非编码RNA在主动脉夹层发病机制中的作用及其研究进展.pdf

第 4 期文献综述非编码 RNA 在主动脉夹层发病机制中的作用及其研究进展刘潇遥，阿依提拉 艾则孜，张丹，马翔*（新疆医科大学第一附属医院心脏中心，乌鲁木齐 830054）中图分类号：R543.1文献标识码：A文章编号：10015183（2023）0447104第 53 卷第 4 期2023 年 4 月新疆医学XINJIANG MEDICAL JOURNALVol.53No.4April.2023主动脉夹层是急性心血管疾病中较常见的急危重症,每年发病率呈递增趋势，具有起病急、死亡率高的特点，尤其是 StanfordA 型主动脉夹层,病情复杂且死亡率极高1，2。宏观上是由于血压改变及血流冲击破坏管壁内膜，高速流动的血流进入中层是的中膜与内膜沿血管走形方向撕裂形成夹层。患者常见的临床表现为胸背部撕裂样疼痛，既往通过大量临床研究发现主动脉夹层的发病具有性别差异，男性多于女性，且主动脉夹层患者中大约50.1%-75.9%患有高血压及动脉硬化，少数继发于马凡氏综合症、先天性主动脉缩窄等遗传性血管疾病。早期正确诊断和治疗是降低病死率最重要的措施，血浆生物标志物在早期诊断中有特殊的价值，其中非编码 RNA 是研究中的热点。既往研究认为非编码区域在基因组上不编码蛋白质，可被视为“垃圾区域”，但随着 RNA 测序的发展，发现这些非编码区可产生非编码 RNA。基因组上的非编码 RNA 通常由大约 200 个核苷酸组成，包括转运 RNA、核糖体 RNA、小核仁 RNA（small nucleolar RNA，sno RNA）以及长链非编码RNA（long noncoding RNA，lnc RNA）等，通过转录或转录后调控参与机体重要的生命活动。正常生理水平及疾病状态下非编码 RNA 的表达为疾病的发生发展及治疗提供新思路，已有研究证明非编码RNA 参与心血管疾病、肿瘤、代谢性疾病等的形成过程3。非编码 RNA 也可能成为新型诊断生物标志物，探索主动脉夹层发病中不同非编码 RNA 的变化以及在主动脉管壁细胞的增殖、侵袭、迁移、凋亡等形态学中的作用具有非常重要的临床实际意义。本文概述不同非编码 RNA 在主动脉夹层中的表达和调控，对转录、翻译、调控及细胞之间的相互作用在主动脉夹层形成过程中发挥的作用进行综述。1 miRNAsmiRNA 是由 20 个-25 个核苷酸组成的内源性 ncRNA，在调节细胞的增殖、分化、凋亡及迁移中发挥重要的生物学作用，miRNA 通过碱基互补配对原则与下游 mRNA 的 3 非编码端特异性结合，调控其表达或降解，其自身又受上游 LncRNA 调控。在不同类型的疾病中 miRNA 的表达不尽相同，因其能在血清中稳定存在的特点逐渐成为许多疾病诊断及治疗的靶点4。研究人员提取血清或组织中不同表达量的 miRNA，通过不同层面的分析，如生物信息、细胞实验、动物实验，明确 miRNA 在不同疾病中发挥的作用，已有类似研究表明 miRNA与主动脉夹层形成密切相关。1.1 miRNA-143-3p王5等人将 20 例接受紧急主动脉置换手术的主动脉夹层患者与 20 例心脏捐赠患者的正常主动脉组织进行微阵列分析，筛选出最具有差异表达的LncRNA-OIP5-AS1 和 miR-143-3p，通过各种实验方法研究 Lnc-OIP5-AS1/miR-143-3p/TUB轴。首先，通过 qRT-PCR 检测在 20 对 AD 和正常主动脉组织中 Lnc-OIP5-AS1 在主动脉夹层中表达上调，miR-143-3p 表达下调，该表达特点也存在于人主动脉平滑肌细胞以及内皮细胞中，过表达 Lnc-OIP5-AS1 使 miR-143-3p 表达下调，反之。其次,该项研究通过 CCK8 检测及 TUNEL 检测发现 miR-143-3p 可促进内皮细胞的增殖和降低内皮细胞的基金项目：省部共建中亚高发病成因与防治国家重点实验室面上项目（项目编号：SKL-HIDCA-2021-3）。作者简介：刘潇遥，女，在读硕士，研究方向：血管损伤与修复。通信作者：马翔，男，博士，主任医师，研究方向：血管损伤与修复。E-mail：。新疆医学第 53 卷凋亡；通过 CCK8 检测及 Transwell 实验发现转染miR-143-3p 模拟物后主动脉平滑肌细胞增殖能力增强和迁移能力增强。再次，通过 Starbase 寻找miR-143-3p 下游靶基因，双荧光酶素报告基因检测确定 miR-143-3p 与 TUB 之间的靶向关系，然后通过 miR-143-3p 模拟物转染平滑肌细胞及内皮细胞，发现 TUB 表达显著下调。最后，CCK8、Tran-swell 和 qRT-PCR 检测表明 TUB 过表达显著减弱了 miR-143-3p 对细胞增殖能力、流动性、MMP-2/9 和 TIMP-1/2 表达水平的影响。因此，Lnc-OIP5-AS1/miR-143-3p/TUB 轴中任一部分在主动脉夹层发生发展过程中表达上调及下调都可损伤主动脉内皮细胞及平滑肌细胞，从而参与夹层的形成过程。miR-143-3p 还与主动脉夹层的诊断有关，Tugce6等人认为 miR-143-3p 在区分胸主动脉瘤与健康对照组及胸主动脉夹层与健康对照组表现出诊断价值，AUC 分别为：0.92 和 0.6。综上，miR-NA 在主动脉夹层中的研究不仅可以有助于明确疾病的发生发展机制且有望成为微创治疗的创新手段。近年来，随着 N6-甲基腺苷（m6A）测序技术的发展，m6A 与主动脉夹层的联系有了新进展，Wang7等人发现在主动脉夹层患者主动脉组织中催化m6A 甲基化的病毒样甲基转移酶相关（KIAA1429）上调，烷基化修复同源蛋白 5（ALKBH5）下调,KI-AA1429 和 ALKBH5 可反向调节 HASMC 增殖、HAEC 凋亡和 AD 进展，具体来讲 KIAA1429/ALKBH5 介导的 m6A 修饰可以通过与微处理器蛋白 DGCR8 相互作用来调节 pri-miR-143-3p，从而间接调节成熟 miR-143-3p 的下游目标基因DDX6，以便在体外和体内发挥其生物功能。当前关于类似的研究已有很多，从不同的角度运用不同的技术对同一个 miRNA 进行生物学分析，当然也存在一些问题，比如样本量普遍较小，选择样本时可能出现年龄、性别的差异，研究对象仅局限于血管平滑肌细胞和内皮细胞，有望在动脉壁其他细胞中进行研究。1.2 miRNA-145在之前的研究中发现 miR-145 可调节平滑肌分化，平滑肌细胞可摄取内皮细胞分泌的包含 miR-145 的外泌体，同时 miR-145 阻碍动脉粥样硬化的形成。为进一步确定 miRNA 在主动脉夹层中的表达模式及调节平滑肌细胞生物学功能，Huang8等人对 6 例主动脉夹层患者及 4 例非血管疾病的死亡器官捐赠者主动脉组织进行实验研究发现miR-145 及其靶基因 SMAD3 在主动脉平滑肌细胞中分布丰富，且主动脉夹层组织中 miR-145 表达明显下调，SMAD3 明显上调。miR-145 模拟物促进人主动脉平滑肌细胞的增殖、迁移及凋亡，随着人主动脉平滑肌细胞中 miR-145 的过表达，miR-145通过与 SMAD3 的 3-UTR 结合来抑制 SMAD3 的表达，这表明 miR-145 参与主动脉夹层形成过程。Qiu9等人进一步研究了 miR-145 在机械拉伸下如何调节平滑肌细胞的表型转换。miR-145 在构建的AD 大鼠模型及夹层患者主动脉组织中表达下调，与对照组比较在 30%机械张力的机械拉伸实验中模型大鼠及夹层患者平滑肌细胞中收缩标记物-SMA、SM22 表达减少，分泌表型标记物 PCNA 和OPN 表达升高。总之，miR-145 通过促进收缩标记物的表达抑制分泌性标记物的表达，阻止了平滑肌细胞由收缩型转化为分泌型，有效抑制机械拉伸下平滑肌细胞的表型转换。综上，miRNA 主要通过调节主动脉平滑肌细胞及内皮细胞形态学转换参与夹层的形成。Xu10等人利用 miR-145 在主动脉夹层治疗中的潜在价值，构建了一种非病毒载体聚离子，主要组成成分为钆螯合单宁酸（TA）用于磁共振成像（MRI）、低毒性阳离子 PGEA（用于核酸输送）和靶向肽 ColIV（用于靶向 TAD 的 miR-145 治疗），为主动脉夹层实现体内靶向治疗、早期诊断和无创监测提供新思路。2 LncRNA长链非编码 RNA（LncRNA）是长度约 200 nt，分布在细胞核及细胞质中的线性 RNA。LncRNA 通过与 miRNA 竞争性结合，调控 miRNA 对下靶基因的表达作用。已有很多研究证明 LncRNA 在正常人体及心血管疾病患者中表达存在差异性，作为新型的血清生物标记物用于辅助主动脉夹层的诊断甚至治疗。长链非编码 RNA 已成为主动脉夹层等疾病形成机制中的研究热点9。2.1 LncRNA H19LncRNA H19 最初发现是被命名为胎儿转录472第 4 期刘潇遥，等；非编码 RNA 在主动脉夹层发病机制中的作用及其研究进展物，与肝癌、乳腺癌、胃癌发病风险相关11。为明确H19 在主动脉夹层中的作用，Ren12等人通过 25 例主动脉夹层患者的主动脉组织及 15 个接受瓣膜置换的正常主动脉组织，发现 LncRNA H19 在主动脉夹层患者中异常高表达，并可通过 AGOR2 竞争性的结合 miR-193b-3p，H19 与 miR-193b-3p 呈负相关。为进一步研究 H19 在主动脉夹层中的作用，使用血小板衍生生长因子 BB（PDGF-BB）和人脐静脉内皮细胞构建主动脉夹层的细胞模型，PDGF-BB 可诱导内皮细胞增殖及迁移，而抑制 LncRNAH19 的表达则抑制内皮细胞的增殖及迁移。该研究通过构建 AD 小鼠模型，HE 染色小鼠主动脉组织，结果提示血管肌肉组织纤维排列紊乱，血管中膜增厚，当注射携带抑制 H19 表达的慢病毒进入小鼠体内后，胸主动脉组织表现出相反的形态学特征。综上，LncRNA H19 海绵吸附 miR-193b-3p，调节内皮细胞形态学变化，参与夹层形成，为主动脉夹层形成提供了新的理论依据。2.2 LncRNA HIF1A-AS2既往有关于 LncRNA HIF1A-AS2 的研究集中在肾癌、骨肉瘤、肺癌等肿瘤细胞的增殖、迁移及凋亡，还有研究表明 HIF1A-AS2 也参与动脉粥样硬化的形成及可能成为冠心病诊断的新型标记物。为研究 LncRNA HIF1A-AS2 在主动脉夹层形成过程中的作用特点 Zhang13等人从人类主动脉夹层组织样本及构建的主动脉夹层细胞模型中发现 HIF1A-AS2 高表达时收缩型标记物-SMA、SM22、钙蛋白和 MYH11 低表达，使用 si-HIF1A-AS2 转染主动脉夹层平滑肌细胞模型，发现 HIF1A-AS2 可以抑制 PDGF-BB 诱导的细胞迁移和增殖，促进表型转换，并通过双路西法白酶测定、RNA 免疫沉淀测定和 RNA 下拉分析确定 miR-33b 为 HIF1A-AS2的结合靶点。HMGA2 的表达受 HIF1A-AS2 的调节，两者在 AD 组织中成正相关。HIF1A-AS2 通过miR-33b/HMGA2 轴调节平滑肌细胞增殖、迁移和表型转换参与夹层的形成。3 CircRNA圆形 RNA（CircRNA）作为一种新型的非编码RNA，具有稳定性及组织特异性的特点，呈连续的共价闭环结构，缺乏 3 和 5 多聚腺苷酸尾及 poly（A）尾，可抵抗 RNase R 降解或 RNA 外切酶的消化。CircRNA 在细胞浆及细胞核中广泛分布,通过海绵吸附 miRNA 抑制 miRNA 的功能。已有研究表明 CircRNA 与阿尔兹海默症、精神分裂症、自身免疫性炎症性结缔组织病、内分泌等代谢性疾病及心血管疾病密切相关3，14，15。3.1 hsa-circRNA-082317Liu14等人利用主动脉夹层基因表达综合数据库（GEO）中 CircRNA、miRNA 及 RNA 的相关数据，通过生物信息技术包括 GO 分析及 KEGG 分析，成功构建一条包含 1 个 circRNA（hsa-circRNA-082317）、1 个 miRNA（hsa-miR-149-3p）和 10个 mRNA（MLEC、ENTPD7、SLC16A3、SLC7A8、TBC1D16、PAQR4、MAPK13、PIK3R2、ITGA5、SER-PINA1）的 ceRNA 网络，并通过 qRT-PCR 发现在主动脉夹层组织中 hsa-circRNA-082317 呈显著高表达，与 hsa-miR-149-3p 竞争性结合 ITGA5参与夹层的形成过程。通过以上研究我们可以发现对主动脉夹层中 miRNA 的研究切入点已不再局限于单纯的实验，通过对基因组数据库的充分利用已成为研究主动脉夹层的有力工具，利用在线数据库对数据进行有效的统计分析可在短时间内最大限度地锁定目标基因，提高研究效率。3.2 hsa-circ-TGFBR2Xu15等人收集 25 个主动脉夹层主动脉样本和正常主动脉样本，进行了细胞学研究及构建主动脉夹层大鼠模型，发现 hsa-circ-TGFBR2 在主动动脉夹层组织中相对下调，使用 si-circ-TGFBR2 转染细胞抑制 hsa-circ-TGFBR2 表达，发现正常人主动脉血管平滑肌细胞的增殖、迁移和表型交换得到促进，而 circ-TGFBR2 过度表达质粒转染细胞后抑制了主动脉夹层患者主动脉血管细胞（AD-VSMAC）的增殖、迁移和表型转换。hsa-circ-TGFBR2 通过 ceRNA 机制抑制 miR-29a 在夹层形成中的促进作用，并抑制了 miR-29a 对目的基因KLF4 的抑制作用。3.3 hsa-circ-0004872血管平滑肌细胞（VSMC）的增殖、迁移和去分化在动脉粥样硬化（AS）进展中起着关键作用。圆形 RNA 0004872（circ-0004872）在血小板衍生生长因子 BB（PDGF-BB）诱导的 AS 细胞模型中发挥着促进 HAVSMC 的增殖、迁移和去分化的作用，具473新疆医学第 53 卷!（上接第 433 页）障碍患者的免疫功能，抑制机体炎性反应，改善预后。参考文献1田兆华.通腑攻下法对脓毒症合并急性胃肠损伤患者胃肠功能障碍影响J.现代中西医结合杂志，2021，30（18）：1982-1986.2谢洁，郑峰，叶宏伟，等.微生态免疫营养剂对脓毒症肠功能障碍患者炎症反应及免疫功能的影响J.中华医院感染学杂志，2019，29（17）：2575-2579.3李仕业，李志亨，何朝.穴位电刺激改善脓毒症胃肠功能障碍患者早期肠内营养耐受性J.世界最新医学信息文摘（连续型电子期刊），2021，21（26）：255-256.4中国医师协会急诊医师分会，中国研究型医院学会休克与脓毒症专业委员会.中国脓毒症/脓毒性休克急诊治疗指南（2018）J.中国急救医学，2018，38（9）：741-756.5汪正光，姚建华，陈晓燕，等.一种新的脓毒症快速筛查评分系统：调整的简化序贯器官功能衰竭评分J.中国全科医学，2020，23（12）：1480-1485.6吴桂荣，刘启平.BAL 辅助治疗对重症肺炎患者动脉血气分析指标及预后的影响J.新疆医学，2019，49（4）：386-388.7汪颖，王迪芬，付江泉，等.SOFA、qSOFA 评分和传统指标对脓毒症预后的判断价值J.中华危重病急救医学，2017，29（8）：700-704.8刘丹，刘伟，王晓红，等.脓毒症患者肠屏障功能损伤的临床研究J.中华急诊医学杂志，2018，27（7）：785-789.9陈文秀，孙加奎，沈骁，等.早期肠内营养对脓毒症病人 Th17/Treg 细胞比及IL-23/IL-17 轴的调节与临床意义J.肠外与肠内营养，2019，26（1）：30-34.10陈倩，张丽贤，王丽华，等.微生态免疫营养剂联合马来酸曲美布汀治疗腹泻型肠易激综合征临床疗效观察J.中国临床医生杂志，2018，46（9）：1046-1048.收稿日期：2022-02-17（本文编辑：木日扎提）体途径为 Circ-0004872 通过海绵 miR-513a-5p提高 TXNIP 水平，加速了这一过程16。总之，不管是何种非编码 RNA，利用生信技术或实验操作找到其发挥作用的 ceRNA 通路，并用细胞或动物实验证明该通路中不同非编码 RNA 发挥的生物学作用已成为主动脉夹层研究的常规操作。4 总结动脉夹层起病凶险，早发现、早诊断、早治疗可在很大程度上提高患者生存率。LncRNA、miRNA、CircRNA 被认为与主动脉夹层的发生发展紧密相连，在疾病状态下这些非编码 RNA 表达与健康人有明显的差异性，这些差异性可改变下游靶基因翻译出不同表达量的蛋白质，从而影响主动脉管壁细胞。在主动脉夹层相关的非编码 RNA 中，差异表达的非编码 RNA 调控主动脉平滑肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞和细胞外基质。通过改变平滑肌细胞的增殖、迁移及表型转换、内皮细胞的凋亡、主动脉外膜成纤维细胞分泌炎症因子促进主动脉管壁内膜、中膜及外膜不同程度的损伤参与夹层的形成。非编码 RNA 的研究从微观上解释了夹层的形成离不开主动脉管壁细胞的形态学改变，两者结合参与夹层行成的重要过程。非编码 RNA 能否提高主动脉夹层早期诊断准确性、降低误诊率以及在开发微创治疗方法上的价值均有待进一步验证。本文仅对近年来非编码 RNA 中具有代表性的研究进展进行综述，无法顾及所有非编码 RNA；旨在希望通过对具有典型代表性非编码 RNA 在主动脉夹层中的研究方法进行总结，为以后的研究铺垫理论，提供参考价值。参考文献1李晖，韩素霞，毕晓娟.新疆地区 10 年主动脉夹层临床资料研究及生存分析J.新疆医学，2021，51（11）：1289-1293.2热那提 依马木，张为民.Stanford A 型主动脉夹层术后急性肾损伤术前相关影响因素分析J.新疆医学，2020，50（10）：1075-1077+1090.3陈玲玲，冯珊珊，范祖森，等.非编码 RNA 研究进展J.中国科学：生命科学，2019，49（12）：1573-1605.4Cheng M,Yang Y,Xin H,et al.Non-coding RNAs in aortic dissection：Frombiomarkers to therapeutic targetsJ.J Cell Mol Med.2020；24（20）：11622-11637.5Wang P,Wang Z,Zhang M,et al.Lnc-OIP5-AS1 exacerbates aorta wall injuryduring the development of aortic dissection through upregulating TUB via 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