微RNA在支架内再狭窄中的作用与机制

【摘要】 经皮冠状动脉介入治疗（PCI）是冠状动脉粥样硬化的常用治疗手段。支架内再狭窄（ISR）是植入支架后较为高发的并发症。微RNA（microRNA，miRNA）可以作为再狭窄诊断和治疗的生物标志物和靶标，预防或减少再狭窄的发生。本文综述了ISR的病理生理机制，介绍了几种miRNA在ISR的功能和调节过程，阐释了其在调控血管平滑肌细胞（VSMC）和内皮细胞（EC）的表型、增殖和迁移中的作用。为针对miRNA的ISR的治疗和预防策略提出临床参考，从而指导治疗方案。

【关键词】 微RNA 支架内再狭窄 内皮细胞 血管平滑肌细胞 经皮冠状动脉介入治疗

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首都医科大学燕京医学院 北京 101300

②首都医科大学生物医学工程学院 北京 100069

③中国医学科学院北京协和医院心内科 北京 100730

通信作者：王川

心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）每年导致全球约1 790万人死亡，占全球死亡总数的近三分之一[1-2]。其中冠状动脉粥样硬化性心脏病（coronary atherosclerotic heart disease，CAD）最常见。因其高发病率及高死亡率成为公共卫生的重大挑战[3]。临床上常用的CAD治疗方法包括药物治疗、冠状动脉旁路移植术（coronary artery bypass grafting，CABG）和经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）[4]。PCI术因其创伤小、恢复快的优点，已成为治疗CAD最常见的手段[3]。在行PCI术植入支架后，可能发生支架内再狭窄（in-stent restenosis，ISR）。其根据研究方式和支架类型的不同发生率为5%～10%[5]。球囊扩张和支架植入引起的局部血管损伤会破坏血管生理稳态，使ISR患者再次出现不稳定型心绞痛和心肌梗死（myocardial infarction，MI）等临床症状[6]。

非编码RNA（noncoding RNA，ncRNA）在基因组中被转录，但不能被进一步翻译成蛋白质，在ISR的发展形成过程中具有重要意义[7]。ISR发生时，微RNA（microRNA，miRNA）对血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，VSMC）和内皮细胞（endothelial cell，EC）的作用具有较高生物学意义[8]。如miR-22、miR-124和miR-34a等miRNA可以通过靶向特定信号分子和转录因子，抑制VSMC的过度增殖和迁移，从而减轻ISR的发展[7]。同时，miRNA也可在EC中促进支架再内皮化，调控炎症反应，维持血管内环境的稳定[8]。

目前，对于ISR的研究主要集中在解析病理生理机制和优化预防治疗策略两方面[8]。海内外学者研究表明ncRNA在基因表达调控中有关键作用，可作为治疗和预防ISR的潜在靶点[9]。由于miRNA能够被释放到血液中[10]，故可检测血液循环中miRNA作为临床诊断和预后的生物标志物[8]。本文旨在综述miRNA在ISR中的分子机制，探讨其作为潜在的生物标志物及治疗靶点的可能性。

1 ISR的病理机制

ISR是PCI术后的主要并发症之一，表现为已植入支架的血管再次狭窄超过50%。ISR的病理生理机制复杂，涉及多种细胞和分子机制，可分为早期、中期和晚期三个阶段[8]。在早期阶段，球囊扩张和支架植入会直接对血管壁造成机械性损伤，导致EC的破坏，称为内皮剥脱。这种损伤触发局部炎症反应，激活血小板，释放生长因子和促炎细胞因子。这些生物活性分子的释放为VSMC活化和增殖创造条件，是ISR发展的基础[11]。VSMC的活化和增殖会引起血管内膜增生（neointimal hyperplasia，NIH）。NIH是由血管内皮损伤引发的增生过程，该过程可引发炎症反应，使VSMC激活，试图修复损伤，最终导致ISR。VSMC在ISR的中期和晚期阶段均起主导作用。VSMC的表型转换指其由分化、收缩、静止状态转变为分泌、合成状态的过程。该过程导致VSMC从血管中层迁移到新内膜，并伴随细胞增殖和迁移，细胞外基质（extracellular matrix，ECM）蛋白的合成和沉积，最终可以导致血管逐渐狭窄。肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1β（IL-1β）等炎症因子，单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）等趋化因子和血小板衍生生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）等生长因子在这一过程中起着关键作用[12-14]。这些因子不仅促进VSMC的活化和表型转换，还可以通过抑制如α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、平滑肌特异性SM22α启动子和平滑肌肌球蛋白重链（SM-myosin heavy chain，SMMHC）等平滑肌细胞特异性标志物的表达，促进炎症和ECM的合成，重启细胞周期，加速细胞迁移[15]。

EC在损伤后也会导致ISR的发生。内皮剥脱后，内皮层的丧失使位于中层的静息VSMC暴露于促炎细胞因子、生长因子和趋化蛋白，这些因子刺激VSMC迁移和增殖。EC通过释放一氧化氮（NO）直接抑制VSMC的表型转换，通过激活细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）途径，抑制RhoA活性，诱导细胞周期抑制蛋白p21Waf1/Cip1的水平上调，从而阻断细胞周期G1/S期的过渡。当内皮层受损时，该过程被打断，重启VSMC表型的转换[16]。这些过程共同促进了ISR的发展，成为当前治疗策略的重点靶向对象。

2 miRNA的基本功能

主要的ncRNA类型包括miRNA、长非编码RNA（long non-coding RNA，lncRNA）和环状RNA（circular RNA ，circRNA），它们通过不同的机制参与细胞的各种生物过程[17]。miRNA是长度为18～22核苷酸的单链RNA分子，通过与靶mRNA的3'非翻译区（3'-untranslated region，3'-UTR）结合，抑制其翻译或促进其降解，从而调节蛋白质的合成[18]。miRNA通过与Argonaute（Argonaute，Ago）蛋白复合体形成的miRNA诱导的沉默复合体（miRNA-induced silencing complex，miRISC），进而影响相关基因的翻译，同时在细胞中发挥基因调控作用[19]。

多项研究已经将miRNA作为对CVD具有高诊断和预后能力的强循环生物标志物[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中展示了较为重要的功能。在ISR进程中，这些ncRNA通过调控VSMC和EC的表型转换、增殖和迁移等关键过程，影响ISR的发生和进展，从而减少ISR的发生率[23]。

3 miRNA在ISR中的作用

在ISR的病理生理中，大量miRNA通过诱导表观遗传修饰和调节mRNA表达水平，影响特定血管细胞功能和NIH的信号通路。VSMC特异性收缩标志基因和对于细胞增殖、迁移和凋亡起重要作用的基因在启动子区域存在CAr G盒（CAr Gbox）[24]，该片段是许多其他信号通路的汇合点，受血清应答因子（SRF）及其肌肉特异性共激活因子心肌素（Myocd）等关键转录因子控制[8]。Myocd与SRF结合形成SRF-Myocd三元复合体，该复合体结合到收缩特异性基因的启动子区域，促进合成型、收缩型VSMC表型的转录和表达[25]。由于VSMC的可塑性，其表型在ISR过程中可以从收缩型转变为合成型，这一变化依赖于额外的共抑制因子、共激活因子和环境因素之间的相互平衡。在该过程中，miRNA通过Krüppel样因子4（Krüppel-like factor 4，KLF4）和组蛋白去乙酰化酶2（histone deacetylase 2，HDAC2），调控VSMC表型转换。KLF4阻止SRF与特异性基因启动子结合，推动合成型VSMC表型，而HDAC2通过阻断SRF访问CAr G位点来抑制转录。此外，PDGF也可破坏SRF-Myocd复合体，阻断特异性基因表达。miRNA在EC的再内皮化中也发挥作用，具有抑制ISR的潜力[26]。

3.1 miR-22在ISR中的应用

miR-22是ISR治疗中的一个重要的靶点，是VSMC收缩表型的重要调节因子。其在ISR过程中受PDGF影响有所下调，而在转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）的作用下通过p53依赖的方式再次上调。miR-22主要通过甲基CpG结合蛋白2（MECP2）、组蛋白去乙酰化酶4（HDAC4）和亲嗜性病毒整合位点1（EVI1）等靶标影响ISR期间成熟VSMC的表型转换、增殖和迁移[27]。MECP2是一种强转录调节因子，可根据其结合分子的不同，起到抑制或激活作用，是miR-22最初能够识别的靶标之一[28]。miR-22过度表达导致MECP2下调，因此阻止了基因启动子区域的H3K9三甲基化（H3K9me3），从而允许了收缩特异性基因的表达[28]。通过miR-22抑制HDAC4可以增加SRF-Myocd在CAr G位点的染色质可及性，并通过p21和p27依赖的方式促进G1/S期停滞[29]。EVI1通常结合SM22α、αSMA、SRF和Myocd的启动子区域，并通过H3K9me3富集抑制转录。miR-22的上调抑制了MECP2、EVI1和HDAC4表达，防止了合成型VSMC的转换。Yang等[27]的研究显示局部异位的miR-22能够使合成型VSMC恢复为收缩型，抑制NIH。综上，miR-22通过调节MECP2、HDAC4和EVI1等靶标，影响VSMC的表型转换、增殖和迁移，是治疗ISR的重要靶点[30]。

3.2 miR-34a在ISR中的作用

在ISR的病理生理过程中，miR-34a表达下调，并与Notch1的3'UTR相结合，促进VSMC向收缩型的转变[31]。与miR-22类似，PDGF下调miR-34a，且TGF-β上调miR-34a，在VSMC的增殖和迁移中起作用，并通过上调沉默信息调节因子1（SirT1）影响干细胞分化。实验表明，miR-34a降低了VSMC的增殖和迁移能力，但对凋亡无影响[32]。转染了miR-34a的人主动脉平滑肌细胞（human aortic smooth muscle cell，HASMC）也显示了相同的结果[31]。Notch1主要在EC中表达[32]，Li等[33]的研究表明Notch1也存在于血管损伤后的VSMC中，并可以通过激活CHF1/Hey2通路促进NIH，增加生长因子的敏感性，并通过Rho GTPase Rac1介导增殖。miR-34a的表达抑制Notch1信号传导，通过抑制VSMC的增殖和迁移阻止新内膜形成，但不影响凋亡。此外，miR-34a的作用依赖于细胞环境，显示其在EC中可以抑制SirT1以维持细胞衰老状态，阻止在动脉粥样硬化和高血压等其他CVD中血管损伤后再内皮化所需的增殖和迁移[34]。以上研究表明，miR-34a通过调控Notch1信号通路和影响Sirtuin-1的表达，可有效抑制VSMC的增殖和迁移，阻止新内膜的形成。

3.3 miR-126在ISR中的作用

EC可以对损伤后血管细胞稳态进行调控。其调控机制之一包括在凋亡和炎症激活后释放内皮微粒（endothelial microparticle，EMP）。EMP是针对EC和VSMC的生物活性分子。其含有多种miRNA，miR-126的表达量最高，在EC修复、动脉粥样硬化和再内皮化中发挥重要作用。在EC中，miR-126的摄取促进了细胞的增殖和迁移，激活Ras/MAPK途径，推动细胞周期的进展和增殖[35]。miR-126也通过CXCL12/CXCR4依赖方式抑制动脉粥样硬化斑块的形成[36]。此外，miR-126对VSMC具有相反的效应，其摄取阻止了VSMC的增殖并通过抑制低密度脂蛋白受体相关蛋白6（low density lipoprotein receptor related protein 6，LRP6），抑制形成新内膜，从而影响了β-catenin和p21的表达[37]。以上研究揭示了miR-126的双重作用模式，既抑制VSMC的增殖和NIH，同时促进再内皮化预防支架内血栓的形成。

4 总结与展望

本文综述了miRNA在ISR的分子机制，阐释了其在调控VSMC和EC的表型、增殖和迁移中的作用。miRNA一方面抑制VSMC的过度增殖和迁移，从而减轻NIH和血管狭窄；另一方面促进EC的再内皮化，帮助恢复血管的功能，增加结构稳定性。未来的研究可以更进一步探索这些miRNA和其他ncRNA的功能及其在ISR中的作用机制，通过操控特定过程减少内皮愈合功能障碍和支架血栓的形成，提高患者治疗效果。

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（收稿日期：2024-07-23） （本文编辑：白雅茹）