外泌體微RNA在高血壓發(fā)病機制中的研究進展

姚燕鴿，王永剛，鄭剛，李彩紅，羅文平

根據(jù)世界衛(wèi)生組織2023年的一份報告，全世界范圍內(nèi)高血壓病人約12 億［1］。高血壓已經(jīng)成為心血管系統(tǒng)疾病的主要危險因素。診室血壓測量目前仍然是確診高血壓的主要手段，但診室血壓測量受環(huán)境及精神因素影響極大，因此，新型分子生物標志物的開發(fā)對高血壓的診斷具有重要的臨床意義。據(jù)報道，微RNA（miRNA）可以調(diào)控大量信號通路，這些信號通路之間通過外泌體實現(xiàn)細胞間信息傳遞［2］。近些年有關(guān)于外泌體miRNA 在心血管系統(tǒng)疾病中的研究越來越多，本研究總結(jié)了外泌體miRNA 在高血壓發(fā)病機制中的相關(guān)研究，希冀為高血壓的基礎(chǔ)實驗研究及臨床診斷、治療提供思路。

1 外泌體

外泌體是通過內(nèi)吞途徑形成的直徑約40~150 nm 的細胞外囊泡［3］，主要負責(zé)細胞間的信息傳遞和物質(zhì)轉(zhuǎn)運。幾乎所有類型的細胞都能夠分泌外泌體，特別是在淋巴細胞、內(nèi)皮細胞、樹突狀細胞中。

外泌體形成始于細胞質(zhì)膜向內(nèi)出芽形成核內(nèi)體。早期核內(nèi)體與外泌體分泌的質(zhì)膜蛋白內(nèi)化到細胞質(zhì)中，在細胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域泛素化形成晚期核內(nèi)體［4］。轉(zhuǎn)運必需內(nèi)體分選復(fù)合體-0（endosomal sort?ing complex required for transport 0，ESCRT-0）識別泛素化的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域并將該復(fù)合物導(dǎo)向ESCRT-Ⅰ。ESCRT-Ⅰ伴ESCRT-Ⅱ啟動膜向內(nèi)出芽，使晚期核內(nèi)體吞噬蛋白質(zhì)、mRNA、脂質(zhì)和miRNA 并形成腔內(nèi)囊泡（intraluminal vesicles，ILVS）。隨后，ESCRT-Ⅱ在ILVS 開放位點招募ESCRT-Ⅱ來分離晚期核內(nèi)體內(nèi)的胞質(zhì)生物分子。每個晚期核內(nèi)體可以容納一個以上的ILVS，并形成多泡體。多泡體要么與質(zhì)膜再次融合釋放出現(xiàn)在被稱為“外泌體”的ILVS，要么與溶酶體融合降解［5］。

2 miRNA

miRNA 是內(nèi)源性、長度為22~26 個核苷酸的非編碼RNA。miRNA 通過mRNA 和miRNA 的三個主要非翻譯區(qū)（30UTR）序列之間的Watson-Crick 堿基配對來抑制mRNA 的轉(zhuǎn)錄、翻譯，miRNA 也可以直接剪切mRNA 并促進其降解［6-7］。miRNA 被認為在調(diào)控生物生長發(fā)育過程中具有重要作用。

轉(zhuǎn)錄起始，miRNA 被核內(nèi)RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄為長度約為100~1 000 nt 的轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物（pri-miRNA）。緊接著pri-miRNA被核酸酶Drosha在DGCR8作用下切割為一個60 nt核苷酸的短莖環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為miRNA前體（pre-miRNA）［8］。然后，pre-miRNA 通過輸出蛋白5 被輸送到細胞質(zhì)中。在胞質(zhì)中，pre-miRNA 經(jīng)過核酸酶Dicer 的進一步處理，產(chǎn)生雙鏈RNA 分子［7］。雙鏈中一條miRNA 被選為成熟的miRNA 調(diào)控基因表達，而另一條則被作為“客鏈”降解［7，9］。

據(jù)估計，人類基因組編碼的miRNA 已遠遠超過1 000個，它們調(diào)節(jié)約50%的基因組的活性［10］。miR?NA是多種生物過程的非常重要的調(diào)節(jié)因子，包括細胞增殖、凋亡和分化。因此，它們表達的任何細微變化都可能引起細胞功能障礙，導(dǎo)致疾病的發(fā)展。miRNA 不僅可以在細胞和組織中發(fā)現(xiàn)，而且還可以在體液中自由循環(huán)，如血清、血漿和尿液等。循環(huán)中的miRNA 在體液中具有顯著的穩(wěn)定性［11］，這使我們能夠通過分析其濃度和成分來診斷各種疾病，包括高血壓，甚至能被應(yīng)用于臨床指導(dǎo)各種治療方案。

3 外泌體miRNA

外泌體是miRNA 的細胞外載體。miRAN 的載體并非外泌體一種，一些蛋白質(zhì)和脂質(zhì)載體在mi?RAN 的轉(zhuǎn)運中也起著重要作用。根據(jù)ExoCarta 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，外泌體內(nèi)容物包括9 769種蛋白質(zhì)、3 408種mRNA、2 838 種miRNA 和1 116 種脂質(zhì)［12］。在外泌體的循環(huán)過程中，miRNA可以被鄰近和/或遠處的細胞吸收來調(diào)節(jié)受體細胞的活性。外泌體攜帶其成分（包括原始細胞的miRNA）與相鄰或遠處的細胞相互作用，在生理和病理生理條件下進行細胞間的信息交換［13］。外泌體miRNA 能承受細胞外惡劣的環(huán)境，在體液循環(huán)中更加穩(wěn)定，因此具有巨大的潛力成為非侵入性疾病生物標志。

4 外泌體miRNA與高血壓

外泌體miRNA 反映了原始細胞的狀態(tài)，其調(diào)控具有組織特異性［14］。外泌體miRNA 通過調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄來調(diào)節(jié)細胞通路，具體來說，與高血壓相關(guān)的外泌體miRNA 包括內(nèi)皮外泌體miRNA、腎臟外泌體miRNA、血管平滑肌細胞的外泌體miRNA 以及腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）的外泌體miR?NA［15］。Liu等［16］通過下一代測序技術(shù)分析了自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）和Wistar（Wistar-Kyoto，WKY）大鼠血漿外泌體的miRNA 表達譜，發(fā)現(xiàn)WKY 和SHR大鼠的血漿外泌體間有27 個miRNA 表達有顯著差異，其中與WKY 大鼠相比，SHR 的外泌體中有23個miRNA 上調(diào)。在23個上調(diào)的miRNA 中有10個被證實參與了高血壓特異性的信號通路，分別為miR-148a-3p、miR-122-5p、miR-143-3-3p、miR-192-7p-5p、miR-215、miR-1403p、miR-99a-5p、miR-378a-3p 和miR-486，但關(guān)于外泌體miRNA 調(diào)節(jié)細胞通路的具體機制，文中并未敘述，未來研究應(yīng)關(guān)注外泌體miRNA調(diào)節(jié)高血壓通路的具體分子機制。

4.1 高血壓病人內(nèi)皮細胞外泌體miRNA 的研究血管內(nèi)皮多方面參與高血壓的發(fā)生發(fā)展。血管內(nèi)血壓升高時，內(nèi)皮細胞被激活，炎性因子和促凝介質(zhì)釋放，中性粒細胞和血小板黏附于血管壁，最終內(nèi)皮細胞功能失調(diào)、血管舒張功能受損、血管內(nèi)血栓形成［17］。內(nèi)皮細胞功能障礙與高血壓病人的靶器官損傷和預(yù)后密切相關(guān)。內(nèi)皮細胞在血管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的發(fā)育、維持和重塑中也起著重要作用。內(nèi)皮細胞介導(dǎo)的高血壓疾病發(fā)病的一個典型特征是功能微血管的喪失和靶器官水平上的血管生成障礙［18］。

越來越多的證據(jù)表明，外泌體miRNA 在高血壓內(nèi)皮功能障礙和血管生成能力降低的發(fā)病機制中起重要作用。在內(nèi)皮細胞中，Dicer 具有組成性表達，并在血管生成中發(fā)揮重要作用。體外和體內(nèi)Dicer 的缺乏導(dǎo)致了血管生成和氧化還原信號通路的嚴重失調(diào)［19］。

內(nèi)皮細胞特異性的miR-126 在血管生成與維持血管完整性中起著關(guān)鍵作用。miR-126 的缺失會導(dǎo)致血管滲漏、出血和胚胎死亡［20］。外泌體miR-126，通過轉(zhuǎn)移內(nèi)皮細胞凋亡小體、誘導(dǎo)基質(zhì)細胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）的產(chǎn)生以防止細胞凋亡和內(nèi)皮祖細胞的動員［21］。此外，間充質(zhì)干細胞來源外泌體miR-126通過激活磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）通路發(fā)揮對內(nèi)皮細胞保護作用［22］。最近的一項研究表明，來自脂肪干細胞的外泌體miR-21 通過激活A(yù)kt、ERK 以及誘導(dǎo)HIF-1α、SDF-1表達促進血管生成［23］。

許多其他外泌體miRNAs 已被發(fā)現(xiàn)具有促血管生成作用（miR-135b、-130a、-23a、-155、-143、-26a、-27a、-221）［24-31］或具有抑制血管生成作用（miR-320、-224）［32-33］。

4.2 外泌體miRNA 與RAAS目前證據(jù)表明，外泌體miRNA 可以調(diào)節(jié)RAAS 系統(tǒng)的有害和有益途徑，分別為血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（angiotensin-convert?ing enzyme，ACE）/血管緊張素Ⅱ（angiotensin Ⅱ，ANGⅡ）通路和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（angiotensin converting enzyme 2，ACE2）/Mas 通路。RAAS 成分的調(diào)節(jié)不僅影響動脈血管和內(nèi)皮細胞的結(jié)構(gòu)和功能，還能減輕或放大炎癥，而炎癥是血管重塑和血壓調(diào)控的關(guān)鍵因素。體外和體內(nèi)研究表明，miR155-5p的過表達通過直接降低ACE 基因水平來降低ANGⅡ肽，發(fā)揮減輕血管重塑、抑制血管增殖、降低血壓的作用［34］。與正常血壓WKY 大鼠相比，SHR 大鼠中miR-155-5p 水平顯著降低，表明miR-155-5p 可能通過RAAS 在調(diào)節(jié)血壓中發(fā)揮作用。外泌體miR-145、miR-143 在高血壓狀態(tài)下的表達均下降，且與血壓呈負相關(guān)［35-36］。Dahan 等［37］研究表明，miR-143 通過間接誘導(dǎo)miR-143/145 基因敲除小鼠的ACE 來調(diào)節(jié)血管平滑肌分化。外泌體miRNA 還能夠調(diào)節(jié)ACE2，ACE2 通過降解ANGⅡ為Ang-（1-7）來抵消ACE 的作用，Ang-（1-7）作用于Mas 受體，產(chǎn)生與ACE/ANGⅡ通路相反的作用［38］。研究發(fā)現(xiàn)，高血壓病人血漿中miR483-3p 表達下調(diào)［39］。miR483-3p 靶向作用于血管平滑肌細胞中ACE2，表明ACE2 的表達增強可以抑制心肌肥厚。經(jīng)脂多糖處理的人單核細胞外泌體miR-27a 降低了內(nèi)皮細胞中Mas受體的表達，在此過程中，內(nèi)皮細胞性一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）磷酸化也隨之降低，而eNOS 磷酸化對維持血管張力至關(guān)重要［40］。

4.3 高血壓病人腎外泌體miRNAs 的研究腎臟在維持血壓方面也起著不容忽視的作用，高血壓是腎臟疾病的原因或結(jié)果。腎臟通過調(diào)節(jié)血管外周阻力和心輸出量調(diào)節(jié)血壓，其機制涉及鈉穩(wěn)態(tài)、血容量、動脈血管阻力。持續(xù)性高血壓引起腎小球局部損傷，壞死性腎小球硬化是高血壓腎損害的標志。另一方面，腎臟疾病、遺傳性或發(fā)育性腎臟畸形也可導(dǎo)致高血壓。實際上，出生時腎小球數(shù)量的下降通常是導(dǎo)致高血壓的原因［41］。Dicer 和特異性miRNA 敲除動物的顯著表型表明miRNA 在腎臟發(fā)育和腎臟功能調(diào)節(jié)中起著重要作用［42］。miRNA 在腎臟生理和疾病中的作用也得到了綜述［43-44］。

腎間質(zhì)纖維化見于各種腎小球疾病晚期，是腎臟衰老和慢性腎功能衰竭的重要病理特征。間充質(zhì)干細胞來源外泌體miR-133b 可抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β1 誘導(dǎo)的腎小管上皮己糖激酶2（hexokinase2，HK2）-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT），緩解腎間質(zhì)纖維化［45］。Jeon 等［46］研究表明，來自腎小球足細胞的外泌體miR-424、149誘導(dǎo)HK2細胞的凋亡和p38磷酸化，說明外泌體miR-424、149加速腎小球疾病中腎小管損傷的發(fā)展。

高血壓引起腎臟內(nèi)固有細胞受損后釋放的細胞因子會吸引血液中的一系列炎癥細胞，這些細胞浸潤到系膜區(qū)、血管區(qū)和腎間質(zhì)區(qū)引起炎性反應(yīng)，這反過來又促進了腎臟內(nèi)固有細胞的表型轉(zhuǎn)化。此時，腎臟固有細胞釋放出一系列腎毒性細胞因子、生長因子，這些影響因子使腎間質(zhì)中的成纖維細胞增生、分化并轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞。外泌體介導(dǎo)的細胞間通信被認為參與各種疾病，包括腎纖維化。Zhao 等［47］研究表明，來自腎小管上皮細胞的外泌體miR-21 可通過阻斷腎臟中的miR-21/磷酸酶及張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog de?leted on chromosome ten，PTEN）/Akt途徑激活成纖維細胞加速腎纖維化的發(fā)展。miR-21已被證明有望成為心血管疾病中心肌梗死診斷的新靶點，但其在高血壓中的價值尚有待進一步探究［48］。Wang等［49］發(fā)現(xiàn)兒童局灶性節(jié)段性腎小球硬化癥病人尿液外泌體miR-193a水平與腎小球硬化的程度呈正相關(guān)。

4.4 高血壓病人尿外泌體miRNAs 的研究尿液中存在一些“跨腎”的尿外泌體miRNA，它們來源于泌尿道之外的細胞，經(jīng)血液循環(huán)通過腎小球濾過，最終以尿外泌體方式排出［50］。尿白蛋白排泄（uri?nary albumin excretion，UAE）是高血壓心血管風(fēng)險和腎損傷的標志。一項針對UAE 升高的高血壓病人的研究發(fā)現(xiàn)，在UAE高血壓受試者中有29個異常的循環(huán)miRNA，這些miRNA 調(diào)控21 條通路。研究還發(fā)現(xiàn)4 個外泌體miRNA 水平的變化與蛋白尿相關(guān)。研究表明，外泌體miR-26a 似乎在調(diào)節(jié)足細胞損傷相關(guān)效應(yīng)因子中起關(guān)鍵作用［51］。這些發(fā)現(xiàn)支持使用外泌體miRNA 作為心血管風(fēng)險進展的生物標志物和早期腎損傷的治療工具。

5 展望

盡管科學(xué)界不斷努力了解原發(fā)性高血壓的發(fā)病機制，但在分子水平上的尚未取得顯著成果。外泌體miRNA 在心血管領(lǐng)域的價值研究已經(jīng)得到證實。闡明外泌體miRNA 在高血壓發(fā)病機制作用是有價值的，對高血壓外泌體miRNA 的研究可能會開發(fā)新的治療方法來預(yù)防和逆轉(zhuǎn)高血壓的結(jié)果。但目前階段，外泌體miRNA 分離及純化技術(shù)尚未成熟，有待進一步提高。