舒富艷 綜述 李永霞 審校

阻塞性睡眠呼吸暫停(Obstructive sleep apnea，OSA)是指患者在夜間睡眠時(shí)上氣道反反復(fù)復(fù)發(fā)生完全或部分阻塞，導(dǎo)致明顯的低氧血癥、高碳酸血癥和睡眠結(jié)構(gòu)的紊亂，繼而引起心腦血管疾病、代謝綜合征等一系列臨床癥候群的一種慢性炎性氣道性疾病，OSA在成年男性中的患病率約3%～7%，成年女性中約2%～5%[1]。目前，OSA繼發(fā)心腦血管、2型糖尿病及代謝綜合征的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，尤其是繼發(fā)的各類心血管疾病給患者帶來(lái)了沉重的健康及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，相關(guān)研究指出OSA繼發(fā)各種心血管疾病包括高血壓、內(nèi)皮功能障礙、心力衰竭、心律失常等在內(nèi)的發(fā)病率或死亡率越來(lái)越高，其難治性仍是當(dāng)前面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)[2]。而這一系列損害與OSA導(dǎo)致的慢性間歇性低氧(chronic intermittent hypoxia, CIH)密切相關(guān)，CIH的過(guò)程類似于缺血/再灌注損傷(ischemia/reperfusion，I/R)，在此過(guò)程中產(chǎn)生大量氧自由基(reactive oxygen speeies，ROS)，進(jìn)而引起氧化應(yīng)激及一系列炎癥反應(yīng)，從而引起血管內(nèi)皮的損傷、交感神經(jīng)系統(tǒng)夜間異常活躍、三大代謝的紊亂，累積的損傷最終造成心、肺、腦、胰腺、消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)等全身性的多系統(tǒng)、多器官損傷，而microRNA(miRNA)在炎癥、氧化應(yīng)激、缺氧和代謝紊亂中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[3]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已有不少研究發(fā)現(xiàn)，miRNA在OSA繼發(fā)的心血管疾病中(高血壓、冠心病、心力衰竭等)表達(dá)異常。目前OSA并發(fā)心血管疾病過(guò)程中miRNA如何發(fā)揮作用成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，本文將對(duì)miRNA在OSA并發(fā)的心血管疾病中發(fā)揮的作用及機(jī)制進(jìn)行綜述。

miRNA的生成及作用機(jī)制

miRNA是一種非編碼RNA，準(zhǔn)確的基因表達(dá)調(diào)控對(duì)生物體的生長(zhǎng)發(fā)育和功能非常重要。miRNA 是小RNA 家族成員之一， 它能通過(guò)mRNA 剪切和抑制蛋白翻譯的方式對(duì)靶基因進(jìn)行負(fù)調(diào)控。首先，miRNA基因在細(xì)胞核內(nèi)通過(guò)RNA聚合酶Ⅱ(RNA pol Ⅱ)或RNA聚合酶Ⅲ(RNA polⅢ)轉(zhuǎn)錄成保留有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的初級(jí)miRNA(pri-miRNA)。隨后，通過(guò)細(xì)胞核中的微處理器復(fù)合物Drosha-DGCR8(Pasha)切割pri-miRNA，從而得到形成長(zhǎng)度約為70個(gè)堿基的保留發(fā)卡結(jié)構(gòu)的前體 miRNA (pre-miRNA)。然后通過(guò)依賴輸出蛋白5(Exportin-5)的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制將pre-miRNA 轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，隨后在另一類核糖核酸內(nèi)切酶Ⅲ (Dicer)的第二次剪切作用下，加工形成約為 18～25 個(gè)堿基長(zhǎng)度的成熟miRNA。成熟miRNA的功能鏈與Argonaute(Ago2)蛋白一起加載到RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物(RISC)中，該復(fù)合物與靶mRNA 結(jié)合后，miRNA 的5'端與 mRNA 的3′-UTR 互補(bǔ)配對(duì)，而互補(bǔ)配對(duì)有2 種可能方式：完全互補(bǔ)結(jié)合和不完全互補(bǔ)結(jié)合。完全互補(bǔ)是以降解靶基因的方式使靶基因失去生物學(xué)效應(yīng)；不完全互補(bǔ)是與靶基因的 mRNA3'端非翻譯區(qū)結(jié)合，從而造成 mRNA 的降解或者抑制其翻譯過(guò)程，調(diào)節(jié)基因表達(dá)[4]，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、生理和病理?xiàng)l件下的死亡，細(xì)胞代謝和免疫反應(yīng)[5]。不同類型miRNA的作用各不相同，近年來(lái)關(guān)于各類型miRNA 的功能及作用機(jī)制方面的研究不斷深入，尤其是在OSA并發(fā)的相關(guān)心血管疾病中的作用，得到了進(jìn)一步闡述。

miRNA在 OSA中的的差異性表達(dá)

OSA可引起代謝紊亂，炎癥和氧化應(yīng)激，因此有關(guān)miRNA在這些過(guò)程中是否作用于相應(yīng)的靶基因從而參與疾病的發(fā)生發(fā)展已進(jìn)行了相關(guān)研究[6]。有研究對(duì)OSA患者中相關(guān)miRNA及其相關(guān)靶基因的表達(dá)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)同對(duì)照組比較，共有104個(gè)miRNA(如hsa-miR-485-5p，hsa-miR-107，hsa-miR-574 -5p和hsa-miR-199-3p)的表達(dá)呈現(xiàn)顯著的差異性表達(dá)，并可作用于119個(gè)極大可能的潛在靶基因，進(jìn)而參與OSA的致病過(guò)程，其中hsa-miR-485-5p，hsa-miR-107和hsa-miR-574-5p可靶向調(diào)節(jié)CAD，CPS1，ATP5L，COX6C，ATP5C1，COX5B，ATP5D，ATP5J和CYP21A2基因，而這些靶向基因在代謝途徑中起關(guān)鍵作用。其中，CAD對(duì)脂質(zhì)代謝途徑、氧化應(yīng)激及缺氧的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，CYP21A2、hsa-miR-107可能參與脂質(zhì)和脂蛋白途徑的代謝。因此與OSA相關(guān)的這些miRNA在其心血管系統(tǒng)損害過(guò)程中可能發(fā)揮著舉足輕重的作用。

OSA并發(fā)內(nèi)皮功能障礙患者中miRNA的表達(dá)

內(nèi)皮功能障礙(ED)是心血管疾病的早期危險(xiǎn)因素，而在OSA患者中miRNA-630對(duì)內(nèi)皮功能障礙的調(diào)節(jié)發(fā)揮著非常重要的作用。Khalyfa A等人[7]對(duì)兒童OSA患者內(nèi)皮功能障礙的研究中，用RT-PCR發(fā)現(xiàn)在OSA合并有內(nèi)皮功能障礙的患者中發(fā)現(xiàn)了5個(gè)miRNA的異常表達(dá)，其中miRNA-16-5，miRNA-451 a，miRNA-5100和miRNA-630的表達(dá)降低，miRNA-4665-3p的表達(dá)增加，而miRNA-630的表達(dá)降低在內(nèi)皮功能受損過(guò)程中尤為重要，在二次評(píng)估中，研究者對(duì)OSA并發(fā)內(nèi)皮功能障礙的兒童采取臨床推薦的切除扁桃體和腺樣體標(biāo)準(zhǔn)治療方法后，檢測(cè)到內(nèi)皮細(xì)胞的外泌體中miRNA-630恢復(fù)正常并伴隨內(nèi)皮功能的恢復(fù)；相反，對(duì)沒(méi)有ED的受試者用miRNA-630抑制劑轉(zhuǎn)染外泌體后，誘導(dǎo)ED功能表型改變。隨后這些學(xué)者又通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示了miRNA - 630可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞中的416個(gè)靶基因，這些靶基因明確涵蓋了維持血管穩(wěn)態(tài)建立的通路(如調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激的Nrf2、AMP激酶途徑)及細(xì)胞間緊密連接的調(diào)控。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)表明外泌體miRNA-630可作為OSA并發(fā)心血管疾病的治療靶點(diǎn)及治療后效果評(píng)估。此外，另有研究[8]發(fā)現(xiàn)miRNA-30a在OSA并發(fā)內(nèi)皮功能障礙的過(guò)程中同樣伴有重要的角色,一些學(xué)者在以慢性間隙性缺氧誘導(dǎo)模擬的阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，miRNA-30a能夠靶向作用于Beclin-1 mRNA的3'非編碼區(qū)，進(jìn)而調(diào)控其在內(nèi)皮細(xì)胞中的Beclin-1蛋白翻譯，從而調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞自噬；同正常組比較，在CIH時(shí)，miRNA高表達(dá)使內(nèi)皮細(xì)胞中Beclin-1蛋白減少，自噬細(xì)胞減少，此時(shí)超聲心動(dòng)圖顯示EDV(舒張末期容積)和ESV(收縮末期容積)升高，EF%(射血分?jǐn)?shù))和FS%(短軸縮短率)降低；同CIH組比較，通過(guò)對(duì)CIH組小鼠靜脈注射慢病毒抑制miRNA表達(dá)后，內(nèi)皮細(xì)胞中Beclin-1蛋白增多，自噬細(xì)胞增多，此時(shí)超聲心動(dòng)態(tài)圖顯示EDV、 ESV降低，EF%、FS%升高，這項(xiàng)研究表明CIH時(shí)，miRNA-30a通過(guò)介導(dǎo)Beclin-1的翻譯控制，進(jìn)而引起的內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和損傷，是促使心血管疾病發(fā)生發(fā)展的重要影響因素。如前所述，OSA在引起內(nèi)皮功能障礙的過(guò)程中，miRNA發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，盡管目前對(duì)miRNA在OSA合并內(nèi)皮功能障礙的人類患者中的研究甚少，但是以上研究將為以相關(guān)miRNA作為治療靶點(diǎn)及預(yù)后評(píng)估指標(biāo)，在OSA合并心血管疾病的后續(xù)研究中提供重要依據(jù)。

OSA并發(fā)高血壓患者中miRNA的表達(dá)

OSA引起的炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致血管纖維化，細(xì)胞凋亡和交感神經(jīng)激活，進(jìn)而引起的內(nèi)皮功能障礙和血管重塑，這對(duì)于高血壓的形成發(fā)揮著非常重要的作用，而有研究證實(shí)miRNA在維持代謝穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)定血壓中起著關(guān)鍵性作用。因此，對(duì)于OSA并發(fā)高血壓時(shí)，miRNA是否作用于與調(diào)節(jié)高血壓相關(guān)的靶基因的研究，可以幫助我們更好地了解疾病的機(jī)制，并為它們的診斷及預(yù)后評(píng)估等提供新的目標(biāo)。Yang等[9]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)同單純OSA組及非OSA組相比，miR-126-3p，miR-26a-5p和miR-107在OSA合并高血壓的患者中的表達(dá)明顯下調(diào)，其中miR-126作為內(nèi)皮特異因子，可以通過(guò)激活PI3K/Akt/eNOS 信號(hào)通路、增強(qiáng)血管重塑過(guò)程中的內(nèi)皮修復(fù)，來(lái)保護(hù)器官或組織免受缺氧/復(fù)氧(H / R)誘導(dǎo)的損傷[10]，miR-26a可作為重要的抗血管生成因子，在miR-26a水平降低時(shí)可靶向作用于BMP/SMAD1信號(hào)通路，從而促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成[11],進(jìn)而促進(jìn)高血壓的發(fā)生。目前，對(duì)OSA并發(fā)心血管疾病的診斷尚無(wú)完善標(biāo)準(zhǔn)，以上研究結(jié)果可能為此疾病的早期診斷及預(yù)后評(píng)估提供重要預(yù)警指標(biāo)；此外，基于相關(guān)miRNA靶基因的發(fā)現(xiàn)，將為以后該疾病的治療靶點(diǎn)提供重要的研究?jī)r(jià)值。鑒于Smad3可對(duì)巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞趨化性誘發(fā)炎癥反應(yīng)及增加ROS的產(chǎn)生等，Yu 等[12]通過(guò)對(duì)犬的一項(xiàng)研究證實(shí)Smad3作為miR-145的靶標(biāo)之一，miR-145 / Smad3信號(hào)通路通過(guò)促進(jìn)炎癥和氧化應(yīng)激，參與OSA引起的主動(dòng)脈重塑，這對(duì)高血壓的發(fā)生發(fā)展起著非常重要的作用。此外，基于GAX基因的表達(dá)存在于血管平滑肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞中，其編碼的轉(zhuǎn)錄因子可以調(diào)節(jié)肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的增殖，而參與缺氧誘導(dǎo)的肺動(dòng)脈高壓(PHT)，有學(xué)者研究表明GAX基因作為miR-130a的靶基因，同對(duì)照組比較，在OSA并發(fā)肺動(dòng)脈高壓的小鼠中，miR-130a的高表達(dá)通過(guò)下調(diào)GAX基因時(shí)，血清中可檢測(cè)到ET-1和EGF 的表達(dá)增加, 而NO和SOD表達(dá)降低，進(jìn)而參與OSA相關(guān)PHT的進(jìn)展[13]。

OSA并發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化患者miRNA的表達(dá)

OSA夜間睡眠中反復(fù)的CIH引起機(jī)體的氧化應(yīng)激、炎癥和脂質(zhì)代謝紊亂等，對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化(AS)的發(fā)生起著重要作用，同樣，miRNA在這些過(guò)程中也發(fā)揮著不可忽視的調(diào)節(jié)作用，目前對(duì)于miRNA與OSA并發(fā)AS的關(guān)系也進(jìn)行了相關(guān)的研究。miRNA-365可能在AS患者的新生內(nèi)膜形成中起到重要作用，Kim等[14]的研究證明，miRNA-365可作為一種非常重要的抗增殖因子，通過(guò)靶向作用于細(xì)胞周期蛋白D1(cyclin D1 )基因，進(jìn)而抑制cyclin D1的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移。Goedeke等[15]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，miRNA- 148a可通過(guò)作用于低密度脂蛋白受體的mRNA從而達(dá)到對(duì)低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)的調(diào)節(jié)作用。 miRNA-378可以提高巨噬細(xì)胞中 ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)體A1(ABCG1)的表達(dá)水平，從而促進(jìn)巨噬細(xì)胞中的膽固醇外流。基于以上研究發(fā)現(xiàn)，李坤等[16]通過(guò)研究證實(shí)，OSA組、 AS合并OSA組與對(duì)照組相比較，發(fā)現(xiàn)miRNA-148a -5p、 miRNA- 365-3p、 miRNA- 378c和 miRNA- 127-3p明顯上調(diào)，且這些相關(guān)miRNA的表達(dá)與最大動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度(max-CIMT)相關(guān)，而max-CIMT與甘油三酯(TG)相關(guān)，這表明這些miRNA可做為OSA患者發(fā)生AS的早期預(yù)警標(biāo)志。Li等[17]研究的另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)表明在OSA患者中miR-664a-3p的表達(dá)與max-CIMT相關(guān)，在miR-664a-3p表達(dá)下調(diào)時(shí)，max-CIMT值增大。Zhang等[18]發(fā)現(xiàn)miR-664抑制促炎性細(xì)胞因子白細(xì)胞介素6、腫瘤壞死因子和絲裂原活化蛋白激酶1的表達(dá)，所以miR-664a-3p可能在OSA患者AS的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用。以上研究結(jié)果表明，OSA患者做到相關(guān)miRNA(如miRNA-148a -5p、miR-664a-3p等)的早期檢測(cè)在臨床上對(duì)指導(dǎo)相關(guān)心血管疾病發(fā)生的防治具有重大意義，但具體的臨床應(yīng)用仍需更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。

OSA并發(fā)心力衰竭患者中miRNA的表達(dá)

OSA是促進(jìn)、誘發(fā)、加重心力衰竭的高危因素，Cardin等[19]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-21在促進(jìn)心肌纖維化中起到重要調(diào)節(jié)作用 ，敲除miRNA-21的大鼠心肌梗死后，心肌纖維化的進(jìn)程和房顫的誘發(fā)均明顯受到抑制。除此之外，Thum等[20]研究表明miRNA-21上調(diào)可抑制靶基因Spry1的表達(dá)，進(jìn)而激活ERK-MAPK通路，促進(jìn)心肌纖維化進(jìn)程。而李雄風(fēng)等研究發(fā)現(xiàn)ERK信號(hào)通路在慢性間隙性缺氧誘導(dǎo)的心房重構(gòu)的病理生理過(guò)程中具有重要作用[21]，從而可進(jìn)一步推測(cè)出OSA繼發(fā)心力衰竭的過(guò)程中，miRNA-21起著非常重要的作用。心肌凋亡在心衰的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用，而MiRNA-214通過(guò)作用于靶基因缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)-1α參與著心肌凋亡的調(diào)節(jié)。有研究指出缺氧可誘導(dǎo)(HIF)-1α蛋白的穩(wěn)定及其轉(zhuǎn)錄進(jìn)而激活Fas死亡受體凋亡通路，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡增加[22]。陳沁等[23]學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)期慢性間隙性低氧誘導(dǎo)的類似OSA的小鼠模型中證實(shí)，慢性間隙性低氧導(dǎo)致心肌細(xì)胞中miRNA-214的表達(dá)下調(diào)后，進(jìn)一步上調(diào)其靶基因HIF-1α，激活Fas死亡受體凋亡受體通路導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。以上研究表明相關(guān)miRNA作為潛在靶點(diǎn)為OSA繼發(fā)心力衰竭的防治研究提供理論基礎(chǔ)，盡管有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)托伐普坦可改善慢性間歇性缺氧所致的大鼠心力衰竭，其機(jī)制可能與調(diào)控miRNA-21/Spry1/ERK/MMP-9信號(hào)通路有關(guān)[24]，但是在對(duì)人體OSA并發(fā)心力衰竭的相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仍需進(jìn)一步研究。

總結(jié)與展望

綜上所述，由于miRNA在炎癥、氧化應(yīng)激及脂質(zhì)代謝紊亂中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，所以，在OSA合并心血管疾病的患者中，miRNA可以通過(guò)作用于相應(yīng)的潛在靶基因調(diào)節(jié)不同的信號(hào)途徑，從而引起心血管疾病方面的內(nèi)皮功能障礙、高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化及心力衰竭等相關(guān)并發(fā)癥。目前以miRNA作為潛在的生物標(biāo)志物，對(duì)OSA引起的心血管并發(fā)癥的研究還處于早期階段，進(jìn)一步以miRNA為靶點(diǎn)，在OSA并發(fā)癥包括心血管疾病在內(nèi)的許多人類疾病的診斷、治療及預(yù)后評(píng)估的相關(guān)研究仍是一重大挑戰(zhàn)，需要更多實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這些預(yù)測(cè)，隨著研究的不斷深入，miRNA的臨床應(yīng)用將使更多患者受益。