非編碼RNA在腹主動(dòng)脈瘤中的研究進(jìn)展

方 超， 丁 勇， 符偉國(guó)， 蔣俊豪

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院血管外科，復(fù)旦大學(xué)血管外科研究所，上海 200032

腹主動(dòng)脈瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)是指腹主動(dòng)脈的局限性瘤樣擴(kuò)張，其管腔直徑超過正常直徑的1.5倍[1]。AAA在男性人群中的發(fā)病率為6%、女性人群中為1.6%[2]，并且隨著年齡的增加其發(fā)病率逐漸上升。隨著腹主動(dòng)脈管腔的持續(xù)擴(kuò)張，瘤腔內(nèi)壓力不斷升高，當(dāng)壓力超過動(dòng)脈瘤管壁最大承受能力時(shí)，AAA則發(fā)生破裂引起大出血，患者死亡率高達(dá)80%[3]。據(jù)報(bào)道，每年約13 000人因AAA死亡，AAA已成為65歲以上老年人的重要死因[4]。目前手術(shù)治療(腔內(nèi)手術(shù)和開放手術(shù))仍是AAA的唯一有效治療手段，而臨床上尚無能有效抑制AAA發(fā)生和發(fā)展的藥物[5]。對(duì)AAA發(fā)病機(jī)制進(jìn)行深入研究，有利于發(fā)現(xiàn)潛在的藥物干預(yù)靶點(diǎn)。

AAA的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及多種類型的血管細(xì)胞，如內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和炎癥細(xì)胞等。腹主動(dòng)脈管壁可分為3層：內(nèi)膜、中膜和外膜。內(nèi)膜由單層內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成；中膜由平滑肌細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成；外膜由成纖維細(xì)胞和膠原纖維構(gòu)成。腹主動(dòng)脈中膜彈力層降解會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈管壁承受應(yīng)力改變，引發(fā)血流動(dòng)力學(xué)改變以及附壁血栓形成等病理生理變化。AAA的主要發(fā)病機(jī)制包括內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂、細(xì)胞外基質(zhì)降解、炎癥以及平滑肌細(xì)胞凋亡等[3]。

隨著研究的不斷深入，多種ncRNA及其功能逐漸被發(fā)現(xiàn)。人類基因組中，僅1.5%的基因序列編碼蛋白質(zhì)，而90%以上基因序列的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為非編碼RNA分子(non-coding RNA, ncRNA)。研究[6-7]表明，ncRNA不僅在細(xì)胞功能及個(gè)體發(fā)育中起重要作用，也在腫瘤和心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要功能。近年來，ncRNA尤其是microRNA(miRNA)在 AAA發(fā)病過程中的作用也被越來越多的研究所闡述[8]。ncRNA是指不編碼蛋白質(zhì)的RNA，主要通過調(diào)控表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后過程影響基因的表達(dá)。根據(jù)其生物學(xué)功能，可大致分為：(1)基因表達(dá)調(diào)控相關(guān)，如miRNA、piwiRNA(piRNA)和長(zhǎng)鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)；(2)RNA沉默相關(guān)，如核小RNA(small nuclear RNA, snRNA)和核仁小RNA(small nucleolar RNA, snoRNA)；(3)蛋白質(zhì)合成相關(guān)，如rRNA和 tRNA[9]。本文主要論述miRNA和lncRNA在AAA中的研究進(jìn)展。

1 miRNA與AAA

miRNA是一類包含約22個(gè)核苷酸的小RNA分子，主要作用是誘導(dǎo)RNA沉默以及參與基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控[10]。miRNA主要通過與mRNA互補(bǔ)配對(duì)，誘導(dǎo)mRNA鏈斷裂、縮短多聚A尾，進(jìn)而降低其穩(wěn)定性以及抑制其翻譯[11]。miRNA是基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的關(guān)鍵分子，參與細(xì)胞的增殖、分化及多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程[12-13]。近年來的文獻(xiàn)報(bào)道，多種miRNA分子參與調(diào)控AAA的發(fā)生發(fā)展。

1.1 miRNA與內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂 研究[14]發(fā)現(xiàn)，miR-712/205在小鼠AAA模型的內(nèi)皮細(xì)胞和中膜層表達(dá)均升高，證實(shí)miR-712/205可通過抑制基質(zhì)金屬蛋白酶抑制因子3(tissue inhibitor of metalloproteinase 3, TIMP3)和RECK基因表達(dá)從而減弱其對(duì)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)的抑制作用，而MMP表達(dá)升高可導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)降解和AAA形成。miR-29c-3p也與AAA發(fā)生有關(guān)，相比于正常對(duì)照組，AAA患者血清中miR-29c-3p表達(dá)升高；在人血管內(nèi)皮細(xì)胞中，miR-29c可能通過抑制彈性蛋白基因(elastin, ELN)、Ⅳ型膠原蛋白α1基因(collagen type Ⅳ alpha 1, COL4α1)、人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(gene of phosphate and tension homology deleted on chromosome ten, PTEN)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(vascular endothelial growth factor A, VEGFA)等與細(xì)胞外基質(zhì)合成相關(guān)基因的表達(dá)而發(fā)揮其作用[15]。

1.2 miRNA與平滑肌細(xì)胞增殖和凋亡 血管平滑肌細(xì)胞是血管中膜層最主要的細(xì)胞，其正常增殖和分化是維持血管結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定的基礎(chǔ)。血管平滑肌細(xì)胞通常分為2型：收縮型(分化型)和分泌型(去分化型)。分化成熟的平滑肌細(xì)胞以收縮功能為主，其增殖、遷移與分泌細(xì)胞外基質(zhì)的能力弱；分泌型的平滑肌細(xì)胞與之相反。研究[16]表明，平滑肌細(xì)胞2種類型的轉(zhuǎn)換失衡及凋亡與AAA的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。

miR-26a是調(diào)控血管平滑肌細(xì)胞表型的重要因子。下調(diào)miR-26a可通過調(diào)控卵泡壁顆粒細(xì)胞蛋白1 (drosophila mothers against decapentaplegic protein-1, SMAD1)和SMAD4導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞增殖和遷移能力下降，以及H2O2誘導(dǎo)的平滑肌細(xì)胞凋亡增加[17]。另一項(xiàng)研究[18]進(jìn)一步證實(shí)，AAA患者外周血中miR-26a的表達(dá)顯著下降，其可能通過激活PTEN/Akt/mTOR通路，進(jìn)而減少H2O2誘導(dǎo)的平滑肌細(xì)胞凋亡。miR-221/222可通過下調(diào)p27、p57和c-Kit蛋白的表達(dá)發(fā)揮促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖和遷移及抑制其凋亡的作用[19]。miR-21在平滑肌細(xì)胞中高表達(dá)，起到維持平滑肌細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的作用。miR-21參與調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)決定基因PTEN、程序性細(xì)胞死亡基因PDCD4和B細(xì)胞淋巴瘤基因BCL2等的表達(dá)[20-22]。研究[22]發(fā)現(xiàn)，球囊損傷后血管壁內(nèi)miR-21的表達(dá)升高，而敲除miR-21能抑制血管內(nèi)膜增生，而平滑肌細(xì)胞的遷移、增殖及類型轉(zhuǎn)換是血管內(nèi)膜增生的主要機(jī)制，提示miR-21能夠調(diào)控平滑肌細(xì)胞的增殖、遷移及類型轉(zhuǎn)換。Maegdefessel等[23]也在豬胰蛋白酶灌注和血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的小鼠AAA模型中發(fā)現(xiàn)， miR-21可通過促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖以及降低PTEN的表達(dá)而抑制小鼠AAA的形成。miR-504在AAA患者的主動(dòng)脈細(xì)胞中表達(dá)下降，其可能通過抑制p53依賴的血管平滑肌細(xì)胞凋亡途徑發(fā)揮保護(hù)作用，而過表達(dá)miR-504能夠促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖[24]。

1.3 miRNA與細(xì)胞外基質(zhì)降解 主動(dòng)脈管壁中膜除了平滑肌細(xì)胞外，還包含彈性蛋白和膠原纖維的細(xì)胞外基質(zhì)。細(xì)胞外基質(zhì)完整是維持血管壁正常結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)。而AAA的病理特點(diǎn)之一即為細(xì)胞外基礎(chǔ)降解。

在血管緊張素Ⅱ灌注ApoE-/-小鼠的AAA模型中發(fā)現(xiàn)，miR-195的表達(dá)顯著升高；小鼠主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)現(xiàn)，其作用靶點(diǎn)主要為細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，如膠原蛋白、蛋白多糖和彈性蛋白等；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，抑制miR-195后雖然未明顯抑制小鼠AAA的形成，但血管壁彈性蛋白和膠原蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)蛋白表達(dá)增加[25]。與之相反，Ma 等[26]發(fā)現(xiàn)，miR-195能通過TNF-α/NF-κB和VEGF/PI3K/Akt 通路抑制AAA的形成。Liang等的研究[27]表明，miR-195通過Smad3發(fā)揮促進(jìn)AAA 中膜重構(gòu)的作用，進(jìn)一步證實(shí)了miR-195對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的調(diào)控作用。miR-29b也在維持細(xì)胞外基質(zhì)穩(wěn)定和AAA發(fā)展過程中起重要作用。miR-29家族(miR-29a、miR-29b、miR-29c)可作用于Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白、彈性蛋白和原纖維蛋白-1等細(xì)胞外基質(zhì)蛋白[28]；進(jìn)一步研究證實(shí)， 在miR-29家族中，僅miR-29b在小鼠AAA形成過程中持續(xù)低表達(dá)，而抑制miR-29b能增加編碼膠原蛋白和彈性蛋白基因的表達(dá)，進(jìn)而抑制AAA的形成，過表達(dá)miR-29b則會(huì)加速AAA的形成并增加其破裂率[28]。

1.4 miRNA與炎癥 miR-155與AAA發(fā)生相關(guān)，其在AAA患者血清及AAA標(biāo)本中表達(dá)升高，可通過下調(diào)CTLA4和Smad2基因的表達(dá)來促進(jìn)T細(xì)胞的發(fā)育，進(jìn)而增強(qiáng)慢性炎癥反應(yīng)[29]。而且，抑制miR-155能夠減少小鼠主動(dòng)脈瘤修復(fù)術(shù)后缺血引起的截癱的發(fā)生[30]。miR-181b則能通過下調(diào)TIMP-3的表達(dá)來增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的侵襲和增殖能力，從而促進(jìn)AAA的形成[31]。與之相反，miR-103a可通過下調(diào)ADAM10基因表達(dá)抑制主動(dòng)脈管壁的炎癥，進(jìn)而抑制AAA的形成和發(fā)展[32]。miR-24在人AAA標(biāo)本中表達(dá)降低，且其表達(dá)水平與患者AAA最大徑負(fù)相關(guān)；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-24通過抑制Chi3l1的表達(dá)而降低主動(dòng)脈管壁的炎癥，并且高表達(dá)miR-24能抑制小鼠AAA形成[33]。人間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡通過miR-147發(fā)揮其抑制主動(dòng)脈瘤形成和巨噬細(xì)胞活化的作用[34]。此外，miR-126模擬物構(gòu)成的治療性微泡在體外和體內(nèi)均能減少炎癥因子VCAM-1的表達(dá)，也能抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的小鼠AAA的形成[35]。miR-33也與AAA發(fā)生發(fā)展有關(guān)。體外實(shí)驗(yàn)[36]表明，miR-33可通過使c-Jun N-末端激酶失活降低巨噬細(xì)胞的MMP-9表達(dá)，也可通過抑制p38絲裂原活化蛋白激酶降低血管平滑肌細(xì)胞內(nèi)炎癥因子MCP-1的表達(dá)，而敲除miR-33能抑制血管緊張素Ⅱ和 Cacl2誘導(dǎo)的小鼠AAA形成。

2 lncRNA與AAA

lncRNA是一類不編碼蛋白質(zhì)且長(zhǎng)度>200 nt的RNA。lncRNA參與蛋白質(zhì)折疊、細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的修剪以及酶活性的調(diào)節(jié)等生理過程。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)lncRNA的表達(dá)異常與多種人類疾病有關(guān)，但大多數(shù)lncRNA的功能和作用機(jī)制尚不清楚[37-38]。在心血管發(fā)育和心血管疾病領(lǐng)域，僅少數(shù)lncRNA分子的功能被闡明。lncRNA常作為一種潛在的生物標(biāo)志物，用于協(xié)助診斷心血管疾病。另外，lncRNA也能通過影響細(xì)胞的功能而影響疾病的進(jìn)展。

AAA與動(dòng)脈粥樣硬化具有相似的危險(xiǎn)因素，如吸煙、高血壓等，而兩者的病理改變也部分相同，如均涉及動(dòng)脈管壁的炎癥反應(yīng)以及平滑肌細(xì)胞的增殖和凋亡等。linc-p21通過調(diào)控p53的活性而抑制血管平滑肌細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡，進(jìn)而影響動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展[39]。H19作為一種lncRNA分子，也在心血管系統(tǒng)中發(fā)揮廣泛作用：H19可通過調(diào)控miR-19b對(duì)Sox6表達(dá)的抑制作用而影響細(xì)胞的增殖和凋亡；抑制H19能夠抑制人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)及毛細(xì)血管的形成；H19來源的miR-675可通過調(diào)控平滑肌細(xì)胞內(nèi)的PTEN基因表達(dá)而加重血管的再狹窄[40-42]。

lncRNA分子ANRIL能通過調(diào)控染色體9p21上CDKN2A/B基因的表達(dá)而影響細(xì)胞的生長(zhǎng)[43]，而CDKN2B缺失又能通過促進(jìn)p53依賴的平滑肌細(xì)胞凋亡促進(jìn)動(dòng)脈瘤的形成[44]，因此ANRIL可能影響AAA的發(fā)生和發(fā)展。但這一結(jié)論仍需要進(jìn)一步的研究來證實(shí)。

lncRNA的作用機(jī)制之一是作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA分子干預(yù)靶miRNA的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)miRNA作用靶基因的表達(dá)。lncRNA分子RNCR3也與動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)。人和小鼠動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中RNCR3的表達(dá)均明顯升高，而RNCR3通過與靶miRNA競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，與KLF2、miR185-5p形成一個(gè)反饋環(huán)路，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞功能[45]。

3 小結(jié)與展望

多種ncRNA分子通過各種環(huán)節(jié)參與調(diào)節(jié)AAA的發(fā)生發(fā)展過程。目前關(guān)于miRNA參與調(diào)控AAA發(fā)生發(fā)展的研究已經(jīng)較多，但由于miRNA分子的多樣性和AAA發(fā)生機(jī)制的復(fù)雜性，miRNA調(diào)控AAA發(fā)病的研究仍有很大空間。此外，附壁血栓、血管新生以及免疫炎癥等也可能與AAA的發(fā)病有關(guān)，而目前相關(guān)研究較少，因此，miRNA在這些方面的作用和機(jī)制有望行進(jìn)一步探索。lncRNA作為新興的研究熱點(diǎn)之一，目前關(guān)于lncRNA與AAA的研究仍然較少，而其調(diào)控AAA的過程可能更復(fù)雜，因此需要更多的研究探索其在AAA發(fā)生發(fā)展中的作用。

miRNA與lncRNA廣泛參與AAA的發(fā)生和發(fā)展，因此有望根據(jù)其具體作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)潛在的新的藥物干預(yù)靶點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到通過藥物控制AAA發(fā)生發(fā)展的作用。此外，隨著檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，miRNA和lncRNA也可能作為檢測(cè)指標(biāo)，用于協(xié)助AAA的診斷。