動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)作為心肌梗死、心絞痛、心力衰竭等疾病的主要病理過程,目前已成為全球死亡的首要原因[1]。動脈粥樣硬化發(fā)病機制與免疫炎癥反應(yīng)、脂質(zhì)代謝、氧化應(yīng)激、細胞凋亡以及血流動力學(xué)改變等有關(guān)[2],其特征是血管壁中存在低密度脂蛋白膽固醇沉積和泡沫細胞的形成[3]。miRNAs是一種常見的非編碼RNA,研究發(fā)現(xiàn),miRNAs通過調(diào)控內(nèi)皮細胞(endothelial cell,EC)炎癥應(yīng)答、機體免疫激活、巨噬細胞表型轉(zhuǎn)化等參與動脈粥樣硬化斑塊發(fā)生、發(fā)展的全過程[4]。
單核細胞及巨噬細胞的炎癥反應(yīng)和氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)刺激單核細胞、巨噬細胞吸收脂質(zhì)是動脈粥樣硬化發(fā)生的基礎(chǔ)[5]。研究表明,動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展可分為3個階段:第一階段,動脈血管內(nèi)皮細胞被高血脂、氧化應(yīng)激等有害刺激激活,進而產(chǎn)生黏附分子,導(dǎo)致大量的白細胞黏附。與此同時,由于內(nèi)皮通透性增加以及內(nèi)皮下細胞外基質(zhì)成分的改變,促使集聚在動脈壁上的已經(jīng)被清道夫受體識別的ox-LDL,進入巨噬細胞形成泡沫細胞[6];第二階段,EC分泌的細胞因子和生長因子,誘導(dǎo)平滑肌細胞增殖和遷移,形成由纖維組織、平滑肌細胞、巨噬細胞和T淋巴細胞構(gòu)成的纖維帽;第三階段,病理血管內(nèi),受到損傷的EC與大量泡沫細胞、脂質(zhì)、鈣質(zhì)沉積等共同構(gòu)成斑塊的核心[7]。
在促進動脈粥樣斑塊的形成在動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中,炎癥反應(yīng)起到關(guān)鍵的作用。其機制可能為:①內(nèi)皮細胞炎癥反應(yīng)能增強EC的活化、促進更多細胞黏附分子的產(chǎn)生,形成大量的泡沫細胞,通過募集更多的脂質(zhì)成分使得脂質(zhì)核心體積不斷地增大;②巨噬細胞炎癥反應(yīng)能導(dǎo)致巨噬細胞增殖、活化增強,并能分泌大量的炎性細胞因子,炎性細胞因子能促進平滑肌細胞遷移和增殖,最終降低斑塊的穩(wěn)定性。
miRNAs是一組長約22個核苷酸的非編碼小RNA,—般位于內(nèi)含子區(qū)和其他基因的間隔區(qū)域,通過堿基配對的方式結(jié)合目標(biāo)mRNA抑制目的mRNA翻譯或?qū)⑵渲苯臃纸猓浔磉_水平的改變能夠調(diào)節(jié)許多心血管疾病發(fā)生發(fā)展[8-9]。miRNAs是由最原始pri-miRNA經(jīng)過一次加工后,成為pre-miRNA,即microRNA前體,pre-miRNA再經(jīng)過Dicer酶酶切后,成為成熟的miRNA,成熟miRNA在3'端非編碼區(qū)域(3'UTR)與靶基因mRNA分子特異性結(jié)合,在轉(zhuǎn)錄后水平降解mRNA或者抑制mRNA的翻譯,從而來調(diào)節(jié)基因表達,其表達具有組織特異性[10-12]。
miRNAs通過影響基因調(diào)控不同的蛋白表達,當(dāng)其表達異?;蚬δ苁д{(diào)可導(dǎo)致疾病的發(fā)生[13]。miRNAs可能參與了ox-LDL刺激下單核/巨噬細胞的多種生物學(xué)功能調(diào)控,是動脈粥樣硬化免疫炎癥病理過程中關(guān)鍵性的調(diào)控分子[14]。miRNAs可能具有調(diào)節(jié)單核細胞/巨噬細胞募集到生長病變,以及調(diào)節(jié)巨噬細胞向促炎癥或抗炎癥表型極化的能力[15]。
3.1 調(diào)控血管內(nèi)皮細胞的炎癥反應(yīng)
3.1.1 抑制內(nèi)皮細胞炎癥反應(yīng)的miRNAs 在動脈粥樣硬化班塊形成過程中,血管內(nèi)皮細胞受損是啟動炎癥反應(yīng)的始動環(huán)節(jié)。在動脈粥樣硬化過程中,血管內(nèi)皮細胞受核因子-κB(NF-κB)的誘導(dǎo),分泌的細胞間黏附因子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)、血管內(nèi)皮細胞黏附分子-1 (vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)以及單核細胞驅(qū)化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)能在巨噬細胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor,M-CSF)的作用下,分化成為巨噬細胞[16]。且有研究表明,VCAM-1在活化的內(nèi)皮細胞中高度表達,能促進白細胞向內(nèi)皮細胞的黏附,并促進單核細胞遷入內(nèi)膜,攝取ox-LDL轉(zhuǎn)化為巨噬細胞源性泡沫細胞,從而促進血管損傷誘導(dǎo)的免疫炎癥反應(yīng)[17]。
miR-126在血管內(nèi)皮細胞特異性高表達,VCAM-1是miR-126的靶基因。miR-126通過結(jié)合VCAM-1 mRNA 的非編碼區(qū),抑制VCAM-1的表達,減輕白細胞向內(nèi)皮細胞的黏附,從而抑制炎癥反應(yīng),發(fā)揮在動脈粥樣硬化的發(fā)展過程中的保護作用[18]。有研究表明,趨化因子配體12(CXCL12)的受體CXCR4受到重組人G蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控因子16(RGS16)的負調(diào)控。miR-126可通過減少RGS16的表達水平,促進EC中CXCL12的表達,減少炎性細胞聚集,形成更穩(wěn)定的斑塊,發(fā)揮抑制動脈粥樣硬化發(fā)展的作用[19]。
miR-181b可通過間接靶向抑制腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)誘導(dǎo)的VCAM-1表達,抑制動脈粥樣硬化斑塊的形成。TNF-α是參與動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的炎性細胞因子之一,其能誘導(dǎo)EC活化產(chǎn)生VCAM-1,導(dǎo)致大量炎癥細胞聚集于內(nèi)皮,通過氧化應(yīng)激反應(yīng)使EC凋亡并產(chǎn)生炎癥反應(yīng),還能誘導(dǎo)NF-κB入核。在ApoE-/-小鼠的主動脈內(nèi)膜細胞中miR-181b與頸動脈內(nèi)皮細胞caspase 募集結(jié)構(gòu)域蛋白10(caspase recruitment domain family member 10,Card 10)的表達均呈負相關(guān)。Card 10的低表達,可特異性下調(diào)NF-κB核轉(zhuǎn)位作用,進而導(dǎo)致白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-8(IL-8)、TNF-α的失活,誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、細胞黏附分子-1、VCAM-1、環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase,COX-2)等細胞因子表達的下調(diào),從而抑制炎性反應(yīng)的發(fā)生[20]。
3.1.2 促進內(nèi)皮細胞炎癥反應(yīng)的miRNAs miR-34a 可通過拮抗沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶 1(sirtuin1,SIRT1)加速EC老化,EC的老化是動脈粥樣硬化發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其機制是miR-34a可通過抑制SIRT1、激活內(nèi)皮祖細胞轉(zhuǎn)錄因子叉頭框蛋白O1(forkhead box protein O1,F(xiàn)OXO1)而引起內(nèi)皮祖細胞(endothelial progenitor cell,EPC) 老化。SIRT1是一種具有EC保護功能的去乙?;福淇估匣?、抗凋亡是通過催化EC及FOXO1去乙?;罾匣嚓P(guān)基因轉(zhuǎn)錄失活以及上調(diào)鋅指樣轉(zhuǎn)錄因子2(KLF2),促進內(nèi)皮保護因子的生成[21-22]。EPC是EC的前體細胞,在血管損傷與修復(fù)過程中發(fā)揮著重要作用,能抑制動脈粥樣硬化進程。Guo等[23]發(fā)現(xiàn),上調(diào)miR-34a可抑制SIRT1,引起VCAM-1、ICAM-1及 IL-6生成,促進EC炎癥反應(yīng)。Fan等[24]發(fā)現(xiàn),miR-34a 可激活NF-κB信號通路導(dǎo)致血管炎癥發(fā)生,促進ICAM-1和VCAM-1等炎性因子的分泌。
miR-21通過靶向結(jié)合E3泛素連接酶1(WW domain containing E3 ubiquitin protein ligase 1,WWP1)的3′-非轉(zhuǎn)錄區(qū)抑制 WWP1的表達,抑制 EPC的增殖,發(fā)揮誘導(dǎo)動脈粥樣硬化的作用[25]。Zhou等[26]在人臍靜脈內(nèi)皮細胞中運用振動剪切應(yīng)力技術(shù)誘導(dǎo)miR-21的表達,其研究結(jié)果表明miR-21能通過促進VCAM-1、MCP-1等黏附分子的表達,增加單核細胞在EC上的黏附聚集。
3.2 調(diào)控巨噬細胞的炎癥反應(yīng) 動脈粥樣硬化病變中的巨噬細胞積極參與脂蛋白的攝取和積累。巨噬細胞向兩種細胞亞型分化的過程被稱為巨噬細胞極化,巨噬細胞極化是炎癥反應(yīng)中的重要環(huán)節(jié)[27]。巨噬細胞通常分化為M1和M2兩種類型,其中M1型巨噬細胞可促進炎癥反應(yīng)亦可稱為經(jīng)典活化,而M2型巨噬細胞則可抑制炎癥反應(yīng)亦可稱為選擇性活化[28]。巨噬細胞極化受細胞因子以及趨化因子等因素的調(diào)節(jié),其中M-CSF和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor,GM-CSF) 是誘導(dǎo)單核巨噬細胞極化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。
促炎M1巨噬細胞表型具有促動脈粥樣硬化斑塊形成的作用,其活化可分泌促炎細胞因子和細胞毒性物質(zhì),通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum,ER)的應(yīng)激途徑,這些物質(zhì)成為動脈粥樣硬化的早期誘導(dǎo)物。GM-CSF能誘導(dǎo)巨噬細胞極化為M1型,GM-CSF誘導(dǎo)的M1型巨噬細胞在受到脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激后,通過Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑被激活,能因此產(chǎn)生更多的腫瘤壞死因子(TNF)、白細胞介素-12(interleukin-12,IL-12)和白細胞介素-23(interleukin-23,IL-23)等炎癥細胞因子,維持并促進血管炎癥反應(yīng)[29]。C反應(yīng)蛋白(C-reacyiveprotein,CRP)、LPS、TNF-α、IL-12 等因子可誘導(dǎo)巨噬細胞極化為M1型[30]。抗炎M2巨噬細胞表型具有能抗動脈粥樣硬化的作用,其活化后分泌轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、白細胞介素-10(IL-10)等抗炎細胞因子實現(xiàn)抑制炎癥反應(yīng)、促進新生血管生成以及血管修復(fù)等作用[31]。M-CSF、TGF-β、白細胞介素-4(IL-4)、IL-10、白細胞介素-13(IL-13)等因子可誘導(dǎo)巨噬細胞向M2型轉(zhuǎn)化。有研究表明,在未受刺激的巨噬細胞內(nèi)MAPK處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)受到損傷時MAPK因發(fā)生磷酸化被激活,IL-4可通過抑制MAPK信號通路來誘導(dǎo)巨噬細胞向M2型極化,從而抑制炎癥反應(yīng)[32]。
miR-155是與炎癥有關(guān)的最突出的基因之一,可特異性表達于動脈粥樣硬化斑塊處巨噬細胞中,其可通過調(diào)節(jié)相關(guān)靶蛋白調(diào)節(jié)炎癥通路介導(dǎo)動脈粥樣硬化中的炎癥[33]。有研究表明,巨噬細胞集落刺激因子受體(macrophage colony-stimulating factor receptor,c-Fms)是原癌基因fms編碼的產(chǎn)物,屬于Ⅲ型酪氨酸激酶家族。c-Fms可參與調(diào)節(jié)相巨噬細胞的增殖、生長、分化過程。miR-155可靶向作用于c-Fms抑制單核細胞向巨噬細胞的轉(zhuǎn)化,延緩動脈粥樣硬化的進程[34]。還有研究表明,miRNA-155可直接作用于鈣調(diào)控?zé)岱€(wěn)定蛋白(calcium-regula-tedheatstableprotein 1,CARHSP1),實現(xiàn)調(diào)節(jié)TNF-α的穩(wěn)定性,減少巨噬細胞引發(fā)的炎癥反應(yīng),發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的作用[35]。同時有研究顯示,miRNA-155可通過降低NF-κB和黏附分子的表達,抑制巨噬細胞黏附到EC上,產(chǎn)生抗炎作用。
有研究發(fā)現(xiàn),miR-125a-5p能夠抑制炎性巨噬細胞的活化,在M2型巨噬細胞中miR-125a-5p的表達量也相對高于M1型巨噬細胞。Chen等[36]利用轉(zhuǎn)染技術(shù)導(dǎo)入miR-125a-5p抑制劑后,能導(dǎo)致炎癥因子如白細胞介素-2(IL-2)、IL-6、TNF-α表達水平增加,與此同時巨噬細胞的清道夫受體表達也上調(diào),由此導(dǎo)致脂質(zhì)攝入增加,表明miR-125a-5p發(fā)揮著抑制動脈粥樣硬化的作用。氧類固醇結(jié)合蛋白9(oxysterol binding protein-like 9,ORP9)是一種細胞內(nèi)的脂質(zhì)受體,miR125a-5p通過抑制ORP9的表達起到抑制巨噬細胞中多種炎癥因子的分泌的效果,而該過程有可能起到了抑制動脈粥樣硬化發(fā)展的作用[37]。
miR-146a可能通過靶向抑制NF-κB信號級聯(lián)反應(yīng),抑制巨噬細胞炎癥M1極化和細胞的炎癥激活從而減少動脈粥樣硬化[38]。TLR4是病原相關(guān)的模式識別受體,能參與泡沫細胞形成過程并可以提高泡沫細胞在動脈粥樣硬化中的炎性反應(yīng)能力,發(fā)揮促動脈粥樣硬化的作用。有研究發(fā)現(xiàn),miR-146a能通過抑制TLR4信號通路,減少巨噬細胞分泌的炎癥因子,可以達到抗動脈粥樣硬化的效果。miR-33能靶向沉默腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine 5'-monophosphate-activated protein kinase,AMPK)促進巨噬細胞向M2型極化,所以能夠調(diào)節(jié)巨噬細胞的炎癥反應(yīng),具有抗動脈粥樣硬化的作用[39]。
中醫(yī)古籍中沒有與動脈粥樣硬化相一致病名的記載,根據(jù)動脈粥樣硬化相關(guān)疾病的證候,歷代醫(yī)家認為動脈粥樣硬化多因情志不暢、飲食失節(jié)或素體不足引起臟腑氣血陰陽失調(diào),日久痰濁、瘀血等聚集發(fā)展而來,動脈粥樣硬化相關(guān)疾病病位與心、脾、肝、腎相關(guān),證屬本虛標(biāo)實,以臟腑氣血陰陽虧虛為本,痰、瘀、火為標(biāo)。有學(xué)者結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理論提出“脂濁”和“脈濁”觀點,指出血脂為水谷精微之厚濁者,適量血脂可以營養(yǎng)身體,過量血脂則可化為脂濁而為邪為害[40]。近年來,隨著對中醫(yī)藥防治動脈粥樣硬化的研究不斷深入,越來越多的研究表明,中藥在動脈粥樣硬化的防治方面顯示出較大的優(yōu)勢及潛力。例如有研究表明通過長期服用丹參與葛根煎劑,能夠抑制人源單核細胞分化的巨噬細胞泡沫化的形成,具有調(diào)控動脈粥樣硬化早期關(guān)鍵環(huán)節(jié)的功效。
4.1 中藥單體及有效成分 牡丹皮的活性成分丹皮酚(Paeonol,Pae)可通過上調(diào)miR-126 表達來抑制 NF-κB信號通路的激活,從而抑制VCAM-1的釋放,抑制血管內(nèi)皮細胞損傷后巨噬細胞的黏附[41]。研究發(fā)現(xiàn),三七的活性成分三七皂苷R1(Notoginsenoside R1,NR1)可使ApoE-/-小鼠體內(nèi)的動脈粥樣硬化斑塊區(qū)域明顯減少,使IL-2、IL-6、TNF-α炎癥因子等明顯下降,認為其機制可能與NR1能明顯抑制miR-126的表達有關(guān)[42]。賴小華等[43]研究發(fā)現(xiàn),NR1 調(diào)控miRNA-34a/SIRT1/p53 通路可能是其延緩EC衰老的機制。血管內(nèi)皮損傷導(dǎo)致的EC 活化與炎性T淋巴細胞的增殖密切相關(guān)?;⒄戎械幕钚猿煞职邹继J醇(resveratrol),有研究證明其可通過調(diào)控miR-155的水平而減少炎癥因子的釋放、減輕EC的炎癥反應(yīng)[44]。 姜黃的活性成分姜黃素(Curcumin,Cur),CD40和CD40配體廣泛的表達于動脈粥樣硬化中的巨噬細胞、平滑肌細胞等各種炎癥細胞,激活CD40和CD40配體通路可增加白細胞介素-1(IL-1)、IL-6 等炎癥因子的表達,引起劇烈的炎癥反應(yīng),導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙,促進動脈粥樣硬化。miR-145豐富表達于血管平滑肌細胞,能調(diào)控血管平滑肌細胞的分化,可以抑制動脈粥樣硬化的進程。研究表明,Cur可能通過調(diào)控miR-145的表達水平,從而靶向作用于CD40的mRNA,調(diào)控其mRNA或其蛋白的表達,阻斷CD40和CD40配體通路,減少VCAM-1、ICAM-1的分泌,減輕EC的炎癥反應(yīng),發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的作用[45]。
4.2 中藥復(fù)方及中成藥 麝香通心滴丸源于“至寶丹”,由麝香、人參、蟾酥、丹參、牛黃、熊膽粉、冰片等組成,具有益氣通脈、活血化瘀、止痛的功能。Xiong等[46]研究發(fā)現(xiàn),其抗動脈粥樣硬化作用機制可能是麝香通心滴丸通過下調(diào)小鼠主動脈中miR-21達到調(diào)控TLR4/NF-κB的效果,進而抑制由LPS誘導(dǎo)巨噬細胞的炎癥反應(yīng)。冠心康源于《金匱要略》中瓜蔞薤白半夏湯,由生黃芪、丹參、赤芍、瓜蔞、薤白、制半夏、益母草等組成,全方共奏益氣健脾、化痰瀉濁、活血祛瘀之功。研究結(jié)果顯示,冠心康能調(diào)控小鼠主動脈及血管EC中miRNA-126,靶向抑制RGS16以及VCAM-1的表達,減少炎性細胞招募以及白細胞向EC的黏附,參與血管EC修復(fù),可以抑制動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展[47]。
miRNAs在動脈粥樣硬化炎癥反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的調(diào)控作用,能通過調(diào)控miRNAs的表達水平,達到影響其靶基因和靶蛋白的功能的效果,可以為動脈粥樣硬化的診斷及治療提供新的思路。但在人類基因組中存在著上千種 miRNAs,目前被探索出來卻只有幾百種,且每一個miRNAs對靶基因、靶蛋白的調(diào)控機能仍在探索階段。 中草藥多源于天然植物,講究配伍,與西藥相比毒副作用較小,逐漸成為近年來的研究熱點。但目前對中藥復(fù)方具體作用機制的相關(guān)研究較少,雖然中藥單體、中藥有效組分具有作用靶點易于明確、作用機制易于闡述的特點,但是中藥復(fù)方是中醫(yī)臨床治療的最重要手段,僅從中藥單體、中藥有效組分難以全面詮釋中醫(yī)學(xué)的臨床實際問題。因此,應(yīng)該在傳統(tǒng)中醫(yī)理論的指導(dǎo)下,進行具有中醫(yī)藥特色的科學(xué)研究工作,深入探研中藥通過調(diào)控miRNAs干預(yù)動脈粥樣硬化的具體作用機制,尤其需加強對中藥復(fù)方的研究深度和力度。進行中醫(yī)藥相關(guān)研究,不僅能進一步闡明中醫(yī)藥抗動脈粥樣硬化的作用機制,豐富中醫(yī)藥學(xué)術(shù)理論,還能為防治動脈粥樣硬化提供新思路與新的作用靶點。