外泌体microRNAs：动脉粥样硬化疾病诊断和治疗的新型生物标志物*

闫宇涵，王占黎，于 慧

(1.内蒙古科技大学包头医学院研究生学院，内蒙古 包头 014060；2.内蒙古科技大学包头医学院第二附属医院检验科)

动脉粥样硬化是一种缓慢的进行性疾病，是冠心病、心肌梗塞、中风、脑梗死等疾病的根本原因[1]，心肌梗塞和中风仍然是全世界死亡的主要原因。目前已知多种因素都可以导致动脉粥样硬化发生和发展，如：吸烟、糖尿病、遗传因素等。动脉粥样硬化是血管壁脂质积聚周围的亚急性免疫介导的炎症，是造成动脉粥样硬化的原因。动脉粥样硬化的主要特征是单核细胞和T细胞对血管壁的浸润。基本病理变化是脂质进入动脉的内皮细胞中，导致细胞内外都有脂质集聚，随着脂质不断的集聚和结缔组织的大量增生形成了外观为黄颜色的粥样斑块，所以叫做动脉粥样硬化。本文对外泌体miRNAs对动脉粥样硬化中作用的研究进展进行综述。

1 外泌体的概述

1987年Johnstone等人首次从体外培养的网织红细胞中分离获得外泌体，并将其命名为 Exosomes[2]。当时他们认为这些生物囊泡是细胞主动向外排泄的一种废物。后来研究发现，几乎所有的动物细胞都可以产生并释放外泌体，包括：血小板、神经元、内皮细胞、树突状细胞和肝细胞等[3]。Hawari等人首次使用超速离心和蔗糖密度梯度法从人的血清和支气管肺泡灌洗液中分离外泌体，之后从唾液、尿液、母乳、腹水和脑脊液等体液中分离获得外泌体[4]。外泌体是粒径一般为30～100 nm、密度约为1.13～1.21 kg / L的微小囊泡状结构，其膜表面表达一种四次跨膜蛋白。已知CD63与CD9是外泌体的分子标志物[5]。外泌体包含蛋白质、脂质、mRNA及miRNAs等信使分子。研究表明，外泌体分泌到细胞外以后，经由血液、尿液和唾液等体液被相邻或远离的靶细胞吸收，在细胞间的信息传递中起到载体的作用[6]。

2 外泌体中的miRNAs

MiRNAs是一类广泛存在于人体组织的非编码小分子单链RNA，在胚胎发育、细胞增殖和分化、细胞凋亡等生理过程中起着重要的调节作用[7]。MiRNAs在物种间有着高度保守性、细胞组织特异性、时序性和位相性等特性[8]。MiRNAs生成过程中，首先在细胞核内转录生成初级转录产物，即pri-miRNAs[9]，经RNaseⅢ酶剪切，形成65～75个核苷酸的茎环结构，即pre-miRNAs，经Dicer进一步加工处理，剪切成大小为22个核苷酸的双链RNA，其中一条链形成成熟miRNA，另一条互补链被降解。成熟miRNA通过与靶基因3非编码区互补配对来抑制蛋白质生成，参与调节基因表达。2007 年，Valadi 等人从鼠肥大细胞来源外泌体中首次检测到miRNAs[10]。后来，外泌体中的多种miRNAs陆续被发现[11]。到目前为止已有700 多种miRNAs被证实在人体中排序[12,13]。

3 外泌体miRNAs与动脉粥样硬化

近些年来，外泌体miRNAs对动脉粥样硬化的诸多作用已成为临床所关注的热点。对其开展研究，将为动脉粥样硬化的诊断、治疗、预防等方面提供了新思路。本文将对外泌体miRNAs在动脉粥样硬化中部分病理环节中的作用展开综述，主要包括外泌体miRNAs在炎症反应、内皮细胞功能、平滑肌细胞功能、胆固醇的稳态、斑块及血管新生等方面的调节作用。

3.1炎症和内皮功能调节 血管壁的组成成分中包括了内皮细胞和平滑肌细胞，它们都参与维持血管稳态。动脉粥样硬化主要是血管在各种不同危险因子作用下的炎性反应。研究发现，外泌体miR-10a可调节炎症相关分子的表达，如：白介素-6(IL-6)、白介素-8(IL-8)、血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)和E-选择蛋白等[13]，通过调控内皮细胞表型变化来推动动脉粥样硬化的发生发展，而且，在主动脉发生了动脉粥样硬化的区域中miR-10a表达下调[14]。外泌体miR-21是第一个从哺乳动物中发现的miRNA[15]，成熟miR-21具有高度保守性，其编码基因位于17号染色体短臂2区3带2亚带 (17q23.2)，与蛋白编码基因VMP1(TMEM49)的位置重叠。miR-21的靶基因为多种抑癌基因[16]。血流剪切力改变可影响血管内皮细胞miR-21的表达[17]。作为miR-21的靶基因，过氧化物酶体增殖物激活受体α(血管壁中的一种重要抗炎介质)的表达受miR-21的调节，进而影响VCAM-1和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)的表达[13]，调节血管内皮细胞与单核细胞间的黏附，从而影响炎症及动脉粥样硬化[18]。Harris发现了miRNAs对内皮的功能具有调节作用[19]。研究发现，外泌体中miR-126可以作用于VCAM-1基因3非翻译区来抑制VCAM-1的表达，从而减少肿瘤坏死因子-α(TNF-α)诱导的内皮细胞与白细胞间的黏附，发挥了抗动脉粥样硬化作用[20]。另外，miR-143/miR-145的外泌体也是内皮细胞所分泌的，它们通过调节靶细胞血管平滑肌细胞中的基因选择性表达，从而调节了动脉粥样硬化[21]。Zheng等证实，miR-210可明显上调血管通透因子(VPF)的表达，且下调Runt相关转录因子3(RUNX3)的表达，进而影响内皮细胞的增殖、再生、迁移[22]。研究还发现，抑制miR-503的表达抑制人脐静脉内皮细胞的增殖，促进其凋亡[23]。

3.2血管平滑肌细胞功能调节 在血管平滑肌细胞中，外泌体miRNAs对动脉粥样硬化的调节也发挥着不可忽略的作用。研究人员发现，通过调节血小板源生长因子可调控外泌体miR-26a在血管平滑肌细胞中的表达，且 miR-26a 还能调节α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)基因和平滑肌肌球蛋白重链(SM-MHC)基因的表达，从而促进了血管内皮细胞形态发生改变以及动脉粥样硬化的发生[24]。斑块的形成是动脉粥样硬化斑块的明显特征，miRNAs可以调控平滑肌细胞表型的转化、增殖、迁移。研究表明，血管平滑肌细胞在动脉粥样硬化斑块中大约存在两种表型，一种为收缩型，另一种为合成型。收缩型为平滑肌细胞在正常生理条件下的表型；在受到超过其所能承受病理刺激因素下，平滑肌细胞活性会增强，同时它分泌的能力也会增强，表型就会发生改变，即由原来的收缩型向合成型转化[25]。研究人员发现，Kruppel样因子使内皮细胞中miR-143/miR-145的表达上调，将内皮细胞与平滑肌细胞共同培养时发现，内皮细胞来源外泌体可携带miR-143/miR-145等信号分子进入平滑肌细胞，通过调节基因表达引起平滑肌细胞表型发生改变，提示miR-145是血管平滑肌细胞表型的标志物[26]。进一步研究发现，将动脉粥样硬化模型小鼠注射miR-143/miR-145微泡，可以有效的缓解模型小鼠粥样硬化病变的发生和发展[27]。

3.3胆固醇的稳态 在动脉粥样硬化中胆固醇发挥着至关重要的作用，它参与动脉粥样硬化发生发展的每个阶段。已知miR-122富集于肝脏中，占肝脏总miRNAs含量的80 %以上[28]。研究表明，抑制肝脏中肝细胞来源外泌体miR-122水平，导致小鼠血浆中的胆固醇明显下降[29]。通过Microarray等基因分析技术研究得出，外泌体miR-122参与调节胆固醇合成相关基因的表达，如：朗德鹅3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A 合酶基因(HMGCS1)、羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶基因(HMGCoAR)和角鲨烯环氧酶(SE)等，提示其在调节胆固醇和脂肪酸代谢中发挥重要作用[30-32]。另外，胆固醇逆转运(RCT)是体内清除过多胆固醇的重要途径，是抗动脉粥样硬化的途径之一，其维持体内胆固醇的平衡具有重要的意义。最近，RCT领域中miRNAs的研究成为热点。研究表明，辅酶Q10可以导致巨噬细胞胆固醇发生逆向转运，并抑制动脉粥样硬化的进一步发生和发展[33]。进一步研究发现，辅酶Q10抑制外泌体miR-378的表达，进而使靶基因ATP 结合盒转运体 G1(ABCG1)抑制人和鼠的巨噬细胞中胆固醇流出[34]。因此，miR-378是调节巨噬细胞中胆固醇流出和抑制动脉粥样硬化的潜在生物标志物[34]。

3.4斑块及血管新生的调节 血流动力学改变影响动脉血管内皮细胞功能，与斑块的发生发展密切相关。例如，血管分叉处易发生湍流，其产生的低剪切力可诱导血液外泌体中miR-21、miR-92a、miR-663等miRNAs的表达，促进动脉粥样硬化的发生；而高层流剪切力可诱导血液外泌体中miR-10a、miR-23b、miR-101等miRNAs的表达，具有抗动脉粥样硬化作用[35]。而且，外泌体miR-133等能调节平滑肌细胞增殖及表型转化，进而影响胶原纤维的合成分泌[36]。后者对于动脉粥样硬化斑块的稳定性具有重要意义。另外，由于动脉粥样硬化斑块所处血管的管壁变厚，导致氧供给受到限制，此时需要形成新的血管以增加氧的供给量。血管新生的过程，首先血管基底膜发生溶解，血管内皮细胞向外游离，形成新生血管，这些微小的新生血管经过不断的重构和成熟，形成新的血管，逐渐的加入原有的血管网络系统，从而形成新的血管网络。血管新生早期有助于血管内膜养分供给，但是，斑块的不断发展和血管新生增多，往往不利于斑块的稳定性。目前已经报道的能够调节血管新生的miRNAs有很多，包括：miR-21b、miR-22、miR-27a、miR-126、miR-155、miR221/222等。例如，miR-155和miR221/222经内皮型一氧化氮合酶(eNOS)可抑制血管新生[37]；miR-22和miR-27a/27b分别通过调节信号转导与激活转录因子5A(STAT5a)和脑信号蛋白6A(SEMA6A)的表达来抑制血管新生[38]。

4 展望

外泌体miRNAs在细胞间起到传递信息的作用，并且参与调节动脉粥样硬化发生发展过程。目前，越来越多的参与调节动脉粥样硬化的外泌体miRNAs被发现，越来越多的miRNAs类似物被用于动脉粥样硬化的治疗研究。然而，影响动脉粥样硬化的更多的外泌体miRNAs有待进一步挖掘，外泌体miRNAs调节动脉粥样硬化的确切分子机制也不完全清楚。随着对外泌体miRNAs研究的不断深入，我们会更深入了解其在动脉粥样硬化中扮演的角色，也将为动脉粥样硬化治疗和预防等环节提供新的思路。