寧冰冰,陳 瑜,張 騰

·綜述與進(jìn)展·

高血壓發(fā)病相關(guān)miRNAs 的研究進(jìn)展

寧冰冰1,2,陳 瑜1,2,張 騰1,2

高血壓是心血管事件的重要危險(xiǎn)因素,常引起嚴(yán)重的心、腦、腎并發(fā)癥。目前已有多項(xiàng)研究證實(shí),miRNA在高血壓的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中具有重要作用,包括對(duì)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的過(guò)激反應(yīng),血管內(nèi)皮的功能紊亂,血管平滑肌,細(xì)胞膜離子通道的影響等。對(duì)于其作用機(jī)制的研究可為開(kāi)發(fā)新型高血壓的靶向藥物提供新的思路和希望,本文將著重對(duì)高血壓相關(guān)miRNAs的研究進(jìn)行綜述。

高血壓;miRNA;發(fā)病機(jī)制

高血壓是心血管事件的重要危險(xiǎn)因素,常引起嚴(yán)重的心、腦、腎并發(fā)癥,影響著全球20%～50%的成年人[1],目前我國(guó)約有2億高血壓患者,每5個(gè)成年人中就有1人患高血壓,約占全球高血壓總?cè)藬?shù)的1/5,全球每年有接近760萬(wàn)的患者死于該病,盡管其治療已經(jīng)取得了很大進(jìn)展,但僅有不到30%的高血壓患者得到了有效控制。高血壓是環(huán)境因素和遺傳因素相互作用導(dǎo)致的一種復(fù)雜性疾病,其發(fā)病機(jī)制迄今尚未完全闡明,對(duì)于其發(fā)病機(jī)制和治療藥物的研究一直是醫(yī)藥界的重點(diǎn)課題。

近年來(lái),作為表觀遺傳學(xué)的重要組成,miRNA調(diào)控參與高血壓發(fā)病機(jī)制的研究報(bào)道為高血壓發(fā)病新機(jī)制的探索開(kāi)啟了新的亮點(diǎn)。目前已有多項(xiàng)研究證實(shí), miRNA參與調(diào)節(jié)高血壓發(fā)病的多個(gè)環(huán)節(jié),包括腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)的過(guò)激反應(yīng),血管內(nèi)皮的功能紊亂,血管平滑肌,細(xì)胞膜離子通道的影響等。對(duì)于高血壓發(fā)病中miRNA作用機(jī)制的研究和作用靶點(diǎn)的確定可為開(kāi)發(fā)新型高血壓的靶向藥物提供新的希望,也為高血壓的治療提供新思路。

1 miRNA概述

微小RNA(microRNA,miRNA)是一種內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA,其長(zhǎng)度約為20 nt～23 nt(核苷酸),作用于靶基因mRNA分子的3′端非編碼區(qū)域(3′-untranslated region,3′-UTR),負(fù)性調(diào)控mRNA的翻譯或直接降解靶mRNA參與許多重要的生物進(jìn)程。同一個(gè)miRNA可作用于多個(gè)靶基因,同一個(gè)靶基因也可被多個(gè)miRNA調(diào)控[2],受miRNA調(diào)節(jié)的靶mRNA數(shù)量可能占人類(lèi)基因組的1/3以上。

近年研究表明,miRNA在細(xì)胞增殖、凋亡、新陳代謝、細(xì)胞分化和形態(tài)發(fā)生中起著重要作用[3],并參與多種生理病理過(guò)程,如炎癥、免疫反應(yīng)、腫瘤的發(fā)生以及心律失常、心肌肥厚和心力衰竭等心血管疾病[4]。越來(lái)越多的研究揭示,miRNA參與了高血壓發(fā)病的多個(gè)病理過(guò)程,在高血壓的發(fā)生發(fā)展中可能發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。

2 高血壓相關(guān)miRNA

2.1 miRNA對(duì)RAAS的調(diào)控作用 RAAS是由腎臟和肝臟分泌的一組相互作用又相互調(diào)節(jié)的激素與受體系統(tǒng),在高血壓的調(diào)節(jié)中起著關(guān)鍵性作用,RAAS的過(guò)激反應(yīng)是高血壓的主要病理因素,miRNA已被證明與RAAS有所關(guān)聯(lián)。血管緊張素Ⅱ1型受體(angiotensinⅡreceptor type 1,AGTR1)是血管緊張素Ⅱ最重要的受體,mi R-155在21號(hào)染色體上,21號(hào)染色體如若三體化,往往出現(xiàn)血壓降低,在21號(hào)三體的患者中, AGTR1蛋白的表達(dá)水平被降低,mi R-155水平會(huì)上調(diào)[5],提示mi R-155可通過(guò)對(duì)21號(hào)染色體的調(diào)控影響血壓的水平,且mi R-155與血壓呈顯著負(fù)相關(guān)。mi R-155還可作用于AT1R基因,抑制hAT1RNA的表達(dá),該調(diào)控與AT1R基因的SNP有關(guān),SNP位點(diǎn)rs5186與高血壓有著密切的聯(lián)系,rs5186的等位基因表現(xiàn)為1166C和1166A兩種形式,當(dāng)?shù)任换虮憩F(xiàn)為1166A時(shí),mi R-155能很好地與AT1R基因mRNA的3′-UTR結(jié)合而抑制該基因的翻譯過(guò)程,這類(lèi)人群不易患高血壓[6]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究中均發(fā)現(xiàn)[7]miR-132和miR-212參與了AT1R信號(hào)通路,高血壓時(shí)miR-132和miR-212升高,AT1R阻滯劑降壓的同時(shí)還可降低miR-1 3 2和miR-2 1 2的表達(dá)。miR-124和miR-135a參與調(diào)控鹽皮質(zhì)激素受體基因NR3C2(nuclearreceptorsub-family 3,group C, member 2),能在不影響mRNA水平的基礎(chǔ)上獨(dú)立地抑制NR3C2的翻譯,進(jìn)而影響RAAS的調(diào)整和血壓的調(diào)節(jié)[8]。人血管緊張肽原(humen Angiotensinogen, hAGT)基因與原發(fā)性高血壓的發(fā)生有關(guān),其存在SNP位點(diǎn)rs7079,其等位基因表現(xiàn)為11525C和11525A, miR-31和miR-584易與11525C的3′-UTR結(jié)合,進(jìn)而下調(diào)hAGT的基因和蛋白水平[9],為高血壓的治療提供新的證據(jù)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[10],miR-181a表達(dá)減少促使交感神經(jīng)過(guò)度活躍以及誘導(dǎo)腎素合成,進(jìn)而引起小鼠高血壓形成。11β羥化酶CYP11B1基因和醛固酮合酶CYP11B2基因促進(jìn)皮質(zhì)醇和醛固酮合成酶的生成,miR-24與CYP11B1和CYP11B2mRNA的3′-UTR結(jié)合調(diào)控皮質(zhì)醇和醛固酮的生成[11],這與高血壓形成密切相關(guān)。TASK-2通道的低表達(dá)是醛固酮腺瘤的標(biāo)志[12],hsa-miR-23和hsa-miR-34通過(guò)下調(diào)TASK-2的表達(dá)使產(chǎn)醛固酮腺瘤細(xì)胞分泌大量醛固酮,這可能是原發(fā)性醛固酮增多癥致高血壓的機(jī)制之一。

2.2 miRNA對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的調(diào)控作用 內(nèi)皮功能紊亂時(shí),血管舒張因子分泌減少,血管收縮因子分泌增加,使外周血管強(qiáng)烈收縮,外周阻力明顯增加,促進(jìn)高血壓的發(fā)生發(fā)展。研究表明miRNA與血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂以及高血壓密切相關(guān)。miRNAs-16,21,126與高血壓早期發(fā)展有著密切的關(guān)系,且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)表達(dá)增加,Bcl-2則表達(dá)減少,推測(cè)miRNAs-16,21,126可調(diào)節(jié)血管生成和凋亡之間的平衡,從而影響高血壓血管內(nèi)皮功能,進(jìn)而調(diào)節(jié)血壓[13]。27nt-miRNA可抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)和SP-1mRNA和蛋白的表達(dá),進(jìn)而影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖[14]。miR-126是內(nèi)皮細(xì)胞含量最多的miRNA,可調(diào)控血管生成信號(hào)通路以維持血管的完整性,參與內(nèi)皮細(xì)胞的修復(fù),減少動(dòng)脈粥樣硬化的形成[15],它的表達(dá)與高血壓密切相關(guān)[16]。一氧化氮(NO)滅活增強(qiáng)及其生物利用度降低所致內(nèi)皮功能障礙是原發(fā)性高血壓的重要發(fā)病機(jī)制之一,L-精氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1(SLC7A1)基因參與了NO的代謝,其3′端非翻譯區(qū)(3′-untranslated region,3′-UTR)有3個(gè)～4個(gè)miR-122潛在結(jié)合位點(diǎn),當(dāng)3′-UTR與miR-122結(jié)合,就可能引起基因表達(dá)的抑制,導(dǎo)致SLC7A1的水平下降和內(nèi)皮功能紊亂[17]。

2.3 miRNA血管平滑肌細(xì)胞的調(diào)控作用 各種因素的刺激使血管平滑肌異常增殖和凋亡,血管的順應(yīng)性下降,阻力增加,導(dǎo)致血壓升高。miR-221和miR-222參與血管平滑肌的增殖,AngⅡ通過(guò)調(diào)控兩者的轉(zhuǎn)錄物lncRNAs(long noncoding RNAs)調(diào)節(jié)平滑肌細(xì)胞對(duì)AngⅡ刺激的反應(yīng),進(jìn)而影響動(dòng)脈粥樣硬化和高血壓的形成[18]。miR-145能直接控制平滑肌的增殖、凋亡,miR-143和miR-145能調(diào)控多種細(xì)胞骨架元件和血清響應(yīng)因子(serumresponsefactor,SRF)的表達(dá),在血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)收縮表型和合成表型的轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,它們表達(dá)水平的高低影響血管的收縮性從而影響動(dòng)脈血壓的變化[19]。骨形態(tài)生成蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)[20]信號(hào)通路可以誘導(dǎo)和維持VSMC收縮表型,miR-96通過(guò)抑制腳手架蛋白Trb3(Tribbleslike protein 3)的表達(dá),調(diào)控BMP信號(hào)通路對(duì)VSMC收縮表型形成的影響。在臨床試驗(yàn)中,高血壓患者中miR-130a的含量與對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而miR-130a抑制劑能顯著抑制AngⅡ的促增殖作用[21];miR-130a的類(lèi)似物能抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖和凋亡的調(diào)控基因GAX(the growth arrest-specific homeobox)的表達(dá)[22]。H2O2誘導(dǎo)的VSMC凋亡模型中,過(guò)表達(dá)miR-92a可直接作用于MKK4-JNK1信號(hào)通路抑制凋亡[23]。AngⅡ誘導(dǎo)的高血壓中miR-487b顯著上調(diào),miR-487b通過(guò)下調(diào)胰島素受體底物IRS1的表達(dá)改變血管平滑肌細(xì)胞的完整性,導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞的損傷[24]。

2.4 miRNA對(duì)細(xì)胞膜離子通道的調(diào)控作用 血管平滑肌細(xì)胞有許多特異的離子通道載體和酶,它們共同組成細(xì)胞膜離子轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)維持著細(xì)胞內(nèi)外鈉、鉀和鈣等離子的動(dòng)態(tài)平衡。KCNQ1和KCNE1是鉀離子通道的重要編碼基因,其mRNA和蛋白表達(dá)受miR-133和miR-1的調(diào)控,從而影響細(xì)胞的離子轉(zhuǎn)運(yùn)[25]。L型鈣通道等離子通道是決定血管平滑肌舒縮活性的主要離子通道,通過(guò)修飾基于miR-30a的短發(fā)夾RNA (shRNAmir)可以成功特異性的抑制平滑肌L型鈣通道的表達(dá),對(duì)心肌L型鈣通道則沒(méi)有影響[26]。

2.5 其他 研究發(fā)現(xiàn)[27],高血壓患者中人類(lèi)巨細(xì)胞病毒編碼的血漿miRNA(HCMV-miR-UL112)表達(dá)水平升高,其抑制干擾素調(diào)節(jié)因子1(interferon regulatory factor 1,IRF-1)的翻譯,使IRF-1蛋白水平下降,IRF-1表達(dá)升高會(huì)使原發(fā)性高血壓患病的風(fēng)險(xiǎn)增加,所以控制病原微生物感染可能為高血壓的預(yù)防和治療提供一種新策略。約50%的原發(fā)性高血壓患者存在胰島素抵抗,胰島素抵抗導(dǎo)致的高胰島素血癥是高血壓發(fā)生的重要病理生理基礎(chǔ),miR-143的增加使AKT酶受到抑制,導(dǎo)致胰島素抵抗[28]。微血管稀少與高血壓的發(fā)生發(fā)展有密切的關(guān)系,血管生長(zhǎng)的“開(kāi)關(guān)”Notch的配基像阿拉伯?dāng)?shù)字4一樣的三角蛋白質(zhì)(簡(jiǎn)稱(chēng)D114)可“關(guān)閉”血管生長(zhǎng),miR-30a可下調(diào)D114的表達(dá),控制血管內(nèi)皮尖端細(xì)胞(endothelial tip cell)進(jìn)而調(diào)控高血壓[29]。嗜鉻粒蛋白(Chromogranin A, Chga)通過(guò)促進(jìn)神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的形成和儲(chǔ)存來(lái)維持血壓的平衡,miR-22可能通過(guò)減少Chga的表達(dá)使自發(fā)性高血壓(SHR)大鼠血壓升高[30]。

3 miRNA與高血壓治療的應(yīng)用前景

近年來(lái),科研人員利用人工合成的miRNA模擬物或抑制劑等,升高或降低病理?xiàng)l件下心血管組織中miRNA的表達(dá)水平,從功能獲得性和功能缺失性?xún)煞矫骈_(kāi)展治療研究[31],進(jìn)一步為miRNA作為高血壓的新型治療靶點(diǎn)提供有力證據(jù)。然而關(guān)于miRNA在高血壓復(fù)雜發(fā)病機(jī)制中的作用靶點(diǎn)和調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的研究還有待深入,此問(wèn)題的闡明將為開(kāi)發(fā)新型高血壓靶向藥物提供新思路,也將開(kāi)啟臨床治療的新紀(jì)元。

在“病證結(jié)合,方證對(duì)應(yīng)”理念指導(dǎo)下,中醫(yī)藥對(duì)高血壓病的治療有多途徑、多環(huán)節(jié)、多靶點(diǎn)整體整合調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)。miRNA有復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò),既可以通過(guò)一個(gè)miRNA來(lái)調(diào)控多個(gè)基因的表達(dá),也可以通過(guò)多個(gè)miRNAs的組合來(lái)精細(xì)調(diào)控某個(gè)基因的表達(dá)。因此,中醫(yī)藥防治高血壓與miRNA調(diào)控相結(jié)合,可能會(huì)推動(dòng)高血壓發(fā)病機(jī)制的新認(rèn)識(shí)。

[1]Paulis L,Unger T.Novel therapeutic targets for hypertension[J]. Nat Rev Cardiol,2010,7:431-441.

[2]Papoutsidakis N,Deftereos S,Kaoukis A,et al.MicroRNAs and the Heart:Small Things Do Matter[J].Curr Top Med Chem, 2013,13(2):216-230.

[3]Synetos A,Toutouzas K,Stathogiannis K,et al.MicroRNAs in arterial hypertension[J].Curr Top Med Chem,2013,13(13): 1527-1532.

[4]Sessa WC.MicroRNA regulation of cardiovascular functions[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol,2011,31(11):23-69.

[5]Sethupathy P,Borel C,Gagnebin M,et al .Human microRNA-155 on chromosome 21 differentially interacts with its polymorphic target in the AGTR1 3′untranslated region:A mechanism for functional single-nucleotide polymorphisms related to phenotypes[J].Am J Hum Genet,2007,81(2):405-413.

[6]Zheng L,Xu CC,Chen WD,et al .MicroRNA-155 regulates angiotensinII type 1 receptor expression and phenotypic differentiation in vascular adventitial fibroblasts[J].Biochem Biophys Res Commun,2010,400:483-488.

[7]Eskildsen TV,Jeppesen PL,Schneider M,et al.AngiotensinⅡregulates microRNA-132/212 in hypertensive rats and humans [J].Int J Mol Sci,2013,14(6):11190-11207.

[8]S?ber S,Laan M,Annilo T.MicroRNAs miR-124 and miR-135a are potential regulators of the mineralocorticoid receptor gene (NR3C2)expression[J].Biochem Biophys Res Commun,2010, 391(1):727-732.

[9]Mopidevi B,Ponnala M,Kumar A.Human angiotensinogen+ 11525 C/A polymorphism modulates its gene expression through microRNA binding[J].Physiol Genomics,2013,45(19):901-906.

[10]Jackson KL,Marques FZ,Watson AM,et al.A novel interaction between sympathetic overactivity and aberrant regulation of renin by miR-181a in BPH/2J genetically hypertensive mice[J]. Hypertension,2013,62(4):775-781.

[11]Robertson S,MacKenzie SM,Alvarez-Madrazo S,et al.M-i croRNA-24 is a novel regulator of aldosterone and cortisol production in the human adrenal cortex[J].Hypertension,2013,62 (3):572-578.

[12]Lenzini L,Caroccia B,Campos AG.Lower Expression of the TWIK-Related Acid-Sensitive K(+)Channel 2(TASK-2) Gene is a Hallmark of Aldosterone-Producing Adenoma Causing Human Primary Aldosteronism[J].J Clin Endocrinol Metab, 2014,99(4):E674-E682.

[13]Tiago Fernandes,Flavio C,Magalhaes,et al.Exercise training prevents the microvascular rarefaction in hypertension balancing angiogenic and apoptotic factors role of microRNAs-16,-21, and-126[J].Hypertension,2012,59(2):513-520.

[14]Yan L,Kang M,Qin Z,et al.An intronic miRNA regulates expression of the human endothelial nitric oxide synthase gene and proliferation of endothelial cells by a mechanism related to the transcription factor SP-1[J].PLoS One,2013,8(8):e70658.

[15]Wei Y,Nazari-Jahantigh M,Neth P,et al .MicroRNA-126,-145,and-155:A therapeutic triad in atherosclerosis?[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2013,33(3):449-454.

[16]Batkai S,Thum T.MicroRNAs in hypertension:Mechanisms and therapeutic targets[J].Curr Hypertens Rep,2012,14(1):79-87.

[17]Yang Z,Kaye DM.Mechanistic insights into the link between a polymorphism of the 3’UTR of the SLC7A1 gene and hypertension[J].Hum Mutat,2009,30(3):328-333.

[18]Leung A,Trac C,Jin W,et al.Novel long noncoding RNAs are regulated by angiotensin II in vascular smooth muscle cells[J]. Circ Res,2013,113(3):266-278.

[19]Qin S,Zhang C.MicroRNAs in vascular disease[J].J Cardiovasc Pharmacol,2011,57(1):8-12.

[20]Kim S,Hata A,Kang H.Down-regulation of miR-96 by bone morphogenetic protein signaling is critical for vascular smoothmuscle cell phenotype modulation[J].J Cell Biochem,2014,115 (5):889-895.

[21]Karolina DS,Tavintharan S,Armugam A,et al.Circulating miRNA profiles in patients with metabolic syndrome[J].J Clin Endocrinol Metab,2012,97(12):2271-2276.

[22]Wu WH,Hu CP,Chen XP,et al .MicroRNA-130a mediates proliferation of vascular smooth muscle cells in hypertention[J].Am J Hypertentions,2011,24(10):1087-1093.

[23]Zhang L,Zhou M,Wang Y,et al .miR-92a inhibits vascular smooth muscle cell apoptosis:Role of the MKK4-JNK pathway [J].Apoptosis,2014,5:5.

[24]Nossent AY,Eskildsen TV,Andersen LB,et al.The 14q32 m-i croRNA-487b targets the antiapoptotic insulin receptor substrate 1 in hypertension-induced remodeling of the aorta[J]. Ann Surg,2013,258(5):743-751.

[25]Luo X,Xiao J,Lin H,et al.Transcriptional activation by stimulating protein 1 and ost-transcriptional repression by musclespecific microRNAs of IKs-encoding genes and potential impl-i cations in regiona heterogeneity of their expression[J].J Cell Physiol,2007,212(2):358-367.

[26]Rhee SW,Stimers JR,Wang W,et al .Vascular smooth musclespecific knockdown of the noncardiac form of the L-type calc-i um channel by microRNA-based short hairpin RNA as a potential antihypertensive therapy[J].J Pharmacol Exp Ther,2009, 329(2):775-782.

[27]Li SQ,Zhu JG,Zhang WL,et al.Signature microRNA expression profile of essential hypertension and its novel link to human cytomegalovirus infection[J].Circulation,2011,124:175-184.

[28]Jordan SD,Kruger M,Willmes DM,et al .Obesity-induced overexpression of miRNA-143 inhibits insulin-stimulated AKT act-i vation and impairs glucose metabolism[J].Nat Cell Biol,2011, 13(4):434-446.

[29]Jiang Q,Lagos-Quintana M,Liu D,et al .miR-30a regulates endothelial tip cell formation and arteriolar branching[J].Hypertension,2013,62(3):592-598.

[30]Friese RS,Altshuler AE,Zhang K,et al .MicroRNA-22 and promoter motif polymorphisms at the Chga locus in genetic hypertension:Functional and therapeutic implications for gene expression and the pathogenesis of hypertension[J].Hum Mol Genet, 2013,22(18):3624-3640.

[31]Sándor Bátkai,ThomasThum.MicroRNAsinhypertension: Mechanisms and therapeutic targets[J].Curr Hypertens Rep, 2012,14:79-87.

R544.1 R255.3

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2015.06.021

1672-1349(2015)06-0767-04

2014-12-16)

(本文編輯郭懷印)

國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目(No.81273960);國(guó)家中醫(yī)藥管理局中西醫(yī)結(jié)合臨床重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目,編號(hào):國(guó)中醫(yī)藥發(fā)[2009]30號(hào);上海市高校特聘教授(東方學(xué)者)人才計(jì)劃,編號(hào):滬教委人[2010]84號(hào)、滬教委人[2011]88號(hào);上海市浦江計(jì)劃(No.11PJ1409000, 13PJ1407800);上海市中醫(yī)藥事業(yè)三年行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目;上海市085一流學(xué)科建設(shè)科技創(chuàng)新支持計(jì)劃(No.085ZY1212,085ZY1221)

1.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽(yáng)中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院(上海200437); 2.上海市中醫(yī)藥研究院中西醫(yī)結(jié)合臨床研究所

張騰,E-mail:zhangteng501@hotmail.com