUCAT1通过hsa-miR-6776-5p/LRRC25促进了氧化应激状态下内皮细胞内保护性自噬活化。 

最后，为了验证这些分子发现应用于冠心病临床诊断的潜力，研究者收集来自26例健康成人、123例冠心病患者的临床血液样本，通过检测并分析样本中自噬相关分子表达水平，运用组间比较、Spearman相关分析、ROC曲线等分析手段，进一步确定了自噬相关mRNA及lncRNA LUCAT1的表达水平与冠心病发病显著相关，同时确定了p62和lncRNA LUCAT1是冠心病临床诊断预测中具有较高潜力的分子标记物。为了临床指导应用，研究中将临床特征与PBMC中的p62和ATG7表达水平相结合，建立nomogram用以临床预测CAD风险。 

综上，本研究在组织层面，明确了与人类冠状动脉粥样硬化进展相关的自噬动态改变全景；在血液样本层面，验证了冠心病中自噬相关分子的显著差异表达，并确定了p62和lncRNA LUCAT1是PBMC中可靠的冠心病诊断生物标志物；在体外细胞层面，首次建立了自噬相关lncRNA LUCAT1/hsa-miR-6776-5p/LRRC25轴，并验证了lncRNA LUCAT1在内皮细胞氧化应激损伤中通过促进自噬活化以保护细胞的重要作用。总而言之，该研究结果丰富了人体冠心病的多层次的综合自噬景观，为动脉粥样硬化的发病机制提供了新的线索，为冠心病的诊断及治疗提供了新的思路。 

江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)贾恩志教授为该论文的通讯作者，硕士生王彦君(江苏省人民医院住培医师)为该论文的第一作者，硕士生张鑫(东南大学医学院博士拟录取)、硕士生任梦梦(浙江大学医学院博士拟录取)为该论文的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金(No. 81970302)、江苏高校优势学科建设工程、江苏省研究生科研与实践创新计划项目(No. JX10214100)、伊犁州临床医学研究院研究基金项目(No. yl2022py07)的资助。

原文链接：

https://translational-medicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12967-024-05966-2