MicroRNA在动脉粥样硬化中的研究进展

张开泰 纪文岩 吉中强

综 述

MicroRNA在动脉粥样硬化中的研究进展

张开泰 纪文岩 吉中强

动脉粥样硬化； microRNA； 内皮细胞； 单核/巨噬细胞； 平滑肌细胞

机体是由数以亿万计分子量大小不等的分子组成。蛋白质和核酸是体内主要的大分子。核酸以核苷酸为基本组成单位，分为脱氧核糖核酸（deoxyribonncleic acid，DNA） 和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）两类。DNA存在于细胞核和线粒体内，携带遗传信息。遗传信息的表达（即基因表达）就是将储存于DNA中的信息通过转录的过程传递到RNA分子中，再通过翻译过程将RNA分子上的核苷酸序列信息转变为蛋白质分子中的氨基酸序列，因此，RNA是DNA的转录产物，参与遗传信息的复制和表达。RNA存在于细胞质、细胞核和线粒体内，同时也可作为遗传信息的载体。

RNA比DNA小得多，从数十个核苷酸到数千个核苷酸长度不等。人类基因组研究计划成果表明，仅有大约1.5%的核酸序列编码蛋白质，而其余的核酸不参与任何蛋白质的编码，因此起初被称为“基因组学的暗物质”[1]、“垃圾序列”。随着研究的不断深入，研究者发现这些序列可能具有重要的生物学功能。非编码RNA的分类存在多种方法，根据生物学功能将其分为持家非编码RNA和调控性非编码RNA。持家非编码RNA包括核糖体RNA（riboomal RNA，rRNA），是蛋白质合成的场所，转运RNA（tRNA），在蛋白质合成中作为氨基酸的载体，以及小核 RNA（snRNA）、小核仁 RNA（snoRNA）、引导RNA（gRNA）等；调控性非编码RNA主要包括微小 RNA（microRNA）、长链非编码 RNA（lncRNAs）、小干扰 RNA（siRNA）[2,3]等。动脉粥样硬化（AS）是心血管疾病的病理生理基础，涉及内皮损伤学说[4]、脂质浸润[5]、炎症学说[6]等。近年来，microRNA和lncRNAs与动脉粥样硬化发病机制的关系成为研究的热点。本文就microRNA在动脉粥样硬化发生、发展中的作用进行综述。

1 MircroRNA对血管内皮细胞的调控作用

MircroRNA（miRNA）由长度为 21～25个核苷酸的单链RNA分子构成，是内源性非编码微小RNA，广泛存在于真核细胞生物中。不同物种之间，miRNA序列高度保守。它通过与特定的mRNA的3′非翻译区（3′-untranstrated region，3′URT）结合，抑制mRNA编码蛋白的翻译过程，调控基因转录后水平的表达[7]。现在，越来越多的研究证据表明，miRNA与动脉粥样硬化的发生发展密切相关[8-11]。

内皮细胞是血液和血管平滑肌之间的一层半透明屏障，通过释放扩血管物质和缩血管物质对血管进行调节。内皮细胞受损是动脉粥样硬化病理过程的早期表现[12]。高脂血症、高血压、吸烟、肥胖等[13]危险因素均可引起内皮细胞在形态学和功能上的损伤，损伤的内皮细胞分泌生长因子吸引单核细胞聚集，黏附内皮，并迁移至内皮下间隙，经表面的清道夫受体摄取氧化的脂质，形成单核细胞源性泡沫细胞。此外损伤的内皮细胞分泌生长因子，激活动脉中膜的平滑肌细胞经内弹力膜的窗孔迁入内膜，平滑肌细胞经其表面的LPL受体介导吞噬脂质，形成平滑肌细胞源性泡沫细胞。许多研究证实miRNA与内皮细胞受损及功能障碍密切相关。

1.1 MiR-126 研究显示，miR-126在人类心脏、血管内皮细胞中高度表达。内皮细胞损伤后释放大量炎性因子，如细胞黏附因子（VCAM-1）等，促进动脉粥样硬化早期斑块的形成。研究显示，miR-126是VCAM-1的靶基因，可以抑制肿瘤坏死因子α（TNF-α）诱导的VCAM-1表达，上调miR-126的表达，可以抑制内皮细胞炎症反应，进而延缓动脉粥样硬化的进展[14]。MiR-126通过直接限制血管内皮生长因子（VEGF）通路的负性调节因子来调控内皮细胞对VEGF的反应，而抑制VEGF的信号表达可以破坏血管的完整性[15]。MiR-126能调节血管的新生。实验中，敲除小鼠miR-126基因后，内皮细胞的迁移和增殖能力受到抑制，进而破坏了血管的完整性，导致小鼠血管破裂、出血[16]。

1.2 MiR-217 研究显示，miR-217在主动脉内皮细胞、冠状动脉内皮细胞中均有表达，尤其是衰老的内皮细胞，而新生的内皮细胞中尚未发现其表达。MiR-217通过抑制SirT1（silent information regulator-1）的表达，影响内皮一氧化氮合酶的乙酰化，进而使一氧化氮的合成减少，活性氧自由基大量聚集，诱导内皮细胞的衰老。MiR-217通过调控内皮细胞的衰老，参与动脉粥样硬化的发病机制[17]。

1.3 MiR-221/miR-222 MiR-221/222具有高度相似的靶基因及基因序列，其基因簇定位于人染色体Xp11.3。研究显示，miR-221/222通过作用于内皮细胞在血管重塑中发挥重要作用。由内皮衍生的一氧化氮（NO），具有强大的心血管保护和抗动脉粥样硬化的作用。研究结果显示，miR-221/222可直接降低内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的表达，而eNOS作为合成NO的关键酶，其降低直接影响NO合成，导致内皮功能紊乱[18]。各种危险因素均可引起内皮细胞损伤，损伤的内皮细胞分泌生长因子，吸引单核细胞聚集，黏附内皮，并迁移至内皮下间隙。miR-221/222可抑制细胞间黏附分子1（intercellular adhesion moleclar-1，ICAM-1）、血管间细胞黏附分子 1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1） 等的表达，减低内皮细胞的黏附，起到抗动脉粥样硬化的作用[19]。此外，miR-221/222尚可抑制信号转导与转录激活子5A（signal transducer and activator of transcription 5A，STAT5A），经内皮细胞介导的血管生成，参与动脉粥样硬化的发展[20]。

1.4 MiR-125a-5p/125b-5p 内皮素 1（endothelin-1，ET-1） 导致内皮功能紊乱，miR-125a-5p/125b-5p作为ET-1的靶基因，高度表达在血管内皮细胞，可抑制氧化的低密度脂蛋白诱导的ET-1表达，在动脉粥样硬化发展中起到保护作用[21]。

1.5 MiR-155 MiR-155位于21号染色体B-cell integration cluster（BIC）基因的第3个外显子内，研究证明miR-155参与动脉粥样硬化的发病机制。内皮细胞中血管紧张素Ⅱ1型受体（AngⅡ type 1 receptor，AT1R）、V-Ets 骨髓呈红细胞增多症病毒E26癌基因同源物1（V-Ets Ery throblastosis virus E26 oncogene homolog 1，ETS-1）被确认为miR-155的靶基因[22,23]，miR-155可以抑制AT1R的表达，减弱其配体血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）的病理作用，发挥其抗动脉粥样硬化的作用。而AngⅡ可以促进ETS-1及VCAM-1、单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）的表达，miR-155可以抑制此反应，起到抗动脉粥样硬化的作用。此外亦有研究[24]显示，miR-155可以下调eNOS的表达，引起ECs功能障碍，促进动脉粥样硬化的发展。

1.6 MiR-92a MiR-92a是miR-17-92基因簇编码的6个成熟的miRNA之一，研究显示其在血管内皮细胞中表达并影响新血管生成。当内皮细胞暴露在氧化的低密度脂蛋白和低剪切力状态下，通过信号传导与转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription，STAT3），miR-92a 与某些促炎因子，如单核细胞趋化因子蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）、IL-6 等表达上调有关，内皮细胞中上调的miR-92a减少了Krüppel-like factor 2（KLF2）的表达，而 KLF2 具有血管保护功能[25]；同时作用于内皮细胞中细胞因子信号抑制物 5（suppressor of cytokine signaling，SOCS5），敲除SOCS5可以上调MCP-1、IL-6的表达，而不影响一氧化氮合酶、KLF2等的表达，但其机制尚不清楚。此外，对于敲除低密度脂蛋白的小鼠，中和miR-92a可以降低内皮细胞炎症，抑制动脉粥样硬化损伤的发展[26]。

此外尚有许多 miRNA，如 miR-221、miR-663[27]、miR-320[28]等已被证实与动脉粥样硬化关系密切，但其在动脉粥样硬化发展过程中起抑制还是促进作用，尚有待于进一步研究。

内皮细胞的凋亡可以导致动脉粥样硬化的发展。研究证实，miR-365可以促进氧化的低密度脂蛋白（oxidized lowdensity lipoprotein，oxLDL）介导的内皮细胞凋亡。

2 MircroRNA对单核/巨噬细胞的调控作用

动脉粥样硬化早期的脂纹由内皮下大量吞噬胆固醇的泡沫细胞（foam cell）聚集而成，一般认为泡沫细胞多数来源于单核细胞，单核细胞进入内皮下转变为巨噬细胞，其表面的特异性受体与氧化的低密度脂蛋白结合，摄入大量胆固醇，形成泡沫细胞。激活的巨噬细胞释放趋化因子，导致血小板在损伤部位聚集及平滑肌细胞迁移增生，参与炎症反应和免疫应答。

人类有三种主要的单核细胞子集，包括经典型（CD14++CD16-）、非经典型（CD14+CD16++）及中间型单核细胞子集[29]。与人类健康的动脉相比，miRNA在动脉粥样硬化斑块中表达水平上升，miR-99b和miR-152在动脉粥样硬化斑块和经典单核细胞中均表达，推测miR-99b和miR-152可能来自经典单核细胞子集[30]。

根据激活方式和免疫功能巨噬细胞分为经典活化型（classically activated，M1型）和替代活化型（alternatively activated，M2型）两类[31]。M1型巨噬细胞和泡沫细胞分泌IL-1β、TNF-α、MMP-9等促炎因子，在斑块进展中扮演重要角色，使纤维帽变薄，斑块不稳定；M2型巨噬细胞与抗炎因子IL-10、TGF-β 相关[32,33]。MiR-125a、miR-155 和 miR-26a影响M1型巨噬细胞的分化[34]，在ox-LDL激活的巨噬细胞miR-125a-5p可下调脂质的摄取[35]。

多个研究显示，miR-155不仅表达于内皮细胞，而且在平滑肌细胞、淋巴细胞、树突状细胞等亦有表达，氧化的低密度脂蛋白诱导miR-155在动脉粥样硬化斑块、巨噬细胞的表达[36]。在敲除miR-155基因的ApoE-/-小鼠，通过募集炎症型单核细胞和减少定居型单核细胞，促进了动脉粥样硬化的发展并降低了斑块的稳定性[37]。MiR-155还可通过抑制MAPK通路，阻止动脉粥样硬化斑块的形成和进展[38]。相反有研究显示，miR-155在巨噬细胞中通过抑制Bcl6直接促进动脉粥样硬化的进展[39]。

3 MircroRNA对血管平滑肌细胞的调控作用

血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMC）的迁移和增殖是动脉粥样硬化的成因之一。它是动脉粥样硬化斑块纤维帽的主要组成部分。当血管内皮受到损伤时，损伤的血管内皮细胞、血小板、炎症细胞释放细胞因子，如成纤维生长因子（fibroblastgrowth factor，FGF）、 血 小 板 源 生 长 因 子（platelet derived growth factor，PDGF）、炎症因子（IL-1、TNF-α）等，刺激血管平滑肌细胞由“伸缩型”向“合成型”转变，促使平滑肌细胞穿过弹性膜进入损伤血管内膜，经过其表面的LPL受体介导吞噬脂质形成肌源性泡沫细胞，增生迁移形成纤维帽，包绕脂质条纹，促进局部血管的狭窄及动脉粥样硬化斑块的形成[40-43]。

3.1 MiR-143/145 MiR-143与miR-145确定为同一基因簇。MiR-145大量分布在正常动脉和平滑肌细胞中，通过上调平滑肌肌球蛋白控制血管平滑肌细胞的表型。动脉粥样硬化体内、外试验证实，伴随血管损伤，其表达显著下降，通过上调miR-145目标基因KLF5，血管平滑肌细胞向“合成型”转变，促进其迁移增殖，内膜损伤形成增加。许多试验研究显示，miR-143/145具有抗动脉粥样硬化的作用。其中一项观察性研究支持这一结果，观察显示动脉粥样硬化患者与健康人相比，循环中miR-145明显下降[44-46]。

3.2 MiR-133 MiR-133在血管高度表达，在受损的血管和增殖的平滑肌细胞中表达下调。MiR-133通过抑制转录因子Sp-1，减弱平滑肌细胞的增值以及抑制PDGF诱导的平滑肌细胞向“合成型”转变[47]。

3.3 MiR-221/222 MiR-221/222具有高度相似的基因序列和靶基因，在动脉粥样硬化血管重塑中对内皮细胞具有抑制作用。研究显示，miR-221/222在VSMC中高表达，PDGF可以上调miR-221/222的表达，通过抑制VSMC中细胞周期调节器p27Kip1，促进VSMC的增殖，具有促动脉粥样硬化的作用[48]。同时血管紧张素Ⅱ（angiotensin，AngⅡ）亦可诱导miR-221/222在VSMC的表达。AngⅡ与其受体结合后，使miR-221表达上调，进而使磷酸酶和张力蛋白同源基因（phosphatase and tensin homolog，PTEN）的表达下调，导致PTEN抑制的磷酸酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号通路诱导核转录因子（nuclear transcription factor NF-kB）介导的MCP-1产生增加，进而导致VSMC的迁移增殖[49]。

研究显示，仍有许多microRNA诸如miR-21、miR-26a、miR-24、miR-208 等在血管平滑肌细胞迁移增殖，同时在由“伸缩型”向“合成型”转变中发挥重要作用。但其作用机制尚有待于进一步研究。

4 展望

动脉粥样硬化的病理生理过程不仅包括内皮损伤、单核/巨噬细胞、平滑肌细胞，此外还包含脂质代谢等其他病理生理过程。MicroRNA在动脉粥样硬化中的作用一直是近年来研究的热点，取得了许多成绩。MicroRNA通过对动脉粥样硬化相关靶基因转录后的调控，抑制或促进动脉粥样硬化的发展，为动脉粥样硬化的治疗提供了新的靶点。然而目前许多研究仅停留在实验阶段，其具体作用机制尚有待于进一步研究，相信在不久的将来，microRNA的研究一定能为动脉粥样硬化的诊断和治疗提供新的机会。

［1］Alexander RP，Fang G，Rozowsky J，et al.Annotating non-coding regions of the genome.Nat Rev Genet，2010，11：559.

［2］Ponting CP，Oliver PL，Reik W.Evolution and functions of long noncoding RNAs.Cell，2009，4：629-641.

［3］杨峰，易凡，曹慧青，等.长链非编码RNA研究进展.遗传，2014，36：456-468.

［4］Mudau M，Genis A，Lochner A，et al.Endothelial dysfunction：the early predictor of atherosclerosis.Cardiovasc J Afr，2012，23：222-231.

［5］Witztum JL，Steinberg D.The oxidative modification hypothesis of atherosclerosis：Does it hold for humans?Trends Cardiovasc Med，2001，11：93-102.

［6］Manduteanu I，Simionescu M.Inflammation in atherosclerosis：a cause or a result of vascular disorders?J Cell Mol Med，2012，16：1978-1990.

［7］宋翠珠，郭韧，张毕奎.MicroRNA对动脉粥样硬化发生的调控作用及其临床应用.中国生物化学与分子生物学报，2013，29：13-18.

［8］Small EM，Frost RJ，Olson EN.MicroRNAs add a new dimension to cardiovascular disease.Circulation，2010，121：1022-1032.

［9］杨水祥，胡大一.动脉粥样硬化与血管疾病危险因子重要概念回顾（一）.中国心血管病研究，2004，2：317-319.

［10］李素芳，陈红.微小RNA与动脉粥样硬化.中华老年心脑血管病杂志，2016，18：545-548.

［11］段媛媛，张蛟，叶平.微小RNA与动脉粥样硬化最新研究进展.中华老年心脑血管病杂志，2016，18：1220-1223.

［12］Davignon J， GanzP.Roleofendothelialdysfunction in atherosclerosis.Circulation，2004，109：Ⅲ27e32.

［13］Rafieian-Kopaei M， Setorki M， Doudi M， et al.Atherosclerosis： Process， Indicators， Risk Factors and New Hopes.Int J Prev Med，2014，5：927-946.

［14］Harris TA，Yamakuchi M，Ferlito M，et al.MicroRNA-126 regulates endothelialexpression ofvascular celladhesion molecule 1.Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105：1516-1521.

［15］Fish JE，Santoro MM，Morton SU，et al.mir-126 regulates angiogenic signaling and vascular integrity.Dev Cell，2008，15：272-284.

［16］Wang S，Aurora A，Johnson B，et al.An endothelial-specific microRNA governs vascular integrity and angiogenesis.Dev Cell，2008，15：261-271.

［17］Menghini R，Casagrande V，Cardellini M，et al.MicroRNA 217 modulates endothelial cell senescence via silent information regulator 1.Circulation，2009，120：1524-1532.

［18］Suarez Y，Fernandez Hernando C，Pober JS，et al.Dicer dependent microRNAs regulate gene expression and functions in human endothelial cells.Circ Res，2007，100：1164-1173.

［19］Gong Y，Hu G，Zhou G，et al.MicroRNA-221 controls expression of intercellular adhesion molecule-1 in epithelial cells in response to cryptosporidium parvum infection.Int J Parasitol，2011，41：397-403.

［20］Dentelli P，Rosso A，Orso F，et al.MicroRNA-222 controls neovascularization by regulating signal transducer and activator of transcription 5A expression.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2010，30：1562-1568.

［21］Li D，Yang P，Xiong Q，et al.MicroRNA-125a/b-5p inhibits endothelin-1 expression in vascular endothelialcells.J Hypertens，2010，28：1646-1654.

［22］Zhu N， Zhang D， Chen S， et al.Endothelial enriched microRNAsregulateangiotensinⅡ-inducedendothelial inflammation and migration.Atherosclerosis，2011，215：286-293.

［23］Chen B，Liu Z，Wang S，et al.The role of miR-155 in Pathogenesis of Ulcerative Colitis in Mice by Down-regulating Ets-1.Tradit Chin Drug Res Clin Pharmacol，2015，26：307-310.

［24］张雪光，洪权，侯剀，等.高尿酸通过miR-155下调eNOS表达而导致内皮细胞功能障碍.南方医科大学学报，2013，33：1141-1145.

［25］Yamawaki H，Pan S，Lee RT，et al.Fluid shear stress inhibits vascularinflammation by decreasing thioredoxin-interacting protein in endothelial cells.J Clin Invest，2005，115：733-738.

［26］ Feinberg MW， Moore KJ. MicroRNA Regulation of Atherosclerosis.Circ Res，2016，18：703-720.

［27］Chen KC，Juo SHH.MicroRNAs in atherosclerosis.Circ Res，2012，28：631-640.

［28］Ono K，Kuwabara Y，Han J.MicroRNAs and Cardiovascular Diseases.Febs J，2011，278：1619-1633.

［29］Ziegler-Heitbrock L，Ancuta P，Crowe S，et al.Nomenclature of monocytes and dendritic cells in blood.Blood，2010，116：74-80.

［30］Bidzhekov K，Gan L，Denecke B，et al.microRNA expression signatures and parallels between monocyte subsets and atherosclerotic plaque in humans. Thromb Haemostasi，2012，107：619-625.

［31］Gordon S，Taylor PR.Monocyte and macrophage heterogeneity.Nat Rev Immunol，2005，5：953-964.

［32］Galkina1 E，Ley K.Immune and Inflammatory Mechanisms of Atherosclerosis.Annu Rev Immunol，2009，27：165-197.

［33］Ait-Oufella H，Taleb S，Mallat Z，et al.Recent Advances on the Role of Cytokines in Atherosclerosis.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2011，31：969-979.

［34］Graff JW，Dickson AM，Clay G，et al.Identifying functional microRNAs in macrophages with polarized phenotypes.J Biol Chem，2012，287：21816-21825.

［35］Chen T，Huang Z，Wang L，et al.MicroRNA-125a-5p partly regulates the inflammatory response，lipid uptake，and ORP9 expression in oxLDL -stimulated monocyte/macrophages.Cardiovasc Res，2009，83：131-139.

［36］NishiguchiT， ImanishiT， AkasakaT.MicroRNAsand Cardiovascular Diseases.Biomed Res Int，2015，2015：1-14.

［37］Donners MMPC，Wolfs IMJ，Stoger LJ，et al.Hematopoietic miR155 deficiency enhances atherosclerosis and decreases plaque stability in hyperlipidemic mice.PLoS One，2012，7：e35877.

［38］Zhu J，Chen T，Yang L，et al.Regulation of microRNA-155 in atherosclerotic inflammatory responses by targeting MAP3K10.Plos One，2011，7：e46551.

［39］Nazari-Jahantigh M，Wei Y，Noels H，et al.MicroRNA-155 promotes atherosclerosis by repressing Bcl6 in macrophages.J Clin Invest，2012，122：4190-4202.

［40］Lacolley P，Regnault V，Nicoletti A.The vascular smooth muscle cell in arterial pathology：a cell that can take on multiple roles.Cardiovasc Res，2012，95：194-204.

［41］Lim S，Park S.Role of vascular smooth muscle cell in the inflammation of atherosclerosis.BMB Rep，2014，47：1-7.

［42］Gomez D，Owens GK.Smooth muscle cell phenotypic switching in atherosclerosis.Cardiovasc Res，2012，95：156-164.

［43］Zhang KT，Guo YL，JI WY，et al.The recent progress of traditional Chinese medicine for the prevention and treatment of atheroscler.South China J Cardiol，2016，17：179-186.

［44］Cheng Y，Liu X，Yang J，et al.MicroRNA-145，a novel smoothmuscle cell phenotypic marker andmodulator，controls vascular neointimal lesion formation.Circ Res，2009，105：158-166.

［45］Boettger T，Beetz N，Kostin S，et al.Acquisition of the contractile phenotype by murine arterial smooth muscle cells dependson the Mir143/145 gene cluster.JClin Invest，2009，119：2634-2647.

［46］FichtlschererS， deRosa S， FoxH， etal.Circulating microRNAs in patients with coronary artery disease.Circ Res，2010，107：677-684.

［47］Torella D，Iaconetti C，Cataluccim D，et al.MicroRNA-133 controls vascular smoothmuscle cell phenotypic switch in vitro and vascular remodeling in vivo.Circ Res，2011，109：880-893.

［48］Liu X，Cheng Y，Zhang S，et al.A Necessary role of miR-221 and miR-222 in vascular smooth muscle cell proliferation and neointimal hyperplasia.Circ Res，2009，104：476-487.

［49］Jin W，Reddy MA，Chen Z，et al.Small RNA sequencing revealsmicroRNAsthatmodulateangiotensinⅡeffectin vascular smooth muscle cells.J Biol Chem，2012，287：15672-15683.

The recent progress of microRNA in the process of atherosclerosis

Atherosclerosis； MicroRNA； Endothelial cells； Monocytes/Macrophages； Smooth muscle cells

山东省中医药科技发展计划重点专项课题（项目编号：2013ZDZK-105）

作者单位：266033 山东省青岛市，青岛市海慈医疗集团急诊科（张开泰），心血管一科（纪文岩、吉中强）

10.3969/j.issn.1672－5301.2017.09.001

R541.4

A

1672-5301（2017）09-0769-05

2017-04-17）