微RNA在动脉粥样硬化中的研究新进展

李晶晶(综述)，樊光辉，何亚雄(审校)

(广州军区武汉总医院神经内科,武汉 430000)

冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)的高致死率及其对其他疾病预后的影响，使攻克冠心病成为一个重要的医学课题，与冠心病最直接关联的便是动脉粥样硬化(atherosclerosis,As)。关于As的发病机制有多种学说，目前学者们多支持“内皮损伤反应学说”，认为As是以内皮损伤为前驱因素，具有慢性炎性反应特征的病理过程。当血管内膜损伤后，激活的炎性细胞分泌活性氧和氧化脂蛋白诱导泡沫细胞形成和血管内皮细胞凋亡，脂质沉积及结缔组织纤维化堆积，导致出现以斑块生长、侵蚀、破裂等为主要特征的病理变化[1]。近年来对微RNA(microRNA,miRNA)的研究表明，细胞特异性的miRNA在心血管疾病中发挥着重要的作用，并对As相关因子的表达起重要的调节作用，现就相关问题予以综述。

1 miRNA

1.1miRNA的历史研究 最初，miRNA被认为仅参与蠕虫的发育阶段。10年前，miRNA仍被认为是大型哺乳类动物进化中的一种保守的非编码小分子RNA，近年来相关研究发现miRNA亦参与人类生物学，并在蛋白质翻译水平上影响基因的表达，进而参与到广泛的生物过程，已有相关实验证实miRNA在癌症演变中扮演重要角色，至此miRNA得到更进一步的认识，并在更广泛的领域得到重视及研究。2005年起，有研究者开始了miRNA对心脏生物学意义的研究观察，发现miRNA在心血管生理病理过程中扮演重要角色，其可作用于多种心血管疾病的遗传调节，如心肌重构、心功能不全、心律失常、心肌缺血、心肌纤维化、动脉粥样硬化过程等[2-3]。

1.2miRNA的组成与作用机制 miRNA是内源性RNA序列，由19～25个核苷酸(平均22个核苷酸)序列组成，其编码基因存在于蛋白和非蛋白基因的内含子区及非编码蛋白基因转录而成的RNA外显子区。在细胞核内miRNA在自身的启动子和调节元件作用下，以编码miRNA的DNA为模版，转录出长约1 kb的初级转录前体，初级转录前体具有5′帽子结构、茎环结构和3′多聚腺苷酸尾，并在RNA聚合酶的作用下形成70～100碱基对的发夹结构的前体miRNA，前体miRNA从细胞核转运至细胞质中，经切割后成为19～23个核苷酸的成熟的miRNA双链。双链中的一条单链miRNA可选择性结合到RNA诱导沉默复合体，引导RNA诱导沉默复合体到特定的靶信使RNA(messenger RNA，mRNA)，与靶基因mRNA的3′-非编码区结合后，破坏或阻止mRNA的翻译，在转录后水平调控基因表达，实现对目标蛋白质的调整。另一条单链miRNA以胞外体和微泡等形式从细胞中释放，与结合蛋白结合，形成蛋白复合物，作为坏死细胞产物或活性成分参与体内相关反应[4-5]。

2 miRNA在As中的作用机制

miRNA对As的影响主要表现在，异常表达的miRNA被细胞释放，被血管细胞摄取，通过调控血管内皮细胞、血管平滑肌细胞和巨噬细胞的功能，参与As和心血管疾病病理生理过程[6]。

2.1miRNA与炎症 炎症在血管病变中起着至关重要的作用，并贯穿于As的全程，识别炎症信号通路的负调控相关的miRNA可能为心血管疾病治疗提供新的治疗靶点。

2.1.1miRNA与趋化因子 趋化因子是激活炎症的始动因子，通过细胞内的信号途径激活炎性细胞，进而引起与As相关的炎性反应。巨噬细胞中的磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)被氧化低密度脂蛋白、炎症趋化因子和血管紧张素Ⅱ所激活，在缺乏PI3K的p110γ巨噬细胞中，炎性细胞的激活显著减弱或者消失[7]。miR-19a通过影响PI3K的表达，从而调控趋化因子，实验证明，两者间具有正相关性，并同时存在反馈环[8]。

2.1.2miRNA与炎性细胞 细胞炎性反应是As的主要事件。Zhu等[9]研究显示，在缺失载脂蛋白E基因造模的动脉硬化小鼠和冠心病患者血清中的miR-155水平较对照组显著上升，其可能与miR-155参与炎性反应和丝裂原激活蛋白激酶信号通路相关，miR-155通过靶向丝裂原激活蛋白激酶10的表达，抑制缺失载脂蛋白E小鼠炎性因子的表达，实现转录后调控，减缓炎性反应，有助于预防As的发生和发展。相反，巨噬细胞源性的miR-342-5p通过抑制蛋白激酶B1酶的介导，抑制miR-155的表达，增强炎性刺激巨噬细胞的表达，最终加速As的发展。其他参与炎症重要阶段、促进血管内皮细胞炎性反应的miRNA还有miR-21、miR-31、miR-155、miR-17-3P、miR-221、miR-222、miR-146a、miR-147、miR-99b、miR-152、miR-126和miR-10a等。

2.2miRNA与血管重构 循环系统内环境在高血压、高血脂、高血糖等危险因素长期作用下，血流动力学发生改变，在不同部位血管壁接受的压力不同，血管内皮细胞形态、分化状态、排列等产生了适应性改变，终致血管重构、内皮损伤。有体外功能研究发现，miRNA是内皮细胞基因表达和实现功能的关键。miR-34a、miR-217、miR-200、miR-146C、miR-181a、miR-130a、miR-210、miR-424、miR-221和miR-222分别具有调节细胞应激、促血管生成、抗血管生成的作用[10]。

2.2.1miRNA与内皮细胞 髓系特异性miR-223的表达可促进祖细胞的增殖、粒细胞的分化及活化，miR-146的表达可在炎症前水平抑制核转录因子κβ因子的表达[11]，其共同作用下，诱导内皮祖细胞从骨髓动员、归巢于动脉血管内膜病变部位，修复内皮细胞功能，增殖、分化后转变为内皮细胞，实现病变处的再内皮化，促进血管新生。相反，miR-221可靶向p21小GTP酶活化激酶1，调节MEK/ERK信号通路，影响细胞骨架重构、细胞迁移、细胞凋亡和细胞转化等过程，抑制内皮祖细胞的增殖，达到抑制As发生、发展的作用[12]。

2.2.2miRNA与血管平滑肌 血管平滑肌细胞中的miRNA参与调节血管平滑肌细胞增殖、分化、迁移、凋亡等过程，从而影响As病灶的转归。研究结果示，miR-638主要通过调节孤核受体1/D型周期蛋白途径中的关键分子，下调孤核受体1，抑制血小板衍生生长因子诱导D1型周期蛋白的表达，从而调节人体的异常血管平滑肌细胞增殖和迁移[13]。亦有载脂蛋白E基因通过影响miR-221/222的表达，抑制血管平滑肌细胞的增殖及调节p27蛋白的分泌[14]，从而减缓或阻止As的发展。

2.3miRNA与脂质沉积 机体通过复杂的机制保持胆固醇水平，其合成、吸收、分泌异常可致血浆中胆固醇过量，导致其堆积于动脉壁，影响As形成及发展。具有调控脂质代谢作用的miRNA有miR-467b、miR-27B、miR-106、miR-33、miR-122、miR-613、miR-663、miR-302A和miR-168等[15]。

2.3.1miRNA与载脂蛋白 载脂蛋白是脂质运输过程中的重要载体，载脂蛋白水平的异常是As的危险因素之一。纽约大学进行了初级肝X核受体配体刺激的小鼠腹腔巨噬细胞的miRNA表达谱芯片分析。报告显示，初级肝X核受体配体增加巨噬细胞和小鼠肝脏中的miR-144的表达。过度表达的miR-144能降低巨噬细胞中腺苷三磷酸结合和转运蛋白A1表达，可减弱载脂蛋白A1运载胆固醇外流。相反，抑制小鼠体内miR-144的表达，增加腺苷三磷酸结合和转运蛋白A1和血浆高密度脂蛋白水平。因此，miR-144有双向调节巨噬细胞的胆固醇流出和高密度脂蛋白在肝脏的生物合成的作用[16]。

2.3.2miRNA与脂蛋白 血清脂蛋白是诊断心血管疾病患者脂代谢的重要指标之一。其中高密度脂蛋白具有抗As作用，对载脂蛋白E基因缺失小鼠的实验研究显示，miR-33缺陷可提高高密度脂蛋白水平，影响胆固醇从巨噬细胞流出，防止As的发展[17]。由此可见，miR-33可控制细胞内胆固醇排出和脂肪酸的降解，而反miR-33寡核苷酸治疗，可提高高密度脂蛋白水平，促进胆固醇逆向转运和As的消退[18]。

2.3.3miRNA参与脂质氧化 氧自由基带来的脂质过氧化，严重影响细胞的功能，促进As斑块形成，在As病灶中含有高浓度的氧化磷脂，刺激单核细胞黏附到内皮细胞上，诱导内皮细胞炎性基因、血管内皮生长因子的表达，促进血管生成反应，可能造成As斑块的发展和斑块不稳定。miR-663在参与调控内皮细胞的应激反应及脂质氧化的相关因子中扮演重要角色，通过上调激活转录因子4的表达，达到减少As病灶中氧化磷脂的水平，减缓As程度的目的[19-20]。

2.4miRNA与结缔组织纤维化 内皮损伤，反复炎性反应后，促进细胞合成、分泌胶原蛋白、弹性蛋白和蛋白多糖，形成纤维基质，渐致As。调控这一过程，将大大减低纤维化致As的程度，相关miRNA主要有miR-145、miR-199B。其中血管平滑肌细胞特异性过表达的miR-145可限制As斑块的形态和细胞组成，减少纤维帽区中坏死核心区域，显著增加斑块胶原蛋白的含量，改变斑块稳定性与斑块破裂之间的平衡[21]。而miR-199B则与其作用相反，可促进纤维化，减缓As的消退[22]。

2.5其他相关作用 miRNA在黏附因子、血小板聚集、维持斑块稳定、氧化应激、细胞凋亡等As相关因素中也有着重要作用，如miR-217和miR-34a可调控内皮细胞的衰老[23]；基质金属蛋白酶可降解细胞外基质，影响粥样斑块的稳定性[24]。

3 展 望

在全球范围内心血管疾病发病率越来越高的今天，风险预测有十分重要的研究与应用前景。面对已发现的100种不同的冠状动脉粥样硬化易患性位点，使基因检测识别无症状个体患病风险成为可能，并可为提早预防提供依据。随着核糖核酸化学的快速发展，通过检测血液中miRNA的表达谱，可提供对As疾病的诊断及预后的相关信息，亦可使用改进的RNA碱基和合成人工的反义miRNA或抗体对其进行操纵，成为未来控制心血管疾病中新的治疗工具；也将在心血管疾病一级和二级预防中起到至关重要的作用，给人类As风险预测及个体化治疗带来福音。

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