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糖尿病血管重構中miR?鄄126作用機制研究進展

2025-04-08 00:00:00黃楨奇周艷林柯婷肖洋
心血管病學進展 2025年3期
關鍵詞:糖尿病

【摘要】糖尿病(DM)是一種以高血糖、慢性炎癥為特征的代謝系統疾病,DM所引起的代謝異常可引發大血管、微血管病變,導致DM血管重構。miR126作為非編碼型RNA,其在內皮細胞中特異性表達,廣泛參與細胞分化、增殖等過程,對于治療DM血管重構有重要臨床意義。現對miR126在DM血管重構中的作用機制作進一步闡述,以期為臨床治療提供新思路。

【關鍵詞】糖尿病;血管重構;miR126;內皮細胞功能障礙

【DOI】1016806/j.cnki.issn.10043934202503013

Mechanism of miR126 in Vascular Remodeling of Diabetes Mellitus

HUANG Zhenqi1,ZHOU Yanlin1,KE Ting2,XIAO Yang2,3

(1.Shaanxi University of Chinese Medicine,Xianyang 712000,Shaanxi,China; 2.Shaanxi Provincial Hospital of Traditional Chinese Medicine,Xi’an 710003,Shaanxi,China; 3.Graduate School of China Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing 100871,China)

【Abstract】Diabetes mellitus (DM) is a metabolic system disease characterized by high blood sugar and chronic inflammation.The metabolic abnormalities caused by DM can lead to vascular lesions in both large and micro vessels,resulting in diabetic vascular remodeling.miR126 is a noncoding RNA that is specifically expressed in endothelial cells and is widely involved in cell differentiation,proliferation,etc.It has important clinical significance in the treatment of diabetic vascular remodeling.This article further elaborates on the mechanism of miR126 in diabetic vascular remodeling,in order to provide new ideas for clinical treatment.

【Keywords】Diabetes mellitus;Vascular remodeling;miR126;Endothelial cell dysfunction

糖尿病(diabetes mellitus,DM)作為一種全球性的慢性疾病,近年來患病率在不斷增長。據統計預估到2045年DM全球患病率會上升至12.2%,總人數約為783億人[1]。DM特點為β細胞衰竭,表現為高血糖、高胰島素血癥,并可進一步引起大血管與微血管的病變[2]。成人DM中以2型為多見,約占總患者人數的90%[34]。大血管病變是2型DM的主要死因,包括心腦血管、主動脈及外周血管。DM血管重構是DM條件下由動脈或血管生成所產生的生理性或由血管壁損傷所導致的適應性病理改變[5]。DM血管重構主要指由血脂血糖異常、胰島功能障礙、晚期糖基化、內皮功能障礙、氧化應激及炎癥因子的分泌所導致的內膜與中膜層增厚、血管彈性減弱,其過程與起始因子內皮細胞(endothelial cell,EC)受損、巨噬細胞增多及血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cell,VSMC)增殖、遷移、血管氧化、炎癥等機制密切相關[6]。微RNA(microRNA,miRNA)作為一種小型非編碼型RNA,近年來在心血管疾病中發揮關鍵作用而被廣泛應用[7]。miRNA可通過調節基因表達參與多種細胞和分子過程[8]。其中,miR126的研究尤為廣泛[9]。據此,現闡述miR126在DM血管重構中的作用機制,以期為治療DM血管重構提供理論依據。

1miR126的定義

miR126是長度為17~25個核苷酸的miRNA,premiR126可分解為miR1263p和miR1265p雙鏈。與其他幾種miRNA不同,二者在心血管細胞中表達豐富,具有識別、互補miRNA分子的能力。首先,miR126可通過影響血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表達來調節血管生成,參與血管重構。其機制為抑制磷脂酰肌醇3激酶調節亞基2(phosphoinositide3kinase regulatory subunit 2,PIK3R2)及sprouty相關EVH1域蛋白1(sprouty related EVH1 domain containing 1,SPRED1)表達,提高磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphoinositide 3kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)信號通路和大鼠肉瘤蛋白(rat sarcoma,Ras)/絲裂原活化細胞外信號調節激酶(mitogenactivated extracellular signalregulated kinase,MEK)/胞外信號調節激酶(extracellular signalregulated kinase, ERK)信號通路表達[10],通過Akt、絲裂原激活的蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase,MAPK)通路,改善血管通透性,減少血管損傷,促進血管重構。其次,miR126還可通過靶向G蛋白信號調節蛋白16(regulator of G protein signaling 16,RGS16),激活CXC趨化因子配體12(CXC motif chemokine ligand 12,CXCL12)/CXC趨化因子受體4(CXC chemokine receptor 4,CXCR4)信號通路[11],發揮修復EC、抑制內膜增厚的重要作用。再次,miR126可分別通過靶向腫瘤壞死因子受體相關因子7(tumor necrosis factor receptorassociated factor 7,TRAF7)及血管細胞黏附分子1,減少棕櫚酸誘導的細胞凋亡與單核細胞對EC的黏附,改善DM血管重構[12]。最后,盡管miR126在VSMC中并不表達,但其參與VSMC功能的調控,可下調胰島素受體底物1 (insulin receptor substrate1,IRS1)[13],抑制叉頭框蛋白O3和B細胞淋巴瘤2,減少VSMC的增殖及新生內膜的形成[14]。除上述機制外,miR126還可通過PI3K/Akt通路,改善胰島β細胞功能,調節血糖[15],靶向調節高遷移率族蛋白1(high mobility group box 1,HMGB1)表達,HMGB1為已知DM發病及進展介質。EC功能紊亂是導致DM血管重構的關鍵誘因,miR126作為唯一在EC中特異性表達的非編碼型RNA,在DM血管病變中呈低表達。因此,其可作為心血管危險因素或冠狀動脈疾病的關鍵生物標志物。

2DM血管重構中miR126作用機制

21調節EC紊亂

EC位于血管腔的內表面,是血液和血管壁之間的屏障。EC具有多種功能,包括調節細胞黏附、組織生長和代謝、血管生成、炎癥反應等。在血管重構的初始階段,EC功能障礙會促使單核細胞的黏附,誘導VSMC向內膜轉化與遷移,導致新生內膜產生。內皮祖細胞是血管EC的前體,可分化為EC,參與內皮損傷的修復與血管的生成。經動物實驗[16]證實,miR126可上調CXCR4的表達,提高基質細胞衍生因子1α通過ERK/VEGF和Akt/eNOS信號通路介導的內皮祖細胞表達,調節DM大鼠頸動脈損傷后的內皮功能紊亂與血管修復。一氧化氮是內皮維持血管張力,由內皮型一氧化氮合酶所產生的血管擴張劑,也是抗血栓分子之一,對EC具有重要保護作用[17]。研究表明,miR126與內皮型一氧化氮合酶在DM患者中呈正相關[18],其機制是通過PI3K/Akt/VEGF信號通路激活內皮型一氧化氮合酶,從而調節內皮損傷及血管并發癥[19]。SPRED1和PIK3R2是促進EC生長和遷移的兩個重要靶點,可通過失活下游Ras/Raf1/ERK信號通路抑制VEGF。研究[2021]發現,在體外的人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC)中,miR126可通過靶向抑制SPRED1和PIK3R2,調節VEGF和Ang1信號通路,調控血管內皮通透性和血管生成,參與血管重構。另有研究[22]也證實,miR126通過靶向抑制SPRED1和PIK3R2信號通路可調節單核細胞的血管重構,并參與血管重構基因重編程。

22調節晚期糖基化終末產物

晚期糖基化終末產物(advanced glycation end product,AGE)是由葡萄糖等還原糖與蛋白質、脂質和核酸中的氨基發生一系列反應形成。DM時慢性高血糖狀態會加速糖基化反應,從而導致AGE快速堆積。AGE是DM主要癥狀之一,與DM血管并發癥密切相關。一方面,AGE堆積在血管壁上并與膠原纖維交聯,導致血管壁增厚、血管硬化。AGE通過誘導MAPK的激活和生長因子的上調,促進VSMC增殖和遷移,促進DM新生內膜的形成和動脈血管重構[23]。另一方面EC表達晚期糖基化終末產物受體(advanced glycation end product receptor,RAGE),AGE/RAGE信號通路激活多種細胞內信號級聯反應,包括MAPK、ERK、JNK和p38 MAPK以及核因子κB (nuclear factorκB,NFκB),可引起血管炎癥與氧化應激,導致內皮功能障礙[24]。研究[25]提示,高糖狀態下,miR126過表達可通過抑制HMGB1/RAGE信號通路,減輕炎癥表達。單核細胞的內皮遷移通常可視為動脈血管硬化的第一步,而血管細胞黏附分子1表達的上調是其核心因素,其可促使單核細胞與血管壁的黏附。miR126可抑制EC中血管細胞黏附分子1的表達,從而降低單核細胞對EC的黏附[26]。除上述機制外,研究[27]證實由HUVEC分泌,經AGE刺激,富含miR126的小細胞外囊泡可通過下調骨形態發生蛋白受體1B的表達,抑制VSMC的分化,減輕DM血管中膜鈣化,減輕血管重構。

23改善胰島素抵抗

胰島素抵抗(insulin resistance,IR)或高胰島素血癥通常被認為是DM血管病變的獨立危險因素。生理條件下,胰島素通過加強胰島素敏感組織對葡萄糖的攝取和利用,調節葡萄糖穩態,同時產生一氧化氮,增強對葡萄糖的處理。而IR狀態下對胰島素代謝作用的敏感性或反應性降低,一氧化氮分泌減少,血管擴張受抑制,促使動脈血管硬化,導致EC功能障礙,形成血管重構。VSMC是血管壁內層的主要細胞類型,是胰島素代謝和生長信號的靶標。胰島素通常通過胰島素代謝信號通路,包括IRS1/PI3K、Akt和cGMP,誘導VSMC血管舒張。IR則使VSMC血管舒張異常,導致血管硬化[28]。IRS1是上述胰島素信號傳導關鍵分子之一,是miR126的靶向基因,可將胰島素受體信號傳遞給下游酶,包括PI3K/Akt及磷酸肌肽依賴性激酶1,參與糖脂代謝[29]。VEGF作為血管生成因子,參與、維持血管穩態與病理性血管生成,與IR相互影響,PI3K/Akt信號通路可與VEGF啟動子直接作用,上調VEGF的表達,損害血管穩態,形成血管重構。研究[30]證實,miR126過表達可顯著減輕DM視網膜病變小鼠EC與視網膜周細胞所受損傷,同時抑制IRS1/PI3K/Akt途徑蛋白表達,下調VEGF表達,減輕血管重構。

24調節氧化型低密度脂蛋白

低密度脂蛋白膽固醇是人體組織中膽固醇的主要載體,是DM心血管病變的主要危險因素之一,與miR126呈顯著負相關。氧化型低密度脂蛋白(oxidized lowdensity lipoprotein,oxLDL)可促進巨噬細胞的浸潤、EC的活化和功能障礙、VSMC的增殖和遷移,上調EC中凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1的表達,并促使單核細胞與EC黏附。oxLDL上調凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1表達,可誘導VSMC凋亡,還會增加VSMC和成纖維細胞的膠原合成,從而促使脂肪條紋轉化為血管硬化。HMGB1作為miR126的靶標,在動脈粥樣硬化的外周血oxLDLVSMC中表達升高。研究[31]證實,黃芩苷可通過上調miR126表達,下調HMGB1表達,抑制VSMC的增殖、遷移。另有研究[32]表明,細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子2B反義RNA 1可通過miR126上調蛋白酪氨酸磷酸酶非受體型7,抑制PI3K/Akt通路,阻礙oxLDL誘導的VSMC增殖,調節心血管病變,抑制血管重構。除上述機制外,oxLDL還可通過調節自噬減輕血管損傷,其是一種修復性生命維持過程,在脂質代謝中起關鍵作用,并參與心血管疾病的發病機制。miR126過表達可通過抑制PI3K/Akt/mTOR通路表達,挽救受損的自噬通量,減輕oxLDL誘導的HUVEC損傷[33]。

25改善氧化應激

糖源性氧化應激是DM并發癥的主要致病機制,其可導致內皮功能障礙、VSMC增殖和血管病變。活性氧(reactive oxygen species,ROS)合成和抗氧化系統失衡會出現氧化應激,包括產生超氧陰離子、過氧化氫和羥基自由基[34]。產生ROS的來源主要包括線粒體以及胞質酶,胞質酶主要包括黃嘌呤氧化酶、一氧化氮合酶和NADPH氧化酶。其中,NADPH氧化酶2位于心肌細胞中,是產生超氧陰離子和過氧化氫的主要來源。miR126過表達可通過抑制HMGB1降低炎癥因子腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factorα,TNFα)、ROS和NADPH氧化酶的活性,減少細胞凋亡,下調NADPH氧化酶2表達,減輕小鼠EC損傷[3536]。ROS的增加會使蛋白激酶C的活性增加,進而激活還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,并通過NFκB途徑和核苷酸結合結構域富含亮氨酸重復序列和含熱蛋白結構域受體3(nucleotidebinding domain leucinerich repeat and pyrin domaincontaining receptor 3,NLRP3)炎癥小體激活炎癥[37]。NFκB作為蛋白質復合體,與血管炎癥反應、EC障礙、VSMC遷移增殖及氧化應激等方面密切相關。在氧化應激的條件下,丙二醛與ROS的產生會增加,而超氧化物歧化酶會減少,導致細胞凋亡。miR126通過NFκB信號通路,可降低ROS水平,提高氧化物歧化酶水平,減少細胞凋亡,提高EC存活率,改善血管重構[38]。另一項研究[39]表明miR126可在人主動脈EC中靶向抑制NFκB信號通路,降低PI3K/Akt/mTOR通路表達,減少動脈硬化及血管內壁細胞凋亡。此外,miR126還可直接通過靶蛋白TRAF7抑制EC凋亡,TRAF7是調節細胞死亡和存活的TRAF蛋白之一,也是調節NFκB轉錄因子激活或抑制的關鍵調節蛋白[2]。NLRP3作為胞質多蛋白復合物的一種,其激活會誘導焦亡,從而導致胱天蛋白酶1、白細胞介素(interleukin,IL)1β 、IL18的成熟和釋放,與血管重構呈正相關。研究[40]證實,miR126過表達可抑制NLRP3炎癥小體激活,改善細胞焦亡,其機制與HMGB1的調控密切相關。沉默信息調節因子1(sirtuin 1,SIRT1)是一種還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸依賴的組蛋白去乙酰化酶,調節許多生理和病理過程,包括細胞存活、凋亡、氧化應激和炎癥。核轉錄因子紅系2相關因子2 (nuclear factorerythroid 2related factor 2,Nrf2)與SIRT1激活相關,Nrf2具有多種生物學效應,該蛋白可激活血紅素加氧酶1等抗氧化、抗炎基因的轉錄。SIRT1/Nrf2信號通路的激活可增強對氧化應激損傷的抵抗力,具有抗炎的保護作用。研究[41]表明,miR126過表達通過促進激活HUVEC中SIRT1/Nrf2信號通路,抑制氧化應激和炎癥反應,提高抗炎細胞IL10水平,減輕EC損傷,改善血管重構。

26減少炎癥細胞因子生成

炎癥是DM血管重構主要原因之一,其中巨噬細胞產生的炎癥細胞因子是關鍵誘發因素之一,可刺激VSMC遷移、增殖,導致內膜增厚,EC功能障礙,引起血管重構。巨噬細胞通常分為M1和M2型,可由單核細胞在血管EC下聚集分化。M1型會產生具有免疫刺激活性的促炎細胞因子,M2型則通過刺激炎癥消退和誘導組織愈合來調節M1型反應。因此,富含M2型的巨噬細胞會促使炎癥消退。研究[42]發現,miR126可顯著抑制oxLDL誘發的細胞凋亡與泡沫細胞的產生,可促使M1型巨噬細胞轉變為抗炎M2表型,降低VEGFA、Krüppel樣因子4的表達,調節EC遷移。TNFα作為多功能細胞因子的一種,可參與包括炎癥、細胞增殖等生物學過程,與miR126呈顯著負相關,在DM血管重構中高表達,可誘導IL1、IL6等炎癥因子表達,促進細胞黏附,加劇血管重構。在高糖與AGE增加的狀態下,過表達的miR126可降低TNFα、IL6的表達,減少ROS的產生,保護內皮祖細胞免受AGE誘導的功能障礙[43]。除上述所提及的黏附分子、細胞因子外,HMGB1也與DM血管重構密切相關。HMGB1作為晚期炎癥因子的一種,可與RAGE、Toll樣受體結合,從而激活免疫細胞,促進炎癥因子如TNFα、IL1、IL6等釋放,加重血管炎癥反應。攜帶過表達miR126的人臍帶間充質干細胞衍生外泌體可通過降低人視網膜EC中的HMGB1來減輕高血糖誘導的炎癥,改善血管重構[44]。

3結論

DM所誘發的血管重構是大血管、微血管病變的病理基礎。miR126以其在EC中特異性表達而作為心血管疾病危險因素的關鍵標志物。miR126高表達可改善EC紊亂、調節AGE、減輕IR等。其作用機制較為復雜(圖1),仍需更多研究進一步闡述。miR126可通過多靶點、多機制的方式治療DM血管重構,為臨床新藥物的開發與治療提供新思路與理論。

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收稿日期:20241020

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