微小RNA與動脈粥樣硬化的研究進展

劉德軍，孫雪林，葉平

(1.中國人民解放軍總醫院老年心血管內科，北京 100853；2.北京醫院藥學部)

·綜述·

微小RNA與動脈粥樣硬化的研究進展

劉德軍1，孫雪林2，葉平1

(1.中國人民解放軍總醫院老年心血管內科，北京 100853；2.北京醫院藥學部)

微小 RNA(簡稱miRNA)作為重要的調節分子廣泛存在于真核生物中，主要通過對血管內皮細胞、血管平滑肌細胞以及單核巨噬細胞等進行調控而參與動脈粥樣硬化斑塊發生、斑塊進展及斑塊破裂的過程。篩選動脈粥樣硬化相關的異常表達微小 RNA，研究其對動脈粥樣硬化形成過程中相關影響因素的調控，有助于進一步了解動脈粥樣硬化發生發展的分子機制以及發現預防與治療動脈粥樣硬化的新靶點。

動脈粥樣硬化；微RNAs；基因表達調控

動脈粥樣硬化是冠心病、腦梗死及外周血管病的主要病因；其特點是受累的大、中動脈病變從內膜開始，先有脂質和復合糖類物質積聚，進而纖維組織和平滑肌細胞增生，并有動脈中層的逐漸蛻變及鈣化，導致動脈壁增厚變硬乃至血管腔狹窄。動脈粥樣硬化是由多種因素、多個環節共同作用引起的系統性病變，其導致的動脈粥樣硬化性心腦血管疾病在人群中發病率高、死亡率高、致殘率高，一旦發病需要長期用藥維持治療，給人類健康和社會保障帶來沉重負擔，是目前需要解決的主要慢性病之一[1-3]，但其發病機制至今尚未完全闡明。微小RNA(簡稱miRNA)是一類長18～22個核苷酸的內生性單鏈成熟非編碼 RNA，大部分定位于基因間區域，少部分位于蛋白質編碼基因的內含子或外顯子區域，其內部的2～8個核苷酸是連續高度保守的“種子序列”，可以精確匹配、識別靶標序列，對生物進化起關鍵作用。目前觀點認為微小RNA參與了動脈粥樣硬化斑塊形成、發展和破裂等各個具體階段的調控。本文綜述部分有代表性的微小RNA對參與動脈粥樣硬化形成過程中斑塊發生、發展及破裂所發揮的調控作用[4-7]，為動脈粥樣硬化的診斷、預后和基因治療提供新的思路。

1 微小 RNA的研究概述

微小 RNA是一組重要的內源性單鏈非編碼RNAs，廣泛存在于真核生物中，能夠調控基因的表達和翻譯；并在調節細胞分化方面有著重要的作用。1993 年，Lee 等[8]發現了第一個微小 RNA lin4；目前，大約有 1000 個 miRNA 被人類基因組編碼，其中有超過400個已經被克隆和證實[9]。大量的研究顯示微小 RNA在生物發育和疾病中發揮重要的作用，研究者們也逐漸了解微小 RNA的生成過程、 作用機制、 生物學功能及和疾病間的關系。研究發現微小 RNA通過形成RNA誘導沉默復合體(RISC)與靶標mRNA的3’非翻譯區(3’UTR)發生不完全或完全配對，進而促進靶標mRNA的切割降解和翻譯受抑，在轉錄后水平調控靶標基因的表達[10-12]。成熟的微小 RNA可以通過上述機制發揮作用，參與各種生理及病理生理活動過程。

2 微小RNA與動脈粥樣硬化斑塊發生的關系

正常動脈血管內皮細胞具有屏障、抗凝、調節血管張力及表達炎性介質等功能。在動脈粥樣硬化的發生過程中，首先表現出慢性炎癥對血管內皮細胞的損傷，在趨化因子和黏附分子的共同作用，單核細胞及T細胞等炎性細胞遷移至動脈內膜下分化為巨噬細胞，促進循環中的單核細胞與內皮細胞粘附、在血管壁中遷移、吞噬脂質，進而衍化為巨噬泡沫細胞甚至粥樣病變。多個微小RNA參與調控動脈血管內皮細胞慢性炎性反應，影響動脈粥樣硬化斑塊的發生發展。Wu等[13]研究顯示miR-155通過對內皮細胞的負反饋調節發揮抗動脈粥樣硬化作用；主要機制是miR-155能夠抑制TNFα誘導單核細胞向內皮細胞黏附。miR-125a-5p通過靶向下調氧化固醇結合蛋白相關蛋白-9的表達，減少巨噬細胞對氧化型低密度脂蛋白的攝取；并且抑制白細胞介素(IL)-2、IL-6、腫瘤壞死因子α和轉化生長因子β等相關炎性因子的基因表達[14-18]。此外，血流動力學改變也可引起動脈血管內皮細胞的損傷；高剪切力可抑制動脈粥樣硬化斑塊的形成而低剪切力和震蕩剪切力則可以促進動脈粥樣硬化的發生；研究認為血管剪切力與斑塊的發生發展密切相關 但具體分子機制尚有待進一步研究。在血管分叉處易發生湍流，其產生的低剪切力可誘導miR-21、miR-92a及miR-663等多個微小RNA的表達，使血管分叉處好發動脈粥樣硬化；高層流剪切力可誘導動脈內皮細胞表達多種微小RNA，如 miR-10a、miR-23b及miR-101等，均具有抗炎及抗動脈粥樣硬化作用[19]。

3 微小RNA與動脈粥樣硬化斑塊進展的關系

平滑肌細胞在動脈粥樣硬化的進展過程中發揮重要作用。在高血脂、內皮細胞及巨噬細胞釋放趨化因子等多種影響因子的調節下，平滑肌細胞由動脈血管中層向內膜層移動；遷移至內膜層及內膜層固有的平滑肌細胞共同作用，導致動脈血管內膜層平滑肌細胞增殖加快，并促使大量細胞外基質分泌增加，使得趨化因子合成增加[20]。趨化因子進一步促使血管平滑肌細胞向內膜遷移及增殖，導致動脈粥樣硬化的持續發展。血管平滑肌細胞表面的低密度脂蛋白受體，可促使平滑肌細胞結合并攝取低密度脂蛋白和極低密度脂蛋白成為泡沫細胞；導致進入動脈血管中膜的平滑肌細胞發生轉變，即由收縮型成為合成型，分泌大量膠原纖維、彈力纖維、蛋白多糖和糖蛋白等結締組織基質形成；并進一步合成及釋放多種生長因子和細胞因子，如成纖維細胞生長因子(FGF)等。

微小RNA在調節平滑肌細胞表型轉變、遷移及增殖的過程中發揮著重要的作用，如miR-143/145能夠促使平滑肌細胞表型由收縮型向合成型轉變，miR-21、miR-146a可刺激平滑肌細胞的增殖加快[21]。miR-33通過調節巨噬細胞內膽固醇的代謝，導致巨噬細胞內膽固醇蓄積，形成大量泡沫細胞；miR-155通過調節巨噬細胞產生促炎和抗炎因子，發揮促動脈粥樣硬化或抗動脈粥樣硬化的作用；在體外增殖培養大鼠血管平滑肌細胞及動脈粥樣硬化大鼠體內動脈的研究中，頸動脈球囊損傷大鼠后miR-145表達明顯減少，與pri-miR-145向pre-miR-145轉化受損相關，涉及PI3-K/Akt/p53信號通路，平滑肌細胞分化標志物α肌動蛋白、鈣調蛋白等蛋白的表達明顯受抑，最終作用的結果是促進平滑肌細胞增殖導致動脈內膜增生[22-24]，因此miR-143/145在維持平滑肌細胞的收縮表型中具有重要作用。

4 微小RNA與動脈粥樣硬化斑塊破裂的關系

動脈粥樣硬化斑塊形成后常常不穩定，斑塊破裂發生率較高；由于斑塊纖維帽最薄部位的泡沫細胞含量較高，所以破裂的部位主要集中于此。纖維帽是由增生的膠原纖維與平滑肌細胞組成的致密層。纖維帽的厚度、強度及膠原纖維含量對于防止動脈粥樣硬化斑塊破裂至關重要，而斑塊與正常內膜交界部位是纖維帽最薄，也是斑塊最易發生破裂之處。纖維帽中的膠原含量最高，膠原以間質膠原為主，主要作用為保持纖維帽的穩定性。生理狀態下平滑肌細胞合成并釋放膠原，血小板源性生長因子或轉化生長因子發生斑塊破裂的主要原因是保持斑塊整體性的膠原蛋白動態失調，表現為合成減少以及降解增加。miR-133及miR-663等均能夠控制平滑肌細胞的增殖及表型轉化，從而影響膠原纖維的合成分泌[25]。

此外，還有miR-21、miR-24和miR-29等微小RNA參與調控膠原合成和纖維化過程[26-28]。在非鈣化斑塊中，單核細胞來源的巨噬細胞內miR-21的表達水平較鈣化斑塊顯著升高，說明miR-21可通過靶向調節促使基質金屬蛋白酶9表達及活性增加，降低斑塊的穩定性[29-30]。抑制miR-322能夠引起促炎性因子IL-6的下調及抗炎性因子IL-10的上調，提示miR-322具有導致動脈粥樣硬化斑塊不穩定的潛在作用。

5 展望與未來

微小RNA對基因表達的調控精細，雖然單個微小RNA對某一蛋白質表達水平的影響微乎其微，但調節信號通路中多個靶基因同時作用所產生的效果明顯[31]。不同于傳統藥物治療方法，應用微小RNA基因治療可以調控整個基因系統；因此針對其中的關鍵節點進行靶向治療將是未來治療的主要方向。通過研究人類已經發現一些與動脈粥樣硬化密切相關的微小RNA作用靶點、作用途徑等，揭示了微小RNA通過調控各種靶標分子表達，發揮著促進或抑制動脈粥樣硬化發生發展的作用，其在動脈粥樣硬化中的作用呈現為復雜的網絡模式，這也體現了其對疾病的強大調控作用。因此，篩選與動脈粥樣硬化早期病變相關的微小RNA作為動脈粥樣硬化相關疾病診斷的分子標志物，從而實現早期診斷與干預治療，已經成為近年來動脈粥樣硬化防治研究的新靶點。

[1] LIU Y,ZHENG L,WANG Q,et al.Emerging roles and mechanisms of long noncoding RNAs in atherosclerosis[J].Int J Cardiol,2017，228:570-582.

[2] TIWARI RL,SINGH V,BARTHWAL MK.Macrophages:an elusive yet emerging therapeutic target of atherosclerosis[J].Med Res Rev,2008，28(4):483-544.

[3] LIBBY P,RIDKER PM,HANSSON GK.Progress and challenges in translating the biology of atherosclerosis[J].Nature,2011,473(7347):317-325.

[4] LUSCHER TF.Atherosclerosis and CAD[J].Eur Heart J,2015，36(8):457-459.

[5] SPANN NJ,GARMIRE LX,MCDONALD JG,et al.Regulated accumulation of desmosterol integrates macrophage lipid metabolism and inflammatory responses[J].Cell,2012，151(1):138-152.

[6] LEE-RUECKERT M,ESCOLA-GIL JC,KOVANEN PT.HDL functionality in reverse cholesterol transport-challenges in translating data emerging from mouse models to human disease[J].Biochim Biophys Acta,2016,1861(7):566-583.

[7] YAKUSHIJI E,AYAORI M,NISHIDA T,et al.Probucol-oxidized products,spiroquinone and diphenoquinone,promote reverse cholesterol transport in mice[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2016,36(4):591-597.

[8] LEE RC，FEINBAUM RL，AMBROS V.The celegans heterochronic gene lin4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14[J].Cell,1993,75(5):843-854.

[9] MACKENZIE NC，STAINES KA，ZHU D，et al.miRNA- 221 and miRNA- 222 synergistically function to promote vascular calcification[J].Cell Biochem Funct,2014,32(2):209-216.

[10] ZHANG Z,QIN YW,BREWER G,et al.MicroRNA degradation and turnover:regulating the regulators[J].Wiley Interdiscip Rev RNA,2012,3(4):593-600.

[11] HUSSEIN K.Pathobiology of the microRNA system[J].Pathologe,2012,33(1):70-78.

[12] ZAMPETAKI A,MAYR M.MicroRNAs in vascular and metabolic disease[J].Circ Res,2012,110(3):508-522.

[13] WU XY,FAN WD,FANG R,et al.Regulation of microRNA-155 in endothelial inflammation by targeting nuclear factor (NF)-κB P65[J].J Cell Biochem,2014,115(11):1928-1936.

[14] LI X,KONG D,CHEN H,et al.miR-155 acts as an anti-inflammatory factor in atherosclerosis-associated foam cell formation by repressing calcium-regulated heat stable protein 1[J].Sci Rep,2016:21789.

[15] ZHANG X,SHAO S,GENG H,et al.Expression profiles of six circulating microRNAs critical to atherosclerosis in patients with subclinical hypothyroidism:a clinical study[J].J Clin Endocrinol Metab,2014,99(5):E766-E74.

[16] HAO L,WANG XG,CHENG JD,et al.The up-regulation of endothelin-1 and down-regulation of miRNA-125a-5p,-155,and -199a/b-3p in human atherosclerotic coronary artery[J].Cardiovasc Pathol,2014,23(4):217-223.

[17] YAN H,WANG S,LI Z.Upregulation of miRNA-155 expression by OxLDL in dendritic cells involves JAK1/2 kinase and transcription factors YY1 and MYB[J].Int J Mol Med,2016,37(5):1371-1378.

[18] NETH P,NAZARI-JAHANTIGH M,SCHOBER A,et al.MicroRNAs in flow-dependent vascular remodelling[J].Cardiovasc Res,2013,99(2):294-303.

[19] TIAN FJ,AN LN,WANG GK,et al.Elevated microRNA-155 promotes foam cell formation by targeting HBP1 in atherogenesis[J].Cardiovasc Res,2014,103(1):100-110.

[20] KARUNAKARAN D,RAYNER KJ.Macrophage miRNAs in atherosclerosis[J].Biochim Biophys Acta,2016,1861(12 Pt B):2087-2093.

[21] OWENS GK,KUMAR MS,WAMHOFF BR.Molecular regulation of vascular smooth muscle cell differentiation in development and disease[J].Physiol Rev,2004,84(3):767-801.

[22] LIU X,CHENG Y,YANG J,et al.Flank sequences of miR-145/143 and their aberrant expression in vascular disease:mechanism and therapeutic application[J].J Am Heart Assoc,2013,2(6):e000407.

[23] CHENG Y,LIU X,YANG J,et al.MicroRNA-145,a novel smooth muscle cell phenotypic marker and modulator,controls vascular neointimal lesion formation[J].Circ Res,2009,105(2):158-166.

[24] ZHANG YN,XIE BD,SUN L,et al.Phenotypic switching of vascular smooth muscle cells in the ′normal region′ of aorta from atherosclerosis patients is regulated by miR-145[J].J Cell Mol Med,2016,20(6):1049-1061.

[25] CASTOLDI G,DI GIOIA CR,BOMBARDI C,et al.MiR-133a regulates collagen 1A1:potential role of miR-133a in myocardial fibrosis in angiotensin II-dependent hypertension[J].J Cell Physiol,2012,227(2):850-856.

[26] LIU YR,CHEN JJ,DAI M.Paeonol protects rat vascular endothelial cells from ox-LDL-induced injury in vitro via downregulating microRNA-21 expression and TNF-alpha release[J].Acta Pharmacol Sin,2014,35(4):483-488.

[27] ULRICH V,ROTLLAN N,ARALDI E,et al.Chronic miR-29 antagonism promotes favorable plaque remodeling in atherosclerotic mice[J].EMBO Mol Med,2016,8(6):643-653.

[28] ZHANG C,WANG L,ALI T,et al.Hydatid cyst fluid promotes peri-cystic fibrosis in cystic echinococcosis by suppressing miR-19 expression[J].Parasit Vectors,2016,9(1):278.

[29] FAN X,WANG E,WANG X,et al.MicroRNA-21 is a unique signature associated with coronary plaque instability in humans by regulating matrix metalloproteinase-9 via reversion-inducing cysteine-rich protein with Kazal motifs[J].Exp Mol Pathol,2014,96(2):242-249.

[30] XUE Y,WEI Z,DING H,et al.MicroRNA-19b/221/222 induces endothelial cell dysfunction via suppression of PGC-1alpha in the progression of atherosclerosis[J].Atherosclerosis,2015,241(2):671-681.

[31] GANTIER MP,STUNDEN HJ,MCCOY CE,et al.A miR-19 regulon that controls NF-κB signaling[J].Nucleic Acids Res,2012,40(16):8048-8058.

Research progress of microRNA in atherosclerosis

Liu Dejun*,Sun Xunlin,Ye Ping

(*Department of Geriatric Cardiology,General Hospital of PLA,Beijing 100853,China)

Ye Ping,Email:yeping@sina.com

Micro RNA as important regulatory molecules widely exist in eukaryotes and participate in the process of atherosclerotic plaque progression and plaque rupture,mainly by regulation of the vascular endothelial cells,vascular smooth muscle cells,monocytes and macrophages.By screening of atherosclerosis related abnormal expression of microRNAthis research investigate the formation of influence factors in the process of regulation of atherosclerosis,this may facilitate discovering new targets for the prevention and treatment of atherosclerosis to further understand the molecular mechanism of the occurrence and development of atherosclerosis.

Atherosclerosis；MicroRNAs；Gene expression regulation

劉德軍，主任醫師，Email：liudejun6721@126.com

葉平，主任醫師，教授，博士生導師，Email：yeping@sina.com

R543.5

A

10.3969/J.issn.1672-6790.2017.03.034

2017-03-20)