非编码RNA在肺动脉高压中的机制及最新研究进展*

黄 杰，姜艳娇，胡盼盼 综述，刘 云 审校

(徐州医科大学附属连云港医院，江苏 连云港 222002)

肺动脉高压(PAH)是指在静息状态下，平均肺动脉压(mPAP)≥25 mm Hg的恶性心血管疾病[1]。其临床症状与进行性右心功能不全的症状相类似，通常在劳累后发生，主要表现为疲劳、呼吸困难、胸闷、胸痛和晕厥，部分患者还可表现为干咳和运动诱发的恶心、呕吐[2]。PAH的直接原因是血管异常收缩和血管异常重构使得管腔出现狭窄，从而导致肺动脉压力及肺血管阻力的升高。离子通道、炎症因子及遗传因素等被认为与其发病机制相关[3]。目前临床上对于PAH并没有针对性的治愈方法，现有的治疗方法仅能延缓PAH的病情发展及缓解PAH的临床症状。PAH仍然是人类生命健康的重大威胁。

非编码核糖核酸(ncRNA)包括微小RNA(miRNA)、长链非编码RNA(lncRNA)、环状RNA(circRNA)等[4]，是一类不具有翻译成蛋白质功能的RNA分子，它们在内皮细胞和平滑肌细胞的增殖、功能调节等方面发挥重要作用[5]。

本文将从miRNA、lncRNA及circRNA三个方面阐述非编码RNA在PAH中的机制及最新研究进展，以期能够在PAH的治疗方法上找到新的突破。

1 miRNA与PAH

miRNA是一种小分子非编码RNA，在机体的许多病理生理过程中都有参与。它可以通过抑制信使RNA(mRNA)的翻译或促进mRNA的降解，参与转录后的基因表达调控[6]。miRNA的表观调控失调对于PAH的发生有推动作用[7]。

1.1 miRNA参与PAH的血管重塑

肺血管重塑是PAH的重要标志之一。尽管肺血管重构的发生机制尚不清楚，但已有证据表明，肺血管重塑的发生会受到内皮细胞(EC)以及平滑肌细胞(SMC)调节的影响[8]。而miRNA则可以通过各种细胞通路对EC和SMC的增殖与迁移进行调控[9-10]。肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)的过度增殖会导致PAH的血管重塑。

针对PASMCs的分子机制，有研究表明，过表达miR-182-3p能够有效抑制PASMCs的增殖，从而对血管重构产生调节作用。miR-182-3p通过其目标骨髓相关分化标记物(Myadm)发挥对PASMCs增殖的抑制作用，而Myadm则通过KLF4核出口依赖机制诱导PASMCs的增殖[11]。KLF4是一种具有保守锌指结构域的转录因子，可以在EC和SMC中表达。在心血管系统中，作为血管稳态的调节因子，KLF4对血管有一定的保护作用[12]。作为KLF4同一家族的KLF2被认为是人类PAH的一个重要特征，其诱导的外泌体miR-181a-5p和miR-324-5p能通过Notch4等血管稳态因子发挥协同作用，减少肺血管的重构[13]。

通过叉头框蛋白O3(FOXO3)和PERP发挥作用的miR-629能够促进PASMCs的增殖而加速PAH血管重构的进展[14]。此前有证据表明，FOXO3是miR-629的一个靶点，并在胃癌的发展过程中发挥重要作用。作为FOXO转录因子家族中的成员，FOXO3在细胞生长、细胞周期和细胞凋亡等方面起重要调控作用[15]。同样，作为肿瘤抑制转录因子p53的转录靶点，PERP能有效抑制肿瘤细胞的增殖和促进细胞凋亡[16]，这种现象也在PAH病程的PASMCs中被发现[14]。

miR-508-3p也被认为是一种潜在的抗PAH-miR。MA等[17]发现，miR-508-3p的异位表达会促使PASMCs的迁移和增殖，此过程主要由其直接靶基因所介导。下调miR-508-3p后，NR4A3的表达增加进而激活下游的细胞外信号调节激酶(MEK)信号通路，MEK信号通路已经被证明在PAH的发生发展中发挥重要作用。

随着近年来对miRNA的深入研究，越来越多的miRNA被证明参与了PAH的血管重构。一些miRNA可以诱发或加重PAH的血管重塑。例如，miR-221-3p可以通过抑制ANIX2或TIMP3来促进PASMCs的增殖[18-19]。而有些miRNA则可以预防或抑制PAH的血管重塑，miR-455-3p-1通过抑制丝裂原活化蛋白激酶(RAS)-ERK或成纤维细胞生长因子(FGF7)来抑制PASMCs的增殖[20]。由此可见，以miRNA为靶点来治疗PAH的血管重构是可行的。

1.2 miRNA参与PAH的炎症反应

炎症在PAH的形成中发挥重要作用。缺氧会诱发肺泡炎症的发生，主要表现为巨噬细胞的交替激活和促炎因子的增加，这个过程将促进缺氧诱导PAH的发展[21]。作为炎症的新型调节剂，miRNA能够影响炎症的进展。例如，miR-155和miR-93在哮喘和骨关节炎的发生过程中具有保护和抗炎作用[22-23]。

miR-150是一种能够通过自噬来影响促炎因子释放的miRNA，对炎症性疾病具有很好的调节作用[24]。一些研究表明，miR-150在内皮细胞中表达以发挥对PAH过程中炎症的调节作用。miR-150的有益作用与pten样线粒体磷酸酶(PTPMT1)依赖的线粒体磷脂心磷脂的生物合成有关，能够降低促炎症基因的表达。PTPMT1可以减轻人肺内皮细胞和特发性PAH血管内皮集落形成细胞(ECFCs)的炎症和凋亡。miR-150在PAH过程中的抗炎作用有望使其成为治疗PAH的潜在治疗方法[25]。

纤维母细胞生长因子21(FGF21)对炎症因子有着较高的抑制作用，对于PAH以及动脉粥样硬化等心血管疾病都有很好的抑制作用[26]。miR-27b参与炎症的发生并且在缺氧条件下的肺动脉内皮细胞中高度表达。基于以上现象，YAO等[27]进一步研究发现，FGF21通过抑制miR-27b的表达从而促进过氧化物酶体增生激活受体γ(PPARγ)的表达，减轻缺氧诱导的肺动脉内皮细胞功能障碍和炎症。

白细胞介素是一类重要的促炎细胞因子，在炎症的发生过程中发挥重要作用。白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)已被证实是miR-140-5p的两个靶基因，并且miR-340-5p对IL-1β和IL-6具有负向调控作用。过表达miR-340-5p能够降低IL-1β和IL-6水平，从而减少炎症介质的释放，减轻PASMCs的增殖以及肺动脉内皮细胞的功能障碍，以达到对PAH的治疗效果[28]。

紫苏醇(PA)和槲皮素(QS)在野百合碱(MCT)诱导的PAH大鼠模型中能够明显改善炎性反应。在PAH大鼠模型中，miR-204的表达降低。经PA或QS处理后，miR-204的表达显著增加。PA和QS可能通过影响多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1(PARP1)和miR-204及其下游靶点缺氧诱导因子1α (HIF1α)和t细胞胞浆核因子2(NFATc2)的表达来改善PAH。在炎性反应中，PARP1激活与miR-204水平降低相关联[29]。

1.3 miRNA参与PAH的遗传过程

骨形态发生蛋白2型受体(BMPR2)的突变是PAH大多数家庭和遗传形式的基础[30]。BMPR2作为维持血管稳态的重要因子，其改变与PAH的发展息息相关。BMPR2缺乏会增加内皮炎性反应，从而导致不良血管重构。BMPR2在血管系统中的表达对于正常的血管功能至关重要。许多miRNA调节ECs和SMCs的增殖、分化和凋亡。一些miRNA，如miR-130/301、miR-20a和miR17/92簇参与了PAH中BMPR2途径的中断[31]。

研究表明，脂肪来源的间充质干细胞(ASCs)和ASCs来源的外泌体(ASCs-exos)在PAH中起保护作用。miR-191作为ASCs-exos中最有代表性的生物活性物质之一，是通过对BMPR2的调控从而在PAH中发挥作用。miR-191可以直接抑制BMPR2的降解，从而改善mct诱导的PAH的发展。除此之外，BMPR2也是miR-191介导人肺动脉内皮细胞(HPAECs)增殖过程中的一环[32]。

BMPR2同样也能够通过影响PASMCs中miRNA的表达来影响PAH的发展。在WALLACE等[33]的研究提示，雌激素的异常合成和代谢与PAH的发生有关，在BMPR2基因的启动子区域有一个雌激素反应元件，它可能在BMPR2受体表达的抑制中发挥作用。雌激素降低BMPR2信号转导可能通过降低pre-miRNA间接促进miRNA-96的基因沉默效应。5-羟色胺1B受体(5-HT1BR)是miRNA-96的靶点，miRNA-96的表达可以调节PAH患者PASMCs中5-ht1br介导的重塑/增殖。PASMCs中miRNA-96表达的降低是由于雌激素和BMPR2缺乏引起的，进而导致5-HT1BR的表达增加，并加重PAH的进展。

2 lncRNA与PAH

lncRNA是一类分子量从数百到数万不等的核苷酸，具有不同的表达水平，可定位于细胞核或细胞质内靶点长链非编码RNA。lncRNA通常具有与mRNA相似的性质，但不能翻译成蛋白质，而是作为RNA分子发挥作用[34]。近年来，越来越多的证据表明，lncRNA是基因表达的重要调控因子，在维持细胞稳态方面发挥重要作用[35]。lncRNA可以通过调节SMC和EC或参与细胞免疫调节来影响血管疾病的进展[36]。

2.1 lncRNA通过调控miRNA参与PAH

除了直接参与调控基因表达外，lncRNA还可以扮演竞争性内源性RNA (ceRNA)的角色，与相应的miRNA反应元件竞争性结合后调节基因表达水平，影响细胞功能[37]。长链非编码RNA癌症易感性候选物2(Lnc-CASC2)是miR-222的海绵，能够负调控miR-222在PASMCs中的表达。

miR-222通过调节其靶蛋白ING5的表达，促进缺氧诱导的PASMCs的增殖和迁移。总之，Lnc-CASC2可以通过调节miR-222/ING5轴来抑制血管重塑，从而抑制缺氧诱导的PASMCs的增殖和迁移[38]。尽管作用于同一目标，但不同lncRNA影响miRNA的下游靶点不同，对于PAH的调控作用也不尽相同。对于同样作用于miR-222并作为其宿主转录本的LncR-Ang362，其对miR-222起正向调控作用。核因子-κB(NF-κB)是一种炎症相关的信号通路，它的激活能促进PASMCs的增殖和迁移，而LncR-Ang362则是通过促进miR-222的表达来激活NF-κB[39]。此外，LncR-H19通过海绵miRNA-let-7b上调其靶点AT1R的表达来刺激PASMCs增殖。LncR-H19也有望成为鉴定PAH的新的生物标志物和治疗靶点[40-41]。

2.2 lncRNA通过p53参与PAH

p53是一种转录因子，通过调控数十个具有多种生物学功能的靶基因来抑制肿瘤生长。它是癌症中最常见的突变基因[42]。p53可在细胞缺氧状态下被激活，在DNA修复、细胞周期阻滞、衰老和凋亡等方面发挥重要作用[43]。在缺氧诱导的PAH小鼠模型中，p53的表达明显降低。研究表明，抑制PASMCs中p53的表达将导致糖酵解的上调和线粒体呼吸的下调而诱导PAH[44]。

研究表明，辅激活因子乙酰转移酶p300可以介导p53的乙酰化，并与p53的转录激活域结合，形成p53-p300复合体进入细胞核。p300对于p53的稳定有重要调控作用。LncR-TYKRIL能够充当p53的诱饵分子与其n端相结合。抑制LncR-TYKRIL的表达会导致细胞核中p53-p300复合体的增加，并影响p53的稳定，进而影响p53在PAH中的生理作用[45]。SUN等[46]的研究显示，当p53处于细胞核中时是不具有活性的，处于细胞质时才具有生物活性。LncR-MEG3对于p53活性的调节作用正是通过干预p53的核易位发生的。

3 circRNA与PAH

circRNA是一种环状非编码RNA，其下游剪接提供位点(5′剪接位点)以相反的顺序剪接到上游受体剪接位点(3′剪接位点)，广泛存在于从古细菌到人类的各种物种中。早期circRNA被认为只是转录产物或剪接噪声，在生物过程中不发挥作用。但随着对circRNA的深入研究，越来越多的circRNA被发现于许多生理病理过程中[47]。circRNA最主要的作用机制是作为海绵结合特定的miRNA 或 miRNA组，隔离它们并抑制其功能，同时也能翻译成功能性蛋白。circRNA在调控基因、维持机体正常稳态、调节疾病过程中都发挥重要作用[48]。例如，circATP2B4与circ_0016070通过其相对应的miR-223/ATR轴和miR-942/CCND1轴促进PASMCs的增殖和迁移，进而影响PAH的进展[49-50]。在慢性血栓栓塞性肺动脉高压中，circRNA也能扮演调节疾病的关键角色。MIAO等[51]对人体血液样本进行研究发现，慢性血栓栓塞性肺动脉高压有351个不同表达的circRNA，其中hsa_circ_0002062 和 hsa_circ_0022342最有可能影响疾病进展。

4 小 结

PAH是一种高度恶性的心血管疾病，目前对于PAH的治疗缺少行之有效的方法，PAH仍然威胁着人们的生命健康。目前寻找PAH的治愈方法主要还是从PAH的发病机制入手。ncRNA主要包括miRNA、lncRNA和circRNA三类。这ncRNA通过彼此间的相互作用在PAH的发生中发挥重要作用。其中miRNA在PAH中的研究比较多，许多lncRNA和circRNA也是通过调控miRNA的作用来影响PAH。miRNA最具有成为PAH的生物标记物以及治疗靶点的潜力。