廖穎 李衛(wèi)國 方勇 陳麗玲 陳開紅

微小RNA與肺動脈高壓

廖穎 李衛(wèi)國 方勇 陳麗玲 陳開紅★

肺動脈高壓（PAH）是一類以肺循環(huán)阻力增高為主要特征、最終導致右心功能不全、乃至死亡的慢性肺疾病，其病因復雜，預后差。微小RNA（miRNA）是一種內(nèi)源性的非編碼RNA，與PAH的發(fā)生、發(fā)展密切相關，可能是潛在的藥物治療靶點。本文主要對miRNA在PAH慢性缺氧、骨形成蛋白II型受體（BMPR2）、apelin-APJ、以及右心功能不全等方面的研究進展進行綜述，為探索PAH的發(fā)病機制、診療研究提供新的方向和思路。

微小RNA；肺動脈高壓；發(fā)病機制

［KEY WORDS］MicroRNA；Pulmonary artery hypertension；Pathogenesis

肺動脈高壓 （pulmonary artery hypertension，PAH）是一種臨床常見病癥，病因復雜，其肺內(nèi)血管重構(gòu)，肺循環(huán)阻力隨之增加，右心負荷過重，最終出現(xiàn)右心功能不全，乃至死亡。其診斷標準為患者靜息狀態(tài)下，心導管測定肺動脈平均壓（mPAP）＞25 mmHg，或運動狀態(tài)下mPAP＞30 mmHg。PAH的癥狀隱匿，早期確診困難，患者預后較差，而藥物治療價格昂貴且效果不確切。因此如何早期診斷及干預治療PAH是當前研究的熱點及難點［1］。

微小RNA（microRNA，miRNA）是一種內(nèi)源性的小核苷酸片段，它可以通過促進mRNA的降解或抑制mRNA的翻譯對其靶基因的表達發(fā)揮調(diào)控作用，具有調(diào)控細胞分化、增殖、凋亡的功能。而PAH是血管增殖性疾病，miRNA與PAH的發(fā)病機制密切相關［2，3］。本文就miRNA與PAH發(fā)病機制之間關系簡要綜述如下。

1 miRNA概述

miRNA是一類長度為21～25個核糖核苷酸的非編碼小單鏈RNAs分子［2］。它們通過堿基互補或部分堿基互補與目標RNA結(jié)合，降解后者或抑制后者的翻譯，在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因表達。在細胞核內(nèi)，編碼miRNA的基因首先轉(zhuǎn)錄成初級 RNA （pri-miRNA），后者在細胞核內(nèi)經(jīng)RNAseⅢ酶Drosha和其協(xié)同物DGCR8/Pasha作用下，被剪切為具有發(fā)夾型結(jié)構(gòu)的前體RNA（premiRNA）。胞核處理步驟完成后，莖環(huán)結(jié)構(gòu)的premiRNA由轉(zhuǎn)運蛋白5（exportin 5）從細胞核輸出，進入胞質(zhì)后由Dicer酶進一步處理，生成具有功能的雙鏈成熟miRNA。雙鏈成熟miRNA的一條鏈會被降解，另外一條5′端熱穩(wěn)定性較差的RNA、Dicer和其他相關蛋白質(zhì)形成 RNA誘導沉默復合物 （RNA-induced silencing complex，RISC）調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄后的翻譯過程。同一個miRNA可調(diào)控多個靶基因，而同一個靶基因也受多個miRNA的調(diào)控［3］。

大多數(shù)miRNA具有高度保守性、時序性和組織特異性等特點。內(nèi)源性循環(huán)miRNA分子不以游離形式存在，常與蛋白質(zhì)等結(jié)合而存在，具有良好的抗降解能力，有較高的穩(wěn)定性，甚至可以在室溫放置24小時后反復凍融8次而保持數(shù)量穩(wěn)定［4］。miRNA在多種生理和病理過程中發(fā)揮作用，在細胞分化、生長、增殖及凋亡中起著重要的調(diào)節(jié)作用。研究顯示，miRNA在肺血管系統(tǒng)高度表達，如miR-21、miR-204、miR-17等。這些miRNA與PAH發(fā)病機制關系密切，可作為診斷PAH的新型標志物以及治療靶點［3］。

2 miRNA與PAH發(fā)病機制的關系

PAH是一種致命性的疾病，病因復雜涉及多種因素。目前認為其主要過程是肺動脈內(nèi)皮細胞和肺動脈平滑肌細胞過度增殖，進而肺血管阻力增加、血管收縮，最終導致肺血管結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。目前已經(jīng)證實，慢性低氧、骨形成蛋白Ⅱ型受體 （bone morphogenetic protein receptor typeⅡ，BMPR2）、以及apelin-APJ等信號通路等參與PAH的發(fā)展過程。而miRNA在PAH、右心功能不全中高度表達，參與PAH的多種致病機制，可能是PAH的細胞和分子基礎［5，6］。

2.1 miRNA與慢性缺氧

慢性缺氧是肺動脈高壓的病因之一。慢性缺氧可促進肺動脈平滑肌細胞過度增殖，從而引起血管重構(gòu)，促使肺動脈壓力升高。Mizuno［7］等已證實，在慢性缺氧的條件下，與野生型小鼠相比，P53敲除小鼠miR-34a表達量下降，最終導致更易進展為嚴重的PAH。該研究表明，缺氧-P53-miR-34a可能在缺氧肺動脈重構(gòu)中起作用。有研究證實，miR-145參與PAH病理生理過程，在缺氧小鼠中表達量升高［8］。此外，在miR-145敲除小鼠及經(jīng)miR-145拮抗劑治療后，PAH進程可大大延緩。研究者還發(fā)現(xiàn)，在家族性PAH和特發(fā)性PAH患者中，miR-145表達量升高，且多表達在肺動脈平滑肌細胞中。最近研究證實，miR-190在缺氧大鼠肺動脈平滑肌細胞表達量升高，并通過Kcnq5 mRNA（電壓門控K通道家族成員），促進鈣內(nèi)流，導致血管收縮［9］。

缺氧誘導因子1α（hypoxia-induced factor-1α，HIF-1α）是在缺氧條件下發(fā)揮重要作用的特異性轉(zhuǎn)錄因子，通過影響缺氧性肺血管收縮，肺血管重建，炎癥發(fā)生以及細胞凋亡等過程，參與缺氧性PAH的形成。多項研究證實，miRNA通過HIF-1α通路作用于PAH的致病機制中。miR-210可通過HIF-1α，作用于轉(zhuǎn)錄因子E2F3，抑制肺動脈平滑肌細胞凋亡［10］。Yue［11］等學者證實，miR-206在缺氧-PAH的肺動脈平滑肌細胞中表達下調(diào)，通過HIF-1α/Fhl-1-1通路，促進PAH進程。Shan［12］等人證實，miR-9也可通過HIF-1α途徑作用于肺動脈平滑肌細胞。因此，在缺氧相關性肺動脈重構(gòu)中，多種miR可通過HIF-1α通路作用于肺動脈平滑肌細胞，共同參與PAH的形成。

2.2 miRNA與BMPR2通路

近年研究發(fā)現(xiàn)BMPR2基因突變可以影響肺血管細胞的增殖與凋亡，是家族性PAH和特發(fā)性PAH的重要致病基因。BMPR2基因?qū)儆赥GF-β受體超家族成員，其配體為骨形成蛋白（bone morphogenetic protein， BMP）。Brock［13］等人在BMPR2基因3′UTR區(qū)域發(fā)現(xiàn)了miR-17/92的結(jié)合位點。為了闡明miR-17/92在肺血管重構(gòu)中的作用機制，研究者在肺動脈內(nèi)皮細胞中加入IL-6（IL-6是一種影響miRNA表達的細胞因子，并且和 PAH炎癥反應相關），結(jié)果導致 miR-17/92表達上調(diào)，BMPR2蛋白表達下調(diào)，并證實這些現(xiàn)象和激活信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子 3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）相關。研究者推測IL-6-STAT3-miR-17/92-BMPR2 是 PAH機制之一。MiR-20a和miR-17都屬于miR-17/92簇成員，同時它們也可調(diào)節(jié)BMPR2表達量。在慢性缺氧-PAH小鼠模型中，加入miR-20a拮抗劑21天后，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)BMPR2表達量較前上調(diào)，同時觀察到肺血管閉塞及右室肥厚程度較前緩解［14］。另外，加入miR-17拮抗物可明顯降低右室收縮期壓力和總肺血管阻力指數(shù)，增加肺動脈血流加速時間、控制心輸出量，延緩肺血管重建，改善心肺功能［15］。

此外，BMPR2下游介質(zhì)SMAD9基因（smad8蛋白）突變和家族性PAH有關系。Drake［16］等人證實SMAD9基因可通過非經(jīng)典BMP信號途徑，增加miRNA表達。如該基因突變后則完全抑制了miR-21和miR-27a的表達。miR-21和miR-27a有抗增殖作用，上述miRNA表達減少將導致血管過度增生，促進PAH的發(fā)生。

2.3 miRNA與Apelin-APJ

Apelin是近年來新發(fā)現(xiàn)的小分子活性多肽.其受體為孤兒G蛋白偶聯(lián)受體一血管緊張素受體AT-1相關的受體蛋白 （putative receptor protein related to theangiotensin receptorAT-1，APJ）。Apelin-APJ在肺組織高表達，具有調(diào)節(jié)循環(huán)穩(wěn)態(tài)、抗炎、調(diào)節(jié)免疫、促內(nèi)皮增殖及抗氧化損傷等功能。因此，推測Apelin-APJ系統(tǒng)在調(diào)節(jié)肺循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)方面可能具有某種特殊的生理與病理意義。Apelin-APJ表達異常，通常加速PAH進程［17］。研究證實，miR-424及miR503參與Apelin信號通路。這兩種miRNA直接作用于FGF2和FGFR1，促進PAH發(fā)生。這些miRNA在患者PAH的肺動脈內(nèi)皮細胞中表達下降，而促進其表達可緩解疾病的嚴重程度［18］。該研究提示，Apelin-APJ-miR-424/503信號途徑可能成為PAH藥物治療的新靶點。

2.4 miRNA與右心功能不全

PAH最終將進展為右心肥厚以及右心功能不全。目前miRNA的研究多關注左心室，對右心室的研究較少。大多數(shù)miRNA在左右心室表達類似，但miR-34a、miR-28、miR-148a、miR-93在右心肥厚/右心功能不全中表達上升，而在左心肥厚/左心功能不全模型中則表達減少或不變［19］。Reddy等研究發(fā)現(xiàn)，在肺動脈縮窄小鼠模型中，2天時出現(xiàn)代償性右心肥厚，miRNA表達無顯著改變。4天時出現(xiàn)失代償性右心肥厚，但無心功能不全表現(xiàn)。此時32種miRNA表達異常：8種上調(diào)，24種下調(diào)。10天以后則出現(xiàn)右心功能不全。此時49種miRNA表達異常：14種上調(diào)，35種下調(diào)。值得注意的是，4天以及10天里表達異常的miRNA有21種重疊：5種上調(diào)，16種下調(diào)。另外，各miRNA表達量發(fā)生改變的時間也不一致［19］。在另一個右心肥厚及右心功能不全的實驗中發(fā)現(xiàn)，miR133只在右心功能不全時表達下降，在右心肥厚時表達不變［20］。因此，研究miRNA譜不僅可以區(qū)分右心肥厚和右心功能不全，預防前者向后者的轉(zhuǎn)變，而且可能為右心功能不全患者提供新的治療思路。

3 miRNA作為PAH的診斷標志物

目前，PAH早期診斷困難，如何開發(fā)敏感度高，特異性強的早期生物標志物一直是研究的瓶頸。近年來，有學者發(fā)現(xiàn)循環(huán)miRNA與PAH發(fā)生發(fā)展相關，因此可篩選一批相關的特異性miRNA作為診斷PAH的標志物，以彌補目前診斷手段的不足。如miR-26a、miR-29c、miR-34b和miR-451 在PAH患者表達下降，而miR-21、 miR-130a、miR-133b、miR-204、miR-208b和 miR-191在血漿中表達上升［21］。另外，miR150在PAH患者中表達下調(diào)，低水平表達的miR-150與PAH患者的低生存率有直接關系［22］。上述均提示，miRNA可能作為診斷PAH新型生物學標志物。但目前該領域研究仍較少，缺乏大規(guī)模臨床實驗以及和傳統(tǒng)的診斷方法相比較的研究數(shù)據(jù)。

4 miRNA作為PAH的治療靶點

在PAH患者中某些miRNA表達量出現(xiàn)異常，因此，人們猜想恢復miRNA原有的表達量或許對治療起一定作用。如前文所述，加入MiR-20a拮抗劑后，肺血管閉塞及右室肥厚程度可得到緩解［14］。就目前研究水平而言，尚需重點解決兩個問題。第一，用于治療的miRNA具有特異性，只作用于特定的血管細胞，如肺動脈內(nèi)皮細胞、肺動脈平滑肌細胞等，并不作用于其他細胞及器官；miRNA的劑量問題。目前的研究仍停留在細胞水平加入miRNA類似物或拮抗劑，觀察各通路、途徑的表達變化，以推測各種miRNA的治療作用。如要推廣到大規(guī)模臨床應用，尚需一定的時間。

5 總結(jié)

miRNA的研究為PAH開辟了新的道路，為臨床醫(yī)生提供了更多檢測手段，可能為新藥的研制帶來新的啟示。目前僅有數(shù)十個miRNAs的生物學功能進行了初步分析，還有大量miRNAs的靶基因和調(diào)控蛋白需要深入研究［2-3，5-6］。有關miRNA 與PAH的研究還處于起步階段，多數(shù)結(jié)果源于體外研究或動物實驗，miRNA在PAH發(fā)病機制中的作用及在臨床患者肺組織或血漿中表達水平的變化還還有待進一步確證。

以miRNA為靶點設計新的藥物，將為PAH的治療打開新的篇章。但在miRNA的診斷與治療領域中我們?nèi)孕杳鎸芏鄦栴}，如miRNA本身表達是否存在個體差異？抑制了某個miRNA對肺血管的重構(gòu)作用，是否會對其他系統(tǒng)造成影響？這些問題都等待著我們更深入探討、研究。相信在不久的將來，miRNA生物標志物將會逐漸運用到PAH臨床診斷中，而miRNA也將會發(fā)展成為更有效的靶向治療手段。

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MicroRNA and pulmonary arterial hypertension

LIAO Ying，LI Weiguo，F(xiàn)ANG Yong，CHEN Liling，CHEN Kaihong★
（Department of Cardiology，the Affiliated Longyan First Hospital of Fujian Medical University，Longyan，F(xiàn)ujian，China，364000）

Pulmonary artery hypertension（PAH）is a progressive pulmonary vascular disease with complex etiology and poor prognosis that manifested by a maladaptive elevation of pulmonary vascular resistance and pulmonary arterial pressure，which may consequently lead to right heart failure and eventual death.MicroRNAs（miRNAs）are a class of small non-coding RNAs that regulate gene expression.They are closely related to the occurrence and progress of PAH，and may play a possible role of potential therapeutic targets.Here we present an overview on recent research progress of miRNAs involvement in multiple aspects of PAH including chronic hypoxia，bone morphogenetic protein receptor typeⅡ （BMPR2），apelin-APJ and right ventricular failure，which may provide a new idea for the study of pathogenesis，diagnosis and treatment for PAH.

福建省龍巖市科技項目（2012LY73）

福建醫(yī)科大學附屬龍巖市第一醫(yī)院心內(nèi)科，福建，龍巖364000

陳開紅，E-mail：chenkaihong@medmail.com.cn，wingjays@163.com