非编码RNA调控动脉粥样硬化发生的研究进展

张延慧，韩文静，陈 超，刘翠云,李培峰，王 昆

动脉粥样硬化是一种可由多种因子诱发的心血管疾病，包括高血压、高胆固醇血症以及机体老化等[1]。各类因子诱发动脉粥样硬化的发生主要为引起血管壁的损伤以及炎症反应，表现为血管内皮细胞和血管平滑肌的凋亡、坏死以及巨噬细胞的分化等过程。近年来随着对非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)研究的深入，发现ncRNA对动脉粥样硬化的发生发挥着重要的调控作用，如调控脂质代谢、线粒体氧化应激力以及免疫反应等。作者对microRNA、LncRNA与circular RNA调控动脉粥样硬化发生的最新研究进展作一综述。

1 MicroRNA

1.1 MicroRNA的产生 MicroRNA是一类长度为19～23个核苷酸组成的短链ncRNA，在动物、植物、原生动物以及病毒当中存在[2]。MicroRNA能够通过靶向目标mRNA的3′端非编码区域(3′ untranslated regions ，3′-UTR)进而降解目标信使RNA(messenger，mRNA)或者抑制mRNA的翻译，从而调控基因的表达[3-4]。MicroRNA首先由RNA聚合酶Ⅱ合成一个含有茎环结构的前体pri-miRNA，随后存在于细胞核内的RNA酶Ⅲ Drosha与其重要的辅因子微处理器复合体亚基DGCR8形成的复合物对pri-miRNA剪切加工成长度约65个碱基的pri-miRNA[5-8]。进而通过输出蛋白5(exportin 5，EXP5)经核孔运输到细胞质中，该过程需要EXP5与三磷酸鸟苷(guanosine triphosphate,GTP)结合核蛋白RAN-GTP和pri-miRNA形成复合物，通过水解GTP获得能量将pri-miRNA转运到细胞质[9-11]。释放到细胞质中的pri-miRNA随后经核糖核酸内切酶Dicer与其辅因子TRBP进一步加工成为长度约为20个核苷酸的microRNA[12-14]，随后经argonaute蛋白(AGO)进一步加工形成成熟的microRNA[15-16]。

1.2 MicroRNA在动脉粥样硬化中的作用

1.2.1 内皮细胞 研究发现在内皮细胞中microRNA-98能够调控氧化的低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)诱导的内皮细胞的凋亡，在ox-LDL处理的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)后，microRNA-98的表达量明显下调，并且microRNA-98能够促进HUVECs的分化和抑制其凋亡[17]，发挥功能的机制为microRNA-98通过作用于脂加氧酶1(lipoxygenase-1,LOX-1)，并抑制其表达，进而抑制了ox-LDL的受体LOX-1对ox-LDL的吸收，而LOX-1与动脉粥样硬化的发生有关[18]。分拣蛋白(sortilin 1，Sort1)能够促进脂质在细胞中的积累，同时Sort1的缺失会影响炎症因子的分泌，研究发现microRNA-146a在内皮细胞中调控脂质代谢与炎症反应进而抑制动脉粥样硬化的发生，主要通过作用于Sort1来发挥功能[19]。血管内皮的损伤和凋亡是动脉粥样硬化发生的关键性事件，研究发现microRNA-1185能够促进内皮细胞的凋亡，但是对血管平滑肌细胞和巨噬细胞没有功能，其主要是通过作用于紫外线抵抗相关基因(UV radiation resistance associated，UVRAG)和含锚蛋白重复序列KRIT1的3′-UTR来抑制其表达，UVRAG可通过抑制BAX所诱导的细胞凋亡，而KRIT1也在人内皮细胞中抑制细胞的凋亡，为此microRNA-1185通过抑制UVRAG和KRIT1的表达来引起细胞的凋亡[20]，同时microRNA-1185能够促进人脐静脉原代内皮细胞和人脐静脉平滑肌细胞中血管细胞黏附分子1和E-选择素的表达，而血管细胞黏附分子1和E-选择素能够促进内皮细胞的功能紊乱和动脉粥样硬化的发生[21]。活性氧能够引起内皮细胞的凋亡，进而促进动脉粥样硬化的发生，研究发现microRNA-210能够抑制由过氧化氢所引起的HUVECs的凋亡，并且发现microRNA-210能够抑制促凋亡蛋白CASP8AP2与其下游的caspases蛋白的表达，进而抑制动脉粥样硬化的发生[22]。

1.2.2 平滑肌细胞 microRNA在血管平滑肌细胞中对动脉粥样硬化的发生也发挥着重要作用。血小板源生长因子是一类能够在血管壁损伤后促进血管平滑肌分化的一类细胞因子，研究发现microRNA-26a在血管平滑肌细胞当中的表达量在受到血小板源生长因子的刺激后会明显上调，并且microRNA-26a能够调控血管平滑肌细胞分化的标志性基因a-SMA和SM-MHC的表达，而这些都是通过microRNA-26a作用于其目标蛋白Smad1，进而促进血管内皮细胞形态的改变和动脉粥样硬化的发生[23]。心肌素是一类能够促进血管平滑肌细胞分化增殖的细胞因子，Cx43能够抑制血管平滑肌细胞的增殖而促进动脉粥样硬化的发生[24]，而心肌素能够抑制由Cx43引起的动脉粥样硬化。研究发现心肌素能够促进microRNA-206的表达量，而microRNA能够通过作用于Cx43的3′-UTR来抑制Cx43的表达，进而抑制动脉粥样硬化[25]。hsa-miR-148b能够通过作用于热休克蛋白HSP90的3′-UTR，进而抑制HSP90的表达，从而抑制血管平滑肌细胞的分化和迁移，进而抑制动脉粥样硬化的发生[26]。另外，过表达HSP90能够逆转hsa-miR-148b对血管平滑肌分化和迁移的抑制作用。

1.2.3 巨噬细胞 巨噬细胞是一类重要的免疫细胞，其在动脉粥样硬化过程中也发挥着重要作用。microRNA-497能够抑制巨噬细胞中的apelin多肽的表达，而apelin能够抑制脂质在细胞中的积累，为此microRNA-497促进ox-LDL诱导的巨噬细胞中脂质的积累[27]，促进巨噬细胞分化为泡沫细胞。microRNA-20a/b能够在抑制胆固醇的转运蛋白ABCA1的转录后表达，ABCA1在胆固醇的逆向转运和抗动脉粥样硬化过程中发挥重要作用，由于microRNA-20a/b抑制了ABCA1的表达，从而促进了巨噬细胞分化为泡沫细胞，加速了动脉粥样硬化的发生[28]。

2 LncRNA

2.1 LncRNA的分类 LncRNA是一类由RNA聚合酶Ⅱ合成，长度大于200个核苷酸的ncRNA。LncRNA的分类方式比较多样，各不相同，通常LncRNA会根据其在基因组上的定位分为5大类[29-30]：①基因间LncRNA，这类LncRNA当中不含有蛋白质编码序列；②含有启动子或增强子区域的LncRNA，这类LncRNA在转录产物中含有启动子或增强子的正义链或反义链区域；③内含子内的LncRNA，内含子不进行编码蛋白质，这类LncRNA定位在这个内含子当中；④假基因，这类LncRNA是一些无意义、移码或一些其他突变导致的失去编码功能的基因转录产物；⑤自然反义转录子，这类LncRNA与DNA的有义链互补，即与mRNA相反，通过以DNA的有义链为模板转录产生。

2.2 LncRNA在动脉粥样硬化中的作用 LncRNA LINC00305在单核细胞以及在动脉粥样硬化的斑块中含量较高，研究发现LncRNA LINC00305能够与li-pocalin-1相互作用膜受体(lipocalin-1 interacting membrane receptor，LIMR)相互作用，增强LIMR与多环芳香烃受体(aryl-hydrocarbon receptor repressor，AHRR)互作用，并且LncRNA LINC00305能够增强AHRR的表达和入核，并且激活NF-κB，增强人主动脉平滑肌细胞的形态转变，从而促进动脉粥样硬化的发生[31]。在动脉粥样硬化患者的血液当中LncRNA H19的表达量高于正常人，当LncRNA H19在HUVECs中过表达，可促进HUVECs的分化和抑制其凋亡，其可能是通过MAPK和NF-κB信号通路来促进动脉粥样硬化的发生[32]。Huang等[33]发现LncRNA HOXC-AS1在人单核细胞THP1中过表达能够抑制由ox-LDL所诱导的胆固醇的积累，研究发现LncRNA HOXC-AS1能够促进HOXC6的转录与表达，但是无研究表明HOXC6与动脉粥样硬化相关。在内皮细胞和血管平滑肌细胞中敲低LncRNA RNCR3，会促进动脉粥样硬化的发生、血脂浓度的升高以及炎症的发生，同时内皮细胞与血管平滑肌细胞的分化与迁移受到抑制，凋亡受到促进。LncRNA RNCR3作为内源竞争RNA通过与microRNA-185-5p和Kruppel样因子2进行相互作用从而调控细胞的该功能[34]。当血管平滑肌细胞用白介素-1a和血小板源生长因子刺激后，LncRNA SMILR的表达量会明显上调，敲低SMILR的表达能够降低血管平滑肌细胞的分化，从而影响动脉粥样硬化的发生[35]。

3 Circular RNA

3.1 Circular RNA的作用方式与产生过程 不同于线型RNA，环状RNA(circular RNA)为一类3′与5′端通过共价连接形成环状的单链RNA。circular RNA在细胞中发挥功能的方式包含[36]：①结合microRNA，这类circular RNA存在microRNA的结合位点，为此阻止microRNA作用于其目标mRNA[37-38]；②直接与蛋白质相互作用，有些circular RNA能够通过特定的区域直接与蛋白质相互作用，进而发挥调控功能[39]；③影响mRNA的剪接的调控方式，由于circular RNA当中也含有部分外显子序列，为此circular RNA的产生，相应mRNA的剪接成熟受到抑制[40]。circular RNA的产生与mRNA前体(pre-mRNA)的剪接有关，正常的mRNA剪接需要剪接小体将pre-mRNA当中的内含子区段剪切掉，将外显子区段连接成一条成熟的mRNA，而circular RNA的产生需要剪接体的索尾插接将后面外显子的5′端与上游另一个外显子的3′端进行连接[41]。内含子与外显子上拥有能够配对的反向重复序列，并且两条序列间能够相互配对进而促进circular RNA的形成[42]。其中一个基因编码的pre-mRNA可以通过不同的剪接形式，形成多种剪接体[43]。

3.2 Circular RNA在动脉粥样硬化中的作用 circular RNA作为一类重要的ncRNA参与了细胞当中多种功能的调控，其中关于肿瘤发生的研究相对较多，在调控心血管疾病发生方面的研究相对较少。研究发现circular RNA circ_0010729在HUVECs中敲低后会抑制其分化和迁移并增强其凋亡，主要是通过与microRNA-186和HIF-1a相互作用，进行调控HUVECs的分化和迁移与凋亡的[44]。circular RNA中INK4基因座反义非编码RNA能够结合PES1基因，PES1为一个重要的核糖体装配因子的前体，因此影响了血管平滑肌细胞和巨噬细胞中核糖体RNA前体的加工与成熟，为此诱发核仁压力以及p53的活化，从而引起细胞的凋亡和抑制细胞的分化，从而诱发动脉粥样硬化的发生[45]。circular RNA作为一种在细胞中广泛、稳定存在的ncRNA形式，在各类生物功能的过程中均发挥重要的调控作用，在动脉粥样硬化发生的过程中circular RNA的研究相对较少，随着更多circular RNA的发现以及筛选方法的应用，对于动脉粥样硬化的发生方面将有更多参与调控的circular RNA被发现。

4 展望

随着动脉粥样硬化相关研究的继续深入，关于其发生的具体机制以及各类诱发因子作用的方式等将会被揭示，ncRNA在动脉粥样硬化发生过程中的调控作用也将会更加完全的得到阐述。对于已经发现的在动脉粥样硬化发生过程中发挥调控作用的ncRNA的应用研究还相对较少，大部分相关的ncRNA均作为治疗动脉粥样硬化的潜在靶点，未来针对与动脉粥样硬化发生调控作用明显的ncRNA可以进行后续的应用研究，使其能够开发成用于临床治疗与研究的治疗性或检测类药物。同时对于将来更多ncRNA的发现，以及更有效筛选方法的应用，将会使更多参与动脉粥样硬化发生的ncRNA被发现，因此ncRNA调控动脉粥样硬化发生的方式将会更加清楚，作用方式也会更加的系统与全面。

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