欒桂霞，賢惠敏，郭譯遠(yuǎn)，趙雪麗，張繼巍

(1.青島膠州市人民醫(yī)院 心內(nèi)二科，山東 青島 266300；2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 內(nèi)泌二科，黑龍江 哈爾濱 150001；3.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 眼一科，黑龍江 哈爾濱 150001；4.青島市南墅中心衛(wèi)生院 心內(nèi)科，山東 青島 266300；5.哈爾濱市傳染病院 五病區(qū)，黑龍江 哈爾濱 150001)

·綜述·

非編碼RNA與血管內(nèi)皮功能障礙的研究進(jìn)展

欒桂霞1，賢惠敏2，郭譯遠(yuǎn)3，趙雪麗4，張繼巍5

(1.青島膠州市人民醫(yī)院 心內(nèi)二科，山東 青島 266300；2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 內(nèi)泌二科，黑龍江 哈爾濱 150001；3.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 眼一科，黑龍江 哈爾濱 150001；4.青島市南墅中心衛(wèi)生院 心內(nèi)科，山東 青島 266300；5.哈爾濱市傳染病院 五病區(qū)，黑龍江 哈爾濱 150001)

血管內(nèi)皮功能障礙(vascular endothelial dysfunction，VED)是動脈粥樣硬化、心肌梗死、代謝綜合征等多種疾病的前期階段，研究表明，VED與非編碼RNA(noncoding，ncRNA)關(guān)系密切，ncRNA主要包括微小RNA(microRNA，miRNA)、長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)、環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)等，本文中作者就miRNA、lncRNA、circRNA與血管內(nèi)皮的關(guān)系作一綜述。

血管內(nèi)皮； 內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙； ncRNA； miRNA； lncRNA； circRNA; 綜述

高通量測序結(jié)果顯示，人類基因組中只有2%的序列能夠編碼蛋白質(zhì)，其余4%～9%的基因穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄成非編碼RNA(noncoding, ncRNA)[1]。ncRNA在真菌、動物、病毒中廣泛存在，主要包括核糖體RNA(ribosomal RNA，rRNA)、轉(zhuǎn)運RNA(transfer RNA，tRNA)、微小RNA(microRNA，miRNA)、長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)、環(huán)狀RNA(circular RNA，circRNA)等，各種RNA通過RNA- RNA對話形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，在調(diào)節(jié)生物體的生理病理過程中發(fā)揮重要作用。大量研究表明，miRNA、lncRNA、circRNA均能調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮穩(wěn)態(tài)，作者就三者與血管內(nèi)皮的關(guān)系作一綜述。

1 血管內(nèi)皮與疾病

血管內(nèi)皮是一種高度分化的扁平鱗狀細(xì)胞，呈單層覆蓋于血管腔內(nèi)表面，可以選擇性地允許血液中的一些氣體分子和血細(xì)胞等進(jìn)入內(nèi)皮下和組織液，完成物質(zhì)交換，起到通透屏障的作用。同時，內(nèi)皮細(xì)胞也是一種分泌細(xì)胞，可以通過內(nèi)分泌、自分泌、旁分泌等多種方式分泌血管活性物質(zhì)和細(xì)胞因子，以調(diào)節(jié)血管張力、介導(dǎo)血管炎癥、抑制血小板的聚集與黏附、參與血管新生。內(nèi)皮細(xì)胞分泌的血管活性物質(zhì)包括血管舒張因子和血管收縮因子，其中，血管舒張因子主要包括一氧化氮(nitric oxide，NO)、環(huán)前列腺素、內(nèi)皮衍生超極化因子等，血管收縮因子主要包括內(nèi)皮素、血管緊張素Ⅱ、血栓烷、活性氧等[2]。NO和內(nèi)皮素分別作為最強的舒張因子和收縮因子，可同時由血管內(nèi)皮分泌，二者相互制約，共同調(diào)節(jié)血管張力，控制血流速度與血流量。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是內(nèi)皮細(xì)胞分泌的特異性促內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂原，具有直接誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和開放側(cè)支循環(huán)等多重生理作用。

當(dāng)發(fā)生了血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙(vascular endothelial dysfunction，VED)時，尤其是NO和內(nèi)皮素的分泌平衡被打破，各種疾病接踵而來。如當(dāng)血管內(nèi)皮損傷后，內(nèi)皮下脂質(zhì)入侵、血栓形成、炎癥反應(yīng)激活，形成動脈粥樣硬化斑，若斑塊不加以及時控制，則會導(dǎo)致急性心梗、腦梗等危急癥的發(fā)生。代謝綜合征(metabolic syndrome，MS)是以“中心性肥胖、血脂紊亂、高血壓、胰島素抵抗”為特點的癥候群，參與糖尿病、心腦血管疾病的發(fā)生發(fā)展，已有大量研究表明，MS的始動環(huán)節(jié)即為VED，VED與胰島素抵抗關(guān)系密切。所以，深入了解與內(nèi)皮細(xì)胞相關(guān)的調(diào)控機制，積極修復(fù)內(nèi)皮損傷，具有重要的臨床意義。

2 miRNA與血管內(nèi)皮功能障礙

miRNA是一類長度約22個核苷酸的ncRNA，通過與靶mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′- untranslated region，3′UTR)互補配對，抑制靶mRNA的翻譯或直接降解靶mRNA來調(diào)控基因表達(dá)[3]。miRNA在生命新陳代謝、細(xì)胞生長發(fā)育、基因組穩(wěn)定性中發(fā)揮了重要作用。目前在人類基因組中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有2 000多種基因編碼miRNA[4]。miRNA的合成是一個精細(xì)調(diào)控的生物學(xué)過程。miRNA基因首先在細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄出一個較長的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物pri- miRNA，pri- miRNA再經(jīng)Drosha- DGCR8復(fù)合物剪切成為70～80 個核苷酸長度的帶有莖- 環(huán)結(jié)構(gòu)的pre- miRNA，然后pri- miRNA被運輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中并經(jīng)Dicer 酶剪切成約22個核苷酸長度的雙鏈miRNA。最后在解旋酶作用下雙鏈miRNA中一條鏈被降解，另一條則變成成熟的miRNA發(fā)揮調(diào)控作用。

內(nèi)皮細(xì)胞型一氧化氮合酶(endothelial NO synthase，eNOS)是NO合成的關(guān)鍵酶，eNOS于內(nèi)皮小凹處在四氫生物蝶呤的輔助下，將精氨酸轉(zhuǎn)化為瓜氨酸和NO，若eNOS受影響勢必會減少NO的合成。研究發(fā)現(xiàn)，miR- 155過表達(dá)時人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中eNOS的合成降低，NO合成減少，人乳內(nèi)動脈內(nèi)皮依賴性血管舒張受損[5]。此外，miR- 146b、miR- 217、miR- 221/222、miR- 182等也會通過影響eNOS進(jìn)而影響NO的合成[6- 8]。

miR- 126、miR- 181b、miR- 155、miR- 17- 3p等通過影響血管黏附分子- 1(vascular cell adhesion molecule 1，VCAM- 1)、細(xì)胞間黏附分子(Intercellular adhesion molecule 1，ICAM- 1)、E- 選擇素的合成增加了白細(xì)胞對血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞炎癥[9- 11]。除此之外，miR- 27a和miR- 200c分別通過激活NF- κB和p38 MAPK信號通路增加活性氧的產(chǎn)生，引起內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激[12- 13]。在人臍靜脈內(nèi)皮、主動脈內(nèi)皮、冠狀動脈內(nèi)皮中miR- 217均能通過抑制SirT1 和FoxO1 損害血管新生。miR- 126、miR- 329等也會影響血管新生，降低毛細(xì)血管密度[14- 15]。

目前關(guān)于miRNA與血管內(nèi)皮功能障礙的研究眾多，從中可以發(fā)現(xiàn)miRNA主要從影響eNOS合成、誘發(fā)炎癥反應(yīng)、介導(dǎo)氧化應(yīng)激、抑制血管新生等多個角度影響血管內(nèi)皮功能。近年來，人們關(guān)注于納米顆粒聯(lián)合miRNA進(jìn)行靶向基因治療，如miRNA- 126- 納米支架顯著地抑制了血管內(nèi)膜增生[16]，這為miRNA的應(yīng)用打開了新大門。

3 lnc RNA與血管內(nèi)皮功能障礙

lnc RNA是一類轉(zhuǎn)錄本長度超過200個核苷酸的線性ncRNA，在染色體組主要定位于外顯子和啟動子區(qū)域，具有較強的進(jìn)化保守性。根據(jù)lnc RNA與編碼基因的相對位置關(guān)系，可分為正義lnc RNA、反義lnc RNA、雙向lnc RNA、基因間lnc RNA和內(nèi)含子lnc RNA。lnc RNA類型的多樣性暗示其可能存在多種功能，從而廣泛參與細(xì)胞內(nèi)的生命活動。lnc RNA一直以來被認(rèn)為是基因轉(zhuǎn)錄的“噪音”，不具有任何生物學(xué)功能，隨著基因組學(xué)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)lnc RNA能在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平、剪接等多個層面調(diào)控基因表達(dá)。例如，lnc RNA可作為競爭性內(nèi)源RNA(competing endogenous RNA，ceRNA)競爭性結(jié)合miRNA，從而在轉(zhuǎn)錄后水平上影響miRNA與mRNA的結(jié)合。

He等[17]報道了lnc RNA p21能調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和凋亡，通過過表達(dá)和敲除小鼠SVEC4血管內(nèi)皮lnc RNA p21，觀察對內(nèi)皮細(xì)胞增殖和凋亡的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)lnc RNA p21后，與對照組相比，內(nèi)皮細(xì)胞增殖減少、凋亡增加，敲除lnc RNA p21則反之；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，lnc RNA p21是作為ceRNA競爭性結(jié)合miR- 130b，進(jìn)而影響內(nèi)皮細(xì)胞的增殖。此外，lnc RNA H19敲除后使內(nèi)皮細(xì)胞的增殖停留在G1期，降低了內(nèi)皮細(xì)胞形成毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)的能力[18]。lnc RNA HULC 通過調(diào)節(jié) miR- 9和炎癥因子TNF- α的表達(dá)，影響內(nèi)皮凋亡[19]。lnc RNA LOC100129973靶向 miR- 4707- 5p 和 miR- 4767抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[20]。

Michalik等[21]發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮缺氧狀態(tài)時lnc RNA MALAT1表達(dá)明顯增加，體外沉默MALAT1后內(nèi)皮增殖受抑，體內(nèi)敲除MALAT1后內(nèi)皮增殖減少，視網(wǎng)膜血管化降低，藥物抑制MALAT1后下肢缺血血流恢復(fù)減慢，毛細(xì)血管密度降低。lnc RNA TGFB2- OT1尚能調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞自噬和炎癥，研究發(fā)現(xiàn)，TGFB2- OT1作為ceRNA結(jié)合miR- 3960、miR- 4488和miR- 4459，這3個miRNA分別靶向神經(jīng)酰胺合成酶1(ceramide synthase 1，CERS1)、N- 乙?；D(zhuǎn)移酶8(N- acetyltransferase 8- like[GCN5- related, putative]，NAT8L)和核糖核蛋白域家族成員1(La ribonucleoprotein domain family member 1，LARP1)，其中CERS1 和NAT8L 通過影響線粒體功能參與自噬過程，LARP1促進(jìn) SQSTM1的表達(dá)并激活NFKB RELA與CASP1，最終增加內(nèi)皮細(xì)胞白介素(interleukin,IL)6、IL8、IL1B的表達(dá)[22]。研究發(fā)現(xiàn)MALAT1還可通過激活SAA3調(diào)節(jié)高糖誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子- α(tumor necrosis factor- α，TNF- α)、IL6等炎癥因子的表達(dá)。除此之外，還發(fā)現(xiàn)lnc RNA SENCR能控制多潛能干細(xì)胞向內(nèi)皮細(xì)胞的分化[23]。

簡而言之，目前發(fā)現(xiàn)的調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的lnc RNA主要通過影響細(xì)胞的增殖和凋亡而發(fā)揮作用，但是確切的分子機制仍不明確，需要進(jìn)一步探索。Lnc RNA有望為VED的早期診斷和基因治療提供更有效的依據(jù)。

4 circRNA與血管內(nèi)皮功能障礙

circRNA是一種閉合環(huán)狀的ncRNA，主要由外顯子構(gòu)成，在真核細(xì)胞中廣泛存在，高度保守。circRNA一直被認(rèn)為是錯誤剪接的副產(chǎn)品，隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)大部分的信使RNA(messenger RNA，mRNA)先切除外顯子再連接內(nèi)含子，形成線性RNA，小部分mRNA的外顯子和內(nèi)含子被反向剪接，形成具有一定的組織、時序和疾病特異性的circRNA。circRNA有套索內(nèi)含子、Y結(jié)構(gòu)內(nèi)含子、ciRNA 3種表現(xiàn)形式。與線性RNA相比，circRNA結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，不易被酶降解。circRNA同樣可以作為ceRNA充當(dāng)miRNA海綿，解除miRNA對靶基因的抑制，上調(diào)靶基因的表達(dá)。

circRNA作為ceRNA家族中一顆冉冉升起的新星，和內(nèi)皮細(xì)胞關(guān)系的研究亦較少。Boeckel等[24]發(fā)現(xiàn)，缺氧狀態(tài)下人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中circRNA cZNF292、cAFF1、cDENND4C表達(dá)增加，cTHSD1表達(dá)減少。其中，cZNF292沉默后顯著地抑制了內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管管腔的形成，轉(zhuǎn)染質(zhì)粒增加cZNF292的水平后能提高內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，以上結(jié)果均證明cZNF292能夠調(diào)節(jié)血管新生。然而，當(dāng)進(jìn)一步探索cZNF292是否能作為miRNA海綿調(diào)節(jié)靶mRNA時，卻遺憾地發(fā)現(xiàn)cZNF292沉默后并不能增加ZNF292 mRNA基因的表達(dá)。

目前關(guān)于circRNA和血管內(nèi)皮的研究甚少，具體機制亦不明確。circRNA的保守性、普遍性、特異性、穩(wěn)定性等特征，使得circRNA或許可以作為VED的新型標(biāo)志物和藥物治療的重要靶點。

綜上所述，ncRNA作為一種非編碼RNA，在調(diào)控人類正常生命活動和疾病中發(fā)揮了巨大作用，但是ncRNA尤其是lnc RNA和circRNA生物學(xué)特點和調(diào)控機制尚未明確，需要我們深入研究探索。ncRNA作為多種疾病的預(yù)警因子和治療靶點，有望為臨床治療提供新方向。

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2016- 12- 04

2017- 06- 12

欒桂霞(1967-)，女，山東青島人，副主任醫(yī)師。E- mail: luanguixia@126.com

欒桂霞，賢惠敏，郭譯遠(yuǎn)，等. 非編碼RNA與血管內(nèi)皮功能障礙的研究進(jìn)展.東南大學(xué)學(xué)報:醫(yī)學(xué)版,2017,36(5)：860- 863.

R543; Q75

A

1671- 6264(2017)05- 0860- 04

10.3969/j.issn.1671- 6264.2017.05.036

(本文編輯：何彥梅)