非編碼RNA調控的細胞焦亡在動脈粥樣硬化中作用機制的研究進展

郭旭男，邊云飛，張玥，余浩瑗，于曉樸

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）引起的心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）是全球居民死亡的主要原因，目前臨床多認為炎性反應與細胞死亡參與了AS的病理生理過程。細胞焦亡又稱炎癥性細胞死亡，是一種依賴焦孔素家族蛋白形成質膜膜孔的可調控且伴有炎性反應的程序性細胞死亡方式，主要特點為細胞質膜快速形成直徑為10～15 nm的膜孔，可致使細胞離子梯度破壞，進而導致細胞水腫、破裂，促進細胞內容物及促炎因子釋放［1］，形態上表現為細胞壞死、凋亡，主要表現于單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、平滑肌細胞（smooth muscle cells，SMC）、血管內皮細胞（vascular endothelial cell，VEC）、心肌細胞及其他細胞類型，與AS的發生發展密切相關［2］。根據天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）的不同可將細胞焦亡分為Caspase-1依賴的經典途徑和非Caspase-1依賴的非經典途徑。在細胞焦亡Caspase-1依賴的經典途徑中，細胞可在高脂、高糖、高三酰甘油、缺氧、機械剪切力［3］等刺激下通過病原體相關分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）和危險相關分子模式（dangerassociated molecular patterns，DAMPs）激活模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs），組裝形成炎性小體后招募并活化Caspase-1，而活化的Caspase-1一方面可以促進前體白介素（interleukin，IL）-1β、IL-18成熟，另一方面可通過剪切焦孔素D（gasdermin D，GSDMD）并寡聚化其氨基端產物而介導質膜膜孔形成，進而引發細胞焦亡［4］。有研究表明，Caspase-1依賴的巨噬細胞、VEC、SMC焦亡經典途徑參與了AS的病理生理過程［5］。

人類基因組在轉錄水平上極為活躍，但僅約1.9%的基因序列被轉錄為蛋白質，其他則被轉錄為非編碼RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）［6］。ncRNAs主要包括微小RNA（micro RNAs，miRNAs）、長鏈非編碼RNAs（long non-coding RNAs，LncRNAs）、環狀 RNA（circle RNAs，circRNAs），其中miRNAs長度介于18～24個核苷酸單位，主要通過反義抑制mRNA的3'非翻譯區（3' untranslated regions，3'UTR）沉默基因表達而發揮作用［7］；LncRNA是一種長度＞200個核苷酸單位的ncRNA，可作為競爭性內源RNA（competitive endogenous RNA，ceRNA）與miRNA的互補結合位點結合，而后通過海綿吸附到下游靶基因的3'UTR來調控基因表達［8］；circRNAs是一種以共價鍵形成閉環形結構的高度保守的ncRNAs類型，其作用機制主要包括充當miRNA海綿、結合RNA結合蛋白進行調控轉錄、編碼蛋白質等［9］。雖然近年關于細胞焦亡的相關研究較多，但其炎性小體的激活機制、相關信號通路、主要效應因子等仍需進一步明確。本文就ncRNAs調控的VEC、巨噬細胞、SMC焦亡在AS中的潛在機制進行探討，以期為AS提供新的治療靶點。

1 ncRNAs調控的VEC焦亡在AS中的潛在機制

VEC具有影響血液流動性、抗血栓形成、維持血管通透性、調控單核淋巴細胞等功能，其損傷和死亡可破壞血管內皮的完整性，被認為是AS的始動環節。在AS病理條件下，VEC中的PRRs感知到危險因素而形成炎性小體，釋放炎性因子，進而破壞血管內皮的完整性，加快脂質沉積、單核細胞聚集、SMC遷移等一系列病理過程，進而引發細胞焦亡。氧化低密度脂蛋白（oxidized low density lipoprotein，ox-LDL）是AS的危險因素之一，可通過損傷VEC而參與AS的進展［10］。LI等［11］實驗發現，miRNA-30c-5p通過抑制FOXO3表達而減輕ox-LDL誘導的人主動脈內皮細胞（human aorta epithelial cells，HAECs）焦亡。ZHANG等［12］在經ox-LDL處理的HAECs中發現，LncRNA及海綿miRNA-223可上調NOD樣受體蛋白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）炎性小體表達，促進內皮細胞焦亡，而褪黑素則通過抑制LncRNA MEG3表達而減少AS模型小鼠主動脈斑塊形成和減輕炎性反應，起到抗AS的作用。WU等［13］研究表明，阿托伐他汀可通過LncRNA NEXN-AS1/NEXN信號通路而減少內皮細胞焦亡。ox-LDL誘導VEC焦亡可能參與了AS的早期階段，而藥物治療可能就是通過抗細胞焦亡途徑而發揮療效，但目前其分子機制仍需進一步明確。ZENG等［14］研究發現，高脂血癥和高血糖患者miRNA-125a-5p基因表達升高，其通過抑制甲基胞嘧啶雙加氧酶2（tet methylcytosine dioxygenase 2，TET2）表達導致DNA甲基化異常，進而引起線粒體功能障礙、活性氧積聚、核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）激活、炎性小體的激活核成熟，最終促進細胞焦亡。CHENG等［15］研究發現，hsa_circ_0068087可靶向結合miRNA-197而調控Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）/NF-κB/NLRP3信號通路，促進高糖誘導VEC焦亡。LncRNAs肺腺癌轉移相關轉錄本 1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT-1）最初在小細胞肺癌中被發現，后續研究發現其可參與細胞增殖、自噬、焦亡等病理生理過程，可在低氧、高糖、氧化應激下增多［16］。2015年PUTHANVEETIL等［17］使用不同水平的葡萄糖處理人臍靜脈內皮細胞，發現LncRNA MALAT1表達升高，其可促進炎性因子釋放，而使用干擾小RNA（small interfering RNA，siRNA）干擾MALAT1表達則可減輕炎性反應。而后FENG等［18］研究發現，LncRNA MALAT1可通過誘導ceRNA與miRNA-146結合促進炎性因子分泌；SONG等［19］使用高糖刺激EA.Hy926人VEC發現，LncRNA MALAT1通過誘導ceRNA與miRNA-22結合，上調NLRP3炎性小體表達，進而促進高糖誘導VEC焦亡。由此可見，在高糖誘導VEC焦亡中，LncRNA MALAT1作為樞紐基因可調控多種miRNA，這可能是AS的關鍵治療靶點。

除AS經典危險因素外，血流動力學在AS的發生發展中也起到了重要作用，主要包括血壓和剪切應力。miRNA-181b-5p是一種具有機械敏感性的miRNA，XU等［3］研究表明，低剪切應力會降低miRNA-181b-5p表達，通過STAT-3信號通路激活NLRP3炎性小體，進而促進VEC焦亡及AS的發生。多種細胞死亡參與了AS的病理生理過程，但細胞自噬在AS發展中也起到了重要的保護作用，且促進細胞自噬可減輕線粒體損傷所致的炎性反應［20］。WANG等［21］研究發現，miRNA-103作為細胞自噬的調控因子，在H2O2誘導的氧化應激人冠狀動脈內皮細胞中通過促進細胞自噬而抑制細胞焦亡，這為AS與細胞死亡的研究提供了新思路。此外，VEC焦亡與AS的關系在動物實驗中也得到了一定驗證。BAI等［22］使用AS小鼠模型證實了miRNA-302c-3p通過抑制VEC焦亡而減少斑塊內脂質沉積。ZHOU等［23］研究表明，miRNA-495通過抑制NLRP3炎性小體而減輕心肌VEC缺血再灌注損傷和炎性反應。

綜上，ncRNA可通過響應多種PAMPs、DAMPs而參與VEC焦亡調控，而細胞焦亡所致血管內皮受損可進一步加快脂質、單核細胞沉積，促進AS發生發展，故明確細胞焦亡的信號通路與調控因素有助于AS的早期預防與治療。

2 ncRNAs調控的巨噬細胞焦亡在AS中的潛在機制

巨噬細胞作為體內數量最多、種類最多的白細胞之一，既可作為抗炎遞質修復受損組織，又可作為促炎細胞加重炎性反應。根據功能和表型，可將巨噬細胞分為促炎的M1型和抗炎的M2型，可通過表達清道夫受體、吞噬脂質、形成泡沫細胞、分泌炎性因子、放大炎癥級聯反應等參與AS的發生發展及轉歸［24］。有研究表明，在AS患者體內可發現大量死亡的巨噬細胞［25］。AS早期，巨噬細胞凋亡和自噬通常被認為可減緩疾病進展，但中、晚期巨噬細胞焦亡則與細胞壞死、易損斑塊形成密切相關［26］，因此對于巨噬細胞焦亡的機制研究尤為重要。

ox-LDL可促使巨噬細胞向泡沫細胞轉化，且與巨噬細胞的炎性反應密切相關［24］。有研究發現，LncRNA H19可以減輕ox-LDL誘導的RAW264.7細胞焦亡［27］。GUO等［28］實驗證實，干擾素調節因子1（interferon regulatory factor 1，IRF-1）可通過促進m6A修飾而抑制circ_0029589表達，進而促進ox-LDL誘導巨噬細胞焦亡。WANG等［29］使用經ox-LDL處理的THP1細胞發現，miRNA-9通過JAK1/STAT信號通路抑制細胞核內NF-κB p56和細胞質內NF-κB與IκBα磷酸化，進而抑制NLRP3炎性小體激活并減少細胞焦亡。故筆者通過starBase數據庫［30］預測經ox-LDL處理的LncRNA XIST基因可能通過miRNA-9/JAK1/STAT1信號通路促進細胞焦亡。LncRNA核旁斑組裝轉錄本1（nuclear pa-raspeckle assembly transcript 1，NEAT1）位于細胞核中，FU等［31］指出，LncRNA NEAT1可調控ox-LDL誘導的巨噬細胞炎癥和脂質代謝。隨后CHEN等［32］在RAW264.7細胞模型中發現，ox-LDL以劑量-時間依賴的方式上調LncRNA NEAT1表達，且其可與miRNA-128結合而促進巨噬細胞焦亡，敲除LncRNA NEAT1可抑制CD36的表達和泡沫細胞形成。同期，WANG等［33］通過ox-LDL處理的THP-1細胞證實了LncRNA NEAT1通過海綿miRNA-342-3p促進巨噬細胞焦亡。此外，miRNA-33也被證實可導致巨噬細胞內活性氧積聚，激活NLRP3炎性小體，進而促進細胞焦亡［34］。白藜蘆醇是一種天然的抗AS藥物，可通過miRNA-200a/Nrf2/GSDMD信號通路抑制ox-LDL誘導巨噬細胞焦亡［35］。HAN等［36］研究發現，芥子酸（sinapic acid，SA）可通過抑制LncRNA MALAT1表達而減輕巨噬細胞焦亡，延緩AS進展，但SA可抑制LncRNA MALAT1表達的具體機制仍需進一步驗證。SONG等［37］的動物實驗表明，miRNA-181a可通過靶向結合MEK1而影響ERK/NF-κB信號通路調控細胞焦亡。YIN等［38］通過動物、細胞實驗表明，miRNA-155可通過影響ERK1/2信號通路而促進ox-LDL誘導巨噬細胞焦亡，進而導致AS。

綜上，巨噬細胞焦亡在AS的發生發展中可能發揮了重要作用，而ncRNA主要通過調節脂質代謝而參與巨噬細胞焦亡。但目前對于巨噬細胞焦亡的研究多集中于細胞實驗，其對AS影響的研究仍處于初步階段，其分子作用機制仍需進一步明確。本課題組擬結合細胞、動物實驗深入探討脂肪組織來源外泌體內miRNA-33調控巨噬細胞內NLRP3炎性小體的機制，以期為臨床治療AS提供新思路。

3 ncRNAs調控的SMC焦亡在AS中的潛在機制

在AS患者中，SMC從動脈壁中間層向內膜遷移，其產生的膠原蛋白和彈性蛋白覆蓋斑塊并形成纖維帽。研究表明，ncRNAs可調控SMC的增殖、遷移、表型轉化和細胞外基質、細胞因子的分泌［39］。PAN等［40］研究發現，細胞焦亡相關黑素瘤缺乏因子2（absent in melanoma 2，AIM2）炎性小體可通過促進SMC遷移而影響斑塊形成。而其在后續研究中發現，在AS動物和ox-LDL處理的SMC模型中AIM2炎性小體表達增高，且與NF-κB信號通路相關［41］。牙齦卟啉菌在AS的發生發展中具有關鍵作用，但其具體機制尚未明確，LIU等［42］研究發現，circRNA PPP1CC通過競爭性結合miRNA-103a-3p和miRNA-107而參與牙齦卟啉菌脂多糖誘導的SMC焦亡，進而引發AS。目前臨床對SMC焦亡的研究較少，其與AS的具體機制仍需進一步明確。

4 小結

ncRNA作為潛在的生物學標志物和治療靶點參與多種細胞焦亡調控，其可能作為不同細胞焦亡間的“橋梁”而在AS中發揮重要作用，但ncRNAs調控細胞焦亡的具體機制仍需進一步探究。

作者貢獻：郭旭男進行文章的構思與設計，撰寫及修訂論文；邊云飛、張玥進行文章的可行性分析；余浩瑗、于曉樸進行文獻/資料收集、整理；邊云飛負責文章的質量控制及審校，并對文章整體負責、監督管理。

本文無利益沖突。