MiRNA与获得性主动脉疾病的研究进展

叶东挺 杨建安 刘银河

综 述

MiRNA与获得性主动脉疾病的研究进展

叶东挺 杨建安 刘银河

作者单位：421000 湖南省衡阳市，南华大学医学院（叶东挺）；深圳市孙逸仙心血管医院心血管外科（杨建安），检验科（刘银河）

主动脉夹层； 主动脉瘤； miRNA

获得性主动脉疾病包括主动脉夹层（aortic dissection，AD）、主动脉瘤（aortic aneurysm，AA）、多发性大动脉炎等，其中AD与AA的发病率最高，为3～4 人·10 万人-1·年-1[1]，其总体病死率和手术相关死亡率都很高。年龄、吸烟、男性、高血压、动脉粥样硬化是导致AA与AD形成的危险因素，主动脉中层的退化、变性、坏死是AD与AA的致病基础。目前已有很多研究致力于阐释获得性主动脉疾病的发病机制，大部分研究着重于基因起源异常、临床病理不同及主动脉的血流动力学作用[2-4]。尽管既往的研究已经发现获得性主动脉疾病患者与健康人蛋白质组学不同，在一定程度上揭示了获得性主动脉疾病发生发展的机制。然而，获得性主动脉疾病致病机制仍有待研究。microRNA（miRNA）通过与靶基因mRNA3’UTR区域结合，抑制靶mRNA翻译或诱导靶mRNA降解，对基因表达起着负性调控作用，参与生长发育，细胞增殖、分化与凋亡，激素分泌等过程。近年来miRNA在获得性主动脉疾病形成中的作用已有研究证实，本文就可能参与调控获得性主动脉疾病形成的miRNA及其可能分子机制作一综述。

1 MiRNA的生物合成及功能特性

MiRNA是一类长度为18～25 nt的内源性非编码小分子RNA，它通常结合在mRNA的3’端UTR区，抑制mRNA的下游翻译，对基因表达起着负性调控作用。miRNA并不是由其相应基因直接转录形成，它的成熟经历了2个主要的加工过程,分别由RNAse-Ⅲ酶Drosha和Dicer剪切完成[5]。在细胞核内编码miRNA的基因通过RNA聚合酶Ⅱ的作用转录产生初级产物pri-miRNA，Drosha蛋白与Drosha相关结合蛋白Pasha形成的复合物剪切primiRNA，形成70～90 nt具有发夹样结构的前体RNA（pre-miRNA）[6,7]。pre-miRNA 在 Ran-GTP 依赖的核质/细胞质转运蛋白expotin5的作用下，从核内运输到胞质中[6,8,9]。经Dicer核酸内切酶作用[10,11]，使 pre-miRNA剪切成带有3’端 2 nt突出的黏性末端的 miRNA∶∶miRNA*duplex，随后 duplex中的miRNA*链被降解，成熟的miRNA被保留在这一复合体中。随后，miRNA通过其5’端的第2-8核酸为中心的种子序列，基于Watson-Crick配对与靶基因mRNA3’UTR区域结合，以不对称方式整合到核糖和蛋白复合物，引导RNA诱导的基因沉默复合物（RNA-induced silencinge complex，RISC）与mRNA结合，抑制靶mRNA翻译或诱导靶mRNA降解[12]，导致相应蛋白或转录子表达水平下降，参与生长发育，细胞增殖、分化与凋亡，激素分泌等过程。

2 MiRNA与AD的疾病相关研究

2.1 miRNA-21 MiRNA-21在调节心脏增大和纤维化方面有着重要作用，是一种重要的血管平滑肌细胞表型调控因子[13]，参与血管平滑肌细胞和心肌细胞凋亡的调控[14,15]。研究发现，当血管直行部分只受到一个方向的切应力时，miRNA-21仍有表达[16]。血管内皮细胞承受着搏动血压的机械应力，这会触发基因和miRNAs的表达[13,16]，从而改变细胞的形态变化、迁移、生长、增殖、凋亡，以及血管的诱导生成。一种受miRNA-21转录后调控下调表达的过氧化物酶体增生物激活受体（peroxisome Proliferator-activated receptor α，PPARα） 可促进细胞的增殖和迁移，这个过程主要是通过细胞周期依赖性蛋白激酶 2（cyclin-dependent kinase 2，CDK2）的磷酸化修饰[17]和CDK的抑制因子p16INK4a的减少来实现的[18]。

2.2 miRNA-26 MiRNA-26a在诱导血管平滑肌细胞增殖，抑制细胞的分化、凋亡，改变转化生长因子 β（transforming growth factor-β，TGF-β）信号通路等方面具有调节作用。抑制miRNA-26a可以促进平滑肌细胞的分化和诱导细胞凋亡，以及抑制增生和迁移。Leeper等[19]发现，miRNA-26通过调节Smad 1蛋白和Smad 4蛋白可以促进合成型表型的形成，抑制miRNA-26a可以增加Smad 1和Smad 4蛋白的表达；过度表达的miRNA-26a抑制Smad 1的表达。Smad是TGF-β通路的胞内信号蛋白，能够被TGF-β诱导的细胞膜受体直接激活，形成转录复合物，它既能广泛调节多种基因表达，也能够和各个不同信号在胞内整合发挥作用，实现对细胞核内靶基因功能的共同调节[20]。

MiRNA-26a的过度表达可通过干扰TGF-β信号通路来抑制细胞分化。在老鼠腹主动脉瘤模型中，miRNA-26a的下调促进了收缩型向合成型的转变，参与了主动脉瘤形成[19]。

2.3 miRNA-29 MiRNA-29家族包括miRNA-29a、-b和-c，miRNA-29家族的成员由多个信号级联的转录以及加工来调控。已有研究表明，miRNA-29家族的成员各有不同的稳定性和细胞内定位，这种不同归因于在基因序列上的微小差异[21,22]。miRNA-29的转录和加工是受TGF-β信号通路调控的，这种调控受到细胞内、外环境影响。转录后的miRNA-29水平反过来对TGF-β信号级联放大效应产生影响[23]。TGF-β信号级联放大效应是参与动脉瘤形成的重要因素，在心脏[24]、肺[25]、肾[26]和人类主动脉成纤维细胞[27]中抑制miRNA-29的生成。除了TGF-β信号通路，p53基因也调控着miRNA-29的表达，对miRNA-29的表达起促进作用[28]。

MiRNA-29通过多种调控方式参与AD的形成。它既可抑制内生细胞外基质（extracellular matrixc，ECM）的蛋白表达和纤维化形成，也可调控抗细胞凋亡蛋白myeloid cell leukemia-1（MCL-1）[29]和基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinases 2，MMP2）[30]的生成，还可能促进主动脉壁的胶原沉积[31]，在动脉瘤形成中起着基础性作用[27,32,33]。通过抑制miRNA-29的表达，在不同小鼠模型中均抑制了AD的形成。

抗细胞凋亡蛋白MCL-1[29]和MMP2[30]的表达受miRNA-29的调控。在对马凡老鼠模型的研究中观察到蛋白MCL-1的减少，而抑制miRNA-29的表达则减少了细胞的凋亡[33]，这揭示了miRNA-29的抑制剂对AD的形成具有潜在的治疗效果。然而，在对野生型小鼠的研究中发现，在阻断miRNA-29后MMP2并没有发生改变[32]，在猪胰弹性蛋白酶（porcine pancreatic elastase，PPE）诱导的动脉瘤模型中MMP2表达甚至下调[27]。这可能是受炎症细胞侵入表达高水平MMP2的影响[34]。另外，这个过程会受到miRNA-29调控的靶目标DNA转甲基酶DNMT3B的干扰，DNMT3B可抑制MMP2和MMP9的表达[35]。在阻断miRNA-29后，MMP9的表达也相应减少[27,32]。

MiRNA-29家族的下调可以抑制血管紧张素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）诱导的成年野生型小鼠主动脉的扩张[32]。Merk等[33]研究发现，通过抑制马凡综合征（Fbn1C1039G/）老鼠模型miRNA-29b的表达，抑制了早期AD的发展及动脉壁细胞的凋亡。在不同的小鼠模型研究中，miRNA-29b的过度表达均导致了严重的动脉瘤扩张[27]。结果表明，miRNA-29可以调控转录后细胞外基质中多个蛋白的表达。

有研究指出，miRNA-29的下调显著增加AD患者主动脉Ⅰ型和Ⅲ型胶原的表达，这可能导致了主动脉的膨大和血管顺应性的降低[36]。廖明芳使用基因芯片技术与正常主动脉组织比较，发现了一些差异表达的miRNA。胸主动脉夹层患者的主动脉组织有18个表达上调和56个表达下调的miRNAs，其中包括 hsa-miRNA-29和 hsa-miRNA-30，GO term和KEGG通路数据库显示hsa-miRNA-29和hsa-miRNA-30家族可能分别是黏着斑和促分裂素原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）通路的关键调节因子。在AD组和正常对照组的对比中，hsa-miRNA-29a和hsa-miRNA-29c可能导致主动脉壁胶原沉积和促进AD的形成[31]。

2.4 MiRNA143/145 MiRNA-143和miRNA-145是起源于同一个转录单元的两个不同簇的miRNA，在平滑肌细胞的分化和血管的病理生理学方面有重要作用[37]。Elia等[38]发现miRNA143/145在动脉瘤形成过程中具有调节血管平滑肌的功能。他们发现通过对小鼠miRNA-145和miRNA-143的敲除，改变了平滑肌细胞和血管的稳态，这与miRNA-145/-143在升主动脉瘤中的表达下调相符合。Xin等[39]研究表明，miRNA143/145对细胞支架的形态以及平滑肌细胞对损伤的应答反应具有调控作用。miRNA-143的调控目标之一是转录因子Elk-1。Elk-1是E-26（ETS）癌基因家族的一员，其作用是抑制肌细胞的增长和促进血管平滑肌细胞的增殖[37]。miRNA-143还对蛋白激酶C-ε和血小板源性生长因子受体α具有调控作用[40]，蛋白激酶C-ε和血小板源性生长因子受体α参与细胞的迁移和增殖[41]。miRNA-145通过抑制涉及多潜能性的转录因子 Kruppel-like factor-4（KLF4），以及增加心肌分子信号表达的KLF5来完成胚胎干细胞分化为血管平滑肌细胞的调控[37,42,43]。miRNA-145通过调控一些蛋白参与维护肌动蛋白的动力学功能及细胞支架的功能，这些蛋白有肌动蛋白、丝切蛋白、钙调蛋白激酶Ⅱδ（calmodulin kinaseⅡδ，CamKⅡδ）、内收蛋白 3（adducin-3，Add3）[44]、sling-shot 1（Ssh1）[45]、Ssh2[46]、facin[40]等。miRNA-145 和miRNA-143的表达下调会诱导主动脉的结构改变和血管平滑肌细胞的不完全分化[38]。

2.5 hsa-miRNA-491-3p、hsa-miRNA-22和miRNA-155 有研究[23]发现，细胞骨架相关蛋白FHL1（four and a half LIM domains 1）和超氧化歧化酶（superoxide Dismutase 1，SOD1）在胸主动脉夹层主动脉组织中是下调表达的，而hsa-miRNA-491-3p恰恰相反是上调表达，这恰好与前期hsa-miRNA-491-3p的预测靶作用点是FHL1和SOD1相符合。在AD组织中hsa-miRNA-22的表达下调导致其预测靶作用点热休克蛋白27（heat shock protein 27，HSP27） 和 p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）在AD中过度表达。Zheng等[47]研究发现，miRNA-155能抑制血管壁外层中人成纤维细胞的血管紧张素酶Ⅱ-1受体蛋白的表达，从而影响动脉收缩舒张功能。

3 小结

主动脉夹层是一类由多种因素导致的复杂的疾病。近年来，从miRNA的角度对AD进行研究已成为热点，为探讨AD的发病机制提供了新思路，为今后针对致病miRNA的基因靶向治疗提供了一定的理论基础。

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Research progress in miRNA and acquired aortic disease

Aortic dissection； Aortic aneurysm； miRNA

杨建安，E-mail：yangjianan＠hotmail.com

10.3969/j.issn.1672－5301.2014.04.022

R654.2

A

1672-5301（2014）04-0366－04

2014-02-28）