microRNA調(diào)控血管平滑肌細胞參與動脈粥樣硬化的研究進展

郭霖 姜希娟, 張藝琳 楊邱月 宋治潔 楊琳

(天津中醫(yī)藥大學(xué) 1中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院,天津 301617;2基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中心)

近年來,心血管疾病(CVD)在全球范圍內(nèi)發(fā)病率逐年上升,并成為全球首要死因。據(jù)WHO統(tǒng)計,每年大約有3.3億人患病,占全球死亡人數(shù)的31%〔1〕;動脈粥樣硬化(AS)是CVD的主要病理基礎(chǔ),因此防治AS是降低CVD發(fā)病率和死亡率的有效手段。AS主要累及大中動脈,受累動脈中膜的血管平滑肌細胞(VSMC)通過表型轉(zhuǎn)化、增殖、遷移和分泌等多途徑參與AS的進程〔2〕,并且是防治AS的重要細胞靶點。近期,內(nèi)源性非編碼單鏈微小RNA(microRNA)在AS中的作用備受關(guān)注,而VSMC是其重要靶細胞之一〔3〕。本文針對microRNA調(diào)控VSMC表型轉(zhuǎn)化、增殖、遷移、凋亡等方面的影響做系統(tǒng)闡述。

1 microRNA、VSMC與AS

microRNA是19～25個核苷酸構(gòu)成的高度保守非編碼單鏈微小RNA,其作用是通過與靶基因mRNA的非編碼區(qū)(5′-UTR/3′-UTR)結(jié)合,阻斷mRNA翻譯或誘導(dǎo)其降解,阻斷翻譯過程,從而抑制靶基因表達,影響細胞增殖、遷移、凋亡和分泌等過程〔4〕。在某些情況下,microRNA也可通過影響mRNA的翻譯狀態(tài),使其翻譯的蛋白產(chǎn)物發(fā)生量變,從而對疾病產(chǎn)生影響〔5〕。

起源中胚層的VSMC存在兩種表型,即胚胎時期的“合成型”和具有成年特征的分化表型“收縮型”,二者在增殖、收縮、合成等方面均明顯不同。與收縮型相比,合成型VSMC的增殖、遷移能力明顯增強。在某些因素刺激下,分化成熟的“收縮型”可轉(zhuǎn)化為分化程度低的“合成型”,這種表型轉(zhuǎn)化體現(xiàn)了VSMC具有較強的可塑性〔6〕。VSMC通過轉(zhuǎn)化表型、增殖、凋亡等參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展。

AS常累及大中動脈的內(nèi)膜,受累動脈中膜的VSMC由收縮型轉(zhuǎn)化為合成型,并從中膜遷移入內(nèi)膜,參與AS的發(fā)生與發(fā)展,并貫穿動脈病變的始終〔7〕。AS早期,VSMC的表型相對穩(wěn)定,增殖率較低。隨著AS的發(fā)展,血小板、單核細胞和淋巴細胞分泌的細胞因子和整合素等物質(zhì)均可促進VSMC異常增殖〔8〕,表型也從收縮型向合成型轉(zhuǎn)化,下調(diào)α-平滑肌肌動蛋白(SMA),使其收縮力下降;上調(diào)骨橋蛋白(OPN),使蛋白聚糖合成增加,并大量進入內(nèi)膜〔9〕。進入內(nèi)膜的VSMC部分吞噬氧化修飾的低密度脂蛋白(ox-LDL),演變?yōu)榘邏K主要細胞成分“泡沫細胞”,后者約50%源于VSMC〔10〕;部分VSMC及其衍生的細胞外基質(zhì)形成纖維帽,覆蓋于斑塊之上,進而促進AS的進展;有研究發(fā)現(xiàn),巨噬細胞受VSMC的影響,產(chǎn)生趨化因子、生長因子,促使其增殖并向內(nèi)膜遷移;而VSMC的“異常”增殖也促進炎因子的產(chǎn)生,致穩(wěn)定斑塊轉(zhuǎn)化為易損斑塊,最終形成惡性循環(huán),加重AS的發(fā)展〔11〕。但也有研究發(fā)現(xiàn),在AS晚期,VSMC增殖可防止纖維帽破裂,具有穩(wěn)定斑塊的保護作用〔12〕?？梢?VSMC在AS的作用尚待進一步闡明。近期發(fā)現(xiàn)多種microRNA參與了VSMC的上述變化,基于此類發(fā)現(xiàn)為研究VSMC在AS的作用提供了新思路。

2 microRNA調(diào)控VSMC

多種microRNA參與AS的發(fā)生與發(fā)展。韓迎春等〔13〕利用miR-223/載脂蛋白(Apo)E雙敲(miR-223/ApoEDKO)小鼠,經(jīng)油紅O染色發(fā)現(xiàn)其主動脈斑塊面積增多,且實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(qPCR)檢測發(fā)現(xiàn)DKO小鼠血管組織中白細胞介素(IL)-6、趨化因子(CCL2)表達顯著升高,促進AS的進展。Ye等〔14〕復(fù)制ApoE-/-小鼠AS模型,并通過尾靜脈注射抗miR-155,結(jié)果發(fā)現(xiàn)主動脈組織miR-155表達顯著降低,AS斑塊面積明顯減少,因此抑制miR-155可能會部分阻礙AS發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)姜黃素可上調(diào)miR-126從而抑制相關(guān)信號通路,發(fā)揮抗AS的特性〔15〕。此外,由于部分microRNA的作用復(fù)雜,對AS的發(fā)展有雙向作用。深入研究發(fā)現(xiàn),VSMC是多種microRNA的重要靶細胞,microRNA通過調(diào)控VSMC的表型轉(zhuǎn)化、遷移、增殖和凋亡等“異常”改變,從而對AS產(chǎn)生影響。

2.1microRNA調(diào)控VSMC表型轉(zhuǎn)化 大量研究表明microRNA可以促使VSMC表型由收縮型向合成型轉(zhuǎn)變,誘導(dǎo)AS的發(fā)生與發(fā)展〔16〕。VSMC的收縮表型可調(diào)節(jié)血管張力、血壓和血流分布,分泌血管調(diào)節(jié)因子,以維持血管的正常功能。但受到某些因素刺激時,VSMC由收縮型向合成型轉(zhuǎn)化,誘導(dǎo)血管新內(nèi)膜的形成;細胞增殖、遷移和合成細胞外基質(zhì)(ECM)的能力增強,引起血管重構(gòu),加重AS的臨床表現(xiàn)〔17〕。研究發(fā)現(xiàn)miR-206通過影響腺苷二磷酸(ADP),減少miR-26a的釋放,從而維持VSMC的收縮表型〔18〕。miR-133抑制VSMC轉(zhuǎn)錄因子(Sp-1)表達,進而影響其下游靶基因表達,最終抑制VSMC表型轉(zhuǎn)化〔19〕。miR-143、miR-145則可通過維持VSMC收縮表型、抑制其轉(zhuǎn)化,影響AS的進程〔20,21〕。研究發(fā)現(xiàn),抑制miR-182-3p表達可減少VSMC表型轉(zhuǎn)化,抑制新內(nèi)膜的形成,減緩VSMC增殖、遷移的速度,減少炎癥因子的分泌,從多環(huán)節(jié)抑制AS的發(fā)展〔22〕。綜上,microRNA通過影響VSMC的表型轉(zhuǎn)化,參與AS進程。

2.2microRNA調(diào)控VSMC增殖、遷移 大量研究表明microRNA可通過促進或抑制VSMC的增殖、遷移影響AS。叉頭盒蛋白亞家族(FOX)P1是AS的保護因子且影響VSMC增殖,通過抑制miR-206表達,發(fā)現(xiàn)FOXP1表達增加〔23〕。miR-379可作用于胰島素樣生長因子(IGF)-1,抑制VSMC增殖、遷移,從而抑制AS的發(fā)展〔24〕。除了干預(yù)VSMC表型轉(zhuǎn)化外,miR-145與靶基因KLF5、MYOCD結(jié)合還可以抑制VSMC增殖,進而抑制AS的進展〔25〕。Zhang等〔26〕研究發(fā)現(xiàn)在AS患者血清中,hsa-miR-148b的水平降低,VSMC增殖和遷移能力顯著降低。此外,miR-128-3p、miR-490-3p、miR-188-3p和miR-29a-3p均可抑制VSMC增殖、遷移,進而抑制AS的進展〔27～30〕。在缺氧環(huán)境下,miR-214、miR-665促進VSMC增殖,加重AS的臨床表現(xiàn)〔31,32〕。Sun等〔33〕證實miR-19a與Ras同源家族成員(Rho)B基因位置結(jié)合,以Ras入手研究發(fā)現(xiàn)VSMC增殖、遷移能力增強,促進AS的發(fā)展。miR-221、miR-222調(diào)節(jié)磷酸酶與張力蛋白同源物(PTEN)/蛋白激酶B(Akt)信號通路,促進VSMC發(fā)生增殖、遷移,進一步影響AS〔34～36〕。此外,miR-138、miR-675和miR-147b也可促進VSMC增殖、遷移,加重AS的進展〔37～39〕。可見,多種microRNA通過不同途徑影響VSMC增殖和遷移,介入AS的進程。

2.3microRNA調(diào)控VSMC凋亡 VSMC凋亡會加速CVD的進展,誘發(fā)彈性蛋白碎裂、鈣化、糖胺多糖沉積等變性〔13〕,且近期發(fā)現(xiàn)microRNA可參與調(diào)控VSMC的凋亡〔40〕。研究證實miR-210通過抑制腫瘤抑制因子腺瘤性息肉病(APC)和wnt通路,調(diào)控MEF2C基因,進而抑制VSMC凋亡,增加AS晚期纖維帽的穩(wěn)定性〔41〕。Chen等〔42〕發(fā)現(xiàn)miRNA-125b通過靶向血清反應(yīng)因子(SRF),促進VSMC凋亡,加快AS的進展。另有研究證實,抑制miR-21表達可促進VSMC凋亡,從而誘發(fā)AS〔43,44〕。miR-148b基于Wnt/catenin信號通路也可促進細胞凋亡,加重AS的發(fā)展〔45〕。Lai等〔46〕證實miR-574-5p直接靶向ZDHHC14基因,抑制細胞凋亡,加重AS程度。可見,microRNA通過不同途徑影響VSMC的凋亡,且在不同階段影響VSMC的凋亡效果也不盡相同。microRNA調(diào)控VSMC機制:其中microRNA通路/靶點及作用如下:miR-206,ADP/核糖基化因子(ARF)6/溶質(zhì)載體家族8成員A1反義RNA1(SLC8A1),抑制VSMC表型轉(zhuǎn)化:miR-206,ADP/ADP核糖基化因子(ARF)6/溶質(zhì)載體家族8成員A1反義RNA 1(SLC8A1)〔18,23〕;miR-133,Sp-1/細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑(CDKN)1A〔19〕;miR-143,Ras/RhoA/DNMT3a(DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3A)/ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白(ABC)A1〔20,21〕;miR-145,Ras/RhoA/ABCA1〔20,21〕;miR-182-3p,細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)/絲裂原激活蛋白(MAP)〔22〕。抑制VSMC的增殖、遷移:miR-379,IGF-1〔24〕;miR-148b,WNT/核心因子β-連環(huán)素(β-catenin)〔26,45〕;miR-128-3p,FOXO4/基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)9〔27〕;miR-490-3p,HMGB1/PI3K-AKT〔28〕;miR-188-3p,成纖維細胞生長因子(FGF)1〔29〕;miR-29a-3p,腫瘤壞死因子及其受體(TNFRSF1A)〔30〕。促進VSMC增殖、遷移:miR-214,Nck相關(guān)蛋白(NCKAP)1〔31,32〕;miR-665,p15/p16/p21〔32〕;miR-19a,細胞周期蛋白(cyclin)d1/細胞分裂周期素(cdc25A)/MMP/inhibitor-SMA/SM22/RHOB〔33〕;miR-221,具有Kazal基序的回歸誘導(dǎo)富含半胱氨酸的蛋白質(zhì)(RECK)/MMP2/MMP9/金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)3〔34,35〕;miR-222,RECK/MMP2/MMP9/TIMP3〔34～36〕;miR-138,線粒體鈣單向轉(zhuǎn)運體(MCU)/串聯(lián)孔域酸性敏感K通道(TASK-1)〔37〕;miR-675,MAPK/NF-κB〔38〕;miR-147b,Wnt/catenin/YY(陰陽)1〔39〕。抑制VSMC凋亡:miR-210,肌細胞增強因子(MEF)2C/半胱天冬酶(Caspase)-3/Bcl-2相關(guān)X蛋白(Bax)/BCL2 相關(guān)的細胞死亡激動因子(Bad)〔41〕;miR-125b,血清反應(yīng)因子(SRF)〔42〕;miR-21,同源性磷酸酶-張力蛋白(PTEN)/AKT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)/轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)β1〔43,44〕;miR-574-5p,鋅指DHHC型棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶(ZDHHC)14〔46〕。

綜上,microRNA與AS密切相關(guān),針對其研究有望開辟診療的新領(lǐng)域。VSMC表型轉(zhuǎn)化、增殖、遷移和凋亡等是AS發(fā)生與發(fā)展的重要環(huán)節(jié),并且有望成為AS診療的新靶點。部分microRNA可抑制VSMC增殖遷移,如上調(diào)miR-145、miR-148b等,或下調(diào)miR-665、miR-214等,進而抑制AS的進展;抑制VSMC的凋亡的microRNA,如miR-210、miR-21,可穩(wěn)定斑塊;抑制miR-206、miR-143等microRNA可以減少VSMC的表型轉(zhuǎn)化,控制AS的進展,但其明確機制有待深入探索。