miRNA 在動脈粥樣硬化中調(diào)控血管平滑肌細(xì)胞的研究進(jìn)展

馮 登，程 鵬，王 毅，鄭江華

(1.川北醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系，四川 南充 637000；2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院血管外科，四川 南充 637000)

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是一種以動脈壁炎癥介質(zhì)和免疫激活為特征的慢性免疫炎癥性疾病，由不同趨化因子與各種血管細(xì)胞和非血管細(xì)胞相互作用導(dǎo)致AS 病變[1]。這些細(xì)胞包括血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）、巨噬細(xì)胞（macrophage，M?）、內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cells，ECs）等。AS 中VSMCs 作為血管的重要組成部分，其涉及的生理病理過程，包括細(xì)胞增殖、遷移、自噬、凋亡、鈣化、衰老和表型轉(zhuǎn)換等，影響AS 的形成及發(fā)展。在轉(zhuǎn)錄水平或轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控AS 相關(guān)基因的表達(dá)，有助于緩解AS 的進(jìn)展。因此，了解miRNA 在AS 發(fā)生和發(fā)展中調(diào)控VSMCs 的作用機(jī)制至關(guān)重要。本文對miRNA 進(jìn)行概述，并對miRNA 在VSMCs 功能調(diào)節(jié)中的作用及其臨床應(yīng)用作一綜述，以期為AS 相關(guān)疾病的預(yù)防及治療提供思路。

1 miRNA 概述

miRNA 是一類大約含有22 個核苷酸的非編碼單鏈RNA，其前體具有發(fā)夾或折疊的二級結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控[2]。因miRNA 與靶基因具有互補(bǔ)性，miRNA 可以通過互補(bǔ)配對結(jié)合到基因的mRNA的3′UTR，從而抑制該基因翻譯。此外，miRNA 也可以通過靶向mRNA 的5′UTR 和CDS 區(qū)來調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)[3]。植物中miRNA 與靶基因幾乎以完全互補(bǔ)配對的方式結(jié)合，然而動物中的miRNA 和靶mRNA 并不完全互補(bǔ)，但是靶點至少有7 個堿基與miRNA 5′端互補(bǔ)，才能調(diào)控其靶基因[4]。當(dāng)兩者完全互補(bǔ)時，可以導(dǎo)致靶mRNA 降解。不完全互補(bǔ)時，miRNA 則主要通過與靶mRNA 的3′UTR 結(jié)合，阻遏轉(zhuǎn)錄后翻譯。據(jù)估計[5]，miRNA 調(diào)節(jié)大約1/3 的蛋白質(zhì)編碼基因的表達(dá)，它們既被視為表觀遺傳學(xué)變化（如DNA 甲基化）的靶點，也被視為表觀遺傳學(xué)修飾因子（如DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶）的調(diào)節(jié)器。通常一個miRNA 可以調(diào)控多個基因的表達(dá)，幾個miRNA 的組合也可以用來精細(xì)調(diào)控某個基因的表達(dá)，從而構(gòu)成體內(nèi)復(fù)雜的miRNA 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。雖然miRNA 已知在AS 中表達(dá)，但其在與AS 相關(guān)疾病中的作用尚未完全明確。因此，深入針對miRNA 的研究有助于開發(fā)更準(zhǔn)確的診斷和預(yù)后循環(huán)生物標(biāo)志物，以及提供針對不同階段AS 的治療策略。

2 miRNA 在VSMCs 功能調(diào)節(jié)中的作用

2.1 miRNA 調(diào)控VSMCs 增殖與遷移 VSMCs 主要分布在動脈的中層，通過一層彈力板與內(nèi)膜隔開，但也有少量平滑肌細(xì)胞分布在內(nèi)膜。AS 病變部位的VSMCs 主要是從中膜遷移而來。VSMCs 的增殖和遷移既是機(jī)體對損傷的修復(fù)反應(yīng)，也是AS 發(fā)生發(fā)展的主要病理基礎(chǔ)。Li ML 等[6]研究發(fā)現(xiàn)，miR-362-3p的上調(diào)通過抑制血小板反應(yīng)蛋白解整合素金屬肽酶1（a disintegrin and metalloproteinase domain with thrombospondin motif-1，ADAMTS1）的表達(dá)，抑制了VSMCs 的增殖和遷移。胰島素樣生長因子（insulinlike growth factors 2，IGF-2）是一種具有復(fù)雜調(diào)節(jié)模式的生長因子，其活性部分受差異表達(dá)的IGF-2 受體和IGF 結(jié)合蛋白的調(diào)節(jié)，miR-637 通過下調(diào)IGF-2抑制VSMCs 的增殖和遷移，從而影響AS 的進(jìn)展[7]。神經(jīng)纖毛蛋白-2（neuropilin 2，NRP2）是一種非酪氨酸激酶跨膜糖蛋白，miR-377-3p 通過靶向NRP2 抑制AS 模型中VSMCs 的增殖和遷移[8]。Ghasempour G 等[9]研究表明，miR-181b 和miR-204 通過趨化因子（chemokine）信號通路下調(diào)造血細(xì)胞激酶（hematopoietic cell kinase，HCK），進(jìn)而抑制了VSMCs的增殖和遷移。miR-125a 通過靶向HMG-CoA 還原酶（HMGCR）調(diào)節(jié)甲羥戊酸（mevalonate）信號通路抑制VSMCs 增殖和遷移[10]。此外，還有一些miRNA 可促進(jìn)VSMCs 的增殖和遷移。miR-93 首次被證明能靶向線粒體融合蛋白2（mitofusin 2，Mfn2）促進(jìn)VSMCs 增殖和遷移，其調(diào)控過程是通過抑制Raf-ERK1/2 信號通路實現(xiàn)的[11]。miR-378a-5p 是通過靶向CDK1/p21 信號通路促進(jìn)VSMCs 增殖和遷移的關(guān)鍵介質(zhì)[12]。Kruppel 樣因子4（Kruppel-like factor 4，KLF4）是一種鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子，microRNA-92a 通過抑制其表達(dá)，從而調(diào)控ROCK/MLCK 信號通路促進(jìn)VSMCs 增殖和遷移[13]。miR-320a 通過靶向抑制G 蛋白調(diào)節(jié)信號蛋白5（RGS5）促進(jìn)VSMCs 增殖和遷移，從而加重AS[14]。Kang XL 等[15]研究發(fā)現(xiàn)，miR-3646 通過靶向RHOH 促進(jìn)VSMCs 的增殖和遷移。Sun B 等研究證明[16]，miR-186-5p 的上調(diào)促進(jìn)VSMCs增殖和遷移，還發(fā)現(xiàn)AS 患者血清miR-186-5p 水平與頸動脈內(nèi)膜中層厚度（CIMT）呈正相關(guān)。因此，它可能是AS 的診斷生物標(biāo)志物。

2.2 miRNA 調(diào)控VSMCs 表型轉(zhuǎn)化 在正常生理情況下，VSMCs 保持靜止?fàn)顟B(tài)，通過維持血管壁張力和完整性在血管內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中發(fā)揮著重要作用。在細(xì)胞外刺激或環(huán)境影響下，VSMCs 表現(xiàn)出表型可塑性，即可以從收縮/非增殖表型轉(zhuǎn)換為遷移/增殖表型。VSMCs 的表型可塑性是由特定標(biāo)記物的表達(dá)來定義的，如平滑肌肌動蛋白、平滑肌肌球蛋白重鏈、轉(zhuǎn)膠蛋白和鈣調(diào)蛋白等[17]。Farina FM 等[18]研究報道，miR-128-3p 是一種新的表型開關(guān)調(diào)節(jié)器，能調(diào)控VSMCs 的遷移、增殖、分化和收縮性，而KLF4 是miR-128-3p 的直接靶點，能夠調(diào)節(jié)關(guān)鍵VSMCs基因肌球蛋白重鏈11（MYH11）的甲基化狀態(tài)。Yan SR 等[19]研究證實，在AS 中miR-338-3p 表達(dá)升高，而升高的miR-338-3p 抑制結(jié)蛋白的表達(dá)，從而促進(jìn)收縮型VSMCs 向合成型VSMCs 的表型轉(zhuǎn)變。除了形態(tài)學(xué)改變外，miR-338-3p 還增強(qiáng)了VSMCs 的增殖能力，但不增強(qiáng)其移動能力?？傊琺iR-338-3p 促進(jìn)了AS 的發(fā)展。miR-17-5p 通過下調(diào)同源盒基因B13（HOXB13）抑制血小板衍生因子（PDGF-BB）刺激的表型調(diào)節(jié)VSMCs，表明這些因素可能是內(nèi)膜增生的潛在治療靶點[20]。miR-33a 介導(dǎo)磷脂酰肌醇-3-激酶/絲蘇氨酸蛋白激酶（PI3K/Akt/mTOR）通路促進(jìn)VSMCs 表型轉(zhuǎn)化,加速AS 的發(fā)生和發(fā)展[21]。Zhuang XJ 等[22]實驗證明，miR-146b-3p通過靶向磷脂酰肌醇-3 激酶催化亞基γ（PIK3CG）抑制PDGF-BB 誘導(dǎo)的VSMCs 表型轉(zhuǎn)換。miR-145靶向VSMCs 上表達(dá)的趨化因子C-C-基元受體2（CCR2），促進(jìn)收縮性VSMCs 表型，并減少AS 中的不穩(wěn)定斑塊[23]。miR-4463 通過靶向堿性成纖維細(xì)胞生長因子（bFGF）直接或間接激活c-jun 氨基末端激酶（JNK）和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）信號通路，最終促進(jìn)VSMCs 表型轉(zhuǎn)換[24]。

2.3 miRNA 調(diào)控VSMCs 凋亡與自噬 細(xì)胞程序性死亡包括凋亡及自噬，是不同于細(xì)胞壞死的一種死亡方式,是由生物本身基因決定的細(xì)胞主動而有序的死亡方式。VSMCs 凋亡是由促炎性細(xì)胞因子、氧化低密度脂蛋白、高水平一氧化氮和機(jī)械損傷誘導(dǎo)的，其特征在于VSMCs 細(xì)胞質(zhì)殘留物周圍的基底層增厚。通常情況下，VSMCs 可以通過自噬來維持細(xì)胞自身結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定，但在被各種刺激過度激活后導(dǎo)致AS 的加速發(fā)展，如活性氧和脂質(zhì)種類、細(xì)胞因子、生長因子和代謝應(yīng)激[25]。Cui RR 等[26]研究發(fā)現(xiàn)，miR-494 通過下調(diào)BCL2 樣蛋白11（BCL2L11）的表達(dá)抑制腫瘤壞死因子α（TNF-α）誘導(dǎo)的VSMCs凋亡。

ROBO4 是神經(jīng)元Robo 家族的主要同系物，之前被認(rèn)為是一種關(guān)鍵的血管特異性受體，在血管內(nèi)皮中特異表達(dá)并抑制ECs 遷移。miR-140-5p 通過靶向抑制AS 中的血管內(nèi)皮調(diào)節(jié)蛋白（ROBO4）基因表達(dá)從而抑制VSMCs 凋亡[27]。TGFBR1 是一種膜結(jié)合蛋白，屬于TGFBR 亞家族，MiR-665 通過靶向轉(zhuǎn)化生長因子β 受體1（TGFBR1）促進(jìn)VSMCs 的凋亡[28]。Bao Q 等[29]研究發(fā)現(xiàn)，miR-210 靶向抑制VSMCs 中的肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2C（MEF2C）來抑制凋亡。miR-4787-5p 通過靶向蛋白激酶D1（PKD1）和抑制PI3K/Akt/FKHR 通路促進(jìn)VSMCs 凋亡[30]。Wang WR 等[31]研究顯示，抑制miR-145 表達(dá)促進(jìn)了轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGF-β1）刺激的VSMCs 的自噬。植物源性Sal-miR-58 通過調(diào)節(jié)Krüppel 樣因子3/E3 泛素連接酶/磷酸果糖激酶（KLF3/NEDD4L/PFKP）途徑促進(jìn)VSMCs 自噬并減輕炎癥[32]。Liang X等[33]研究發(fā)現(xiàn)，miR-4487 通過靶向抑制RASA1 進(jìn)而抑制VSMCs 凋亡。

2.4 miRNA 調(diào)控VSMCs 衰老 AS 是一種衰老疾病，其發(fā)病率和患病率隨年齡增長而增加。衰老見于構(gòu)成AS 斑塊的所有細(xì)胞，尤其是VSMCs，可促進(jìn)AS及其斑塊的不穩(wěn)定。衰老的標(biāo)志包括細(xì)胞衰老、DNA 損傷（包括端粒磨損）、線粒體功能障礙、促炎性分泌表型、蛋白質(zhì)穩(wěn)定缺陷、表觀遺傳變化、營養(yǎng)傳感失調(diào)和祖細(xì)胞衰竭[34]。Chen YL 等[35]研究結(jié)果表明，miR-214 通過靶向RNA 結(jié)合蛋白（quaking）從而促進(jìn)VSMCs 衰老，其機(jī)制可能與端粒完整性受損和VSMCs 細(xì)胞周期停滯有關(guān)，這意味著miR-214可能是血管衰老的標(biāo)志物和血管疾病的潛在治療靶點。SDC1 是硫酸乙酰肝素蛋白多糖家族的關(guān)鍵成員之一，miR-665 抑制通過負(fù)向調(diào)節(jié)多配體蛋白聚糖-1（SDC1）發(fā)揮VSMCs 衰老的重要調(diào)節(jié)作用，此外，miR-665 通過與lncRNA GAS5 相互作用調(diào)節(jié)VSMCs 衰老[36]。自噬相關(guān)蛋白（Beclin1）是一種與自噬密切相關(guān)的因子，當(dāng)自噬發(fā)生時，它會顯著上調(diào)，Tan P 等[37]研究證實，miR-30a 直接下調(diào)Beclin1 促進(jìn)VSMCs 的衰老。

2.5 miRNA 調(diào)控VSMCs 鈣化 鈣化是羥基磷灰石礦物質(zhì)在動脈壁的沉積，發(fā)生在動脈內(nèi)膜和中層。內(nèi)膜鈣化與動脈閉塞和AS 斑塊破裂有關(guān)，其主要驅(qū)動因素是炎癥、氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡和中層鈣化。雖然最初被認(rèn)為是一個被動過程，但內(nèi)膜和中層的鈣化是一個主動且受嚴(yán)格調(diào)控的過程，主要由VSMCs驅(qū)動[38]。He L 等[39]研究結(jié)果表明，在高磷誘導(dǎo)的血管鈣化過程中，miR-103a 通過抑制成骨特異性轉(zhuǎn)錄因子（Runx2）減輕血管鈣化，這是治療這種病理現(xiàn)象的潛在新靶點。miR-223-3p 通過阻斷白細(xì)胞介素-6/信號傳導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄激活物3（IL-6/STAT3）信號抑制血管鈣化[40]。miR32-5p 通過靶向含F(xiàn)YVE 指磷酸肌醇激酶（PIKfyve）上調(diào)微環(huán)境中的腫瘤壞死因子-α（TNF-α），促進(jìn)VSMCs 鈣化[41]。在高鈣/高磷條件下，miR155 通過抑制雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物2（Rictor/mTORC2）抑制Akt 的激活，導(dǎo)致叉頭框蛋白O 亞族3a（FOXO3a）磷酸化和降解降低，F(xiàn)OXO3a 在細(xì)胞核內(nèi)的積累激活了促凋亡蛋白（如Bim）的轉(zhuǎn)錄，從而增強(qiáng)VSMCs 凋亡。凋亡的VSMCs 隨后促進(jìn)血管鈣化[42]。組蛋白去乙?；?（HDAC5）是Ⅱ類組蛋白去乙?；福℉DACs）的成員，miR-134-5p通過抑制VSMCs 中的HDAC5 誘導(dǎo)鈣化[43]。Zhang F等[44]研究表明，miR-140-5p 通過靶向Toll 樣受體（TLR4）抑制β-甘油磷酸誘導(dǎo)的VSMCs 鈣化，為血管鈣化提供了一種潛在的治療方法。

3 miRNA 應(yīng)用

miRNA 是一系列疾病狀態(tài)中潛在的診斷或預(yù)后標(biāo)志物。因為循環(huán)中的miRNA 可以在外周血、唾液和尿液中檢測到，其表達(dá)可能是AS 疾病各個階段的先兆。將多個miRNA 組合在一個miRNA 圖譜中可能比單個microRNA 圖譜的評估更準(zhǔn)確。因此，為了確定miRNA 作為AS 相關(guān)疾病生物標(biāo)記物的作用，開展大規(guī)模研究至關(guān)重要。脂質(zhì)體、聚合物膠束和基于脂蛋白的藥物載體等藥物遞送載體正在開發(fā)中，以將這些寡核苷酸遞送至細(xì)胞。Wang J 等[45]基于兩親性三嵌段共聚物（PCEC）材料，通過自愈封裝工藝開發(fā)了一種miR-22 洗脫心血管支架，在最佳劑量下，miR-22 的持續(xù)釋放在不干擾ECs 增殖和功能的情況下顯著增強(qiáng)了VSMCs 的收縮表型并抑制其增殖，從而顯著導(dǎo)致抑制支架內(nèi)狹窄。Izuhara M 等[46]研究證實，含miR-126（納米顆粒）NPs 通過抑制（胰島素受體底物1）IRS-1 減少VSMCs 的增殖和遷移，然后制備了含miR-126 復(fù)合（聚乳酸-羥基乙酸共聚物）PLGA NPs 涂層裸金屬支架，在兔再狹窄模型中，這種輸送系統(tǒng)對新生內(nèi)膜的形成有明顯的抑制作用。

4 總結(jié)

miRNA 可以通過靶基因及信號通路調(diào)控VSMCs 功能，從而促進(jìn)或抑制AS。但由于miRNA 通常針對同一調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的多個基因，了解特定miRNA靶點的完整性以及了解miRNA 途徑中干擾因素至關(guān)重要。miRNA 靶向基因網(wǎng)絡(luò)的能力不僅為通過調(diào)節(jié)基因通路治療疾病提供了獨特的方法，另一方面還可了解其他靶基因的潛在有害影響，因此如何避免潛在有害影響也是未來研究的關(guān)鍵問題。相信隨著對VSMCs 功能調(diào)控的研究，針對AS 相關(guān)疾病的miRNA 靶向治療具有廣闊前景。