外泌体中miRNA 介导动脉粥样硬化及中药干预作用的研究进展

赵立凤 俞 琦 于红红 田维毅

（贵州中医药大学， 贵州 贵阳550002）

动脉粥样硬化（AS）是一种常见的慢性炎症性疾病，其基本病变是在动脉内膜面形成斑块，有脂质条纹、纤维斑块和粥样斑块，继续加重可出现钙化、粥样溃疡形成、血栓形成和斑块内出血等继发性病变，尤其后2 种都是心脑血管事件的常见因素［1］。外泌体（exosome）广泛存在于人体体液中，可通过细胞间通讯将信息传递给邻近或远距离的靶细胞，miRNA 是外泌体中的一种内容物，在调控细胞生物学行为反应以及基因靶标的表达方面发挥重要作用，可作为关键的信号传导和分子调控途径参与AS 的发生发展。近年来，外泌体对AS 的影响方面的研究日益增多，它可通过调节炎症反应、内皮细胞凋亡、巨噬细胞极化、血管平滑肌细胞表型转化及血小板活性等多个方面参与AS的发生发展过程，本文对此进行综述。

1 外泌体的命名及功能

1986 年，Trams 和Johnstone 在绵羊网织红细胞上清液中发现的物质命名为外泌体［2］，是由活细胞衍生的直径为30～100 nm 的膜性囊泡［3］，不同来源的细胞类型在正常或病理状态下均可分泌［4］。外泌体内含有微小 RNA（miRNA）、rRNA 和蛋白质等物质，能够在细胞间进行信息传递，是肿瘤、心血管疾病的标志物。外泌体作为细胞外囊泡、细胞的重要信息载体，参与调控细胞的生理活动。

2 外泌体中的miRNA

miRNA 是外泌体中的一种内容物，是一组广泛的非编码单链小RNA 分子，截至目前，在动物、植物和病毒中已经发现有2 万多个。miRNA 可减少mRNA 的转录，并在转录后的基因表达过程中及调控细胞分化、发育、增殖以及凋亡等多个细胞生物学行为反应方面发挥着重要作用［5］。miRNA 可调节基因靶标（例如癌基因和肿瘤抑制基因）的表达，并充当具有mRNA 结合和切割的基因抑制因子。在病理情况下，不同细胞来源的外泌体中miRNA 的表达水平有所差异［6］，因此，miRNA 是近年来探究AS 发病机制及治疗靶点的一个研究热点。

3 外泌体中miRNA 对动脉粥样硬化的调节

大量研究表明，AS 是由多种内在因素相互作用所致的慢性炎症性疾病，当前也有越来越多的研究认为其还与外泌体通过外来途径的影响密切相关［7］。但在AS 发生发展进程中，不同来源细胞分泌的外泌体中miRNA 具有不同甚至相反的作用，其中一部分促进，一部分抑制。在后续的研究中探索清楚是哪些外泌体在AS 发生发展过程中起作用，这对诊断和治疗具有重要意义。

3.1 外泌体中miRNA 对炎症反应的影响 慢性炎症贯穿AS 发生发展的整个过程，是一个关键因素，但是其具体机制尚未明确，有研究发现外泌体中miRNA 可能是炎症反应过程中重要的一环。Wang 等［8］发现，THP⁃1 衍生的巨噬细胞中miR⁃9 的靶基因为JAK1 和MMP⁃13，miR⁃9 可通过JAK1／STAT1 信号通路抑制NLRP3 炎性体的激活并减轻AS炎症。因此，miR⁃9 可以作为AS 的潜在治疗靶标。另有研究表明，MiR⁃188⁃3p 可减少ApoE-／-小鼠的血管内脂质积聚，减轻巨噬细胞的炎症反应，减少促炎因子的表达，同时增加ABCA1 和KLF2 水平，此实验通过研究miR⁃188⁃3p对巨噬细胞炎症反应和氧化的抑制作用，发现了一种新的AS 潜在疗法［9］。

另一方面，有研究发现外泌体也具有促炎作用。THP⁃1 源性巨噬细胞中miR⁃134 通过ANGPTL4／LPL 途径促进脂质积聚和促炎性细胞因子的分泌，从而加剧AS 的发生发展。因此，靶向miR⁃134 可能为预防和治疗AS 性心血管疾病提供了新的策略［10］。

综上所述，外泌体中的miRNA 部分能够抑制炎症反应的发生，部分能够诱导炎症反应的发生，通过增强或抑制炎症反应，从而相应的加剧或延缓AS 的发生发展。

3.2 外泌体中miRNA 调节血管内皮细胞凋亡 miRNA 作为一种小分子调节物质，可表达于血管内皮细胞，在调节血管的生理病理过程中发挥重要作用。Burger 等［11］研究发现，内皮集落形成细胞衍生的外泌体中富含miR⁃486⁃5p，能够靶向抑制肾脏组织在I／R 条件下张力蛋白同源物的表达水平，阻止其通过AKT 通路诱导内皮细胞的凋亡。另有研究发现，平滑肌细胞衍生的外泌体可以通过介导miR⁃150 转移来控制内皮细胞的迁移［12］，从而保护血管内皮细胞。此外，在ApoE-／-小鼠的As 模型中还发现血管内皮细胞中的miR⁃126 可以减少斑块面积［13］。

与之相反，也有研究表明外泌体中的miRNA 可导致血管内皮细胞凋亡，引起内皮功能障碍。Goodwin 等［14］对外泌体中脓毒血症相关miRNA 进行分析，结果显示脓毒血症患者的miR⁃34a 表达较健康人显著升高，而miR⁃15a 和miR⁃27a 有所下降，说明外泌体诱导了内皮细胞的衰老与凋亡。

综上所述，外泌体对内皮细胞凋亡具有双向调节作用，其功能的体现可能与所来源的细胞种类、细胞内部携带的具体成分和不同类型及强度的外界刺激有密切关系。

3.3 外泌体中miRNA 调节巨噬细胞极化 巨噬细胞在不同刺激因素的作用下，为满足机体的不同需求可转化成具有不同功能表型的巨噬细胞，这个过程称为极化。Yang等［15］研究表明，miR⁃216a 通过激活端粒酶Smad3／NF⁃κB促进M1 型巨噬细胞极化和AS 进展。Zhuang 等［16］发现，巨噬细胞中miR⁃223 能够促进小鼠巨噬细胞炎症因子的表达，通过抑制Pknox1 促进M1 型巨噬细胞极化，是关键调节剂。研究发现，巨噬细胞中miR⁃378a 通过直接或间接方式调节信号调节蛋白α（SIRPα）介导巨噬细胞的吞噬和极化作用，这可能为促进巨噬细胞的胆固醇逆向转运和抑制AS 的进展提供了新的途径［17］。

3.4 外泌体中miRNA 调节血管平滑肌细胞表型转化 血管平滑肌细胞（VSMC）在生理情况下的表型为收缩型，在一定的内外因素刺激下，VSMC 表型由收缩型转化为合成型，是AS 发生发展的一个重要因素。miRNA 是VSMC转化的分子开关，可以通过影响转录因子调节VSMC 表型转化。Cheng 等［18］通过研究体外培养的大鼠VSMC 和体内球囊损伤的大鼠颈动脉，证实miR⁃145 可上调钙调蛋白及平滑肌肌动蛋白等VSMC 分化标志物基因的表达，是一种新的表型标记和VSMC 的新的表型调节剂。Torella［19］等发现，miR⁃133 在体外和体内VSMC 实验中均表达增强，是VSMC 表型转化的一个重要调节因子，能有效抑制VSMC表型转化。

3.5 外泌体中miRNA 调节血小板活性 血小板活化、黏附和聚集亦是AS 发病机制的重要环节。通过对As 患者服用抗血小板药物阿司匹林的研究中发现，血小板外泌体中的miR⁃126 和miR⁃223 的表达水平均降低［20⁃21］。有研究选取了血小板中miR⁃200b、miR⁃495、miR⁃107 这3 种miRNA与其相应的靶基因相结合，发现三者均可通过调节相关蛋白的表达影响血小板活性［22］。这些研究表明，部分miRNA能够调节血小板活性，有望成为AS 治疗的潜在标志物。

4 外泌体负载中药对动脉粥样硬化的防治及对其他疾病的影响

中药可通过多途径、多位点对靶器官进行调控，从而达到预防、治疗疾病的目的。外泌体有膜包裹，所运载的物质不会轻易被蛋白降解，这对中药发挥更好的疗效具有重大意义。

4.1 姜黄素 姜黄素是来自植物姜黄（姜科）的根茎中的一种天然多酚，长期以来被用于治疗炎症相关的疾病。研究发现，负载有姜黄素的外泌体能够通过载脂蛋白A1与ATP 结合盒蛋白A1 介导途径使细胞内的低密度脂蛋白流出量增加，可降低细胞内胆固醇水平，并且还发现由外泌体搭载的姜黄素的药物疗效增加［23］。Ma 等［24］发现，姜黄素不仅能有效抑制LPS 诱导的细胞因子TNF⁃α、IL⁃6 的表达，还可抑制RAW264.7 巨噬细胞与THP⁃1 源性巨噬细胞中miR⁃155 的表达；通过阻断PI3K／AKT 信号通路，可导致miR⁃155 水平降低，说明姜黄素抑制LPS 诱导的炎症反应的作用可能与抑制miR⁃155 的表达有关。

4.2 补阳还五汤 补阳还五汤在临床上用于治疗偏瘫和中风，最近研究发现，该方干预骨髓间充质干细胞（MSCs）衍生的外泌体时，能激活血管内皮生长因子的表达，诱导miR⁃126 的表达，抑制miR⁃221 和miR⁃222 的表达。另外，在大鼠双侧颈动脉结扎后，补阳还五汤干预的MSCs 的外泌体可以促进大鼠Ki⁃67 和脑内血管内皮生长因子的表达，使血管密度增加，可促进缺血区脑血管的生成，改善缺血症状［25］。

4.3 丹皮酚 丹皮酚是一种从中药牡丹皮中分离出来的活性化合物，可调节血细胞功能和保护血管细胞的损伤，已被证明具有抗AS 的作用［26］。Liu 等［27］在体内实验中证实，丹皮酚抑制了ApoE⁃／⁃小鼠AS 的发展，增加了miR⁃223 的表达，抑制了STAT3 通路；在体外实验中，丹皮酚抑制了HUVECs 中的炎症分泌、黏附和STAT3 的表达，可在miR⁃223 抑制剂转染入THP⁃1 细胞后逆转，说明丹皮酚可以通过增加HUVECs 中miR⁃223 的表达，降低HUVECs 中IL⁃1β、IL⁃6、ICAM⁃1、VCAM⁃1 的表达，并减轻THP⁃1 细胞与HUVEC 的黏附，从而抑制AS 的发生发展。

4.4 紫草素 紫草素是从中药紫草中分离出的萘醌，可通过减弱氧化应激抑制炎症反应、抑制DNA 拓扑异构酶的活性等机制抑制肿瘤细胞生长［28］。Wei 等［29］分析了乳腺癌细胞MCF⁃7 衍生的外泌体中的miRNA 谱，发现一些miRNA在外泌体中被特异性分选和丰富。通过敲除外泌体中最丰富的miRNA 和MCF⁃7 增殖试验发现，外泌体中miR⁃128 负调节MCF⁃7 受体细胞Bax 水平，并抑制细胞增殖。这些结果表明，紫草素通过减少肿瘤细胞来源的外泌体miR⁃128的表达抑制MCF⁃7 的增殖。

4.5 三七总皂苷 三七是属于五加科的一种中药，临床上常用于心脑血管疾病方面的治疗，三七总皂苷（PNS）已被证实是药材发挥心脏保护作用的主要有效成分。PNS 可显著减弱异丙肾上腺素（ISO）诱导的心肌损伤和纤维化，在ISO 处理的小鼠心脏中miR⁃29c 表达显著降低，而PNS处理后其表达增加，表明PNS 的心脏保护作用可能是由于升高miR⁃29c 表达所致，这可有助于加强对PNS 治疗心血管疾病活性的理解［30］。

4.6 甘草 Xiang 等［31］从甘草煎剂中提取miRNA 和合成的miRNA 模拟物，用于干预从健康志愿者分离的外周血单核细胞，通过RT⁃PCR 分析Toll 样受体、转录因子、信号分子和细胞因子的基因表达，结果显示甘草miRNA 通过抑制参与T 淋巴细胞分化、炎症和凋亡基因的表达，可以显著调节外周血单核细胞。

5 总结与展望

外泌体可通过调节炎症反应、内皮细胞凋亡、巨噬细胞极化、血管平滑肌细胞表型转化及血小板活性等多个方面参与AS 发生发展过程，其中miRNA 在AS 病理过程中扮演着重要角色，已引起越来越多研究者的关注。研究表明，外泌体中的miRNA 的表达水平既可以调控AS 发生发展进程，也可以反映其疗效。中医药以整体观念及辨证论治为指导，通过多位点、多途径整合起效，对于复杂性疾病的治疗具有独特优势。然而，目前国内外对外泌体负载中药治疗AS 的研究几乎处于空白状态，故更深入地研究外泌体中miRNA 在AS 过程中的作用机制，并将其作为中药有效成分的载体，可能是相关诊断和治疗的新型生物标记物，以及相关研究新的着力点和新靶标，还可能使miRNA 成为药靶，或模拟miRNA 进行新药开发，具有很大的探索潜力和应用价值。