徐 藝,于 鋒,劉 云

(1連云港市第一人民醫(yī)院藥學部，連云港 222002；2中國藥科大學基礎醫(yī)學與臨床藥學學院，南京 211198)

肺動脈高壓(pulmonary arterial hypertension，PAH)是肺高血壓疾病的一個分支，其組織學特征是肺小動脈血管收縮、肺動脈重構(gòu)，進而形成叢狀病變，其臨床治療效果不佳[1-2]。PAH診斷的標準為靜息時右心導管測得平均肺動脈壓(mean pulmonary arterial pressure，mPAP)≥25 mmHg、肺毛細血管楔壓(pulmonary artery wedge pressure，PAWP)≤15 mmHg 且肺血管阻力(pulmonary vascular resistance，PVR)>2.4×10-3kg·m·cm-5/s的血流動力學狀態(tài)，同時排除肺部疾病、慢性血栓栓塞性肺動脈高壓(chronic thrombo embolic pulmonary hypertension，CTEPH)及其他不明原因的肺高血壓(pulmonary hypertension，PH)[3]。PAH的發(fā)生發(fā)展與多條信號通路及轉(zhuǎn)錄因子有關，包括：HIF-1、NOTCH、BMPR2、STAT3等[4]。盡管近年來在治療方面有所進步，但是患者的生存率仍低下,尋找新的治療方法和治療藥物仍然是PAH患者的迫切需求。

非編碼RNA(non-coding RNA,ncRNA)是mRNA 上大量的不能作為翻譯模版的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物[5-6]?；诜肿哟笮?、形狀和功能將其分為核糖體RNA(ribosomal RNA,rRNA)、轉(zhuǎn)運RNA(transfer RNA,tRNA)、微小RNA(micro RNA,miRNA)、長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、競爭性內(nèi)源RNA (competing endogenous RNA,ceRNA)、循環(huán)RNA(circular RNA,circRNA)、小核RNA (small nuclear RNA,snRNA)等[7]。有證據(jù)表明，ncRNA主要通過表觀遺傳學在基因轉(zhuǎn)錄過程中或在轉(zhuǎn)錄后對其表達進行調(diào)控，由此參與PAH的發(fā)生和發(fā)展，并且在多學科多領域都具有活躍的功能。

本文從ncRNA中挑選研究比較成熟的miRNA、lncRNA、ceRNA及circRNA，闡述其對肺動脈高壓形成機制的影響，希望為肺動脈高壓的治療找尋新的思路。

1 miRNA在PAH中的作用

miRNA是一類內(nèi)生的、長約22個核苷酸的非編碼小RNA[8]。miRNA與目標mRNA通過兩種方式發(fā)生作用:一是其與目標mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′-untranslated region，3′-UTR)不完全互補配對，使得miRNA可以與多個不同的mRNA發(fā)生作用，影響基因的翻譯過程和蛋白表達水平，但對mRNA的穩(wěn)定性沒有影響[9]；二是miRNA和目標mRNA完全互補配對，導致目標mRNA在互補區(qū)特異性基因斷裂，導致基因沉默。miRNA通過與目標mRNA的相互作用，參與多種組織及細胞的生理過程，包括發(fā)育、分化、增殖、細胞死亡及代謝等，同時也對許多疾病的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生影響[10]。近年，大量研究表明肺血管中miRNA在維持肺動脈穩(wěn)態(tài)中有重要作用，并且相關miRNA與PAH的多條致病機制有關[11]。

1.1 miRNA與PAH相關的缺氧致病機制

研究表明，慢性缺氧可造成肺血管異常收縮及肺動脈壓力升高,并進一步導致肺血管結(jié)構(gòu)發(fā)生變化并逐漸導致肺血管重塑[12]，而肺血管的重塑導致肺血管壁增厚，又進一步加重肺部缺氧。雖然缺氧性肺動脈血管重塑的分子和細胞機制還不清楚，但已經(jīng)有研究表明miRNA在肺血管平滑肌細胞(pulmonary vascular smooth muscle cells,PASMCs)再生導致的肺血管重塑機制中起著關鍵作用。

有研究顯示，miR-210在PAH形成過程參與了PASMCs的增殖作用。研究發(fā)現(xiàn)miR-210在慢性缺氧誘導的PAH的小鼠肺組織中被激活。另外，miR-210通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子E2F3 (transcription factor E2F3)發(fā)揮對人PASMCs促增殖的作用，而miR-210自身的轉(zhuǎn)錄依賴于缺氧誘導因子1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)[13]。HIF-1是一個轉(zhuǎn)錄因子，在缺氧條件下HIF-1可穩(wěn)定表達，其在血管生成、細胞存活、葡萄糖代謝、細胞入侵和轉(zhuǎn)移中扮演重要角色[14]。總之，miR-210誘導肺動脈平滑肌細胞抗凋亡作用，促進了肺血管重塑，或許抑制HIF-1和miR-210可以作為緩解PAH的一種治療途徑。

miR-138在PAH的進程中參與了PASMCs的增殖分化和抗細胞凋亡作用。鉀離子通道亞家族(potassium channel subfamily K-1，TASK1)在人肺動脈平滑肌細胞中表達，并且參與缺氧肺動脈高壓。研究中使用miR-138的模擬物和抑制劑以及TASK-1的抑制劑(A293)驗證PAH中他們的作用。研究表明，HIF-1α引發(fā)miR-138通過目標基因TASK1促進了人PASMCs的細胞增殖和線粒體去極化作用[15]。

miR-206也在PAH中參與PASMCs的細胞增殖，可能是早期低氧誘導PAH的觸發(fā)因素。HIF-1和它的調(diào)節(jié)者Fhl-1在低氧誘導的PAH中扮演著重要的角色。FHL-1(four and a half LIM domain 1,FHL-1)在平滑肌分化、遷移過程中起到調(diào)節(jié)作用。miR-206通過HIF-1α/FHL-1途徑，促進了PASMCs的細胞增殖[16]。

miR-328過表達能減輕肺動脈血管收縮[17]。miR-328促進PASMCs的凋亡作用來減輕肺動脈的重塑。miR-328通過結(jié)合L-型鈣通道的3′-UTR抑制L-型鈣通道表達。進一步研究證實了L-型鈣通道和胰島素樣生長因子-1受體(IGF-1R)的轉(zhuǎn)錄抑制有關。這些結(jié)果表明，miR-328是一種重要的保護因子，通過調(diào)節(jié)低氧肺動脈高壓的多個基因目標，在肺動脈高壓收縮和重構(gòu)中起著重要保護作用。

1.2 miRNA與PAH相關的BMPRII機制

骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)在許多生理過程中起到調(diào)節(jié)作用。BMP有超過30多種成員，而BMP4被認為是調(diào)節(jié)細胞增殖和遷移，調(diào)控肺動脈重塑的最重要的因子[18]。BMPRII是一種位于細胞膜上的絲氨酸/蘇氨酸的受體，其對于胚胎形成、發(fā)展以及成熟組織的內(nèi)穩(wěn)態(tài)有非常重要的作用。骨形態(tài)蛋白受體Ⅱ型(BMPRII)的失調(diào)表達是肺動脈高壓的一個病理特征。超過70%的遺傳性PAH和20%的特發(fā)性的PAH表現(xiàn)為BMPRII雜合突變。BMPRII通過磷酸化來激活BMPRI，被激活的BMPRI通過SMAD(small mothers against decapentaplegic,SMAD)1/5/8轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化作用將信號傳播到細胞內(nèi)[19]。

miR-17/92基因(C13orf25)的啟動子區(qū)域中發(fā)現(xiàn)了一個高度保守的信號轉(zhuǎn)導子和轉(zhuǎn)錄激活子3(signal transducer and activator of transcription,STAT3)的結(jié)合位點，白細胞介素-6(IL-6)通過這個獨特的區(qū)域提高了C13orf25的轉(zhuǎn)錄。IL-6信號主要是由STAT3介導的，STAT3的持續(xù)激活會導致BMPRII的蛋白質(zhì)表達被抑制[20]。另外，miR-17/92叢基因簇成員miR-20a被拮抗之后，BMPRII表達增加，并且抑制血管重塑的形成。綜上所述，miR-17/92-BMPRII途徑為肺動脈高壓發(fā)展中BMPRII 的缺失提供了合理的解釋[21]。

1.3 miRNA參與PAH相關的Notch信號途徑

Notch信號通路在細胞的增殖、凋亡和分化過程中起著關鍵作用，在生物進化過程中高度保守[22]。Notch受體信號與維持平滑肌細胞的增殖及其平滑肌細胞狀態(tài)有關。肺動脈平肌細胞中過度表達Notch3是人類肺動脈高壓的特點之一。從Notch3受體發(fā)出的信號，通過轉(zhuǎn)錄因子HES-5蛋白質(zhì)抑制平滑肌細胞的增殖，并轉(zhuǎn)移到未分化的平滑肌細胞表型，這些結(jié)果表明，Notch3-Hes-5信號通路對肺動脈高壓的發(fā)展至關重要，并為治療干預提供了目標途徑[23]。

miR-124直接調(diào)節(jié)肺動脈高血壓/特發(fā)性肺動脈高壓纖維母細胞的單核細胞趨化蛋白-1(PTBT1)表達。miR-124對成纖維細胞增殖的影響是通過其直接結(jié)合到PTBT1的3′-UTR以及隨后其對Notch1/p27Kip1信號的調(diào)控作用。組蛋白脫乙酰酶(HDAC)抑制了miR-124的表達，并通過HDAC抑制劑治療高血壓成纖維細胞，增加了miR-124的表達，減少了增殖和PTBT1的產(chǎn)生[24]。miR-124表達的穩(wěn)定減少導致了高血壓肺外成纖維母細胞的表觀遺傳重組、高度增殖、遷移和炎癥表型[25]。因此，用于恢復miR-124功能的治療方法，包括PTBT1抑制劑，可能成為治療PAH的新思路和新方法。

1.4 miRNAs與PAH相關的STAT通路

STAT蛋白家族對多種細胞功能具有調(diào)節(jié)作用。STAT家族包括7種亞型(STAT1-4、5A、5B和6)，其中STAT3在PAH形成中具有重要作用。STAT3能以磷酸化形式激活細胞因子調(diào)節(jié)各種目標基因的表達，包括細胞周期調(diào)控因子、血管生成因子和抗凋亡基因等，并促進PAH的發(fā)生。

miR-204異常表達與PAH發(fā)生發(fā)展過程中STAT3的不適當激活相關。1,25(OH)2D3通過miR-204、P21和SMAD2的誘導表達，使得低氧誘導肺高壓的增殖和遷移減少了，這與重組人轉(zhuǎn)化生長因子β受體-2(Tgfbr2)、Sma和Smad7的抑制表達有關。此外，熒光素酶的報告分析發(fā)現(xiàn)Tgfbr2是miR-204的直接目標。對miR-204的過度表達和對Tgfbr2的抑制將增強1,25(OH)2D3的效果。目前的研究結(jié)果表明，1,25(OH)2D3是一種很有前途的治療方法[26]。另外，有研究表明STAT3的激活可抑制miR-204的表達，而miR-204直接抑制蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶-2(SHP-2)，因此STAT3通過下調(diào)miR-204的表達解除了對SHP-2的表達抑制，從而激活病毒癌基因Src激酶和T細胞激活的核因子(NFAT)，而NFAT和SHP-2對PASMCs均有促增生和抗凋亡的作用[27]。

另外，如前所述，miR-17/92簇參與了BMPRII的表達調(diào)控，這一調(diào)控作用亦通過STAT3通路實現(xiàn)。

2 lncRNA在PAH中的調(diào)節(jié)作用

lncRNA是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的一類長度大于200 nt的非編碼RNA分子，具有mRNA樣結(jié)構(gòu)[28]。LncRNA可以通過剪接形成與啟動子具有結(jié)合能力的polyA尾，參與分化過程中基因的動態(tài)表達。LncRNA生物學的功能包括：保護染色體完整性、維持基因組結(jié)構(gòu)、在X染色體活躍性、印痕、轉(zhuǎn)錄、翻譯和表觀遺傳調(diào)節(jié)方面的不同結(jié)構(gòu)和管理作用[29-30]。

2.1 lncRNA在PAH中的作用

血管平滑肌細胞從分化表型向增殖表型的轉(zhuǎn)變促成了很多血管性疾病。

研究發(fā)現(xiàn)缺氧導致一些lncRNAs(IGF2-AS、OIP5-AS1、TERC)的表達下調(diào)了，而LUCAT、MALAT1、MIAT、NEAT1、ST7-AS1、ST7-AS2的表達上調(diào)了[31]。LncRNA CHRF作為內(nèi)源狀海綿體miR-489提供者[32]，下調(diào)了miR-489的表達，并且調(diào)節(jié)了髓樣分化因子Myd88的表達。

自噬是一種高度保守的復雜分解代謝過程，大約有30個自噬相關蛋白(ATGs)以及各種信號通路參與其中。在這些蛋白中,自噬相關蛋白7(ATG7)起著至關重要的作用。自噬影響血管平滑肌細胞的許多功能，包括增殖，遷移、收縮、松弛和分化。自噬也可能調(diào)節(jié)血管平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)換。LncRNA APF作為miR-188-3p海綿體的提供者，不但減少了ATG7的退化，同時也影響ATG7在調(diào)節(jié)自噬和心肌梗塞方面的作用。

肺腺癌轉(zhuǎn)移因子(MALAT1)的低表達影響平滑肌細胞的增殖[33]。血小板衍生生長因子(PDGF)引起細胞的增殖和遷移可以通過MALAT1的敲除進行抑制。PDGF引起的細胞吞噬也可以因為MALAT1的敲除而抑制。

通過對5位CTEPH患者和健康人lncRNA表達圖譜的對比發(fā)現(xiàn)，在185個lncRNA中，只有小部分的lncRNA發(fā)生了明顯的上調(diào)或者下調(diào)。LncRNA NR_036693是一個5 255 bp人類C型凝集素家族2轉(zhuǎn)錄變異體6，這個基因編碼了一系列自然殺傷細胞受體C-型凝集素家族，該家族可以導致肺動脈高壓。NR_027783是一個1 199 bp來自于人類亞精胺N1乙酰轉(zhuǎn)移酶1(SAT1)的轉(zhuǎn)錄變異本2，該基因編碼乙酰轉(zhuǎn)移酶家族的成員，是多胺代謝中的限速酶。很多研究表明，藥理學上，聚胺調(diào)控通路是肺動脈高壓治療領域的靶點。最后，NR_033766是一個6 384 bp來自人類叉頭家族P2(FOXP2)轉(zhuǎn)錄變異本7，叉頭家族基因參與胚胎發(fā)育過程中控制速度和語言的大腦區(qū)域的發(fā)育。另外，F(xiàn)OXP2可能和一系列的生物通路和級聯(lián)有關，而且影響語言的發(fā)育。

人母系表達基因(MEG3)位于人類基因組14q32.3染色體[34]，是屬于DLK1-MEG3基因上的一種印記基因[35]。研究發(fā)現(xiàn)敲除MEG3可以影響人肺動脈平滑肌細胞的增殖和遷移，上調(diào)細胞S期和G2/M期的細胞比例。這個過程可能直接或者間接影響了PCNA和Cyclin蛋白家族。進一步研究發(fā)現(xiàn)MEG3依靠調(diào)節(jié)miR-21的表達來發(fā)揮其作用，另外研究發(fā)現(xiàn)MEG3通過miR-21/PTEN在正常組和缺氧組肺動脈平滑肌細胞中都扮演重要的角色[36]。

3 其他ncRNA在PAH中的調(diào)節(jié)作用

3.1 circRNA在PAH中的調(diào)節(jié)作用

近年來發(fā)現(xiàn)，在真核多細胞生物中還存在一類數(shù)量眾多的非編碼RNA,即circRNA。最初，circRNAs 被認為是無功能的普通拼接處理的副產(chǎn)品。到目前為止關于circRNAs的研究還沒有完全闡明。一些circRNAs已經(jīng)被證明可以轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)。有研究利用微陣列分析來確定小鼠肺組織中circRNAs的表達譜，并確定了23個顯著的升高和41個顯著下降的circRNAs[37]。Circznf609可以被翻譯成一種特殊控制的小蛋白質(zhì)促進平滑肌細胞的增殖[38]。這些獨特的circRNAs為理解各種疾病的生物機制帶來了新的視角，包括心血管疾病、腫瘤、神經(jīng)障礙糖尿病等[39]。

3.2 ceRNAs在PAH中的調(diào)節(jié)作用

競爭性內(nèi)源性RNA(ceRNAs)是一種新穎的基因調(diào)控因子，ceRNAs之間通過共享的miRNA在許多疾病的進展中扮演重要角色。有一些ceRNA的干擾已經(jīng)被證實了，比如PTEN、FOXX1、AEG-1等。PTEN是一種有效的腫瘤抑制因子支配多個細胞過程，包括生存、增殖和能量代謝[40]。星狀細胞提升基因1(AEG-1)具有調(diào)節(jié)血管生成的功能，在腫瘤發(fā)展過程中向上調(diào)節(jié)負責腫瘤的血管生成的相關蛋白[41]。另外一些研究，比如circRNA HRCR和他的ceRNA伴侶可以抑制心臟肥大和心衰[42-43]。

4 總結(jié)與展望

肺動脈高壓(PAH)是一種嚴重危害人類生命健康的疾病，目前缺乏有效的治療藥物。對PAH的發(fā)病機制以及對潛在治療目標的探究，仍是一個迫切的問題。ncRNAs在PAH中的研究主要集中在miRNA、lncRNA、cirRNA、rasRNA、ceRNA，其他ncRNA與PAH的作用研究很少，其他ncRNA也可能參與PAH相關疾病的發(fā)展。其中miRNA的研究相對成熟，其表達異常顯然是與特定疾病相關,有可能成為PAH發(fā)生發(fā)展及在疾病診斷中生物標志物。但miRNA對目標mRNA的轉(zhuǎn)錄影響可以促進肺動脈高壓的形成也可以抑制其形成,這需要更加深入的研究miRNA與其目標mRNA的相互作用，進一步篩選有潛力成為PAH診斷和治療藥物的miRNA。