miRNA在腹主动脉瘤中的研究进展

吴亮霖，杨丹，郑月宏*

(1中国医学科学院北京协和医院血管外科，北京 100730；2中国医学科学院/北京协和医学院药用植物研究所生物信息中心，北京 100193)

主动脉瘤是指主动脉永久性、局限性的扩张，通常超过正常血管直径的50%[1]。腹主动脉瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)是最常见的主动脉瘤疾病，多发生于肾动脉以下，接近腹主动脉分叉处，危险因素包括年龄(老年)、性别(男性)、吸烟、动脉粥样硬化、肥胖、高血压等[2]。AAA起病隐匿，多无明显临床症状，诊断不及时，一旦破裂可产生致命后果，严重危害老年人生命健康。AAA分子生理机制复杂，相关病理过程包括：血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells, VSMCs)的增殖、凋亡及表型转变，细胞外基质(extracellular matrix, ECM)降解及蛋白水解酶作用、炎症免疫微环境的改变、多种信号通路的激活等。

miRNA是长度约为21～25个核苷酸的非编码单链RNA，可与靶mRNA的3′非翻译区结合，抑制转录后翻译，发挥基因表达调控作用[3]。既往研究表明，miRNA与AAA的发展关系密切。当前，仍无有效药物可阻止主动脉瘤生长及破裂，开放及腔内修复手术依旧是唯一有效的治疗方法。对miRNA这一新兴生物标志物的深入研究，有利于探索潜在治疗靶点，为降低主动脉瘤疾病的致死率提供思路。本文主要就VSMCs、ECM、炎症免疫微环境及相关信号通路的调控，论述近年来miRNA在AAA中的研究进展。

1 miRNA对VSMCs的生物学调控

血管平滑肌细胞是主动脉壁中膜的重要组成部分，具有很强的可塑性。其结构和功能改变，将破坏血管壁完整性，导致动脉瘤发生与进展[2]。

1.1 miRNA与VSMCs的增殖、迁移、凋亡

VSMCs可通过迁移应对各种外界刺激，大量内膜VSMCs的存在被认为是VSMCs迁移参与血管疾病进展的重要证据。此外，VSMCs减少也是动脉瘤疾病的突出病理特征。VSMCs凋亡可降低弹性蛋白的水平，不利于管壁结缔组织的修复，导致主动脉壁的扩张，最终引起腹主动脉壁弹性的改变及重塑，对于AAA的进展具有促进作用。因此，抑制VSMCs的凋亡被认为是AAA治疗的理想终点。

研究表明，miR-7可被活化的CDR1as下调，进而上调CKAP4，激活PI3K/AKT通路，并影响DKK1的功能，促进VSMCs的增殖，抑制VSMCs的凋亡[4]。值得注意的是，众多试验指出，lncRNA可通过与miRNA结合，参与疾病的发生发展。miR-21已被证明在VSMCs增殖和凋亡的调控中处于中心地位。lncRNA PTENP1通过竞争性结合miR-21，促进VSMCs中的PTEN表达。增强的PTEN进一步抑制Akt信号水平，并降低细胞周期蛋白D1和E的表达水平，最终抑制VSMCs的增殖并促进其凋亡，加剧动脉瘤的形成[5]。而另一项研究表明，lncRNA GAS5也可通过结合miR-21，解除PTEN活性抑制，抑制Akt的磷酸化和活化，抑制VSMCs的增殖，促进凋亡[6]。

1.2 miRNA与VSMCs的表型转换

VSMCs主要有收缩(分化)型及合成(去分化)型两种表型，处于收缩型的VSMCs具有极低的增殖、迁移率，且极少合成细胞外基质，合成型VSMCs则相反。应对外界环境刺激时，VSMCs可利用表型转换，维持血管壁结构及重塑，故这种表型转变也被认为是血管疾病进展的重要促进因素。

在一项血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ )诱导的ApoE-/-小鼠AAA模型中，miR-126-5p被证实具有抗AAA作用，miR-126-5p直接靶向抑制VEPH1在SMCs中的表达，促进收缩型VSMCs的转换，通过保持血管稳态，限制AAA的扩张[7]。研究表明，Uhrf1可通过促进VSMCs增殖和去分化，调控VSMC表型，而miR-145的过表达则可起到抑制PDGF诱导的Uhrf1表达的作用[8]。此外，对Gene Expression Omnibus数据库的3个微阵列数据集进行生物信息学分析发现，在AAA、TAA、ICA中高度保守的miR-26b-5p，可能通过TGF-β/Smad4信号通路，调控缺氧诱导的VSMCs表型转换，有助于今后的临床应用[9]。

2 miRNA对ECM降解及蛋白水解酶的调控

VSMCs分泌ECM，包埋其中，一同构成血管壁中膜层。研究表明，AAA的发生与炎症引发的基质降解密切相关。ECM的破坏，导致动脉壁稳定性丧失，是主动脉瘤的重要病理特征之一。miR-29家族已被证实具有抑制ECM成分表达、阻止器官纤维化的能力。PGE2可通过减少miR-29b的表达，引起ELN纤维的破坏，加速ECM降解[10]。miR-126a-5p可通过降低ADAMTS-4表达，减少弹性碎片产生和ECM降解，显著改善AngⅡ诱导的AAA小鼠存活以及降低动脉扩张，抑制AAA形成[11]。

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)是促进ECM降解及重塑的蛋白酶家族，在维持结缔组织稳态中发挥重要作用，MMPs所诱导的胶原降解被认为是动脉瘤破裂前的最终事件。其中，MMP-2、MMP-9因其降解弹性蛋白和胶原的能力被广泛研究。而TIMPs作为MMPs抑制剂，通过抑制ECM和炎症相关蛋白水解活性，对AAA的进展起保护作用。Chan等[12]的研究显示，miR-516a-5p可下调人VSMCs中MTHFR的表达，引起MMP-2上调和TIMP-1下调，促进同型半胱氨酸代谢紊乱以及弹性蛋白的降解，促进AAA形成。此外，他们还发现miR-205通过对翻译抑制的调节，使LRP1蛋白质表达下调，可阻碍细胞外周MMP-9的清除，导致过量的MMP-9留存于ECM，促进AAA形成[13]。

3 miRNA对炎症免疫微环境的调控作用

AAA是以各种细胞因子及MMPs过表达为特征的慢性炎症性疾病。H19通过内源竞争RNA机制，可缓解let-7a对IL-6转录的抑制效应，增强血管促炎因子IL-6、MCP-1及巨噬细胞浸润，调节动脉瘤形成[14]。此外，ADAM9通过诱导炎症因子表达和巨噬细胞侵袭浸润，破坏动脉壁，miR-126可负向调节ADAM9的表达，并抑制炎性细胞因子的产生[15]。

免疫细胞也被证实广泛参与AAA形成，主要包括单核细胞、巨噬细胞、T细胞、B细胞等，而巨噬细胞发挥的作用最受关注。巨噬细胞是炎症及免疫反应中的重要细胞，可作为AAA恶化的媒介。巨噬细胞分泌MMPs，参与动脉壁中ECM降解、炎症及组织愈合修复过程。而巨噬细胞在M1(促炎)与M2(抗炎)状态之间的平衡，对于组织稳态也有重要意义。增强M1向M2表型转变，降低M1/M2比率可作为针对AAA的潜在治疗方案。对巨噬细胞的研究显示，miR-144-5p可通过靶向TLR2和OLR1，下调其表达，抑制M1型巨噬细胞的极化，限制动脉瘤形成[16]。Zhang等[10]发现，miR-155增强了巨噬细胞中MMPs及一系列细胞因子(TNFα、IL-6和IL-1β)的表达，导致巨噬细胞浸润，抑制miR-155可通过调节巨噬细胞，缓解炎症反应及基质蛋白水解，阻止AAA破裂。

4 miRNA对信号通路的活化调控

4.1 PI3K-Akt信号通路

PI3K/AKT信号通路广泛分布于各类细胞中，参与细胞生长、增殖、分化等信号转导，是促增殖及抗凋亡通路的主要组成部分。激活在AAA中的CDR1as，可下调miR-7，上调CKAP4，由于CKAP4与PI3K可在CKAP4富脯氨酸区形成复合体，加速磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸盐的生成，激活Akt通路，促进VSMCs的增殖，阻止AAA的进展[4]。PTEN可负向调节PI3K/Akt/mTOR信号通路已为人所知，激活的PI3K/Akt/mTOR信号通路参与VSMCs的各项功能调节，包括细胞迁移、增殖、凋亡等。miR-26a过表达，通过激活PTEN/AKT/mTOR通路，保护VSMCs抗H2O2诱发的ROS积聚及损伤，发挥抗凋亡作用[17]。

4.2 JAK/STAT信号通路

JAK/STAT3信号通路一直被人们认为是调节AAA进展中血管炎症的重要通路。有研究表明，STAT3的抑制剂能降低AngⅡ诱导的AAA的发生率，并降低MMPs的活动及巨噬细胞M1/M2的比值。在针对lncRNA SNH16对AAA的研究中，有学者发现，SNHG16可通过miR-106b-5p/STAT3反馈环路，对STAT3产生抑制，促进VSMCs凋亡，抑制VSMCs增殖，最终刺激AAA形成[18]。此外，STAT3还可诱导lncRNA NEAT1的上调，与miR-4688结合，保护TULP3不被降解，促进AAA形成，可为后续的相关研究提供思路[19]。

4.3 TGF-β/SMAD信号通路

TGF-β信号与miRNA的相互作用，存在于许多心血管疾病的病理过程中。研究发现，TGF-β主要通过两种机制和miRNA发生交互作用：(1)TGF-β的信号转导后，R-Smad/Co-Smad复合体可被转移至核内，与基因编码miRNA的SBE(Smad binding element)结合，调节miRNA的转录；(2)R-Smad可直接识别、结合pri-miRNA中包含的SBE样序列，调节miRNA的生物合成。近来有数据表明，TGF-β对维持动脉壁的完整性有重要意义，提示其可能通过Smad途径参与miRNA成熟过程的调节，影响动脉炎症细胞的浸润、减少ECM降解、保证动脉中膜VSMCs的生存及促进ECM形成，对AAA的进展发挥保护作用。研究证实miR-195上调，可通过靶向Smad3，参与TGF-β信号通路，抑制VSMCs增殖，发挥miR-195促AAA形成的作用[20]。miR-129-5p在VSMCs中抑制细胞增殖，诱发凋亡并调节Wnt5a信号通路。研究表明Wnt5a被鼠主动脉VSMCs中的TGF-β/Smad3诱导，并促进其增殖，提示miR-129-5p可能参与TGF-β信号通路调控[21]。生物信息学研究发现，miR-26b-5p通过调节TGF-β/Smad4信号通路，调节缺氧诱导的VSMCs表型转换[9]。因而mi-RNA调控TGF-β信号通路，可能成为今后潜在的治疗靶点。

4.4 其他信号通路

NF-κB p65信号通路在调节炎症免疫反应中具有重要作用，异常激活可促进炎症因子及MMPs的表达增加，诱导动脉瘤生成。研究表明，miR-195显著上调TNF-α表达及激活NF-κB，使IL-1β、IL-6及MMP-2、MMP-9的表达均增加[22]。

MAPK信号通路对于调节各类细胞外刺激的应对非常必要。MAPK家族中主要包含3类激酶：JNK1/2/3、ERK-1/2和p38α/β/γ/δ，它们可通过调控MMPs的合成分泌、ECM的生物合成和组织修复等途径，影响AAA的进展。一项生物信息学研究发现，miR-350可负向调节NTF3表达，通过对p38和JNK蛋白合成的翻译后抑制，参与MAPK信号通路相关的炎症及凋亡进程[23]，可作为今后的研究方向。

5 其他机制

氧化应激是AAA发生发展的重要病理特征，VSMCs的氧化损伤可极大地影响其合成弹性蛋白和胶原的能力，导致动脉壁的破坏并最终破裂[17]。miR-145和miR-194都被证实参与氧化应激的调控，影响VSMCs的增殖和凋亡[24,25]。

内皮细胞的血管再生也被报道可促进AAA的发生和发展。研究发现，下调miR-222-3p可通过靶向ADIPOR-1诱导的AMKP激活，促进内皮祖细胞的迁移、侵袭、募集，有利于AAA的修复[26]。

6 结 语

AAA的进展是一个复杂、动态的过程，涉及VSMCs增殖凋亡及表型转变、ECM降解、炎症免疫微环境等方面。miRNA是内源性单链非编码RNA，通过促进mRNA降解或抑制mRNA翻译，参与调控AAA进展。

当下，关于miRNA在AAA发病机制中的作用研究，仍存在很大的探索空间。针对miRNA的研究，大多局限于动物模型，缺少相应的临床试验支持。对于氧化应激、血管内皮细胞功能紊乱等AAA病理生理环节的研究仍较少。生物信息学方法在miRNA对AAA的调控机制研究中已得到越来越多运用，但其具体作用仍有待后续验证。考虑到miRNA可同时作用于多种组织及细胞中的多个基因的分子特性，通过靶向呈递途径，利用腔内植入药物洗脱支架、球囊，或设计基于miRNA的靶向药物，可避免潜在的脱靶效应，也许能成为未来AAA的治疗方向。

如今人们仍未发现针对AAA的有效治疗措施，对miRNA参与调控AAA进展的机制研究，有助于疾病早期诊断及预后判断，为AAA的靶向治疗提供了新的研究方向，因而深入探索miRNA与AAA的调控关系具有重要的临床意义及发展前景。