高血壓發(fā)病相關miRNAs 的研究進展

寧冰冰,陳 瑜,張 騰

·綜述與進展·

高血壓發(fā)病相關miRNAs 的研究進展

寧冰冰1,2,陳 瑜1,2,張 騰1,2

高血壓是心血管事件的重要危險因素,常引起嚴重的心、腦、腎并發(fā)癥。目前已有多項研究證實,miRNA在高血壓的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用,包括對腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的過激反應,血管內(nèi)皮的功能紊亂,血管平滑肌,細胞膜離子通道的影響等。對于其作用機制的研究可為開發(fā)新型高血壓的靶向藥物提供新的思路和希望,本文將著重對高血壓相關miRNAs的研究進行綜述。

高血壓;miRNA;發(fā)病機制

高血壓是心血管事件的重要危險因素,常引起嚴重的心、腦、腎并發(fā)癥,影響著全球20%～50%的成年人[1],目前我國約有2億高血壓患者,每5個成年人中就有1人患高血壓,約占全球高血壓總?cè)藬?shù)的1/5,全球每年有接近760萬的患者死于該病,盡管其治療已經(jīng)取得了很大進展,但僅有不到30%的高血壓患者得到了有效控制。高血壓是環(huán)境因素和遺傳因素相互作用導致的一種復雜性疾病,其發(fā)病機制迄今尚未完全闡明,對于其發(fā)病機制和治療藥物的研究一直是醫(yī)藥界的重點課題。

近年來,作為表觀遺傳學的重要組成,miRNA調(diào)控參與高血壓發(fā)病機制的研究報道為高血壓發(fā)病新機制的探索開啟了新的亮點。目前已有多項研究證實, miRNA參與調(diào)節(jié)高血壓發(fā)病的多個環(huán)節(jié),包括腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)的過激反應,血管內(nèi)皮的功能紊亂,血管平滑肌,細胞膜離子通道的影響等。對于高血壓發(fā)病中miRNA作用機制的研究和作用靶點的確定可為開發(fā)新型高血壓的靶向藥物提供新的希望,也為高血壓的治療提供新思路。

1 miRNA概述

微小RNA(microRNA,miRNA)是一種內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA,其長度約為20 nt～23 nt(核苷酸),作用于靶基因mRNA分子的3′端非編碼區(qū)域(3′-untranslated region,3′-UTR),負性調(diào)控mRNA的翻譯或直接降解靶mRNA參與許多重要的生物進程。同一個miRNA可作用于多個靶基因,同一個靶基因也可被多個miRNA調(diào)控[2],受miRNA調(diào)節(jié)的靶mRNA數(shù)量可能占人類基因組的1/3以上。

近年研究表明,miRNA在細胞增殖、凋亡、新陳代謝、細胞分化和形態(tài)發(fā)生中起著重要作用[3],并參與多種生理病理過程,如炎癥、免疫反應、腫瘤的發(fā)生以及心律失常、心肌肥厚和心力衰竭等心血管疾病[4]。越來越多的研究揭示,miRNA參與了高血壓發(fā)病的多個病理過程,在高血壓的發(fā)生發(fā)展中可能發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。

2 高血壓相關miRNA

2.1 miRNA對RAAS的調(diào)控作用 RAAS是由腎臟和肝臟分泌的一組相互作用又相互調(diào)節(jié)的激素與受體系統(tǒng),在高血壓的調(diào)節(jié)中起著關鍵性作用,RAAS的過激反應是高血壓的主要病理因素,miRNA已被證明與RAAS有所關聯(lián)。血管緊張素Ⅱ1型受體(angiotensinⅡreceptor type 1,AGTR1)是血管緊張素Ⅱ最重要的受體,mi R-155在21號染色體上,21號染色體如若三體化,往往出現(xiàn)血壓降低,在21號三體的患者中, AGTR1蛋白的表達水平被降低,mi R-155水平會上調(diào)[5],提示mi R-155可通過對21號染色體的調(diào)控影響血壓的水平,且mi R-155與血壓呈顯著負相關。mi R-155還可作用于AT1R基因,抑制hAT1RNA的表達,該調(diào)控與AT1R基因的SNP有關,SNP位點rs5186與高血壓有著密切的聯(lián)系,rs5186的等位基因表現(xiàn)為1166C和1166A兩種形式,當?shù)任换虮憩F(xiàn)為1166A時,mi R-155能很好地與AT1R基因mRNA的3′-UTR結(jié)合而抑制該基因的翻譯過程,這類人群不易患高血壓[6]。動物實驗和臨床研究中均發(fā)現(xiàn)[7]miR-132和miR-212參與了AT1R信號通路,高血壓時miR-132和miR-212升高,AT1R阻滯劑降壓的同時還可降低miR-1 3 2和miR-2 1 2的表達。miR-124和miR-135a參與調(diào)控鹽皮質(zhì)激素受體基因NR3C2(nuclearreceptorsub-family 3,group C, member 2),能在不影響mRNA水平的基礎上獨立地抑制NR3C2的翻譯,進而影響RAAS的調(diào)整和血壓的調(diào)節(jié)[8]。人血管緊張肽原(humen Angiotensinogen, hAGT)基因與原發(fā)性高血壓的發(fā)生有關,其存在SNP位點rs7079,其等位基因表現(xiàn)為11525C和11525A, miR-31和miR-584易與11525C的3′-UTR結(jié)合,進而下調(diào)hAGT的基因和蛋白水平[9],為高血壓的治療提供新的證據(jù)。實驗發(fā)現(xiàn)[10],miR-181a表達減少促使交感神經(jīng)過度活躍以及誘導腎素合成,進而引起小鼠高血壓形成。11β羥化酶CYP11B1基因和醛固酮合酶CYP11B2基因促進皮質(zhì)醇和醛固酮合成酶的生成,miR-24與CYP11B1和CYP11B2mRNA的3′-UTR結(jié)合調(diào)控皮質(zhì)醇和醛固酮的生成[11],這與高血壓形成密切相關。TASK-2通道的低表達是醛固酮腺瘤的標志[12],hsa-miR-23和hsa-miR-34通過下調(diào)TASK-2的表達使產(chǎn)醛固酮腺瘤細胞分泌大量醛固酮,這可能是原發(fā)性醛固酮增多癥致高血壓的機制之一。

2.2 miRNA對血管內(nèi)皮細胞的調(diào)控作用 內(nèi)皮功能紊亂時,血管舒張因子分泌減少,血管收縮因子分泌增加,使外周血管強烈收縮,外周阻力明顯增加,促進高血壓的發(fā)生發(fā)展。研究表明miRNA與血管內(nèi)皮細胞功能紊亂以及高血壓密切相關。miRNAs-16,21,126與高血壓早期發(fā)展有著密切的關系,且進一步發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)表達增加,Bcl-2則表達減少,推測miRNAs-16,21,126可調(diào)節(jié)血管生成和凋亡之間的平衡,從而影響高血壓血管內(nèi)皮功能,進而調(diào)節(jié)血壓[13]。27nt-miRNA可抑制血管內(nèi)皮細胞內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)和SP-1mRNA和蛋白的表達,進而影響血管內(nèi)皮細胞的增殖[14]。miR-126是內(nèi)皮細胞含量最多的miRNA,可調(diào)控血管生成信號通路以維持血管的完整性,參與內(nèi)皮細胞的修復,減少動脈粥樣硬化的形成[15],它的表達與高血壓密切相關[16]。一氧化氮(NO)滅活增強及其生物利用度降低所致內(nèi)皮功能障礙是原發(fā)性高血壓的重要發(fā)病機制之一,L-精氨酸轉(zhuǎn)運體1(SLC7A1)基因參與了NO的代謝,其3′端非翻譯區(qū)(3′-untranslated region,3′-UTR)有3個～4個miR-122潛在結(jié)合位點,當3′-UTR與miR-122結(jié)合,就可能引起基因表達的抑制,導致SLC7A1的水平下降和內(nèi)皮功能紊亂[17]。

2.3 miRNA血管平滑肌細胞的調(diào)控作用 各種因素的刺激使血管平滑肌異常增殖和凋亡,血管的順應性下降,阻力增加,導致血壓升高。miR-221和miR-222參與血管平滑肌的增殖,AngⅡ通過調(diào)控兩者的轉(zhuǎn)錄物lncRNAs(long noncoding RNAs)調(diào)節(jié)平滑肌細胞對AngⅡ刺激的反應,進而影響動脈粥樣硬化和高血壓的形成[18]。miR-145能直接控制平滑肌的增殖、凋亡,miR-143和miR-145能調(diào)控多種細胞骨架元件和血清響應因子(serumresponsefactor,SRF)的表達,在血管平滑肌細胞(VSMC)收縮表型和合成表型的轉(zhuǎn)換過程中發(fā)揮著至關重要的作用,它們表達水平的高低影響血管的收縮性從而影響動脈血壓的變化[19]。骨形態(tài)生成蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)[20]信號通路可以誘導和維持VSMC收縮表型,miR-96通過抑制腳手架蛋白Trb3(Tribbleslike protein 3)的表達,調(diào)控BMP信號通路對VSMC收縮表型形成的影響。在臨床試驗中,高血壓患者中miR-130a的含量與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義,而miR-130a抑制劑能顯著抑制AngⅡ的促增殖作用[21];miR-130a的類似物能抑制血管平滑肌細胞增殖和凋亡的調(diào)控基因GAX(the growth arrest-specific homeobox)的表達[22]。H2O2誘導的VSMC凋亡模型中,過表達miR-92a可直接作用于MKK4-JNK1信號通路抑制凋亡[23]。AngⅡ誘導的高血壓中miR-487b顯著上調(diào),miR-487b通過下調(diào)胰島素受體底物IRS1的表達改變血管平滑肌細胞的完整性,導致血管平滑肌細胞的損傷[24]。

2.4 miRNA對細胞膜離子通道的調(diào)控作用 血管平滑肌細胞有許多特異的離子通道載體和酶,它們共同組成細胞膜離子轉(zhuǎn)運系統(tǒng)維持著細胞內(nèi)外鈉、鉀和鈣等離子的動態(tài)平衡。KCNQ1和KCNE1是鉀離子通道的重要編碼基因,其mRNA和蛋白表達受miR-133和miR-1的調(diào)控,從而影響細胞的離子轉(zhuǎn)運[25]。L型鈣通道等離子通道是決定血管平滑肌舒縮活性的主要離子通道,通過修飾基于miR-30a的短發(fā)夾RNA (shRNAmir)可以成功特異性的抑制平滑肌L型鈣通道的表達,對心肌L型鈣通道則沒有影響[26]。

2.5 其他 研究發(fā)現(xiàn)[27],高血壓患者中人類巨細胞病毒編碼的血漿miRNA(HCMV-miR-UL112)表達水平升高,其抑制干擾素調(diào)節(jié)因子1(interferon regulatory factor 1,IRF-1)的翻譯,使IRF-1蛋白水平下降,IRF-1表達升高會使原發(fā)性高血壓患病的風險增加,所以控制病原微生物感染可能為高血壓的預防和治療提供一種新策略。約50%的原發(fā)性高血壓患者存在胰島素抵抗,胰島素抵抗導致的高胰島素血癥是高血壓發(fā)生的重要病理生理基礎,miR-143的增加使AKT酶受到抑制,導致胰島素抵抗[28]。微血管稀少與高血壓的發(fā)生發(fā)展有密切的關系,血管生長的“開關”Notch的配基像阿拉伯數(shù)字4一樣的三角蛋白質(zhì)(簡稱D114)可“關閉”血管生長,miR-30a可下調(diào)D114的表達,控制血管內(nèi)皮尖端細胞(endothelial tip cell)進而調(diào)控高血壓[29]。嗜鉻粒蛋白(Chromogranin A, Chga)通過促進神經(jīng)內(nèi)分泌細胞的形成和儲存來維持血壓的平衡,miR-22可能通過減少Chga的表達使自發(fā)性高血壓(SHR)大鼠血壓升高[30]。

3 miRNA與高血壓治療的應用前景

近年來,科研人員利用人工合成的miRNA模擬物或抑制劑等,升高或降低病理條件下心血管組織中miRNA的表達水平,從功能獲得性和功能缺失性兩方面開展治療研究[31],進一步為miRNA作為高血壓的新型治療靶點提供有力證據(jù)。然而關于miRNA在高血壓復雜發(fā)病機制中的作用靶點和調(diào)節(jié)網(wǎng)絡的研究還有待深入,此問題的闡明將為開發(fā)新型高血壓靶向藥物提供新思路,也將開啟臨床治療的新紀元。

在“病證結(jié)合,方證對應”理念指導下,中醫(yī)藥對高血壓病的治療有多途徑、多環(huán)節(jié)、多靶點整體整合調(diào)節(jié)的優(yōu)勢。miRNA有復雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡,既可以通過一個miRNA來調(diào)控多個基因的表達,也可以通過多個miRNAs的組合來精細調(diào)控某個基因的表達。因此,中醫(yī)藥防治高血壓與miRNA調(diào)控相結(jié)合,可能會推動高血壓發(fā)病機制的新認識。

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R544.1 R255.3

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2015.06.021

1672-1349(2015)06-0767-04

2014-12-16)

(本文編輯郭懷印)

國家自然基金面上項目(No.81273960);國家中醫(yī)藥管理局中西醫(yī)結(jié)合臨床重點學科建設項目,編號:國中醫(yī)藥發(fā)[2009]30號;上海市高校特聘教授(東方學者)人才計劃,編號:滬教委人[2010]84號、滬教委人[2011]88號;上海市浦江計劃(No.11PJ1409000, 13PJ1407800);上海市中醫(yī)藥事業(yè)三年行動計劃項目;上海市085一流學科建設科技創(chuàng)新支持計劃(No.085ZY1212,085ZY1221)

1.上海中醫(yī)藥大學附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院(上海200437); 2.上海市中醫(yī)藥研究院中西醫(yī)結(jié)合臨床研究所

張騰,E-mail:zhangteng501@hotmail.com