miRNA在腹主動(dòng)脈瘤中的研究進(jìn)展

吳亮霖，楊丹，鄭月宏*

(1中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院血管外科，北京 100730；2中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所生物信息中心，北京 100193)

主動(dòng)脈瘤是指主動(dòng)脈永久性、局限性的擴(kuò)張，通常超過(guò)正常血管直徑的50%[1]。腹主動(dòng)脈瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)是最常見(jiàn)的主動(dòng)脈瘤疾病，多發(fā)生于腎動(dòng)脈以下，接近腹主動(dòng)脈分叉處，危險(xiǎn)因素包括年齡(老年)、性別(男性)、吸煙、動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖、高血壓等[2]。AAA起病隱匿，多無(wú)明顯臨床癥狀，診斷不及時(shí)，一旦破裂可產(chǎn)生致命后果，嚴(yán)重危害老年人生命健康。AAA分子生理機(jī)制復(fù)雜，相關(guān)病理過(guò)程包括：血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)的增殖、凋亡及表型轉(zhuǎn)變，細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)降解及蛋白水解酶作用、炎癥免疫微環(huán)境的改變、多種信號(hào)通路的激活等。

miRNA是長(zhǎng)度約為21～25個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA，可與靶mRNA的3′非翻譯區(qū)結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄后翻譯，發(fā)揮基因表達(dá)調(diào)控作用[3]。既往研究表明，miRNA與AAA的發(fā)展關(guān)系密切。當(dāng)前，仍無(wú)有效藥物可阻止主動(dòng)脈瘤生長(zhǎng)及破裂，開(kāi)放及腔內(nèi)修復(fù)手術(shù)依舊是唯一有效的治療方法。對(duì)miRNA這一新興生物標(biāo)志物的深入研究，有利于探索潛在治療靶點(diǎn)，為降低主動(dòng)脈瘤疾病的致死率提供思路。本文主要就VSMCs、ECM、炎癥免疫微環(huán)境及相關(guān)信號(hào)通路的調(diào)控，論述近年來(lái)miRNA在AAA中的研究進(jìn)展。

1 miRNA對(duì)VSMCs的生物學(xué)調(diào)控

血管平滑肌細(xì)胞是主動(dòng)脈壁中膜的重要組成部分，具有很強(qiáng)的可塑性。其結(jié)構(gòu)和功能改變，將破壞血管壁完整性，導(dǎo)致動(dòng)脈瘤發(fā)生與進(jìn)展[2]。

1.1 miRNA與VSMCs的增殖、遷移、凋亡

VSMCs可通過(guò)遷移應(yīng)對(duì)各種外界刺激，大量?jī)?nèi)膜VSMCs的存在被認(rèn)為是VSMCs遷移參與血管疾病進(jìn)展的重要證據(jù)。此外，VSMCs減少也是動(dòng)脈瘤疾病的突出病理特征。VSMCs凋亡可降低彈性蛋白的水平，不利于管壁結(jié)締組織的修復(fù)，導(dǎo)致主動(dòng)脈壁的擴(kuò)張，最終引起腹主動(dòng)脈壁彈性的改變及重塑，對(duì)于AAA的進(jìn)展具有促進(jìn)作用。因此，抑制VSMCs的凋亡被認(rèn)為是AAA治療的理想終點(diǎn)。

研究表明，miR-7可被活化的CDR1as下調(diào)，進(jìn)而上調(diào)CKAP4，激活PI3K/AKT通路，并影響DKK1的功能，促進(jìn)VSMCs的增殖，抑制VSMCs的凋亡[4]。值得注意的是，眾多試驗(yàn)指出，lncRNA可通過(guò)與miRNA結(jié)合，參與疾病的發(fā)生發(fā)展。miR-21已被證明在VSMCs增殖和凋亡的調(diào)控中處于中心地位。lncRNA PTENP1通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合miR-21，促進(jìn)VSMCs中的PTEN表達(dá)。增強(qiáng)的PTEN進(jìn)一步抑制Akt信號(hào)水平，并降低細(xì)胞周期蛋白D1和E的表達(dá)水平，最終抑制VSMCs的增殖并促進(jìn)其凋亡，加劇動(dòng)脈瘤的形成[5]。而另一項(xiàng)研究表明，lncRNA GAS5也可通過(guò)結(jié)合miR-21，解除PTEN活性抑制，抑制Akt的磷酸化和活化，抑制VSMCs的增殖，促進(jìn)凋亡[6]。

1.2 miRNA與VSMCs的表型轉(zhuǎn)換

VSMCs主要有收縮(分化)型及合成(去分化)型兩種表型，處于收縮型的VSMCs具有極低的增殖、遷移率，且極少合成細(xì)胞外基質(zhì)，合成型VSMCs則相反。應(yīng)對(duì)外界環(huán)境刺激時(shí)，VSMCs可利用表型轉(zhuǎn)換，維持血管壁結(jié)構(gòu)及重塑，故這種表型轉(zhuǎn)變也被認(rèn)為是血管疾病進(jìn)展的重要促進(jìn)因素。

在一項(xiàng)血管緊張素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ )誘導(dǎo)的ApoE-/-小鼠AAA模型中，miR-126-5p被證實(shí)具有抗AAA作用，miR-126-5p直接靶向抑制VEPH1在SMCs中的表達(dá)，促進(jìn)收縮型VSMCs的轉(zhuǎn)換，通過(guò)保持血管穩(wěn)態(tài)，限制AAA的擴(kuò)張[7]。研究表明，Uhrf1可通過(guò)促進(jìn)VSMCs增殖和去分化，調(diào)控VSMC表型，而miR-145的過(guò)表達(dá)則可起到抑制PDGF誘導(dǎo)的Uhrf1表達(dá)的作用[8]。此外，對(duì)Gene Expression Omnibus數(shù)據(jù)庫(kù)的3個(gè)微陣列數(shù)據(jù)集進(jìn)行生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，在AAA、TAA、ICA中高度保守的miR-26b-5p，可能通過(guò)TGF-β/Smad4信號(hào)通路，調(diào)控缺氧誘導(dǎo)的VSMCs表型轉(zhuǎn)換，有助于今后的臨床應(yīng)用[9]。

2 miRNA對(duì)ECM降解及蛋白水解酶的調(diào)控

VSMCs分泌ECM，包埋其中，一同構(gòu)成血管壁中膜層。研究表明，AAA的發(fā)生與炎癥引發(fā)的基質(zhì)降解密切相關(guān)。ECM的破壞，導(dǎo)致動(dòng)脈壁穩(wěn)定性喪失，是主動(dòng)脈瘤的重要病理特征之一。miR-29家族已被證實(shí)具有抑制ECM成分表達(dá)、阻止器官纖維化的能力。PGE2可通過(guò)減少miR-29b的表達(dá)，引起ELN纖維的破壞，加速ECM降解[10]。miR-126a-5p可通過(guò)降低ADAMTS-4表達(dá)，減少?gòu)椥运槠a(chǎn)生和ECM降解，顯著改善AngⅡ誘導(dǎo)的AAA小鼠存活以及降低動(dòng)脈擴(kuò)張，抑制AAA形成[11]。

基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)是促進(jìn)ECM降解及重塑的蛋白酶家族，在維持結(jié)締組織穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，MMPs所誘導(dǎo)的膠原降解被認(rèn)為是動(dòng)脈瘤破裂前的最終事件。其中，MMP-2、MMP-9因其降解彈性蛋白和膠原的能力被廣泛研究。而TIMPs作為MMPs抑制劑，通過(guò)抑制ECM和炎癥相關(guān)蛋白水解活性，對(duì)AAA的進(jìn)展起保護(hù)作用。Chan等[12]的研究顯示，miR-516a-5p可下調(diào)人VSMCs中MTHFR的表達(dá)，引起MMP-2上調(diào)和TIMP-1下調(diào)，促進(jìn)同型半胱氨酸代謝紊亂以及彈性蛋白的降解，促進(jìn)AAA形成。此外，他們還發(fā)現(xiàn)miR-205通過(guò)對(duì)翻譯抑制的調(diào)節(jié)，使LRP1蛋白質(zhì)表達(dá)下調(diào)，可阻礙細(xì)胞外周MMP-9的清除，導(dǎo)致過(guò)量的MMP-9留存于ECM，促進(jìn)AAA形成[13]。

3 miRNA對(duì)炎癥免疫微環(huán)境的調(diào)控作用

AAA是以各種細(xì)胞因子及MMPs過(guò)表達(dá)為特征的慢性炎癥性疾病。H19通過(guò)內(nèi)源競(jìng)爭(zhēng)RNA機(jī)制，可緩解let-7a對(duì)IL-6轉(zhuǎn)錄的抑制效應(yīng)，增強(qiáng)血管促炎因子IL-6、MCP-1及巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，調(diào)節(jié)動(dòng)脈瘤形成[14]。此外，ADAM9通過(guò)誘導(dǎo)炎癥因子表達(dá)和巨噬細(xì)胞侵襲浸潤(rùn)，破壞動(dòng)脈壁，miR-126可負(fù)向調(diào)節(jié)ADAM9的表達(dá)，并抑制炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[15]。

免疫細(xì)胞也被證實(shí)廣泛參與AAA形成，主要包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞等，而巨噬細(xì)胞發(fā)揮的作用最受關(guān)注。巨噬細(xì)胞是炎癥及免疫反應(yīng)中的重要細(xì)胞，可作為AAA惡化的媒介。巨噬細(xì)胞分泌MMPs，參與動(dòng)脈壁中ECM降解、炎癥及組織愈合修復(fù)過(guò)程。而巨噬細(xì)胞在M1(促炎)與M2(抗炎)狀態(tài)之間的平衡，對(duì)于組織穩(wěn)態(tài)也有重要意義。增強(qiáng)M1向M2表型轉(zhuǎn)變，降低M1/M2比率可作為針對(duì)AAA的潛在治療方案。對(duì)巨噬細(xì)胞的研究顯示，miR-144-5p可通過(guò)靶向TLR2和OLR1，下調(diào)其表達(dá)，抑制M1型巨噬細(xì)胞的極化，限制動(dòng)脈瘤形成[16]。Zhang等[10]發(fā)現(xiàn)，miR-155增強(qiáng)了巨噬細(xì)胞中MMPs及一系列細(xì)胞因子(TNFα、IL-6和IL-1β)的表達(dá)，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，抑制miR-155可通過(guò)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞，緩解炎癥反應(yīng)及基質(zhì)蛋白水解，阻止AAA破裂。

4 miRNA對(duì)信號(hào)通路的活化調(diào)控

4.1 PI3K-Akt信號(hào)通路

PI3K/AKT信號(hào)通路廣泛分布于各類細(xì)胞中，參與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，是促增殖及抗凋亡通路的主要組成部分。激活在AAA中的CDR1as，可下調(diào)miR-7，上調(diào)CKAP4，由于CKAP4與PI3K可在CKAP4富脯氨酸區(qū)形成復(fù)合體，加速磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸鹽的生成，激活A(yù)kt通路，促進(jìn)VSMCs的增殖，阻止AAA的進(jìn)展[4]。PTEN可負(fù)向調(diào)節(jié)PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路已為人所知，激活的PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路參與VSMCs的各項(xiàng)功能調(diào)節(jié)，包括細(xì)胞遷移、增殖、凋亡等。miR-26a過(guò)表達(dá)，通過(guò)激活PTEN/AKT/mTOR通路，保護(hù)VSMCs抗H2O2誘發(fā)的ROS積聚及損傷，發(fā)揮抗凋亡作用[17]。

4.2 JAK/STAT信號(hào)通路

JAK/STAT3信號(hào)通路一直被人們認(rèn)為是調(diào)節(jié)AAA進(jìn)展中血管炎癥的重要通路。有研究表明，STAT3的抑制劑能降低AngⅡ誘導(dǎo)的AAA的發(fā)生率，并降低MMPs的活動(dòng)及巨噬細(xì)胞M1/M2的比值。在針對(duì)lncRNA SNH16對(duì)AAA的研究中，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，SNHG16可通過(guò)miR-106b-5p/STAT3反饋環(huán)路，對(duì)STAT3產(chǎn)生抑制，促進(jìn)VSMCs凋亡，抑制VSMCs增殖，最終刺激AAA形成[18]。此外，STAT3還可誘導(dǎo)lncRNA NEAT1的上調(diào)，與miR-4688結(jié)合，保護(hù)TULP3不被降解，促進(jìn)AAA形成，可為后續(xù)的相關(guān)研究提供思路[19]。

4.3 TGF-β/SMAD信號(hào)通路

TGF-β信號(hào)與miRNA的相互作用，存在于許多心血管疾病的病理過(guò)程中。研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β主要通過(guò)兩種機(jī)制和miRNA發(fā)生交互作用：(1)TGF-β的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)后，R-Smad/Co-Smad復(fù)合體可被轉(zhuǎn)移至核內(nèi)，與基因編碼miRNA的SBE(Smad binding element)結(jié)合，調(diào)節(jié)miRNA的轉(zhuǎn)錄；(2)R-Smad可直接識(shí)別、結(jié)合pri-miRNA中包含的SBE樣序列，調(diào)節(jié)miRNA的生物合成。近來(lái)有數(shù)據(jù)表明，TGF-β對(duì)維持動(dòng)脈壁的完整性有重要意義，提示其可能通過(guò)Smad途徑參與miRNA成熟過(guò)程的調(diào)節(jié)，影響動(dòng)脈炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)、減少ECM降解、保證動(dòng)脈中膜VSMCs的生存及促進(jìn)ECM形成，對(duì)AAA的進(jìn)展發(fā)揮保護(hù)作用。研究證實(shí)miR-195上調(diào)，可通過(guò)靶向Smad3，參與TGF-β信號(hào)通路，抑制VSMCs增殖，發(fā)揮miR-195促AAA形成的作用[20]。miR-129-5p在VSMCs中抑制細(xì)胞增殖，誘發(fā)凋亡并調(diào)節(jié)Wnt5a信號(hào)通路。研究表明Wnt5a被鼠主動(dòng)脈VSMCs中的TGF-β/Smad3誘導(dǎo)，并促進(jìn)其增殖，提示miR-129-5p可能參與TGF-β信號(hào)通路調(diào)控[21]。生物信息學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，miR-26b-5p通過(guò)調(diào)節(jié)TGF-β/Smad4信號(hào)通路，調(diào)節(jié)缺氧誘導(dǎo)的VSMCs表型轉(zhuǎn)換[9]。因而mi-RNA調(diào)控TGF-β信號(hào)通路，可能成為今后潛在的治療靶點(diǎn)。

4.4 其他信號(hào)通路

NF-κB p65信號(hào)通路在調(diào)節(jié)炎癥免疫反應(yīng)中具有重要作用，異常激活可促進(jìn)炎癥因子及MMPs的表達(dá)增加，誘導(dǎo)動(dòng)脈瘤生成。研究表明，miR-195顯著上調(diào)TNF-α表達(dá)及激活NF-κB，使IL-1β、IL-6及MMP-2、MMP-9的表達(dá)均增加[22]。

MAPK信號(hào)通路對(duì)于調(diào)節(jié)各類細(xì)胞外刺激的應(yīng)對(duì)非常必要。MAPK家族中主要包含3類激酶：JNK1/2/3、ERK-1/2和p38α/β/γ/δ，它們可通過(guò)調(diào)控MMPs的合成分泌、ECM的生物合成和組織修復(fù)等途徑，影響AAA的進(jìn)展。一項(xiàng)生物信息學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，miR-350可負(fù)向調(diào)節(jié)NTF3表達(dá)，通過(guò)對(duì)p38和JNK蛋白合成的翻譯后抑制，參與MAPK信號(hào)通路相關(guān)的炎癥及凋亡進(jìn)程[23]，可作為今后的研究方向。

5 其他機(jī)制

氧化應(yīng)激是AAA發(fā)生發(fā)展的重要病理特征，VSMCs的氧化損傷可極大地影響其合成彈性蛋白和膠原的能力，導(dǎo)致動(dòng)脈壁的破壞并最終破裂[17]。miR-145和miR-194都被證實(shí)參與氧化應(yīng)激的調(diào)控，影響VSMCs的增殖和凋亡[24,25]。

內(nèi)皮細(xì)胞的血管再生也被報(bào)道可促進(jìn)AAA的發(fā)生和發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)miR-222-3p可通過(guò)靶向ADIPOR-1誘導(dǎo)的AMKP激活，促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞的遷移、侵襲、募集，有利于AAA的修復(fù)[26]。

6 結(jié) 語(yǔ)

AAA的進(jìn)展是一個(gè)復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的過(guò)程，涉及VSMCs增殖凋亡及表型轉(zhuǎn)變、ECM降解、炎癥免疫微環(huán)境等方面。miRNA是內(nèi)源性單鏈非編碼RNA，通過(guò)促進(jìn)mRNA降解或抑制mRNA翻譯，參與調(diào)控AAA進(jìn)展。

當(dāng)下，關(guān)于miRNA在AAA發(fā)病機(jī)制中的作用研究，仍存在很大的探索空間。針對(duì)miRNA的研究，大多局限于動(dòng)物模型，缺少相應(yīng)的臨床試驗(yàn)支持。對(duì)于氧化應(yīng)激、血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂等AAA病理生理環(huán)節(jié)的研究仍較少。生物信息學(xué)方法在miRNA對(duì)AAA的調(diào)控機(jī)制研究中已得到越來(lái)越多運(yùn)用，但其具體作用仍有待后續(xù)驗(yàn)證?？紤]到miRNA可同時(shí)作用于多種組織及細(xì)胞中的多個(gè)基因的分子特性，通過(guò)靶向呈遞途徑，利用腔內(nèi)植入藥物洗脫支架、球囊，或設(shè)計(jì)基于miRNA的靶向藥物，可避免潛在的脫靶效應(yīng)，也許能成為未來(lái)AAA的治療方向。

如今人們?nèi)晕窗l(fā)現(xiàn)針對(duì)AAA的有效治療措施，對(duì)miRNA參與調(diào)控AAA進(jìn)展的機(jī)制研究，有助于疾病早期診斷及預(yù)后判斷，為AAA的靶向治療提供了新的研究方向，因而深入探索miRNA與AAA的調(diào)控關(guān)系具有重要的臨床意義及發(fā)展前景。