非編碼RNA在肺動脈高壓中的機制及最新研究進展*

黃 杰，姜艷嬌，胡盼盼 綜述，劉 云 審校

(徐州醫(yī)科大學附屬連云港醫(yī)院，江蘇 連云港 222002)

肺動脈高壓(PAH)是指在靜息狀態(tài)下，平均肺動脈壓(mPAP)≥25 mm Hg的惡性心血管疾病[1]。其臨床癥狀與進行性右心功能不全的癥狀相類似，通常在勞累后發(fā)生，主要表現(xiàn)為疲勞、呼吸困難、胸悶、胸痛和暈厥，部分患者還可表現(xiàn)為干咳和運動誘發(fā)的惡心、嘔吐[2]。PAH的直接原因是血管異常收縮和血管異常重構(gòu)使得管腔出現(xiàn)狹窄，從而導致肺動脈壓力及肺血管阻力的升高。離子通道、炎癥因子及遺傳因素等被認為與其發(fā)病機制相關(guān)[3]。目前臨床上對于PAH并沒有針對性的治愈方法，現(xiàn)有的治療方法僅能延緩PAH的病情發(fā)展及緩解PAH的臨床癥狀。PAH仍然是人類生命健康的重大威脅。

非編碼核糖核酸(ncRNA)包括微小RNA(miRNA)、長鏈非編碼RNA(lncRNA)、環(huán)狀RNA(circRNA)等[4]，是一類不具有翻譯成蛋白質(zhì)功能的RNA分子，它們在內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞的增殖、功能調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用[5]。

本文將從miRNA、lncRNA及circRNA三個方面闡述非編碼RNA在PAH中的機制及最新研究進展，以期能夠在PAH的治療方法上找到新的突破。

1 miRNA與PAH

miRNA是一種小分子非編碼RNA，在機體的許多病理生理過程中都有參與。它可以通過抑制信使RNA(mRNA)的翻譯或促進mRNA的降解，參與轉(zhuǎn)錄后的基因表達調(diào)控[6]。miRNA的表觀調(diào)控失調(diào)對于PAH的發(fā)生有推動作用[7]。

1.1 miRNA參與PAH的血管重塑

肺血管重塑是PAH的重要標志之一。盡管肺血管重構(gòu)的發(fā)生機制尚不清楚，但已有證據(jù)表明，肺血管重塑的發(fā)生會受到內(nèi)皮細胞(EC)以及平滑肌細胞(SMC)調(diào)節(jié)的影響[8]。而miRNA則可以通過各種細胞通路對EC和SMC的增殖與遷移進行調(diào)控[9-10]。肺動脈平滑肌細胞(PASMCs)的過度增殖會導致PAH的血管重塑。

針對PASMCs的分子機制，有研究表明，過表達miR-182-3p能夠有效抑制PASMCs的增殖，從而對血管重構(gòu)產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。miR-182-3p通過其目標骨髓相關(guān)分化標記物(Myadm)發(fā)揮對PASMCs增殖的抑制作用，而Myadm則通過KLF4核出口依賴機制誘導PASMCs的增殖[11]。KLF4是一種具有保守鋅指結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)錄因子，可以在EC和SMC中表達。在心血管系統(tǒng)中，作為血管穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)因子，KLF4對血管有一定的保護作用[12]。作為KLF4同一家族的KLF2被認為是人類PAH的一個重要特征，其誘導的外泌體miR-181a-5p和miR-324-5p能通過Notch4等血管穩(wěn)態(tài)因子發(fā)揮協(xié)同作用，減少肺血管的重構(gòu)[13]。

通過叉頭框蛋白O3(FOXO3)和PERP發(fā)揮作用的miR-629能夠促進PASMCs的增殖而加速PAH血管重構(gòu)的進展[14]。此前有證據(jù)表明，F(xiàn)OXO3是miR-629的一個靶點，并在胃癌的發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。作為FOXO轉(zhuǎn)錄因子家族中的成員，F(xiàn)OXO3在細胞生長、細胞周期和細胞凋亡等方面起重要調(diào)控作用[15]。同樣，作為腫瘤抑制轉(zhuǎn)錄因子p53的轉(zhuǎn)錄靶點，PERP能有效抑制腫瘤細胞的增殖和促進細胞凋亡[16]，這種現(xiàn)象也在PAH病程的PASMCs中被發(fā)現(xiàn)[14]。

miR-508-3p也被認為是一種潛在的抗PAH-miR。MA等[17]發(fā)現(xiàn)，miR-508-3p的異位表達會促使PASMCs的遷移和增殖，此過程主要由其直接靶基因所介導。下調(diào)miR-508-3p后，NR4A3的表達增加進而激活下游的細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(MEK)信號通路，MEK信號通路已經(jīng)被證明在PAH的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

隨著近年來對miRNA的深入研究，越來越多的miRNA被證明參與了PAH的血管重構(gòu)。一些miRNA可以誘發(fā)或加重PAH的血管重塑。例如，miR-221-3p可以通過抑制ANIX2或TIMP3來促進PASMCs的增殖[18-19]。而有些miRNA則可以預(yù)防或抑制PAH的血管重塑，miR-455-3p-1通過抑制絲裂原活化蛋白激酶(RAS)-ERK或成纖維細胞生長因子(FGF7)來抑制PASMCs的增殖[20]。由此可見，以miRNA為靶點來治療PAH的血管重構(gòu)是可行的。

1.2 miRNA參與PAH的炎癥反應(yīng)

炎癥在PAH的形成中發(fā)揮重要作用。缺氧會誘發(fā)肺泡炎癥的發(fā)生，主要表現(xiàn)為巨噬細胞的交替激活和促炎因子的增加，這個過程將促進缺氧誘導PAH的發(fā)展[21]。作為炎癥的新型調(diào)節(jié)劑，miRNA能夠影響炎癥的進展。例如，miR-155和miR-93在哮喘和骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生過程中具有保護和抗炎作用[22-23]。

miR-150是一種能夠通過自噬來影響促炎因子釋放的miRNA，對炎癥性疾病具有很好的調(diào)節(jié)作用[24]。一些研究表明，miR-150在內(nèi)皮細胞中表達以發(fā)揮對PAH過程中炎癥的調(diào)節(jié)作用。miR-150的有益作用與pten樣線粒體磷酸酶(PTPMT1)依賴的線粒體磷脂心磷脂的生物合成有關(guān)，能夠降低促炎癥基因的表達。PTPMT1可以減輕人肺內(nèi)皮細胞和特發(fā)性PAH血管內(nèi)皮集落形成細胞(ECFCs)的炎癥和凋亡。miR-150在PAH過程中的抗炎作用有望使其成為治療PAH的潛在治療方法[25]。

纖維母細胞生長因子21(FGF21)對炎癥因子有著較高的抑制作用，對于PAH以及動脈粥樣硬化等心血管疾病都有很好的抑制作用[26]。miR-27b參與炎癥的發(fā)生并且在缺氧條件下的肺動脈內(nèi)皮細胞中高度表達。基于以上現(xiàn)象，YAO等[27]進一步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21通過抑制miR-27b的表達從而促進過氧化物酶體增生激活受體γ(PPARγ)的表達，減輕缺氧誘導的肺動脈內(nèi)皮細胞功能障礙和炎癥。

白細胞介素是一類重要的促炎細胞因子，在炎癥的發(fā)生過程中發(fā)揮重要作用。白細胞介素-1β(IL-1β)和白細胞介素-6(IL-6)已被證實是miR-140-5p的兩個靶基因，并且miR-340-5p對IL-1β和IL-6具有負向調(diào)控作用。過表達miR-340-5p能夠降低IL-1β和IL-6水平，從而減少炎癥介質(zhì)的釋放，減輕PASMCs的增殖以及肺動脈內(nèi)皮細胞的功能障礙，以達到對PAH的治療效果[28]。

紫蘇醇(PA)和槲皮素(QS)在野百合堿(MCT)誘導的PAH大鼠模型中能夠明顯改善炎性反應(yīng)。在PAH大鼠模型中，miR-204的表達降低。經(jīng)PA或QS處理后，miR-204的表達顯著增加。PA和QS可能通過影響多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1(PARP1)和miR-204及其下游靶點缺氧誘導因子1α (HIF1α)和t細胞胞漿核因子2(NFATc2)的表達來改善PAH。在炎性反應(yīng)中，PARP1激活與miR-204水平降低相關(guān)聯(lián)[29]。

1.3 miRNA參與PAH的遺傳過程

骨形態(tài)發(fā)生蛋白2型受體(BMPR2)的突變是PAH大多數(shù)家庭和遺傳形式的基礎(chǔ)[30]。BMPR2作為維持血管穩(wěn)態(tài)的重要因子，其改變與PAH的發(fā)展息息相關(guān)。BMPR2缺乏會增加內(nèi)皮炎性反應(yīng)，從而導致不良血管重構(gòu)。BMPR2在血管系統(tǒng)中的表達對于正常的血管功能至關(guān)重要。許多miRNA調(diào)節(jié)ECs和SMCs的增殖、分化和凋亡。一些miRNA，如miR-130/301、miR-20a和miR17/92簇參與了PAH中BMPR2途徑的中斷[31]。

研究表明，脂肪來源的間充質(zhì)干細胞(ASCs)和ASCs來源的外泌體(ASCs-exos)在PAH中起保護作用。miR-191作為ASCs-exos中最有代表性的生物活性物質(zhì)之一，是通過對BMPR2的調(diào)控從而在PAH中發(fā)揮作用。miR-191可以直接抑制BMPR2的降解，從而改善mct誘導的PAH的發(fā)展。除此之外，BMPR2也是miR-191介導人肺動脈內(nèi)皮細胞(HPAECs)增殖過程中的一環(huán)[32]。

BMPR2同樣也能夠通過影響PASMCs中miRNA的表達來影響PAH的發(fā)展。在WALLACE等[33]的研究提示，雌激素的異常合成和代謝與PAH的發(fā)生有關(guān)，在BMPR2基因的啟動子區(qū)域有一個雌激素反應(yīng)元件，它可能在BMPR2受體表達的抑制中發(fā)揮作用。雌激素降低BMPR2信號轉(zhuǎn)導可能通過降低pre-miRNA間接促進miRNA-96的基因沉默效應(yīng)。5-羥色胺1B受體(5-HT1BR)是miRNA-96的靶點，miRNA-96的表達可以調(diào)節(jié)PAH患者PASMCs中5-ht1br介導的重塑/增殖。PASMCs中miRNA-96表達的降低是由于雌激素和BMPR2缺乏引起的，進而導致5-HT1BR的表達增加，并加重PAH的進展。

2 lncRNA與PAH

lncRNA是一類分子量從數(shù)百到數(shù)萬不等的核苷酸，具有不同的表達水平，可定位于細胞核或細胞質(zhì)內(nèi)靶點長鏈非編碼RNA。lncRNA通常具有與mRNA相似的性質(zhì)，但不能翻譯成蛋白質(zhì)，而是作為RNA分子發(fā)揮作用[34]。近年來，越來越多的證據(jù)表明，lncRNA是基因表達的重要調(diào)控因子，在維持細胞穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮重要作用[35]。lncRNA可以通過調(diào)節(jié)SMC和EC或參與細胞免疫調(diào)節(jié)來影響血管疾病的進展[36]。

2.1 lncRNA通過調(diào)控miRNA參與PAH

除了直接參與調(diào)控基因表達外，lncRNA還可以扮演競爭性內(nèi)源性RNA (ceRNA)的角色，與相應(yīng)的miRNA反應(yīng)元件競爭性結(jié)合后調(diào)節(jié)基因表達水平，影響細胞功能[37]。長鏈非編碼RNA癌癥易感性候選物2(Lnc-CASC2)是miR-222的海綿，能夠負調(diào)控miR-222在PASMCs中的表達。

miR-222通過調(diào)節(jié)其靶蛋白ING5的表達，促進缺氧誘導的PASMCs的增殖和遷移?？傊琇nc-CASC2可以通過調(diào)節(jié)miR-222/ING5軸來抑制血管重塑，從而抑制缺氧誘導的PASMCs的增殖和遷移[38]。盡管作用于同一目標，但不同lncRNA影響miRNA的下游靶點不同，對于PAH的調(diào)控作用也不盡相同。對于同樣作用于miR-222并作為其宿主轉(zhuǎn)錄本的LncR-Ang362，其對miR-222起正向調(diào)控作用。核因子-κB(NF-κB)是一種炎癥相關(guān)的信號通路，它的激活能促進PASMCs的增殖和遷移，而LncR-Ang362則是通過促進miR-222的表達來激活NF-κB[39]。此外，LncR-H19通過海綿miRNA-let-7b上調(diào)其靶點AT1R的表達來刺激PASMCs增殖。LncR-H19也有望成為鑒定PAH的新的生物標志物和治療靶點[40-41]。

2.2 lncRNA通過p53參與PAH

p53是一種轉(zhuǎn)錄因子，通過調(diào)控數(shù)十個具有多種生物學功能的靶基因來抑制腫瘤生長。它是癌癥中最常見的突變基因[42]。p53可在細胞缺氧狀態(tài)下被激活，在DNA修復、細胞周期阻滯、衰老和凋亡等方面發(fā)揮重要作用[43]。在缺氧誘導的PAH小鼠模型中，p53的表達明顯降低。研究表明，抑制PASMCs中p53的表達將導致糖酵解的上調(diào)和線粒體呼吸的下調(diào)而誘導PAH[44]。

研究表明，輔激活因子乙酰轉(zhuǎn)移酶p300可以介導p53的乙?；⑴cp53的轉(zhuǎn)錄激活域結(jié)合，形成p53-p300復合體進入細胞核。p300對于p53的穩(wěn)定有重要調(diào)控作用。LncR-TYKRIL能夠充當p53的誘餌分子與其n端相結(jié)合。抑制LncR-TYKRIL的表達會導致細胞核中p53-p300復合體的增加，并影響p53的穩(wěn)定，進而影響p53在PAH中的生理作用[45]。SUN等[46]的研究顯示，當p53處于細胞核中時是不具有活性的，處于細胞質(zhì)時才具有生物活性。LncR-MEG3對于p53活性的調(diào)節(jié)作用正是通過干預(yù)p53的核易位發(fā)生的。

3 circRNA與PAH

circRNA是一種環(huán)狀非編碼RNA，其下游剪接提供位點(5′剪接位點)以相反的順序剪接到上游受體剪接位點(3′剪接位點)，廣泛存在于從古細菌到人類的各種物種中。早期circRNA被認為只是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物或剪接噪聲，在生物過程中不發(fā)揮作用。但隨著對circRNA的深入研究，越來越多的circRNA被發(fā)現(xiàn)于許多生理病理過程中[47]。circRNA最主要的作用機制是作為海綿結(jié)合特定的miRNA 或 miRNA組，隔離它們并抑制其功能，同時也能翻譯成功能性蛋白。circRNA在調(diào)控基因、維持機體正常穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)疾病過程中都發(fā)揮重要作用[48]。例如，circATP2B4與circ_0016070通過其相對應(yīng)的miR-223/ATR軸和miR-942/CCND1軸促進PASMCs的增殖和遷移，進而影響PAH的進展[49-50]。在慢性血栓栓塞性肺動脈高壓中，circRNA也能扮演調(diào)節(jié)疾病的關(guān)鍵角色。MIAO等[51]對人體血液樣本進行研究發(fā)現(xiàn)，慢性血栓栓塞性肺動脈高壓有351個不同表達的circRNA，其中hsa_circ_0002062 和 hsa_circ_0022342最有可能影響疾病進展。

4 小 結(jié)

PAH是一種高度惡性的心血管疾病，目前對于PAH的治療缺少行之有效的方法，PAH仍然威脅著人們的生命健康。目前尋找PAH的治愈方法主要還是從PAH的發(fā)病機制入手。ncRNA主要包括miRNA、lncRNA和circRNA三類。這ncRNA通過彼此間的相互作用在PAH的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。其中miRNA在PAH中的研究比較多，許多l(xiāng)ncRNA和circRNA也是通過調(diào)控miRNA的作用來影響PAH。miRNA最具有成為PAH的生物標記物以及治療靶點的潛力。