非编码RNA参与腹主动脉瘤病理过程的研究进展

沈广辉，王海洋

(哈尔滨医科大学附属第一临床医学院，哈尔滨150000)

除动脉粥样硬化外,腹主动脉瘤发生与性别、年龄、结缔组织疾病、高血压病、高脂血症、肥胖等多种因素有关[1]。腹主动脉瘤体破裂病情凶险，病死率较高，手术是其主要治疗方式。目前尚无限制腹主动脉瘤发展和破裂的有效药物[2]。若能深入研究腹主动脉瘤形成发生的分子机制，研制出新的标记物或有效靶向药物用于控制腹主动脉瘤发展进程十分必要。人类基因组计划揭示，超过98%的人类基因不编码蛋白质，绝大多数基因将转录成非编码RNA，诸多证据表明非编码RNA对多种疾病的发生发展具有调节作用[3]。以200个核苷酸长度为临界点，将非编码RNA分为短链非编码RNA和长链非编码RNA (lncRNA)。目前，微小RNA(miRNA)是一类转录本长度约22个核苷酸的内源性短链RNA，其功能已被广泛研究并取得较大进展，而大于200个核苷酸长度的lncRNA功能研究资料较少[4]。本文就非编码RNA参与腹主动脉瘤发生发展病理过程的相关进展总结如下。

1 腹主动脉瘤发生的病理机制

主动脉血管壁由内膜、中膜和外膜构成。主动脉最内层是由与血液直接接触的内皮细胞组成的内膜，内皮细胞可以通过产生活性氧促进动脉瘤的形成。中膜包含细胞外结缔组织成分和层状分布的血管平滑肌细胞，构成健康主动脉的主要承重结构。在腹主动脉瘤的发病机制中, 中膜层是被显著消耗的血管层，尤其在疾病的晚期,由于弹性蛋白的降解，主动脉的刚性和胶原蛋白负荷急剧增加，中膜层消耗程度剧增。当中膜和外膜含有的残留胶原纤维不能保持结构完整性时, 腹主动脉就会发生扩张，严重时甚至发生血管破裂。外膜是由胶原蛋白、成纤维细胞、神经纤维和血管组成，在维持动脉结构稳定上意义重大[1]。

腹主动脉瘤病理机制过程复杂，其发病机制目前尚未完全研究透彻。腹主动脉瘤病理特点可概括为血管内皮氧化应激和功能障碍、中膜层和外膜层炎细胞浸润、细胞外基质降解以及平滑肌细胞表型的改变及凋亡。动物模型和人腹主动脉瘤的研究显示单核巨噬细胞、中性粒细胞、肥大细胞、T细胞和B细胞均参与腹主动脉瘤的局部炎症，炎症细胞分泌各种细胞因子和趋化因子，这些分子可以诱导基质金属蛋白酶(如MMP-2和MMP-9)活化，引起血管细胞外基质(ECM)降解和平滑肌细胞(SMC)凋亡，进而导致腹主动脉瘤形成甚至破裂[1，2]。其中细胞外基质裂解消耗、血管平滑肌细胞的严重丧失以及炎症浸润是腹主动脉瘤发生至关重要的病理过程。

2 miRNA与腹主动脉瘤

2.1 miRNA的特点 非编码RNA功能大致分为以下3类：基因表达调节、RNA成熟和蛋白质合成[3]。miRNA一般通过结合信使RNA的3′非翻译区抑制转录后基因的表达。miRNA的成熟过程如下：miRNA基因转录形成pri-miRNA，经核酸内切酶剪切形成60～70个核苷酸长度的pre-miRNA，pre-miRNA由细胞核转移至细胞质中，经Dicer酶切形成miRNA。miRNA参与形成RNA诱导沉默复合体，可直接使信使RNA降解或者抑制其翻译成蛋白质。miRNA在转录后基因调控中有着重要作用，参与各种生物学过程和疾病的发生发展[4]。目前已经发现诸多微小RNA在腹主动脉瘤病理过程中扮演者重要角色。

2.2 miRNA与细胞外基质降解 血管壁中膜层的SMC和ECM结构蛋白尤其是胶原蛋白和弹性蛋白对于维持主动脉的结构和功能至关重要。腹主动脉瘤的特点之一是ECM 的降解,但目前该过程的机制并不完全清楚。研究发现AngⅡ灌注 APOE-/-小鼠后，其腹主动脉中的 miR-195 水平显著增加。在人主动脉夹层中，也检测到 miR-195水平升高。基于此，研究者对miR-195处理后的小鼠主动脉SMC进行蛋白质组学分析, 揭示miR-195 靶向作用于ECM蛋白, 抑制体内miR-195导致主动脉弹性蛋白表达水平升高,同时伴MMP-2和MMP-9 表达增加。在人血浆中, miR-195 表达和主动脉直径存在反比关系。上述数据表明, miR-195 可能通过 ECM 失调参与腹主动脉瘤的发病[5]。除miR-195,研究发现miR-29b在ECM稳态和腹主动脉瘤发展中起关键作用。有研究称miR-29家族的miRNA对参与纤维化反应的各种ECM蛋白基因具有靶向调控作用。miR-29b是miR-29家族中唯一的在小鼠腹主动脉瘤发展过程中表达水平显著降低的miRNA,抗miR-29b可以通过基因转录增加胶原蛋白和弹性蛋白的表达, 限制动脉瘤扩张。相反, 使用慢病毒载体过表达miR-29b导致腹主动脉瘤快速扩张并增加主动脉破裂概率。此外，人腹主动脉瘤组织样本显示miR-29b表达减少会导致胶原蛋白基因表达增加[6]。由此发现，抑制miR-29b的生成可以阻遏腹主动脉瘤进一步扩张，为腹主动脉瘤靶向治疗提供新的视角。

2.3 miRNA与SMC凋亡 腹主动脉壁中膜层SMC是主动脉的主要细胞并维持主动脉结构和功能。SMC表型可以从收缩 (分化)转变为合成(去分化)状态,反之亦然,以适应不断变化的环境。分化表型表现为收缩基因高度表达、低水平增殖率、迁移和 ECM 合成，而去分化表型具有相反的特征。表型切换障碍和SMC凋亡导致了腹主动脉瘤的发生和进展[7]。研究表明大量的miRNA调节SMC的稳态。miR-26a 是SMC表型的重要调节者,降低miR-26a水平显著增加了H2O2诱导的SMC凋亡，减少了SMC的增殖和迁移。miR-26a主要通过靶向作用TGF-β信号级联成员SMAD1和SMAD4的表达从而影响腹主动脉瘤发展。此外,小鼠腹主动脉瘤建模过程中miR-26a表达逐渐被下调,表明miR-26a是治疗腹主动脉瘤的一个新的治疗靶点[8]。miR-221/222 在SMC和内皮细胞中高表达, 似乎提示其对主动脉细胞有着独特的效应。研究分离杜勒雄性大鼠主动脉SMC和内皮细胞,评估细胞对miR-221/222 的反应，发现这些miRNA在SMC中有促增殖迁移和抗凋亡效应, 但在内皮细胞上作用完全相反。miR-221/222直接靶向下调p27、p57和c-Kit。而此三种蛋白质参与细胞分化、增殖、迁移和凋亡的关键过程，且在SMC和内皮细胞中表达也存在差异。研究发现miR-221通过下调p27和c-Kit对血小板衍生生长因子介导的细胞增殖有至关重要的作用[9],提示miR-221可能参与了动脉瘤形成。研究显示，miR-21 在SMC中高度表达,并通过作用于PTEN、PDCD4和BCL2等基因参与调节SMC生物学功能。miR-21减少显著抑制了新生内膜形成,表明miR-21是新生内膜增生的重要调控者。研究证实miR-21与SMC生长和凋亡相关的两个重要的信号分子PTEN和BCL2存在靶向调控作用[10]。在人SMC中，miR-21调节TGF-β和BMP，诱导SMC收缩表型的开关。同时,被miR21下调的 PDCD4负反馈调节平滑肌的收缩基因。用慢病毒载体过表达miR-21可限制腹主动脉瘤的生长,这与动脉壁中SMC高增殖、PTEN低表达和凋亡相关。相反，注射LNA修饰的miR-21拮抗物，降低了PTEN下调程度，导致腹主动脉瘤显著的扩张[11]。说明miR-21也是腹主动脉瘤靶向治疗的方向之一。

2.4 miRNA与血管炎症浸润 有研究证实在主动脉内皮细胞及中膜层中miR-712/205上调。miR-712恰好靶作用于两个MMPs的抑制基因，进而参与腹主动脉瘤形成。此外，miR-712/205也影响循环中白细胞的黏附，提示miR-712/205通路可作为潜在治疗腹主动脉瘤的靶点[12]。近期研究发现，miR-29c靶向调控人血管内皮细胞中一些与ECM合成和稳定相关的基因，同时也在腹主动脉瘤患者血清中显著升高[13]。在腹主动脉瘤血清和标本中，具有促进炎症作用的miR-155表达水平明显升高。miR-155不仅通过下调CTLA4加强T细胞增殖，还通过调节TGF-β信号通路阻滞SMAD2翻译和蛋白合成，继而导致腹主动脉瘤病理过程启动[14]。同样，miR-181b通过负向调节TIMP3、增加巨噬细胞增殖促进腹主动脉瘤进展[15]。miR-223可以抑制炎症通路，增强抗炎应答反应，但在腹主动脉瘤主动脉组织中，其表达出现紊乱并与一些炎症因子和黏附因子表达呈负相关，提示miR-223可以抑制腹主动脉瘤炎症过程。ADAM10是一种跨膜蛋白水解酶，近期有研究证实miR-103a可以靶向下调ADAM10转录后表达，从而抑制ADAM10蛋白水解作用并减轻腹主动脉壁炎症反应，限制腹主动脉瘤的形成和进展，表明miR-103a 也是治疗腹主动脉瘤的潜在靶点之一[16]。高度保守的miR-23b-24-27b基因簇参与心肌梗死后血管新生，且可以通过调节NF-κB通路参与炎症调节。miR-23b-24-27b基因簇在鼠腹主动脉瘤模型中下调，miR-24下调最为显著，且人腹主动脉瘤样本研究也提示miR-24下调程度与腹主动脉瘤大小呈负相关。另外，在小鼠模型中过表达miR-24可显著降低Chi3l1水平，抑制腹主动脉瘤发展，减少免疫反应和细胞因子活化。相反，抑制miR-24会增加炎症程度和凋亡相关反应，加速腹主动脉瘤进程[17]。

3 lncRNA与腹主动脉瘤

lncRNA的RNA转录本长度大于200个核苷酸，参与诸多生物学过程, 如通过支架蛋白发出信号、形成核结构、印迹基因组位点和调节酶活性。lncRNA分子功能复杂多样，目前已知lncRNA作用包括:充当miRNA宿主转录体；为蛋白复合体(核糖核蛋白和染色质重塑复合物)充当分子支架；调节信使RNA的稳定性；与miRNA靶向作用的信使RNA相互竞争；作为基因表达的cis调控[4]。目前，在心血管疾病中，被研究的lncRNA极少。与正常组织相比，腹主动脉瘤中有多种lncRNA存在差异表达，说明lncRNA在腹主动脉瘤形成过程中有着重要作用。

在体内实验中，利用LNA-GapmeRs抑制lncRNA H19可显著抑制腹主动脉瘤的扩张。上调lncRNA H19可导致动脉壁中SMC凋亡。这种现象可以同时在人腹主动脉瘤和小猪动脉瘤模型观测到。体外敲除H19可显著降低人动脉SMC凋亡，过表达H19则有着相反作用。miR-126是嵌入在H19基因的第1个外显子miRNA，但H19导致SMC凋亡的机制不依赖miR-126，而主要是依赖HIF1D。SMC凋亡增加与 H19 和HIF1D相互作用以及后续p53稳定有关。研究发现在腹主动脉瘤发生发展过程中，lncRNA H19是一个新型的SMC调控者，抑制H19表达可能成为主动脉瘤新的分子治疗靶点[18]。

研究发现，循环中高水平IL-6表达与腹主动脉瘤形成相关，NOX过度活化促进腹主动脉瘤发展。lncRNA MALAT1参与腹主动脉瘤内皮细胞的功能障碍形成机制。IL-6通过ERK依赖机制募集MALAT1，继而使人内皮细胞NOX2活化表达增加，促进腹主动脉瘤扩张[19]。此外,胸腹主动脉瘤患者血清中HIF1a-AS1表达明显升高。HIF1A-AS1的敲除降低了caspase3和caspase-8的表达,增加BCL2的表达,抑制SMC凋亡[20]。

越来越多的证据表明, 非编码RNA在腹主动脉瘤发生发展过程中扮演着至关重要的角色,并且极有可能成为腹主动脉瘤靶向治疗的手段之一。随着miRNA领域的研究逐渐趋向成熟,一些miRNA有望作为治疗腹主动脉瘤的靶向药物。但lncRNA领域尚处于起步阶段, 未来尚有广阔的探索空间。