microRNA 与心血管衰老的研究进展

刘 婷，洪 骏综述，汪俊军审校

0 引 言

全球老龄化趋势日益严重，已经成为当今严重的社会问题，是心血管疾病极其重要的危险因素之一，与心血管系统的功能失常和疾病的发生密切相关。血管内皮细胞是血液与血管平滑肌之间的一层半通透性屏障，是一个活跃的内分泌器官，亦是全身和局部血流动力学功能及细胞增生调节的重要决定因素，在维持血管完整、调节血管平衡稳态的过程中起关键作用。内皮细胞衰老是血管整体老化的重要病理改变之一，可引起血管功能紊乱，促进多种心脑血管疾病病理过程的发展，如原发性高血压、动脉粥样硬化斑块形成、心肌梗死、脑卒中及心脏功能衰竭等。

微小RNA(microRNA，miRNA)是一类由20 ～25 个核苷酸组成的内源性非编码单链小分子RNA，可通过与靶基因mRNA 3'非翻译区完全或不完全互补结合，抑制靶mRNA 的翻译或促使其降解，从而调节靶基因的表达，广泛参与生物体的生长、发育、衰老和死亡等过程［1－2］。Boehm 等［3］研究发现敲除线虫lin-4 或lin-4 的调控靶基因后，突变型线虫的寿命较正常线虫明显缩短，而过表达lin-4 可延长线虫的寿命，为miRNA 调控生长发育和衰老的生物机制提供有力证据。已有研究表明，多种miRNAs 参与调节心血管的衰老过程［4］。文中就心血管衰老相关miRNAs 的研究进展进行综述，旨在为心血管衰老的相关研究提供新的思路。

1 miRNA 与血管衰老

miRNAs 能够调节血管内皮细胞的生理功能。miR-21、miR-216、miR-31b、miR-217、miR-181b 及miR-34 等多种miRNAs 在衰老血管内皮细胞或老年小鼠血管组织中异常表达［4］，可能参与调节血管衰老过程;体外敲除人内皮细胞中miRNAs 合成酶可减少血管新生［5－6］。与内皮细胞衰老相关的miRNAs 可望成为相关疾病的新治疗靶点。

1.1 miR-29 miR-29 是近年来发现与衰老相关的miRNA，可参与调节衰老引起的肌肉萎缩和小胶质细胞功能［7－8］。miR-29 可抑制细胞增殖和肌肉生长相关基因IGF-1、p85α 及B-myb 的表达，进而促进细胞衰老;高表达的miR-29 可上调肌细胞中p53 蛋白的表达，促进细胞衰老。Boon 等［9］对老年小鼠主动脉组织miRNAs 表达谱进行分析，发现miR-29 家族(miR-29a、miR-29b 和miR-29c)的表达显著增加;与Ugalde 等［10］在Zmpste24-/-早衰大鼠主动脉组织中的检测结果一致。进一步机制研究显示，老年小鼠主动脉组织中过表达的miR-29 家族可抑制基质蛋白(如胶原蛋白和弹性蛋白)的表达，而抑制miR-29 的表达可增加老年小鼠动脉瘤(典型的年龄相关的血管病变)中基质蛋白的表达［9，11］。由此提示，下调miR-29家族的表达可改善血管壁的结构完整性，延缓血管衰老进程。

1.2 miR-34a 越来越多的研究显示，miR-34a 在衰老相关细胞和组织中表达上调，其不仅在衰老的内皮细胞中高表达，且在老年小鼠各器官组织中表达上调［12－17］。从老年冠心病患者体内获得的促血管生成细胞及经培养的内皮祖细胞中，miR-34 表达明显增加［12－14］。过表达的miR-34a 可抑制内皮细胞的增殖及血管新生，并诱导内皮细胞向衰老转化，其机制可能与其靶向调节组蛋白去乙酰化酶——沉默信息调节因子2 相关酶l(silent mating type information regulation 2 homolog 1，SIRT1)相 关［12］。SIRT1 与缺血后内皮细胞功能和血管新生密切相关，可减少细胞衰老;体内内皮细胞特异性SIRT1 过表达能够抑制血管老化并改善衰老引发的内皮功能失常和动脉弹性降低。血管内皮细胞中过表达miR-34a 可通过降低SIRT1 水平，提高肿瘤抑制蛋白p53 的乙酰化程度;乙酰化的p53 可正向促进miR-34a 的表达，进一步抑制SIRT1 表达，从而促进细胞衰老［15－16］。

1.3 miR-217 miR-217 在人脐静脉内皮细胞、主动脉内皮细胞、冠状动脉中均有表达。miR-217 可

参与调控内皮细胞衰老的过程［18］。miR-217 可抑制SIRT1 的表达，继而影响其下游信号通路分子叉头转录因子1(forkhead box protein O1，FoxO1)和内皮一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的乙酰化;乙酰化的FoxO1 可促进细胞凋亡，乙酰化的eNOS 活性降低，细胞内一氧化氮生成减少，活性氧自由基积聚，从而促进细胞老化［19］。

1.4 miR-146a 炎症因子可诱导内皮细胞衰老，导致血管生成能力降低，促进动脉粥样硬化斑块的形成，且与斑块的不稳定性相关。miR-146a 是一种炎症相关的miRNA，在衰老成纤维细胞、人脐静脉内皮细胞及主动脉内皮细胞中的表达均升高［20］。尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶4 是血管内皮细胞中活性氧自由基的主要来源。衰老的人脐静脉内皮细胞及主动脉内皮细胞中，过表达miR-146a可降低NADPH 氧化酶4 的表达和活性，提示miR-146a 的表达水平可影响内皮细胞衰老过程中活性氧的产生［20］。Olivieri 等［21］研究发现，miR-146a 可靶向调节白细胞介素-1 受体相关激酶1(IL-1 receptor-associated kinase 1，IRAK1)的表达;人脐静脉内皮细胞中高表达miR-146a 可抑制IRAK1 蛋白的表达，敲除miR-146a 后IRAK1 蛋白水平显著升高;心脏功能衰竭患者血管生成细胞中miR-146a 高表达的同时伴有IRAK1 水平降低、端粒长度缩短及端粒酶活性降低;IRAK1 在Toll 样受体/IL-1 受体激活核因子-κB 中起着重要的作用，可导致肿瘤坏死因子α 和IL-8 等炎症因子表达增加，促进动脉粥样硬化的发生发展，提示miR-146a 可通过调节细胞内的活性氧水平和炎症信号通路影响细胞衰老进程，从而促进心血管疾病的发生。

1.5 miR-200c 有研究证实，氧化应激可诱导miR-200c 表达增加，同时其在体外过表达miR-200c可导致内皮细胞衰老［22］。miR-200c 的靶基因是锌指E-盒结合同源异形盒(zinc finger E-box-binding homeobox1，ZEB1)。ZEB1 是一类核转录因子，能够与肿瘤抑制基因p21 启动子相互作用并抑制其表达。Magenta 等［22］研究表明，在活性氧自由基诱导的内皮细胞衰老过程中，miR-200c 表达水平上调;抑制其靶基因ZEB1 的表达，可引起下游信号通路靶基因p21 的表达降低，促进细胞衰老。

1.6 其他miRNAs miR-17-92 基因簇和其旁系同源的miR-106a-363、miR-106b-25 基因簇在多个衰老模型中的表达下调，发挥着调控细胞衰老的作用，可引起双特异性磷酸酶PTEN 基因的表达量升高，从而抑制胰岛素信号通路激酶的磷酸化反应［23］。此外，miR-17-92 基因簇的miR-17、miR-20 有促进增殖的功能;miR-17、miR-20 和miR-92a 均有抗血管生成的作用［24］，可在肿瘤细胞中减弱致癌基因引发的衰老［25］。单个miRNA 在内皮细胞老化和衰老过程中的作用还需进一步的深入研究。

2 miRNA 与心肌细胞组织衰老

与血管相比，有关miRNA 与心肌细胞/组织的研究相对较少。Zhang 等［26］发现与年轻小鼠相比，衰老小鼠的血清中多种miRNAs 的表达发生异常;其中miR-21 表达上调，可促进细胞纤维化，促进心脏衰老。另有报道发现，miR-21 可通过抑制过氧化氢来调控心肌细胞死亡和凋亡［27］。Yunhui 等［28］在心肌细胞中抑制miR-21 的表达，发现由过氧化氢诱发的心肌细胞凋亡减少;反之，过表达miR-21，则凋亡增多。Dellago 等［29］证实，miR-21 通过直接调控核因子1B，从而间接调控细胞周期相关基因p21CIP1和CDK2，参与内皮细胞的增殖与衰老过程，在正常的人内皮细胞中过表达miR-21，会抑制细胞增殖并促进细胞衰老，而敲除miR-21 后，会促进细胞繁殖，延长内皮细胞的寿命。Jazbutyte 等［30］报道miR-22可诱导心肌细胞衰老和促进心脏成纤维细胞的迁移;荧光素酶报告分析显示骨诱导因子(mimecan/osteoglycine，OGN)是miR-22 的作用靶点。OGN 是一种分泌蛋白，在心肌细胞的增殖及心脏功能等方面发挥重要作用。Boon 等［31］发现，在小鼠心脏衰老的过程中miR-34a 的表达量升高，敲除miR-34a可减少衰老过程中的心肌细胞的死亡率，提高急性心肌梗死细胞的存活率，并减少梗死后心肌细胞的纤维化;进一步研究发现，miR-34a 是通过调控靶基因PNUTS 发挥了上述功能;PNUTS 可减少端粒酶的缩短，降低DNA 的损伤，抑制心肌细胞的凋亡以及促进心肌梗死后心脏功能的恢复。miR-17-92a 家族成员，如miR-18 和miR-19，可降低年龄导致的小鼠心肌纤维化和功能障碍［24－25］。已证实miR-18 和miR-19 可靶向调节凝血酶敏感蛋白和结缔组织生长因子，而这2 种蛋白在衰老所致的心衰小鼠中表达升高，再次验证了miR-18 和miR-19 对心肌衰老的调节作用［32］。miR-133 和miR-1 在调节心肌细胞存活方面具有相反的作用［33］。miR-1 可促进细胞凋亡，而miR-133 可抑制细胞凋亡;过表达的miR-1可下调多种抗凋亡基因如Hsp60、Hsp70、IGF-1 和Bcl-2 的表达，而miR-133 可负调控促凋亡基因caspase-9 等的表达。

3 结 语

老龄化是心血管疾病危险评估中重要的不可控危险因素。阐明与衰老相关的心血管系统功能和结构的改变，尤其是血管内皮细胞和心肌细胞功能紊乱的分子机制，有助于制定心血管疾病预防和治疗的新方案。已有研究表明，多种miRNAs 与血管和心脏的结构及功能密切相关，影响血管和心肌细胞的衰老过程，可望成为衰老相关的生物标志物，应用于多种心脑血管疾病的预防、诊断、治疗和预后评估中。然而已有研究多集中于miRNAs 在内皮细胞衰老中的调控，有关miRNAs 与血管平滑肌、心脏结构衰老的研究尤其是对其机制的阐明仍相对匮乏，亟需进一步深入研究和探索。

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