非編碼RNA在腹主動脈瘤中的研究進展

方 超， 丁 勇， 符偉國， 蔣俊豪

復旦大學附屬中山醫院血管外科，復旦大學血管外科研究所，上海 200032

腹主動脈瘤(abdominal aortic aneurysm, AAA)是指腹主動脈的局限性瘤樣擴張，其管腔直徑超過正常直徑的1.5倍[1]。AAA在男性人群中的發病率為6%、女性人群中為1.6%[2]，并且隨著年齡的增加其發病率逐漸上升。隨著腹主動脈管腔的持續擴張，瘤腔內壓力不斷升高，當壓力超過動脈瘤管壁最大承受能力時，AAA則發生破裂引起大出血，患者死亡率高達80%[3]。據報道，每年約13 000人因AAA死亡，AAA已成為65歲以上老年人的重要死因[4]。目前手術治療(腔內手術和開放手術)仍是AAA的唯一有效治療手段，而臨床上尚無能有效抑制AAA發生和發展的藥物[5]。對AAA發病機制進行深入研究，有利于發現潛在的藥物干預靶點。

AAA的形成是一個復雜的過程，涉及多種類型的血管細胞，如內皮細胞、血管平滑肌細胞和炎癥細胞等。腹主動脈管壁可分為3層：內膜、中膜和外膜。內膜由單層內皮細胞構成；中膜由平滑肌細胞和細胞外基質構成；外膜由成纖維細胞和膠原纖維構成。腹主動脈中膜彈力層降解會導致動脈管壁承受應力改變，引發血流動力學改變以及附壁血栓形成等病理生理變化。AAA的主要發病機制包括內皮細胞功能紊亂、細胞外基質降解、炎癥以及平滑肌細胞凋亡等[3]。

隨著研究的不斷深入，多種ncRNA及其功能逐漸被發現。人類基因組中，僅1.5%的基因序列編碼蛋白質，而90%以上基因序列的轉錄產物為非編碼RNA分子(non-coding RNA, ncRNA)。研究[6-7]表明，ncRNA不僅在細胞功能及個體發育中起重要作用，也在腫瘤和心血管疾病的發生發展中發揮重要功能。近年來，ncRNA尤其是microRNA(miRNA)在 AAA發病過程中的作用也被越來越多的研究所闡述[8]。ncRNA是指不編碼蛋白質的RNA，主要通過調控表觀遺傳、轉錄及轉錄后過程影響基因的表達。根據其生物學功能，可大致分為：(1)基因表達調控相關，如miRNA、piwiRNA(piRNA)和長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)；(2)RNA沉默相關，如核小RNA(small nuclear RNA, snRNA)和核仁小RNA(small nucleolar RNA, snoRNA)；(3)蛋白質合成相關，如rRNA和 tRNA[9]。本文主要論述miRNA和lncRNA在AAA中的研究進展。

1 miRNA與AAA

miRNA是一類包含約22個核苷酸的小RNA分子，主要作用是誘導RNA沉默以及參與基因的轉錄后調控[10]。miRNA主要通過與mRNA互補配對，誘導mRNA鏈斷裂、縮短多聚A尾，進而降低其穩定性以及抑制其翻譯[11]。miRNA是基因轉錄后調控的關鍵分子，參與細胞的增殖、分化及多種疾病的發生發展過程[12-13]。近年來的文獻報道，多種miRNA分子參與調控AAA的發生發展。

1.1 miRNA與內皮細胞功能紊亂 研究[14]發現，miR-712/205在小鼠AAA模型的內皮細胞和中膜層表達均升高，證實miR-712/205可通過抑制基質金屬蛋白酶抑制因子3(tissue inhibitor of metalloproteinase 3, TIMP3)和RECK基因表達從而減弱其對基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)的抑制作用，而MMP表達升高可導致細胞外基質降解和AAA形成。miR-29c-3p也與AAA發生有關，相比于正常對照組，AAA患者血清中miR-29c-3p表達升高；在人血管內皮細胞中，miR-29c可能通過抑制彈性蛋白基因(elastin, ELN)、Ⅳ型膠原蛋白α1基因(collagen type Ⅳ alpha 1, COL4α1)、人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(gene of phosphate and tension homology deleted on chromosome ten, PTEN)和血管內皮生長因子A(vascular endothelial growth factor A, VEGFA)等與細胞外基質合成相關基因的表達而發揮其作用[15]。

1.2 miRNA與平滑肌細胞增殖和凋亡 血管平滑肌細胞是血管中膜層最主要的細胞，其正常增殖和分化是維持血管結構和功能穩定的基礎。血管平滑肌細胞通常分為2型：收縮型(分化型)和分泌型(去分化型)。分化成熟的平滑肌細胞以收縮功能為主，其增殖、遷移與分泌細胞外基質的能力弱；分泌型的平滑肌細胞與之相反。研究[16]表明，平滑肌細胞2種類型的轉換失衡及凋亡與AAA的發生發展相關。

miR-26a是調控血管平滑肌細胞表型的重要因子。下調miR-26a可通過調控卵泡壁顆粒細胞蛋白1 (drosophila mothers against decapentaplegic protein-1, SMAD1)和SMAD4導致平滑肌細胞增殖和遷移能力下降，以及H2O2誘導的平滑肌細胞凋亡增加[17]。另一項研究[18]進一步證實，AAA患者外周血中miR-26a的表達顯著下降，其可能通過激活PTEN/Akt/mTOR通路，進而減少H2O2誘導的平滑肌細胞凋亡。miR-221/222可通過下調p27、p57和c-Kit蛋白的表達發揮促進平滑肌細胞增殖和遷移及抑制其凋亡的作用[19]。miR-21在平滑肌細胞中高表達，起到維持平滑肌細胞穩態的作用。miR-21參與調控細胞命運決定基因PTEN、程序性細胞死亡基因PDCD4和B細胞淋巴瘤基因BCL2等的表達[20-22]。研究[22]發現，球囊損傷后血管壁內miR-21的表達升高，而敲除miR-21能抑制血管內膜增生，而平滑肌細胞的遷移、增殖及類型轉換是血管內膜增生的主要機制，提示miR-21能夠調控平滑肌細胞的增殖、遷移及類型轉換。Maegdefessel等[23]也在豬胰蛋白酶灌注和血管緊張素Ⅱ誘導的小鼠AAA模型中發現， miR-21可通過促進平滑肌細胞增殖以及降低PTEN的表達而抑制小鼠AAA的形成。miR-504在AAA患者的主動脈細胞中表達下降，其可能通過抑制p53依賴的血管平滑肌細胞凋亡途徑發揮保護作用，而過表達miR-504能夠促進平滑肌細胞增殖[24]。

1.3 miRNA與細胞外基質降解 主動脈管壁中膜除了平滑肌細胞外，還包含彈性蛋白和膠原纖維的細胞外基質。細胞外基質完整是維持血管壁正常結構和功能的基礎。而AAA的病理特點之一即為細胞外基礎降解。

在血管緊張素Ⅱ灌注ApoE-/-小鼠的AAA模型中發現，miR-195的表達顯著升高；小鼠主動脈平滑肌細胞的蛋白質組學發現，其作用靶點主要為細胞外基質蛋白，如膠原蛋白、蛋白多糖和彈性蛋白等；體內實驗證實，抑制miR-195后雖然未明顯抑制小鼠AAA的形成，但血管壁彈性蛋白和膠原蛋白等細胞外基質蛋白表達增加[25]。與之相反，Ma 等[26]發現，miR-195能通過TNF-α/NF-κB和VEGF/PI3K/Akt 通路抑制AAA的形成。Liang等的研究[27]表明，miR-195通過Smad3發揮促進AAA 中膜重構的作用，進一步證實了miR-195對細胞外基質的調控作用。miR-29b也在維持細胞外基質穩定和AAA發展過程中起重要作用。miR-29家族(miR-29a、miR-29b、miR-29c)可作用于Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白、彈性蛋白和原纖維蛋白-1等細胞外基質蛋白[28]；進一步研究證實， 在miR-29家族中，僅miR-29b在小鼠AAA形成過程中持續低表達，而抑制miR-29b能增加編碼膠原蛋白和彈性蛋白基因的表達，進而抑制AAA的形成，過表達miR-29b則會加速AAA的形成并增加其破裂率[28]。

1.4 miRNA與炎癥 miR-155與AAA發生相關，其在AAA患者血清及AAA標本中表達升高，可通過下調CTLA4和Smad2基因的表達來促進T細胞的發育，進而增強慢性炎癥反應[29]。而且，抑制miR-155能夠減少小鼠主動脈瘤修復術后缺血引起的截癱的發生[30]。miR-181b則能通過下調TIMP-3的表達來增強巨噬細胞的侵襲和增殖能力，從而促進AAA的形成[31]。與之相反，miR-103a可通過下調ADAM10基因表達抑制主動脈管壁的炎癥，進而抑制AAA的形成和發展[32]。miR-24在人AAA標本中表達降低，且其表達水平與患者AAA最大徑負相關；進一步研究發現，miR-24通過抑制Chi3l1的表達而降低主動脈管壁的炎癥，并且高表達miR-24能抑制小鼠AAA形成[33]。人間充質基質細胞來源的細胞外囊泡通過miR-147發揮其抑制主動脈瘤形成和巨噬細胞活化的作用[34]。此外，miR-126模擬物構成的治療性微泡在體外和體內均能減少炎癥因子VCAM-1的表達，也能抑制血管緊張素Ⅱ誘導的小鼠AAA的形成[35]。miR-33也與AAA發生發展有關。體外實驗[36]表明，miR-33可通過使c-Jun N-末端激酶失活降低巨噬細胞的MMP-9表達，也可通過抑制p38絲裂原活化蛋白激酶降低血管平滑肌細胞內炎癥因子MCP-1的表達，而敲除miR-33能抑制血管緊張素Ⅱ和 Cacl2誘導的小鼠AAA形成。

2 lncRNA與AAA

lncRNA是一類不編碼蛋白質且長度>200 nt的RNA。lncRNA參與蛋白質折疊、細胞核結構的修剪以及酶活性的調節等生理過程。盡管已經發現lncRNA的表達異常與多種人類疾病有關，但大多數lncRNA的功能和作用機制尚不清楚[37-38]。在心血管發育和心血管疾病領域，僅少數lncRNA分子的功能被闡明。lncRNA常作為一種潛在的生物標志物，用于協助診斷心血管疾病。另外，lncRNA也能通過影響細胞的功能而影響疾病的進展。

AAA與動脈粥樣硬化具有相似的危險因素，如吸煙、高血壓等，而兩者的病理改變也部分相同，如均涉及動脈管壁的炎癥反應以及平滑肌細胞的增殖和凋亡等。linc-p21通過調控p53的活性而抑制血管平滑肌細胞的增殖并誘導其凋亡，進而影響動脈粥樣硬化的進展[39]。H19作為一種lncRNA分子，也在心血管系統中發揮廣泛作用：H19可通過調控miR-19b對Sox6表達的抑制作用而影響細胞的增殖和凋亡；抑制H19能夠抑制人臍靜脈內皮細胞的生長及毛細血管的形成；H19來源的miR-675可通過調控平滑肌細胞內的PTEN基因表達而加重血管的再狹窄[40-42]。

lncRNA分子ANRIL能通過調控染色體9p21上CDKN2A/B基因的表達而影響細胞的生長[43]，而CDKN2B缺失又能通過促進p53依賴的平滑肌細胞凋亡促進動脈瘤的形成[44]，因此ANRIL可能影響AAA的發生和發展。但這一結論仍需要進一步的研究來證實。

lncRNA的作用機制之一是作為競爭性內源RNA分子干預靶miRNA的表達，進而調節miRNA作用靶基因的表達。lncRNA分子RNCR3也與動脈粥樣硬化有關。人和小鼠動脈粥樣硬化斑塊中RNCR3的表達均明顯升高，而RNCR3通過與靶miRNA競爭性結合，與KLF2、miR185-5p形成一個反饋環路，進而調控細胞功能[45]。

3 小結與展望

多種ncRNA分子通過各種環節參與調節AAA的發生發展過程。目前關于miRNA參與調控AAA發生發展的研究已經較多，但由于miRNA分子的多樣性和AAA發生機制的復雜性，miRNA調控AAA發病的研究仍有很大空間。此外，附壁血栓、血管新生以及免疫炎癥等也可能與AAA的發病有關，而目前相關研究較少，因此，miRNA在這些方面的作用和機制有望行進一步探索。lncRNA作為新興的研究熱點之一，目前關于lncRNA與AAA的研究仍然較少，而其調控AAA的過程可能更復雜，因此需要更多的研究探索其在AAA發生發展中的作用。

miRNA與lncRNA廣泛參與AAA的發生和發展，因此有望根據其具體作用機制發現潛在的新的藥物干預靶點，進而達到通過藥物控制AAA發生發展的作用。此外，隨著檢測技術的進步，miRNA和lncRNA也可能作為檢測指標，用于協助AAA的診斷。