microRNA 與心血管衰老的研究進展

劉 婷，洪 駿綜述，汪俊軍審校

0 引 言

全球老齡化趨勢日益嚴重，已經(jīng)成為當今嚴重的社會問題，是心血管疾病極其重要的危險因素之一，與心血管系統(tǒng)的功能失常和疾病的發(fā)生密切相關(guān)。血管內(nèi)皮細胞是血液與血管平滑肌之間的一層半通透性屏障，是一個活躍的內(nèi)分泌器官，亦是全身和局部血流動力學(xué)功能及細胞增生調(diào)節(jié)的重要決定因素，在維持血管完整、調(diào)節(jié)血管平衡穩(wěn)態(tài)的過程中起關(guān)鍵作用。內(nèi)皮細胞衰老是血管整體老化的重要病理改變之一，可引起血管功能紊亂，促進多種心腦血管疾病病理過程的發(fā)展，如原發(fā)性高血壓、動脈粥樣硬化斑塊形成、心肌梗死、腦卒中及心臟功能衰竭等。

微小RNA(microRNA，miRNA)是一類由20 ～25 個核苷酸組成的內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA，可通過與靶基因mRNA 3'非翻譯區(qū)完全或不完全互補結(jié)合，抑制靶mRNA 的翻譯或促使其降解，從而調(diào)節(jié)靶基因的表達，廣泛參與生物體的生長、發(fā)育、衰老和死亡等過程［1－2］。Boehm 等［3］研究發(fā)現(xiàn)敲除線蟲lin-4 或lin-4 的調(diào)控靶基因后，突變型線蟲的壽命較正常線蟲明顯縮短，而過表達lin-4 可延長線蟲的壽命，為miRNA 調(diào)控生長發(fā)育和衰老的生物機制提供有力證據(jù)。已有研究表明，多種miRNAs 參與調(diào)節(jié)心血管的衰老過程［4］。文中就心血管衰老相關(guān)miRNAs 的研究進展進行綜述，旨在為心血管衰老的相關(guān)研究提供新的思路。

1 miRNA 與血管衰老

miRNAs 能夠調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細胞的生理功能。miR-21、miR-216、miR-31b、miR-217、miR-181b 及miR-34 等多種miRNAs 在衰老血管內(nèi)皮細胞或老年小鼠血管組織中異常表達［4］，可能參與調(diào)節(jié)血管衰老過程;體外敲除人內(nèi)皮細胞中miRNAs 合成酶可減少血管新生［5－6］。與內(nèi)皮細胞衰老相關(guān)的miRNAs 可望成為相關(guān)疾病的新治療靶點。

1.1 miR-29 miR-29 是近年來發(fā)現(xiàn)與衰老相關(guān)的miRNA，可參與調(diào)節(jié)衰老引起的肌肉萎縮和小膠質(zhì)細胞功能［7－8］。miR-29 可抑制細胞增殖和肌肉生長相關(guān)基因IGF-1、p85α 及B-myb 的表達，進而促進細胞衰老;高表達的miR-29 可上調(diào)肌細胞中p53 蛋白的表達，促進細胞衰老。Boon 等［9］對老年小鼠主動脈組織miRNAs 表達譜進行分析，發(fā)現(xiàn)miR-29 家族(miR-29a、miR-29b 和miR-29c)的表達顯著增加;與Ugalde 等［10］在Zmpste24-/-早衰大鼠主動脈組織中的檢測結(jié)果一致。進一步機制研究顯示，老年小鼠主動脈組織中過表達的miR-29 家族可抑制基質(zhì)蛋白(如膠原蛋白和彈性蛋白)的表達，而抑制miR-29 的表達可增加老年小鼠動脈瘤(典型的年齡相關(guān)的血管病變)中基質(zhì)蛋白的表達［9，11］。由此提示，下調(diào)miR-29家族的表達可改善血管壁的結(jié)構(gòu)完整性，延緩血管衰老進程。

1.2 miR-34a 越來越多的研究顯示，miR-34a 在衰老相關(guān)細胞和組織中表達上調(diào)，其不僅在衰老的內(nèi)皮細胞中高表達，且在老年小鼠各器官組織中表達上調(diào)［12－17］。從老年冠心病患者體內(nèi)獲得的促血管生成細胞及經(jīng)培養(yǎng)的內(nèi)皮祖細胞中，miR-34 表達明顯增加［12－14］。過表達的miR-34a 可抑制內(nèi)皮細胞的增殖及血管新生，并誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞向衰老轉(zhuǎn)化，其機制可能與其靶向調(diào)節(jié)組蛋白去乙?；浮聊畔⒄{(diào)節(jié)因子2 相關(guān)酶l(silent mating type information regulation 2 homolog 1，SIRT1)相 關(guān)［12］。SIRT1 與缺血后內(nèi)皮細胞功能和血管新生密切相關(guān)，可減少細胞衰老;體內(nèi)內(nèi)皮細胞特異性SIRT1 過表達能夠抑制血管老化并改善衰老引發(fā)的內(nèi)皮功能失常和動脈彈性降低。血管內(nèi)皮細胞中過表達miR-34a 可通過降低SIRT1 水平，提高腫瘤抑制蛋白p53 的乙?；潭?乙?；膒53 可正向促進miR-34a 的表達，進一步抑制SIRT1 表達，從而促進細胞衰老［15－16］。

1.3 miR-217 miR-217 在人臍靜脈內(nèi)皮細胞、主動脈內(nèi)皮細胞、冠狀動脈中均有表達。miR-217 可

參與調(diào)控內(nèi)皮細胞衰老的過程［18］。miR-217 可抑制SIRT1 的表達，繼而影響其下游信號通路分子叉頭轉(zhuǎn)錄因子1(forkhead box protein O1，F(xiàn)oxO1)和內(nèi)皮一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)的乙?；?乙?；腇oxO1 可促進細胞凋亡，乙?；膃NOS 活性降低，細胞內(nèi)一氧化氮生成減少，活性氧自由基積聚，從而促進細胞老化［19］。

1.4 miR-146a 炎癥因子可誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞衰老，導(dǎo)致血管生成能力降低，促進動脈粥樣硬化斑塊的形成，且與斑塊的不穩(wěn)定性相關(guān)。miR-146a 是一種炎癥相關(guān)的miRNA，在衰老成纖維細胞、人臍靜脈內(nèi)皮細胞及主動脈內(nèi)皮細胞中的表達均升高［20］。尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)氧化酶4 是血管內(nèi)皮細胞中活性氧自由基的主要來源。衰老的人臍靜脈內(nèi)皮細胞及主動脈內(nèi)皮細胞中，過表達miR-146a可降低NADPH 氧化酶4 的表達和活性，提示miR-146a 的表達水平可影響內(nèi)皮細胞衰老過程中活性氧的產(chǎn)生［20］。Olivieri 等［21］研究發(fā)現(xiàn)，miR-146a 可靶向調(diào)節(jié)白細胞介素-1 受體相關(guān)激酶1(IL-1 receptor-associated kinase 1，IRAK1)的表達;人臍靜脈內(nèi)皮細胞中高表達miR-146a 可抑制IRAK1 蛋白的表達，敲除miR-146a 后IRAK1 蛋白水平顯著升高;心臟功能衰竭患者血管生成細胞中miR-146a 高表達的同時伴有IRAK1 水平降低、端粒長度縮短及端粒酶活性降低;IRAK1 在Toll 樣受體/IL-1 受體激活核因子-κB 中起著重要的作用，可導(dǎo)致腫瘤壞死因子α 和IL-8 等炎癥因子表達增加，促進動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展，提示miR-146a 可通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的活性氧水平和炎癥信號通路影響細胞衰老進程，從而促進心血管疾病的發(fā)生。

1.5 miR-200c 有研究證實，氧化應(yīng)激可誘導(dǎo)miR-200c 表達增加，同時其在體外過表達miR-200c可導(dǎo)致內(nèi)皮細胞衰老［22］。miR-200c 的靶基因是鋅指E-盒結(jié)合同源異形盒(zinc finger E-box-binding homeobox1，ZEB1)。ZEB1 是一類核轉(zhuǎn)錄因子，能夠與腫瘤抑制基因p21 啟動子相互作用并抑制其表達。Magenta 等［22］研究表明，在活性氧自由基誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞衰老過程中，miR-200c 表達水平上調(diào);抑制其靶基因ZEB1 的表達，可引起下游信號通路靶基因p21 的表達降低，促進細胞衰老。

1.6 其他miRNAs miR-17-92 基因簇和其旁系同源的miR-106a-363、miR-106b-25 基因簇在多個衰老模型中的表達下調(diào)，發(fā)揮著調(diào)控細胞衰老的作用，可引起雙特異性磷酸酶PTEN 基因的表達量升高，從而抑制胰島素信號通路激酶的磷酸化反應(yīng)［23］。此外，miR-17-92 基因簇的miR-17、miR-20 有促進增殖的功能;miR-17、miR-20 和miR-92a 均有抗血管生成的作用［24］，可在腫瘤細胞中減弱致癌基因引發(fā)的衰老［25］。單個miRNA 在內(nèi)皮細胞老化和衰老過程中的作用還需進一步的深入研究。

2 miRNA 與心肌細胞組織衰老

與血管相比，有關(guān)miRNA 與心肌細胞/組織的研究相對較少。Zhang 等［26］發(fā)現(xiàn)與年輕小鼠相比，衰老小鼠的血清中多種miRNAs 的表達發(fā)生異常;其中miR-21 表達上調(diào)，可促進細胞纖維化，促進心臟衰老。另有報道發(fā)現(xiàn)，miR-21 可通過抑制過氧化氫來調(diào)控心肌細胞死亡和凋亡［27］。Yunhui 等［28］在心肌細胞中抑制miR-21 的表達，發(fā)現(xiàn)由過氧化氫誘發(fā)的心肌細胞凋亡減少;反之，過表達miR-21，則凋亡增多。Dellago 等［29］證實，miR-21 通過直接調(diào)控核因子1B，從而間接調(diào)控細胞周期相關(guān)基因p21CIP1和CDK2，參與內(nèi)皮細胞的增殖與衰老過程，在正常的人內(nèi)皮細胞中過表達miR-21，會抑制細胞增殖并促進細胞衰老，而敲除miR-21 后，會促進細胞繁殖，延長內(nèi)皮細胞的壽命。Jazbutyte 等［30］報道m(xù)iR-22可誘導(dǎo)心肌細胞衰老和促進心臟成纖維細胞的遷移;熒光素酶報告分析顯示骨誘導(dǎo)因子(mimecan/osteoglycine，OGN)是miR-22 的作用靶點。OGN 是一種分泌蛋白，在心肌細胞的增殖及心臟功能等方面發(fā)揮重要作用。Boon 等［31］發(fā)現(xiàn)，在小鼠心臟衰老的過程中miR-34a 的表達量升高，敲除miR-34a可減少衰老過程中的心肌細胞的死亡率，提高急性心肌梗死細胞的存活率，并減少梗死后心肌細胞的纖維化;進一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-34a 是通過調(diào)控靶基因PNUTS 發(fā)揮了上述功能;PNUTS 可減少端粒酶的縮短，降低DNA 的損傷，抑制心肌細胞的凋亡以及促進心肌梗死后心臟功能的恢復(fù)。miR-17-92a 家族成員，如miR-18 和miR-19，可降低年齡導(dǎo)致的小鼠心肌纖維化和功能障礙［24－25］。已證實miR-18 和miR-19 可靶向調(diào)節(jié)凝血酶敏感蛋白和結(jié)締組織生長因子，而這2 種蛋白在衰老所致的心衰小鼠中表達升高，再次驗證了miR-18 和miR-19 對心肌衰老的調(diào)節(jié)作用［32］。miR-133 和miR-1 在調(diào)節(jié)心肌細胞存活方面具有相反的作用［33］。miR-1 可促進細胞凋亡，而miR-133 可抑制細胞凋亡;過表達的miR-1可下調(diào)多種抗凋亡基因如Hsp60、Hsp70、IGF-1 和Bcl-2 的表達，而miR-133 可負調(diào)控促凋亡基因caspase-9 等的表達。

3 結(jié) 語

老齡化是心血管疾病危險評估中重要的不可控危險因素。闡明與衰老相關(guān)的心血管系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)的改變，尤其是血管內(nèi)皮細胞和心肌細胞功能紊亂的分子機制，有助于制定心血管疾病預(yù)防和治療的新方案。已有研究表明，多種miRNAs 與血管和心臟的結(jié)構(gòu)及功能密切相關(guān)，影響血管和心肌細胞的衰老過程，可望成為衰老相關(guān)的生物標志物，應(yīng)用于多種心腦血管疾病的預(yù)防、診斷、治療和預(yù)后評估中。然而已有研究多集中于miRNAs 在內(nèi)皮細胞衰老中的調(diào)控，有關(guān)miRNAs 與血管平滑肌、心臟結(jié)構(gòu)衰老的研究尤其是對其機制的闡明仍相對匱乏，亟需進一步深入研究和探索。

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