miR-146a在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病中的研究進展

黃海濤,仲崇俊

南通市第一人民醫(yī)院胸心外科,南通 226001

冠狀動脈粥樣硬化性心臟(coronary athero-sclerotic heart disease,CHD)的發(fā)病率在我們國家呈逐年上升的趨勢,主要伴隨著人民生活水平的提高,生活方式的改變,其產(chǎn)生的并發(fā)癥正嚴(yán)重地影響著人民的健康狀況[1]。目前CHD的治療手段主要包括藥物、介入、外科手術(shù)治療,隨著新藥(降壓、降脂、降糖、抗凝、抗血小板等藥物)的不斷研發(fā)、介入支架的改進、技術(shù)的提高、外科冠狀動脈旁路移植手術(shù)(coronary artery bypass grafting,CABG)器械的更新及非體外循環(huán)下冠狀動脈旁路移植術(shù)(off-pump coronary artery bypass Grafting,OPCABG)的不斷成熟,臨床療效大大提高。但目前的治療方法總體上仍具有非特異性,對于部分血管條件差,不能從介入和外科手術(shù)治療中獲益,藥物治療又缺乏特異性的患者需要尋找新的特異性的治療靶點。

微小RNA (miRNAs) 是一組內(nèi)源性小非編碼RNA分子,由18～22個核苷酸組成,可以通過序列互補的方式結(jié)合到靶基因mRNA,在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達,導(dǎo)致靶基因mRNA的降解或翻譯抑制[2]。體內(nèi)的miRNAs具有高度穩(wěn)定性和保守性,其表達異常與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),如腫瘤、炎癥、自身免疫性疾病、缺血性疾病等。miR-146a是目前研究比較廣泛的微小RNA,與多種疾病密切相關(guān)。miR-146a在心臟的多種細胞中表達,如冠狀動脈內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞及心肌細胞等,主要通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)及血管生成,對CHD具有一定的保護作用。因此,miR-146a有望成為CHD治療的新靶點。

1 miR-146a的作用機制

miRNAs的作用機制與作用的靶基因密切相關(guān),由于在不同的細胞類型中作用的靶基因不同、或同一細胞所處的階段不同、或同一細胞所處的周圍環(huán)境不同,因此,即使miRNA作用于同樣的靶基因,所表現(xiàn)出來的生物學(xué)作用不盡相同。 miR-146a是較早被確定的通過TLRs(toll-like receptors)介導(dǎo)的與炎癥免疫性疾病相關(guān)的miRNA[3]。miR-146a通過TLR4/NF-κB通路靶向多個基因,調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[4]。miR-146a通過靶基因白介素1相關(guān)激酶1(interleukin receptor-related kinases 1,IRAK1)和腫瘤壞死因子相關(guān)因子6(TNF receptor associated factor,TRAF6)調(diào)節(jié)NF-κB通路[5]。干細胞中miR-146a通過靶向作用NF2 [neurofibromin 2 是PAK1(p21 activated kinase 1)的抑制劑],下調(diào)其表達,進而上調(diào)VEGF的表達,促進血管生成,改善心肌缺血/再灌注損傷[6]。

2 miR-146a與CHD的危險因素

高血壓是一個多因素疾病,主要包括基因因素和環(huán)境因素,但確切的發(fā)病機制未完全明了。高血壓是CHD心肌梗死的主要危險因素。miR-146a與高血壓的相關(guān)性研究還較少。有研究報道m(xù)iR-146a的多態(tài)性C>G/rs2910164在韓國人口中與高血壓易感密切相關(guān),miR-146aC>G能夠增加心肌梗死的發(fā)病率[7]。

高血脂主要是由于膽固醇代謝異常所致,表現(xiàn)為血中的低密度脂蛋白膽固醇和總膽固醇升高,但也有學(xué)者提出三酰甘油是導(dǎo)致血管損害的主要原因?？傊?高血脂是心腦血管疾病的重要致病因素。他汀類藥物可通過抑制HMG-CoA還原酶而抑制膽固醇合成降低血膽固醇水平、增加低密度脂蛋白的攝取、改善內(nèi)皮細胞功能、促進血管再生及抑制炎癥反應(yīng),保護高血脂所致血管損害。研究顯示辛伐他汀可以下調(diào)miR-146a對高血脂及其對心腦管的影響產(chǎn)生作用[8],對血脂及冠心病影響未見優(yōu)勢表現(xiàn),還需要更多臨床研究來明確其相關(guān)性。

糖尿病是冠心病的一個重要的危險因素。糖尿病的并發(fā)癥可引起多種miRNAs表達的改變,miR-146a與糖尿病的病癥密切相關(guān)。糖尿病動物模型中增加內(nèi)皮細胞中miR-146a的表達可以降低心臟組織炎癥反應(yīng)、保護心臟功能[9]。在1型和2型糖尿病動物模型的心、腎、視網(wǎng)膜組織中下調(diào)miR-146a和細胞外基質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)錄的上調(diào)相關(guān)[10]。高血糖可以減少內(nèi)皮細胞中miR-146a的表達[10],還可以引起鼠糖尿病模型主動脈內(nèi)miR-146a表達的降低[11]。也有研究顯示相反的結(jié)果即1型糖尿病的鼠模型心臟組織中miR-146a的表達呈增加的趨勢[12]。糖尿病性心肌病的主要特征是心肌收縮功能的減退最終引起心衰,在細胞學(xué)水平主要表現(xiàn)為心肌細胞的肥大、凋亡、局灶性疤痕形成等[13]。在糖尿病的初期由于糖尿病高血糖引起氧化應(yīng)激導(dǎo)致內(nèi)皮細胞的損傷,miR-146a激活內(nèi)皮細中NF-κB信號通路導(dǎo)致心肌細胞低水平的炎癥反應(yīng),后期可導(dǎo)致冠狀動脈病變引發(fā)CHD。

TSH的升高(如甲狀腺功能減退)可增加心肌梗死的風(fēng)險[14],可導(dǎo)致內(nèi)皮細胞功能障礙,異常的脂質(zhì)代謝[15],氧化應(yīng)激,刺激血管平滑肌的增殖[16],研究發(fā)現(xiàn)血漿中miR-146a的表達水平和TSH水平呈正相關(guān),且升高的miR-146a和TSH與CHD密切相關(guān),其相關(guān)性不依賴其他已知的心血管危險因素如高血壓、高血脂、糖尿病等。升高的TSH可誘導(dǎo)miR-146a的表達通過NF-κB信號途徑促進動脈粥樣硬化的進程。

3 miR-146a與冠狀動脈粥樣硬化

內(nèi)皮細胞功能障礙是動脈粥樣硬化進程中的早期病變[17]。miR-146a在硬化血管的內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞、斑塊中的單核巨噬細胞均有表達,通過不同的靶基因調(diào)節(jié)動脈粥樣硬化病變的發(fā)展,雖然在動脈粥樣硬化斑塊的這些細胞中NF-κB 通路均被激活,但對動脈粥樣斑塊的影響不盡相同,內(nèi)皮細胞中抑制NF-κB 通路延緩斑塊的進展,在巨噬細胞的作用卻相反,動脈粥樣硬化易感動物體內(nèi)注射miR-146a 降低了動脈粥樣硬化斑塊的形成[18-20]。Vasa-Nicotera等[21]通過基因芯片和qRT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)在衰老的人臍靜脈內(nèi)皮細胞中由于miR-146a表達受到抑制,導(dǎo)致其靶基因NOX4的表達上調(diào)以及活性氧(ROS)的水平上調(diào)加速動脈粥樣硬化的進程。

研究發(fā)現(xiàn)miR-146a在動脈粥樣硬化斑塊中表達上調(diào),主要表現(xiàn)為增殖的血管平滑肌細胞中miR-146a的表達增加,體外培養(yǎng)的平滑肌細胞敲低miR-146a的表達后血管平滑肌細胞的增殖和遷移受到抑制[22]。研究顯示鼠CHD模型中血管平滑肌細胞主要呈現(xiàn)明顯的生長和增殖抑制及較高的凋亡活性,而miR-146a在該平滑肌細胞中呈高表達狀態(tài),這一研究結(jié)果提示miR-146a介導(dǎo)了CHD鼠平滑肌細胞的凋亡,介導(dǎo)細胞的凋亡途徑有兩條,包括死亡受體介導(dǎo)的外部信號途徑和線粒體介導(dǎo)內(nèi)部信號途徑。該模型平滑肌細胞中未檢測到Caspase-8的活性,而Caspase-8介導(dǎo)的是外部死亡信號途徑,結(jié)果表明miR-146a是通過線粒體途徑介導(dǎo)了平滑肌細胞的凋亡[22]。

4 外周循環(huán)miR-146a的水平對CHD的預(yù)測

冠狀動脈的側(cè)支循環(huán)在CHD患者中可以增加缺血心肌的血供,提高CHD患者的存活率,因此,冠狀動脈側(cè)支循環(huán)不良會明顯增加CHD不良事件的風(fēng)險。目前評價冠狀動脈側(cè)支循環(huán)的方法主要是通過冠脈造影這一有創(chuàng)方法,或通過冠狀動脈血管造影術(shù)(CTA)檢查評估,其準(zhǔn)確性比冠狀動脈造影差,且需要注射造影劑,對于腎功能不全、造影劑過敏的患者不適用。尋找外周循環(huán)中預(yù)測因子具有重要臨床意義。目前研究顯示miR-146a具有促進血管生成的作用,能夠上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF-A)[23]、肝癌內(nèi)皮細胞血小板源性生長因子受體α[24]的表達,外周循環(huán)中的miR-146a表達水平可成為冠狀動脈側(cè)支循環(huán)不良與否的獨立預(yù)測因子,為CHD患者冠狀動脈側(cè)支循環(huán)的評估提供有價值的信息[25]。Oerlemans 等[26]通過qRT-PCR研究顯示miR-146a在急性冠脈綜合征患者血液中的表達高于穩(wěn)定性心絞痛的患者,而非ST抬高心肌梗死患者血液中miR-146a的表達量最高,可通過患者外周血中miR-146a表達量的多少評估患者心肌缺血的嚴(yán)重程度,這種相關(guān)性還需要大量的臨床數(shù)據(jù)來進一步證實。

5 miR-146a與缺血再灌注損傷

心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia reperfusion injury,MIRI)是指心肌發(fā)生缺血后再次恢復(fù)血流灌注時心肌卻加劇了心肌應(yīng)激反應(yīng)和心肌細胞的死亡的病理生理過程。MIRI發(fā)生機制主要包括營養(yǎng)障礙、活性氧應(yīng)激、線粒體通透性增加、鈣內(nèi)流紊亂鈣超載、心肌細胞內(nèi)pH值的改變等[6,27]。miR-146a對MIRI具有保護作用[27]。miR-146a可以通過抑制IRAK1和TRAF6而降低NF-κB通路的活性減輕心臟的缺血再灌注損傷,最近的研究顯示miR-146a和IRAK1、TRAF6、p-p38在人THP-1單核細胞中形成負反饋環(huán)路限制細胞因子蛋白的合成[28]。用脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激人THP-1單核細胞能夠迅速降低miR-146a/b的表達,同樣是通過TLR介導(dǎo)的NF-κB 通路的激活[29]。TLR介導(dǎo)的NF-κB 通路的激活在調(diào)控先天免疫和炎癥細胞因子表達中起著重要的作用,TLR-4的功能缺失對MIRI起保護作用。

Caspase-3的激活是缺血或低氧誘導(dǎo)心肌細胞凋亡的一個重要蛋白酶,miR-146a可以逆轉(zhuǎn)缺血或低氧誘導(dǎo)心肌細胞中caspase-3的激活,對心肌細胞凋亡起保護作用[22]。P38 MAPK的磷酸化激活在缺血誘導(dǎo)的心肌凋亡損傷中起重要的作用,P38 MAPK抑制劑SB230580對心肌細胞的損傷起保護作用,研究發(fā)現(xiàn)miR-146a通過TRAF6-p-p38 MAPK 信號通路發(fā)揮作用[30]。二氮嗪(diazoxide)可通過NF-κB依賴的miR-146a的表達促進間充質(zhì)干細胞的存活,miR-146a抑制劑阻斷miR-146a的表達可消除二氮嗪的心機保護效應(yīng),研究發(fā)現(xiàn)過表達miR-146a可通過靶向Fas mRNA的3’非編碼區(qū)下調(diào)Fas的表達,miR-146a通過該機制減輕心肌缺血再灌注損傷所致的心肌細胞的凋亡[31]。

6 miR-146a與CHD藥物治療

一組CHD藥物治療的隨機對照研究顯示,藥物未處理前CHD患者外周血單核細胞中miR-146a/b的表達顯著高于非CHD患者,將CHD患者隨機分成兩組分別接受阿托伐他汀(atorvastatin)+替米沙坦(telmisartan)和阿托伐他汀+依那普利(enalapril)治療12個月后兩組患者的外周血單核細胞中的miR-146a/b的表達水平與藥物治療前相比較均有下降,而且在隨后的12個月的隨訪中miR-146a/b的表達持續(xù)下降[32],但是相關(guān)機制尚未闡明,需要進一步研究他汀類藥物聯(lián)合血管緊張素受體抑制劑(ARB)或血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACEI)對miR-146a/b表達影響的相關(guān)機制。

7 結(jié)語

綜上所述,miR-146a主要通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)參與CHD的發(fā)生發(fā)展。促炎因子濃度和NF-κB轉(zhuǎn)錄活性可以調(diào)節(jié)miR-146a的表達水平,miR-146a也可以通過IRAK1和 TRAF6抑制NF-κB轉(zhuǎn)錄活性。但是,miR-146a對NF-κB通路的影響還存在爭議,有研究顯示miR-146a增強NF-κB通路的轉(zhuǎn)錄活性[33],也有研究提示miR-146a不影響IRAK1和 TRAF6 mRNA的轉(zhuǎn)錄水平[34]?？紤]其中原因可能有:(1)miR-146a作用的細胞不同或細胞所處環(huán)境不同;(2) miRNA和靶基因是多重對應(yīng)關(guān)系,一個miRNA可以作用于多個靶基因或一個靶基因受多個miRNA調(diào)控;(3) 疾病相關(guān)信號通路的激活或抑制還存在其他尚不清楚的調(diào)控機制。因此,還需要更多的研究來闡明miR-146a與CHD發(fā)生發(fā)展的相關(guān)機制,為臨床CHD治療提供更多的思路。