微RNA與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的關(guān)系

黃 攀，徐 敏，何曉英

(1.德陽市人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，四川 德陽 618000； 2.德陽市第二人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，四川 德陽 618000；3.西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，四川 瀘州 646000)

動(dòng)脈粥樣硬化是導(dǎo)致心腦血管疾病的主要病因，其中不穩(wěn)定斑塊的破裂、脫落是造成動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)并發(fā)癥的主要機(jī)制[1-2]。目前，相關(guān)影像學(xué)檢查僅能檢出已發(fā)生結(jié)構(gòu)改變的病變，對具有不穩(wěn)定傾向的斑塊不能起到良好的早期預(yù)測作用。微RNA(mircoRNA，miRNA)是一類小分子RNA，主要參與哺乳動(dòng)物體內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄后翻譯的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，miRNA可通過多種途徑調(diào)控動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性，可能成為研究動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的新靶點(diǎn)[3]。現(xiàn)對miRNA與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的關(guān)系予以綜述，以期為預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化性疾病提供新思路。

1 miRNA

1.1miRNA的發(fā)現(xiàn) 1993年，首次在線蟲中發(fā)現(xiàn)了1種小分子RNA，它可通過堿基互補(bǔ)配對原則與靶信使RNA的3′端非編碼區(qū)域結(jié)合，抑制相關(guān)靶基因的蛋白質(zhì)翻譯，從而調(diào)控線蟲發(fā)育，由此人們首次發(fā)現(xiàn)第1個(gè)miRNA——Lin4[4]。隨后人們逐漸認(rèn)識到，miRNA本質(zhì)是一類長度為17～22個(gè)核苷酸序列的單鏈非編碼小分子RNA，主要參與體內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄后翻譯的調(diào)控，至今約有1 000種人類miRNA相繼被發(fā)現(xiàn)，占人類基因總數(shù)的1%，可調(diào)控30%以上相關(guān)靶基因轉(zhuǎn)錄后的表達(dá)情況，基本參與人類生長發(fā)育、疾病發(fā)生發(fā)展的全過程[5-6]。

1.2miRNA的合成機(jī)制 細(xì)胞核中miRNA轉(zhuǎn)錄形成的初級產(chǎn)物前miRNA被核酶DROSHA RNase切割為長度為70個(gè)核苷酸左右的前miRNA，后者在相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白作用下轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，在胞質(zhì)中前miRNA被DICER核酸內(nèi)切酶剪切為長度為17～22個(gè)核苷酸的雙鏈miRNA[7]。雙鏈miRNA結(jié)構(gòu)中5′端含有不匹配的核苷酸序列，造成5′端序列結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，最終形成生物學(xué)功能成熟的單鏈miRNA，大多來源于5′端的核苷酸序列[8]。此外，極少數(shù)的miRNA還可以從內(nèi)含子RNA和沒有編碼蛋白質(zhì)功能的外顯子中經(jīng)加工轉(zhuǎn)變而來[9-10]。

2 影響動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定的因素

影響動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的因素包括內(nèi)部因素和外部因素，其中內(nèi)部因素主要有新生血管的密度、斑塊內(nèi)偏心脂質(zhì)的大小、炎癥反應(yīng)、表面纖維帽厚度以及平滑肌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞的含量等；外部因素主要是指血流動(dòng)力學(xué)引起的力學(xué)和切應(yīng)力的變化[11-12]。內(nèi)外因素共同作用決定了斑塊破裂與否，其中內(nèi)部因素往往起主導(dǎo)作用，下文主要探討內(nèi)部因素對動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的影響。

2.1新生血管與斑塊穩(wěn)定性 血管新生指在原來血管的基礎(chǔ)上，內(nèi)皮細(xì)胞通過芽生或非芽生的方式形成新血管的過程。動(dòng)脈粥樣硬化中由于斑塊內(nèi)部血液供應(yīng)減少，長期的缺氧、炎癥反應(yīng)可通過血管內(nèi)皮生長因子信號通路誘導(dǎo)血管新生長入斑塊內(nèi)[13]。新生血管內(nèi)皮細(xì)胞之間聯(lián)系非常松散，通透性高，利于血氧的交換，但新生血管結(jié)構(gòu)簡單，脆性極大，非常容易破裂導(dǎo)致斑塊的不穩(wěn)定性增加。研究發(fā)現(xiàn)，破裂的動(dòng)脈粥樣硬化斑塊內(nèi)新生血管密度較未破裂斑塊明顯升高，且新生血管密度與斑塊穩(wěn)定性呈正相關(guān)[14]。Ross等[15]通過研究認(rèn)為，血管新生是動(dòng)脈粥樣硬化穩(wěn)定斑塊向不穩(wěn)定斑塊轉(zhuǎn)化的重要標(biāo)志，故研究血管新生通路中的相關(guān)因子有助于開發(fā)研制穩(wěn)定斑塊的藥物，這對預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化并發(fā)癥極其重要。

2.2炎癥反應(yīng)與斑塊穩(wěn)定性 動(dòng)脈粥樣硬化是一種慢性炎癥反應(yīng)性疾病。炎癥反應(yīng)參與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生的病理生理過程[16]。動(dòng)脈粥樣硬化起始階段，氧化型低密度脂蛋白作為主要的啟動(dòng)因子，其細(xì)胞毒性作用可直接損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞導(dǎo)致內(nèi)皮通透性改變，繼而引起脂質(zhì)、細(xì)胞成分等穿過受損內(nèi)皮并沉積于內(nèi)膜下。同時(shí)，在氧化型低密度脂蛋白、單核細(xì)胞趨化蛋白1、血小板源性生長因子等成分共同作用下，血液中的淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞等白細(xì)胞成分開始在受損內(nèi)皮下黏附、聚集，白細(xì)胞黏附后產(chǎn)生的炎性細(xì)胞因子使局部血管長期處于炎癥反應(yīng)中。此外，單核細(xì)胞在單核細(xì)胞趨化蛋白1刺激下可轉(zhuǎn)變?yōu)閱魏司奘杉?xì)胞，后者經(jīng)表面受體介導(dǎo)吞噬氧化型低密度脂蛋白后轉(zhuǎn)變?yōu)榫奘杉?xì)胞源性泡沫細(xì)胞，此階段即動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展期[17]。被吞噬的脂質(zhì)由于已發(fā)生修飾作用，具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性或在炎癥反應(yīng)作用下，泡沫細(xì)胞發(fā)生破裂、壞死、崩解形成粥樣斑塊的脂質(zhì)核心，此外巨噬細(xì)胞還可產(chǎn)生C反應(yīng)蛋白、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)和白細(xì)胞介素(interleukin，IL)6等多種炎性細(xì)胞因子，這些炎性細(xì)胞因子可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)分子產(chǎn)生，后者進(jìn)入血液循環(huán)進(jìn)一步推動(dòng)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的進(jìn)展。炎癥反應(yīng)還可加速動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的破裂，增加斑塊的不穩(wěn)定性。一方面，炎癥反應(yīng)可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞活化增強(qiáng)、細(xì)胞黏附分子產(chǎn)生增多，進(jìn)而引起泡沫細(xì)胞形成增多，從而募集更多的脂質(zhì)成分導(dǎo)致脂質(zhì)核心體積增大；另一方面，炎癥反應(yīng)還可促進(jìn)巨噬細(xì)胞增殖、活化并分泌抑制平滑肌細(xì)胞增殖、膠原纖維合成的γ干擾素；此外，炎癥反應(yīng)還能誘發(fā)血管痙攣，通過影響斑塊處力學(xué)的改變進(jìn)而增加斑塊的不穩(wěn)定性[18]。穩(wěn)定型心絞痛可以向不穩(wěn)定型心絞痛甚至向急性心肌梗死演變，反映了動(dòng)脈粥樣硬化斑塊由穩(wěn)定斑塊向不穩(wěn)定斑塊的轉(zhuǎn)化，炎性細(xì)胞因子的表達(dá)水平是常用來評價(jià)有無炎癥反應(yīng)以及炎癥反應(yīng)強(qiáng)弱的指標(biāo)。有研究對比穩(wěn)定型心絞痛、不穩(wěn)定型心絞痛和急性心肌梗死患者外周血中IL-6和TNF-α的表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定型心絞痛患者體內(nèi)IL-6和TNF-α表達(dá)水平明顯低于不穩(wěn)定型心絞痛，而不穩(wěn)定型心絞痛患者體內(nèi)IL-6和TNF-α的表達(dá)水平明顯低于急性心肌梗死患者體內(nèi)IL-6和TNF-α的表達(dá)水平，可見斑塊的穩(wěn)定性與炎癥反應(yīng)有密切關(guān)系[19-20]。

2.3平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞與斑塊穩(wěn)定性 成熟粥樣斑塊由富含脂質(zhì)的柔軟的粥樣物質(zhì)(脂質(zhì)壞死核心)和纖維帽兩種成分構(gòu)成。研究發(fā)現(xiàn)，不穩(wěn)定斑塊往往具有較薄的纖維帽，纖維帽主要由密集的膠原纖維、散在的血管平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和少量的彈力纖維等成分組成。血管平滑肌細(xì)胞可以產(chǎn)生間質(zhì)膠原來增加粥樣斑塊的穩(wěn)定性；而巨噬細(xì)胞可以釋放多種基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP),如MMP-9、MMP-2，這些酶可以水解間質(zhì)膠原蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)成分使斑塊的穩(wěn)定性降低，由此可見，斑塊內(nèi)平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞含量也是影響斑塊穩(wěn)定性的重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，不穩(wěn)定型心絞痛患者斑塊內(nèi)平滑肌細(xì)胞凋亡率較穩(wěn)定型心絞痛患者高，而巨噬細(xì)胞凋亡減少可能有助于斑塊的穩(wěn)定[21-22]。此外，血管平滑肌細(xì)胞還可以通過影響斑塊內(nèi)的血管重構(gòu)、炎癥、鈣化等影響斑塊的穩(wěn)定性，巨噬細(xì)胞也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞吞噬脂質(zhì)促進(jìn)脂質(zhì)核心體積增大導(dǎo)致斑塊的穩(wěn)定性下降。

2.4低密度脂蛋白與斑塊穩(wěn)定性 低密度脂蛋白具有重要作用，當(dāng)?shù)兔芏戎鞍子绕涫潜谎趸揎椀牡兔芏戎鞍走^量時(shí)，它攜帶的膽固醇便沉積到動(dòng)脈壁上進(jìn)而引起動(dòng)脈粥樣硬化改變。有研究顯示，脂質(zhì)核心體積大于斑塊總體積40%的斑塊更容易發(fā)生破裂[23]。研究發(fā)現(xiàn)低密度脂蛋白水平與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性具有密切關(guān)系，氧化型低密度脂蛋白不僅可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞活化產(chǎn)生黏附分子，后者可引起單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的黏附、聚集產(chǎn)生炎癥反應(yīng)；黏附于內(nèi)皮受損處的巨噬細(xì)胞還可以吞噬氧化型低密度脂蛋白形成泡沫細(xì)胞，泡沫細(xì)胞破裂后釋放的物質(zhì)是構(gòu)成脂質(zhì)核心的重要成分[24]。此外，氧化型低密度脂蛋白也可作為抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體。有研究發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死和不穩(wěn)定型心絞痛中抗氧化型低密度脂蛋白抗體水平明顯升高，也證明了低密度脂蛋白更容易促進(jìn)斑塊向不穩(wěn)定斑塊方向發(fā)展[25]。

3 miRNA與斑塊穩(wěn)定性

miRNA參與機(jī)體各種疾病的發(fā)生，也可通過調(diào)控上述因素間接影響斑塊的穩(wěn)定性[26]。

3.1miRNA與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)的血管新生 動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的新生血管主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成，具有調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移以及影響內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的作用[27]。DICER酶是所有miRNA形成過程中至關(guān)重要的核酸內(nèi)切酶。研究發(fā)現(xiàn)，敲除DICER酶的小鼠因血管形成障礙而死亡，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，敲除miR-126的小鼠不能形成完整的血管系統(tǒng)，故認(rèn)為miR-126是調(diào)控血管發(fā)育的關(guān)鍵miRNA[28-29]。血管內(nèi)皮生長因子是影響血管新生的關(guān)鍵因子，miRNA可以直接或間接調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子進(jìn)而影響血管新生，李靈娟等[30]研究發(fā)現(xiàn)，miR-376b-5p可通過調(diào)控缺氧誘導(dǎo)因子1-血管內(nèi)皮生長因子-Notch信號通路抑制腦缺血大鼠的血管新生。范婧堯等[31]體外研究發(fā)現(xiàn)，miR-181b可通過抑制衰老內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移起到抗血管新生的作用。MMP抑制物具有抗血管新生作用，而miR-181可通過抑制MMP影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管網(wǎng)的形成[32]。目前研究發(fā)現(xiàn)，miR-130a、miR-217、miR-92a、miR-378、miR-296、miR-210、miR-130、miR-23和miR-27具有促進(jìn)血管新生作用，而miR-17和miR-20、miR-21、miR-221和miR-222、miR-15和miR-16、miR-20a、miR-503具有抑制血管新生的作用[33]。

3.2miRNA與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)的炎癥反應(yīng) 炎癥反應(yīng)不僅參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展，還參與斑塊的破裂。在動(dòng)脈粥樣硬化中，多條信號通路介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生(如促分裂原活化的蛋白激酶通路、Toll樣受體信號通路和活性氧類信號通路等)，miRNA對炎癥反應(yīng)的調(diào)控主要是對上述信號通路中相關(guān)蛋白表達(dá)的調(diào)控。核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)是許多炎性因子的轉(zhuǎn)錄因子，可受促分裂原活化的蛋白激酶、活性氧類等信號通路的調(diào)控，激活后使機(jī)體大量產(chǎn)生TNF-α、IL-6、IL-1β等炎性細(xì)胞因子，但NF-κB的活性受NF-κB激酶抑制劑的影響，而NF-κB激酶抑制劑是miR-223的關(guān)鍵靶點(diǎn)[34]。此外，miR-9可通過作用于NF-κB1的miRNA-κB p50的亞基來抑制NF-κB的p50表達(dá),從而發(fā)揮抗炎作用[35]。Ets是一種調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子，miR-221可調(diào)控Ets-1，從而抑制單核細(xì)胞黏附分子[36]。動(dòng)脈粥樣硬化中參與炎癥反應(yīng)調(diào)控的miRNA還有miR-146a、miR-21、miR-155和miR-181等[37]。

3.3miRNA與血管平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞 血管平滑肌細(xì)胞與巨噬細(xì)胞在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性中具有重要作用，miRNA可通過對平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞進(jìn)行調(diào)控來間接影響斑塊的穩(wěn)定性。miR-21可促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的增殖，而miR-221和miR-222的過表達(dá)可以促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞實(shí)現(xiàn)有絲分裂增殖。miR-29可以靶向與編碼MMP-9、MMP-2甲基化的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)合來抑制MMP-9、MMP-2的甲基化進(jìn)程，從而促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的遷移，加速斑塊的破裂。研究發(fā)現(xiàn)，miR-155具有提高粥樣斑塊穩(wěn)定性的作用，可能與其靶向抑制巨噬細(xì)胞對斑塊纖維帽的降解作用有關(guān)[38]。miR-124可通過靶向抑制CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α減少單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞的分化，降低斑塊破裂風(fēng)險(xiǎn)[39]。

3.4miRNA與脂質(zhì)代謝 脂質(zhì)與動(dòng)脈粥樣硬化關(guān)系密切，脂蛋白損傷應(yīng)答學(xué)說作為動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制得到廣泛認(rèn)可，任何動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型的建立均需給予高脂飼料喂養(yǎng)是其有力佐證。研究顯示，不穩(wěn)定動(dòng)脈粥樣硬化斑塊往往具有較大的脂質(zhì)核心，可見脂質(zhì)也是影響粥樣斑塊穩(wěn)定性的因素[40]。有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA具有調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的功能，當(dāng)機(jī)體受到各種刺激后，體內(nèi)脂質(zhì)相關(guān)miRNA的水平可出現(xiàn)過表達(dá)或低表達(dá)，脂質(zhì)相關(guān)miRNA的這些變化可以影響與脂代謝通路中相關(guān)酶和因子的活性以及其功能的變化，進(jìn)而影響脂質(zhì)代謝。miR-122是第1個(gè)被發(fā)現(xiàn)具有脂肪代謝調(diào)節(jié)功能的miRNA[41]。研究發(fā)現(xiàn)miR-122缺乏小鼠體內(nèi)與脂肪代謝相關(guān)的酶缺乏，影響脂質(zhì)合成。目前，miR-33已被證實(shí)在脂肪代謝中具有重要作用，不僅可以靶向調(diào)節(jié)抗釀酒酵母抗體基因1、尼曼匹克病基因1等基因的表達(dá)來影響膽固醇代謝通路，還可以通過調(diào)節(jié)脂肪酸β氧化相關(guān)基因的表達(dá)水平來影響脂肪酸和三酰甘油代謝通路[42]。此外，miR-370、miR-103、miR-107、miR-758、miR-106b均具有調(diào)節(jié)脂代謝的功能。脂代謝紊亂可引起過多的氧化型低密度脂蛋白形成，巨噬細(xì)胞吞噬更多的氧化型低密度脂蛋白，從而促進(jìn)粥樣硬化斑塊脂質(zhì)核心體積的增大。

4 小 結(jié)

miRNA與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性關(guān)系密切，且可能是預(yù)測斑塊穩(wěn)定性的新靶點(diǎn)。某些miRNA過表達(dá)或低表達(dá)可以增加斑塊的穩(wěn)定性，為開發(fā)穩(wěn)定斑塊的藥物提供了新的方向。然而，miRNA調(diào)控動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性是一個(gè)復(fù)雜的過程，不同的miRNA所對應(yīng)的調(diào)節(jié)位點(diǎn)不同，相關(guān)研究繁重而龐大。但隨著基因工程的完善和醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，miRNA調(diào)控動(dòng)脈粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性的研究將會取得更大的進(jìn)展。