miRNA与阻塞性睡眠呼吸暂停并发心血管疾病关系的研究进展

舒富艳 综述 李永霞 审校

阻塞性睡眠呼吸暂停(Obstructive sleep apnea，OSA)是指患者在夜间睡眠时上气道反反复复发生完全或部分阻塞，导致明显的低氧血症、高碳酸血症和睡眠结构的紊乱，继而引起心脑血管疾病、代谢综合征等一系列临床症候群的一种慢性炎性气道性疾病，OSA在成年男性中的患病率约3%～7%，成年女性中约2%～5%[1]。目前，OSA继发心脑血管、2型糖尿病及代谢综合征的发病率呈上升趋势，尤其是继发的各类心血管疾病给患者带来了沉重的健康及经济负担，相关研究指出OSA继发各种心血管疾病包括高血压、内皮功能障碍、心力衰竭、心律失常等在内的发病率或死亡率越来越高，其难治性仍是当前面临的一项重大挑战[2]。而这一系列损害与OSA导致的慢性间歇性低氧(chronic intermittent hypoxia, CIH)密切相关，CIH的过程类似于缺血/再灌注损伤(ischemia/reperfusion，I/R)，在此过程中产生大量氧自由基(reactive oxygen speeies，ROS)，进而引起氧化应激及一系列炎症反应，从而引起血管内皮的损伤、交感神经系统夜间异常活跃、三大代谢的紊乱，累积的损伤最终造成心、肺、脑、胰腺、消化系统、血液系统等全身性的多系统、多器官损伤，而microRNA(miRNA)在炎症、氧化应激、缺氧和代谢紊乱中发挥了至关重要的作用[3]。近年来国内外已有不少研究发现，miRNA在OSA继发的心血管疾病中(高血压、冠心病、心力衰竭等)表达异常。目前OSA并发心血管疾病过程中miRNA如何发挥作用成为当前的研究热点，本文将对miRNA在OSA并发的心血管疾病中发挥的作用及机制进行综述。

miRNA的生成及作用机制

miRNA是一种非编码RNA，准确的基因表达调控对生物体的生长发育和功能非常重要。miRNA 是小RNA 家族成员之一， 它能通过mRNA 剪切和抑制蛋白翻译的方式对靶基因进行负调控。首先，miRNA基因在细胞核内通过RNA聚合酶Ⅱ(RNA pol Ⅱ)或RNA聚合酶Ⅲ(RNA polⅢ)转录成保留有茎环结构的初级miRNA(pri-miRNA)。随后，通过细胞核中的微处理器复合物Drosha-DGCR8(Pasha)切割pri-miRNA，从而得到形成长度约为70个碱基的保留发卡结构的前体 miRNA (pre-miRNA)。然后通过依赖输出蛋白5(Exportin-5)的转运机制将pre-miRNA 转运至细胞质内，随后在另一类核糖核酸内切酶Ⅲ (Dicer)的第二次剪切作用下，加工形成约为 18～25 个碱基长度的成熟miRNA。成熟miRNA的功能链与Argonaute(Ago2)蛋白一起加载到RNA诱导的沉默复合物(RISC)中，该复合物与靶mRNA 结合后，miRNA 的5'端与 mRNA 的3′-UTR 互补配对，而互补配对有2 种可能方式：完全互补结合和不完全互补结合。完全互补是以降解靶基因的方式使靶基因失去生物学效应；不完全互补是与靶基因的 mRNA3'端非翻译区结合，从而造成 mRNA 的降解或者抑制其翻译过程，调节基因表达[4]，进而调节细胞增殖、分化、生理和病理条件下的死亡，细胞代谢和免疫反应[5]。不同类型miRNA的作用各不相同，近年来关于各类型miRNA 的功能及作用机制方面的研究不断深入，尤其是在OSA并发的相关心血管疾病中的作用，得到了进一步阐述。

miRNA在 OSA中的的差异性表达

OSA可引起代谢紊乱，炎症和氧化应激，因此有关miRNA在这些过程中是否作用于相应的靶基因从而参与疾病的发生发展已进行了相关研究[6]。有研究对OSA患者中相关miRNA及其相关靶基因的表达进行了研究，发现同对照组比较，共有104个miRNA(如hsa-miR-485-5p，hsa-miR-107，hsa-miR-574 -5p和hsa-miR-199-3p)的表达呈现显著的差异性表达，并可作用于119个极大可能的潜在靶基因，进而参与OSA的致病过程，其中hsa-miR-485-5p，hsa-miR-107和hsa-miR-574-5p可靶向调节CAD，CPS1，ATP5L，COX6C，ATP5C1，COX5B，ATP5D，ATP5J和CYP21A2基因，而这些靶向基因在代谢途径中起关键作用。其中，CAD对脂质代谢途径、氧化应激及缺氧的调节中发挥着重要作用，CYP21A2、hsa-miR-107可能参与脂质和脂蛋白途径的代谢。因此与OSA相关的这些miRNA在其心血管系统损害过程中可能发挥着举足轻重的作用。

OSA并发内皮功能障碍患者中miRNA的表达

内皮功能障碍(ED)是心血管疾病的早期危险因素，而在OSA患者中miRNA-630对内皮功能障碍的调节发挥着非常重要的作用。Khalyfa A等人[7]对儿童OSA患者内皮功能障碍的研究中，用RT-PCR发现在OSA合并有内皮功能障碍的患者中发现了5个miRNA的异常表达，其中miRNA-16-5，miRNA-451 a，miRNA-5100和miRNA-630的表达降低，miRNA-4665-3p的表达增加，而miRNA-630的表达降低在内皮功能受损过程中尤为重要，在二次评估中，研究者对OSA并发内皮功能障碍的儿童采取临床推荐的切除扁桃体和腺样体标准治疗方法后，检测到内皮细胞的外泌体中miRNA-630恢复正常并伴随内皮功能的恢复；相反，对没有ED的受试者用miRNA-630抑制剂转染外泌体后，诱导ED功能表型改变。随后这些学者又通过实验进一步揭示了miRNA - 630可调节内皮细胞中的416个靶基因，这些靶基因明确涵盖了维持血管稳态建立的通路(如调节氧化应激的Nrf2、AMP激酶途径)及细胞间紧密连接的调控。这项研究发现表明外泌体miRNA-630可作为OSA并发心血管疾病的治疗靶点及治疗后效果评估。此外，另有研究[8]发现miRNA-30a在OSA并发内皮功能障碍的过程中同样伴有重要的角色,一些学者在以慢性间隙性缺氧诱导模拟的阻塞性睡眠呼吸暂停低通气的小鼠模型中发现，miRNA-30a能够靶向作用于Beclin-1 mRNA的3'非编码区，进而调控其在内皮细胞中的Beclin-1蛋白翻译，从而调节内皮细胞自噬；同正常组比较，在CIH时，miRNA高表达使内皮细胞中Beclin-1蛋白减少，自噬细胞减少，此时超声心动图显示EDV(舒张末期容积)和ESV(收缩末期容积)升高，EF%(射血分数)和FS%(短轴缩短率)降低；同CIH组比较，通过对CIH组小鼠静脉注射慢病毒抑制miRNA表达后，内皮细胞中Beclin-1蛋白增多，自噬细胞增多，此时超声心动态图显示EDV、 ESV降低，EF%、FS%升高，这项研究表明CIH时，miRNA-30a通过介导Beclin-1的翻译控制，进而引起的内皮细胞功能障碍和损伤，是促使心血管疾病发生发展的重要影响因素。如前所述，OSA在引起内皮功能障碍的过程中，miRNA发挥着至关重要的作用，尽管目前对miRNA在OSA合并内皮功能障碍的人类患者中的研究甚少，但是以上研究将为以相关miRNA作为治疗靶点及预后评估指标，在OSA合并心血管疾病的后续研究中提供重要依据。

OSA并发高血压患者中miRNA的表达

OSA引起的炎症反应及氧化应激会导致血管纤维化，细胞凋亡和交感神经激活，进而引起的内皮功能障碍和血管重塑，这对于高血压的形成发挥着非常重要的作用，而有研究证实miRNA在维持代谢稳态和稳定血压中起着关键性作用。因此，对于OSA并发高血压时，miRNA是否作用于与调节高血压相关的靶基因的研究，可以帮助我们更好地了解疾病的机制，并为它们的诊断及预后评估等提供新的目标。Yang等[9]通过研究发现同单纯OSA组及非OSA组相比，miR-126-3p，miR-26a-5p和miR-107在OSA合并高血压的患者中的表达明显下调，其中miR-126作为内皮特异因子，可以通过激活PI3K/Akt/eNOS 信号通路、增强血管重塑过程中的内皮修复，来保护器官或组织免受缺氧/复氧(H / R)诱导的损伤[10]，miR-26a可作为重要的抗血管生成因子，在miR-26a水平降低时可靶向作用于BMP/SMAD1信号通路，从而促进内皮细胞的血管生成[11],进而促进高血压的发生。目前，对OSA并发心血管疾病的诊断尚无完善标准，以上研究结果可能为此疾病的早期诊断及预后评估提供重要预警指标；此外，基于相关miRNA靶基因的发现，将为以后该疾病的治疗靶点提供重要的研究价值。鉴于Smad3可对巨噬细胞/单核细胞趋化性诱发炎症反应及增加ROS的产生等，Yu 等[12]通过对犬的一项研究证实Smad3作为miR-145的靶标之一，miR-145 / Smad3信号通路通过促进炎症和氧化应激，参与OSA引起的主动脉重塑，这对高血压的发生发展起着非常重要的作用。此外，基于GAX基因的表达存在于血管平滑肌细胞和血管内皮细胞中，其编码的转录因子可以调节肺动脉平滑肌细胞的增殖，而参与缺氧诱导的肺动脉高压(PHT)，有学者研究表明GAX基因作为miR-130a的靶基因，同对照组比较，在OSA并发肺动脉高压的小鼠中，miR-130a的高表达通过下调GAX基因时，血清中可检测到ET-1和EGF 的表达增加, 而NO和SOD表达降低，进而参与OSA相关PHT的进展[13]。

OSA并发动脉粥样硬化患者miRNA的表达

OSA夜间睡眠中反复的CIH引起机体的氧化应激、炎症和脂质代谢紊乱等，对动脉粥样硬化(AS)的发生起着重要作用，同样，miRNA在这些过程中也发挥着不可忽视的调节作用，目前对于miRNA与OSA并发AS的关系也进行了相关的研究。miRNA-365可能在AS患者的新生内膜形成中起到重要作用，Kim等[14]的研究证明，miRNA-365可作为一种非常重要的抗增殖因子，通过靶向作用于细胞周期蛋白D1(cyclin D1 )基因，进而抑制cyclin D1的表达，从而调节血管平滑肌细胞的增殖和迁移。Goedeke等[15]通过实验证实，miRNA- 148a可通过作用于低密度脂蛋白受体的mRNA从而达到对低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)的调节作用。 miRNA-378可以提高巨噬细胞中 ATP结合盒转运体A1(ABCG1)的表达水平，从而促进巨噬细胞中的胆固醇外流。基于以上研究发现，李坤等[16]通过研究证实，OSA组、 AS合并OSA组与对照组相比较，发现miRNA-148a -5p、 miRNA- 365-3p、 miRNA- 378c和 miRNA- 127-3p明显上调，且这些相关miRNA的表达与最大动脉内膜中层厚度(max-CIMT)相关，而max-CIMT与甘油三酯(TG)相关，这表明这些miRNA可做为OSA患者发生AS的早期预警标志。Li等[17]研究的另外一个实验表明在OSA患者中miR-664a-3p的表达与max-CIMT相关，在miR-664a-3p表达下调时，max-CIMT值增大。Zhang等[18]发现miR-664抑制促炎性细胞因子白细胞介素6、肿瘤坏死因子和丝裂原活化蛋白激酶1的表达，所以miR-664a-3p可能在OSA患者AS的发病机制中发挥作用。以上研究结果表明，OSA患者做到相关miRNA(如miRNA-148a -5p、miR-664a-3p等)的早期检测在临床上对指导相关心血管疾病发生的防治具有重大意义，但具体的临床应用仍需更多的循证医学证据。

OSA并发心力衰竭患者中miRNA的表达

OSA是促进、诱发、加重心力衰竭的高危因素，Cardin等[19]研究发现，miRNA-21在促进心肌纤维化中起到重要调节作用 ，敲除miRNA-21的大鼠心肌梗死后，心肌纤维化的进程和房颤的诱发均明显受到抑制。除此之外，Thum等[20]研究表明miRNA-21上调可抑制靶基因Spry1的表达，进而激活ERK-MAPK通路，促进心肌纤维化进程。而李雄风等研究发现ERK信号通路在慢性间隙性缺氧诱导的心房重构的病理生理过程中具有重要作用[21]，从而可进一步推测出OSA继发心力衰竭的过程中，miRNA-21起着非常重要的作用。心肌凋亡在心衰的发生发展过程中发挥着非常关键的作用，而MiRNA-214通过作用于靶基因缺氧诱导因子(HIF)-1α参与着心肌凋亡的调节。有研究指出缺氧可诱导(HIF)-1α蛋白的稳定及其转录进而激活Fas死亡受体凋亡通路，导致细胞凋亡增加[22]。陈沁等[23]学者研究发现在长期慢性间隙性低氧诱导的类似OSA的小鼠模型中证实，慢性间隙性低氧导致心肌细胞中miRNA-214的表达下调后，进一步上调其靶基因HIF-1α，激活Fas死亡受体凋亡受体通路导致细胞凋亡。以上研究表明相关miRNA作为潜在靶点为OSA继发心力衰竭的防治研究提供理论基础，尽管有学者研究发现托伐普坦可改善慢性间歇性缺氧所致的大鼠心力衰竭，其机制可能与调控miRNA-21/Spry1/ERK/MMP-9信号通路有关[24]，但是在对人体OSA并发心力衰竭的相关实验验证仍需进一步研究。

总结与展望

综上所述，由于miRNA在炎症、氧化应激及脂质代谢紊乱中发挥着至关重要的作用，所以，在OSA合并心血管疾病的患者中，miRNA可以通过作用于相应的潜在靶基因调节不同的信号途径，从而引起心血管疾病方面的内皮功能障碍、高血压、动脉粥样硬化及心力衰竭等相关并发症。目前以miRNA作为潜在的生物标志物，对OSA引起的心血管并发症的研究还处于早期阶段，进一步以miRNA为靶点，在OSA并发症包括心血管疾病在内的许多人类疾病的诊断、治疗及预后评估的相关研究仍是一重大挑战，需要更多实验来验证这些预测，随着研究的不断深入，miRNA的临床应用将使更多患者受益。