微RNA在支架內再狹窄中的作用與機制

【摘要】 經皮冠狀動脈介入治療（PCI）是冠狀動脈粥樣硬化的常用治療手段。支架內再狹窄（ISR）是植入支架后較為高發的并發癥。微RNA（microRNA，miRNA）可以作為再狹窄診斷和治療的生物標志物和靶標，預防或減少再狹窄的發生。本文綜述了ISR的病理生理機制，介紹了幾種miRNA在ISR的功能和調節過程，闡釋了其在調控血管平滑肌細胞（VSMC）和內皮細胞（EC）的表型、增殖和遷移中的作用。為針對miRNA的ISR的治療和預防策略提出臨床參考，從而指導治療方案。

【關鍵詞】 微RNA 支架內再狹窄 內皮細胞 血管平滑肌細胞 經皮冠狀動脈介入治療

The Role and Mechanisms of microRNA in In-stent Restenosis/LIU Xingjian， WANG Jinhang， ZHANG Bolun， LIU Rundong， WANG Chuan. //Medical Innovation of China， 2024， 21（27）： -188

[Abstract] Percutaneous coronary intervention （PCI） is a common treatment for coronary atherosclerosis. In-stent restenosis （ISR） is a relatively frequent complication following stent implantation. MicroRNA （miRNA） can serve as biomarkers and targets for the diagnosis and treatment of restenosis， potentially preventing or reducing its occurrence. This article reviews the pathophysiological mechanisms of ISR， presents the functions and regulatory processes of several miRNA in ISR， and elucidates their roles in regulating the phenotypes， proliferation， and migration of vascular smooth muscle cells （VSMC） and endothelial cells （EC）. This article offers clinical insights into miRNA targeted therapeutic and preventive strategies for ISR， thereby guiding treatment protocols.

[Key words] microRNA In-stent restenosis Endothelial cell Vascular smooth muscle cell Percutaneous coronary intervention

First-author's address： Capital Medical University Yanjing Medical College， Beijing 101300， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2024.27.042

①首都醫科大學燕京醫學院 北京 101300

②首都醫科大學生物醫學工程學院 北京 100069

③中國醫學科學院北京協和醫院心內科 北京 100730

通信作者：王川

心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）每年導致全球約1 790萬人死亡，占全球死亡總數的近三分之一[1-2]。其中冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（coronary atherosclerotic heart disease，CAD）最常見。因其高發病率及高死亡率成為公共衛生的重大挑戰[3]。臨床上常用的CAD治療方法包括藥物治療、冠狀動脈旁路移植術（coronary artery bypass grafting，CABG）和經皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）[4]。PCI術因其創傷小、恢復快的優點，已成為治療CAD最常見的手段[3]。在行PCI術植入支架后，可能發生支架內再狹窄（in-stent restenosis，ISR）。其根據研究方式和支架類型的不同發生率為5%～10%[5]。球囊擴張和支架植入引起的局部血管損傷會破壞血管生理穩態，使ISR患者再次出現不穩定型心絞痛和心肌梗死（myocardial infarction，MI）等臨床癥狀[6]。

非編碼RNA（noncoding RNA，ncRNA）在基因組中被轉錄，但不能被進一步翻譯成蛋白質，在ISR的發展形成過程中具有重要意義[7]。ISR發生時，微RNA（microRNA，miRNA）對血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cells，VSMC）和內皮細胞（endothelial cell，EC）的作用具有較高生物學意義[8]。如miR-22、miR-124和miR-34a等miRNA可以通過靶向特定信號分子和轉錄因子，抑制VSMC的過度增殖和遷移，從而減輕ISR的發展[7]。同時，miRNA也可在EC中促進支架再內皮化，調控炎癥反應，維持血管內環境的穩定[8]。

目前，對于ISR的研究主要集中在解析病理生理機制和優化預防治療策略兩方面[8]。海內外學者研究表明ncRNA在基因表達調控中有關鍵作用，可作為治療和預防ISR的潛在靶點[9]。由于miRNA能夠被釋放到血液中[10]，故可檢測血液循環中miRNA作為臨床診斷和預后的生物標志物[8]。本文旨在綜述miRNA在ISR中的分子機制，探討其作為潛在的生物標志物及治療靶點的可能性。

1 ISR的病理機制

ISR是PCI術后的主要并發癥之一，表現為已植入支架的血管再次狹窄超過50%。ISR的病理生理機制復雜，涉及多種細胞和分子機制，可分為早期、中期和晚期三個階段[8]。在早期階段，球囊擴張和支架植入會直接對血管壁造成機械性損傷，導致EC的破壞，稱為內皮剝脫。這種損傷觸發局部炎癥反應，激活血小板，釋放生長因子和促炎細胞因子。這些生物活性分子的釋放為VSMC活化和增殖創造條件，是ISR發展的基礎[11]。VSMC的活化和增殖會引起血管內膜增生（neointimal hyperplasia，NIH）。NIH是由血管內皮損傷引發的增生過程，該過程可引發炎癥反應，使VSMC激活，試圖修復損傷，最終導致ISR。VSMC在ISR的中期和晚期階段均起主導作用。VSMC的表型轉換指其由分化、收縮、靜止狀態轉變為分泌、合成狀態的過程。該過程導致VSMC從血管中層遷移到新內膜，并伴隨細胞增殖和遷移，細胞外基質（extracellular matrix，ECM）蛋白的合成和沉積，最終可以導致血管逐漸狹窄。腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素-1β（IL-1β）等炎癥因子，單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等趨化因子和血小板衍生生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）等生長因子在這一過程中起著關鍵作用[12-14]。這些因子不僅促進VSMC的活化和表型轉換，還可以通過抑制如α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、平滑肌特異性SM22α啟動子和平滑肌肌球蛋白重鏈（SM-myosin heavy chain，SMMHC）等平滑肌細胞特異性標志物的表達，促進炎癥和ECM的合成，重啟細胞周期，加速細胞遷移[15]。

EC在損傷后也會導致ISR的發生。內皮剝脫后，內皮層的喪失使位于中層的靜息VSMC暴露于促炎細胞因子、生長因子和趨化蛋白，這些因子刺激VSMC遷移和增殖。EC通過釋放一氧化氮（NO）直接抑制VSMC的表型轉換，通過激活細胞外信號調節激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）途徑，抑制RhoA活性，誘導細胞周期抑制蛋白p21Waf1/Cip1的水平上調，從而阻斷細胞周期G1/S期的過渡。當內皮層受損時，該過程被打斷，重啟VSMC表型的轉換[16]。這些過程共同促進了ISR的發展，成為當前治療策略的重點靶向對象。

2 miRNA的基本功能

主要的ncRNA類型包括miRNA、長非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和環狀RNA（circular RNA ，circRNA），它們通過不同的機制參與細胞的各種生物過程[17]。miRNA是長度為18～22核苷酸的單鏈RNA分子，通過與靶mRNA的3'非翻譯區（3'-untranslated region，3'-UTR）結合，抑制其翻譯或促進其降解，從而調節蛋白質的合成[18]。miRNA通過與Argonaute（Argonaute，Ago）蛋白復合體形成的miRNA誘導的沉默復合體（miRNA-induced silencing complex，miRISC），進而影響相關基因的翻譯，同時在細胞中發揮基因調控作用[19]。

多項研究已經將miRNA作為對CVD具有高診斷和預后能力的強循環生物標志物[10-13]，如ISR，AF和感染性心肌炎[20-22]等。其中，miR-22、miR-34a和miR-126等miRNA在ISR中展示了較為重要的功能。在ISR進程中，這些ncRNA通過調控VSMC和EC的表型轉換、增殖和遷移等關鍵過程，影響ISR的發生和進展，從而減少ISR的發生率[23]。

3 miRNA在ISR中的作用

在ISR的病理生理中，大量miRNA通過誘導表觀遺傳修飾和調節mRNA表達水平，影響特定血管細胞功能和NIH的信號通路。VSMC特異性收縮標志基因和對于細胞增殖、遷移和凋亡起重要作用的基因在啟動子區域存在CAr G盒（CAr Gbox）[24]，該片段是許多其他信號通路的匯合點，受血清應答因子（SRF）及其肌肉特異性共激活因子心肌素（Myocd）等關鍵轉錄因子控制[8]。Myocd與SRF結合形成SRF-Myocd三元復合體，該復合體結合到收縮特異性基因的啟動子區域，促進合成型、收縮型VSMC表型的轉錄和表達[25]。由于VSMC的可塑性，其表型在ISR過程中可以從收縮型轉變為合成型，這一變化依賴于額外的共抑制因子、共激活因子和環境因素之間的相互平衡。在該過程中，miRNA通過Krüppel樣因子4（Krüppel-like factor 4，KLF4）和組蛋白去乙酰化酶2（histone deacetylase 2，HDAC2），調控VSMC表型轉換。KLF4阻止SRF與特異性基因啟動子結合，推動合成型VSMC表型，而HDAC2通過阻斷SRF訪問CAr G位點來抑制轉錄。此外，PDGF也可破壞SRF-Myocd復合體，阻斷特異性基因表達。miRNA在EC的再內皮化中也發揮作用，具有抑制ISR的潛力[26]。

3.1 miR-22在ISR中的應用

miR-22是ISR治療中的一個重要的靶點，是VSMC收縮表型的重要調節因子。其在ISR過程中受PDGF影響有所下調，而在轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）的作用下通過p53依賴的方式再次上調。miR-22主要通過甲基CpG結合蛋白2（MECP2）、組蛋白去乙酰化酶4（HDAC4）和親嗜性病毒整合位點1（EVI1）等靶標影響ISR期間成熟VSMC的表型轉換、增殖和遷移[27]。MECP2是一種強轉錄調節因子，可根據其結合分子的不同，起到抑制或激活作用，是miR-22最初能夠識別的靶標之一[28]。miR-22過度表達導致MECP2下調，因此阻止了基因啟動子區域的H3K9三甲基化（H3K9me3），從而允許了收縮特異性基因的表達[28]。通過miR-22抑制HDAC4可以增加SRF-Myocd在CAr G位點的染色質可及性，并通過p21和p27依賴的方式促進G1/S期停滯[29]。EVI1通常結合SM22α、αSMA、SRF和Myocd的啟動子區域，并通過H3K9me3富集抑制轉錄。miR-22的上調抑制了MECP2、EVI1和HDAC4表達，防止了合成型VSMC的轉換。Yang等[27]的研究顯示局部異位的miR-22能夠使合成型VSMC恢復為收縮型，抑制NIH。綜上，miR-22通過調節MECP2、HDAC4和EVI1等靶標，影響VSMC的表型轉換、增殖和遷移，是治療ISR的重要靶點[30]。

3.2 miR-34a在ISR中的作用

在ISR的病理生理過程中，miR-34a表達下調，并與Notch1的3'UTR相結合，促進VSMC向收縮型的轉變[31]。與miR-22類似，PDGF下調miR-34a，且TGF-β上調miR-34a，在VSMC的增殖和遷移中起作用，并通過上調沉默信息調節因子1（SirT1）影響干細胞分化。實驗表明，miR-34a降低了VSMC的增殖和遷移能力，但對凋亡無影響[32]。轉染了miR-34a的人主動脈平滑肌細胞（human aortic smooth muscle cell，HASMC）也顯示了相同的結果[31]。Notch1主要在EC中表達[32]，Li等[33]的研究表明Notch1也存在于血管損傷后的VSMC中，并可以通過激活CHF1/Hey2通路促進NIH，增加生長因子的敏感性，并通過Rho GTPase Rac1介導增殖。miR-34a的表達抑制Notch1信號傳導，通過抑制VSMC的增殖和遷移阻止新內膜形成，但不影響凋亡。此外，miR-34a的作用依賴于細胞環境，顯示其在EC中可以抑制SirT1以維持細胞衰老狀態，阻止在動脈粥樣硬化和高血壓等其他CVD中血管損傷后再內皮化所需的增殖和遷移[34]。以上研究表明，miR-34a通過調控Notch1信號通路和影響Sirtuin-1的表達，可有效抑制VSMC的增殖和遷移，阻止新內膜的形成。

3.3 miR-126在ISR中的作用

EC可以對損傷后血管細胞穩態進行調控。其調控機制之一包括在凋亡和炎癥激活后釋放內皮微粒（endothelial microparticle，EMP）。EMP是針對EC和VSMC的生物活性分子。其含有多種miRNA，miR-126的表達量最高，在EC修復、動脈粥樣硬化和再內皮化中發揮重要作用。在EC中，miR-126的攝取促進了細胞的增殖和遷移，激活Ras/MAPK途徑，推動細胞周期的進展和增殖[35]。miR-126也通過CXCL12/CXCR4依賴方式抑制動脈粥樣硬化斑塊的形成[36]。此外，miR-126對VSMC具有相反的效應，其攝取阻止了VSMC的增殖并通過抑制低密度脂蛋白受體相關蛋白6（low density lipoprotein receptor related protein 6，LRP6），抑制形成新內膜，從而影響了β-catenin和p21的表達[37]。以上研究揭示了miR-126的雙重作用模式，既抑制VSMC的增殖和NIH，同時促進再內皮化預防支架內血栓的形成。

4 總結與展望

本文綜述了miRNA在ISR的分子機制，闡釋了其在調控VSMC和EC的表型、增殖和遷移中的作用。miRNA一方面抑制VSMC的過度增殖和遷移，從而減輕NIH和血管狹窄；另一方面促進EC的再內皮化，幫助恢復血管的功能，增加結構穩定性。未來的研究可以更進一步探索這些miRNA和其他ncRNA的功能及其在ISR中的作用機制，通過操控特定過程減少內皮愈合功能障礙和支架血栓的形成，提高患者治療效果。

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（收稿日期：2024-07-23） （本文編輯：白雅茹）