舒富艷 綜述 李永霞 審校

阻塞性睡眠呼吸暫停(Obstructive sleep apnea，OSA)是指患者在夜間睡眠時上氣道反反復復發(fā)生完全或部分阻塞，導致明顯的低氧血癥、高碳酸血癥和睡眠結構的紊亂，繼而引起心腦血管疾病、代謝綜合征等一系列臨床癥候群的一種慢性炎性氣道性疾病，OSA在成年男性中的患病率約3%～7%，成年女性中約2%～5%[1]。目前，OSA繼發(fā)心腦血管、2型糖尿病及代謝綜合征的發(fā)病率呈上升趨勢，尤其是繼發(fā)的各類心血管疾病給患者帶來了沉重的健康及經(jīng)濟負擔，相關研究指出OSA繼發(fā)各種心血管疾病包括高血壓、內皮功能障礙、心力衰竭、心律失常等在內的發(fā)病率或死亡率越來越高，其難治性仍是當前面臨的一項重大挑戰(zhàn)[2]。而這一系列損害與OSA導致的慢性間歇性低氧(chronic intermittent hypoxia, CIH)密切相關，CIH的過程類似于缺血/再灌注損傷(ischemia/reperfusion，I/R)，在此過程中產(chǎn)生大量氧自由基(reactive oxygen speeies，ROS)，進而引起氧化應激及一系列炎癥反應，從而引起血管內皮的損傷、交感神經(jīng)系統(tǒng)夜間異?；钴S、三大代謝的紊亂，累積的損傷最終造成心、肺、腦、胰腺、消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)等全身性的多系統(tǒng)、多器官損傷，而microRNA(miRNA)在炎癥、氧化應激、缺氧和代謝紊亂中發(fā)揮了至關重要的作用[3]。近年來國內外已有不少研究發(fā)現(xiàn)，miRNA在OSA繼發(fā)的心血管疾病中(高血壓、冠心病、心力衰竭等)表達異常。目前OSA并發(fā)心血管疾病過程中miRNA如何發(fā)揮作用成為當前的研究熱點，本文將對miRNA在OSA并發(fā)的心血管疾病中發(fā)揮的作用及機制進行綜述。

miRNA的生成及作用機制

miRNA是一種非編碼RNA，準確的基因表達調控對生物體的生長發(fā)育和功能非常重要。miRNA 是小RNA 家族成員之一， 它能通過mRNA 剪切和抑制蛋白翻譯的方式對靶基因進行負調控。首先，miRNA基因在細胞核內通過RNA聚合酶Ⅱ(RNA pol Ⅱ)或RNA聚合酶Ⅲ(RNA polⅢ)轉錄成保留有莖環(huán)結構的初級miRNA(pri-miRNA)。隨后，通過細胞核中的微處理器復合物Drosha-DGCR8(Pasha)切割pri-miRNA，從而得到形成長度約為70個堿基的保留發(fā)卡結構的前體 miRNA (pre-miRNA)。然后通過依賴輸出蛋白5(Exportin-5)的轉運機制將pre-miRNA 轉運至細胞質內，隨后在另一類核糖核酸內切酶Ⅲ (Dicer)的第二次剪切作用下，加工形成約為 18～25 個堿基長度的成熟miRNA。成熟miRNA的功能鏈與Argonaute(Ago2)蛋白一起加載到RNA誘導的沉默復合物(RISC)中，該復合物與靶mRNA 結合后，miRNA 的5'端與 mRNA 的3′-UTR 互補配對，而互補配對有2 種可能方式：完全互補結合和不完全互補結合。完全互補是以降解靶基因的方式使靶基因失去生物學效應；不完全互補是與靶基因的 mRNA3'端非翻譯區(qū)結合，從而造成 mRNA 的降解或者抑制其翻譯過程，調節(jié)基因表達[4]，進而調節(jié)細胞增殖、分化、生理和病理條件下的死亡，細胞代謝和免疫反應[5]。不同類型miRNA的作用各不相同，近年來關于各類型miRNA 的功能及作用機制方面的研究不斷深入，尤其是在OSA并發(fā)的相關心血管疾病中的作用，得到了進一步闡述。

miRNA在 OSA中的的差異性表達

OSA可引起代謝紊亂，炎癥和氧化應激，因此有關miRNA在這些過程中是否作用于相應的靶基因從而參與疾病的發(fā)生發(fā)展已進行了相關研究[6]。有研究對OSA患者中相關miRNA及其相關靶基因的表達進行了研究，發(fā)現(xiàn)同對照組比較，共有104個miRNA(如hsa-miR-485-5p，hsa-miR-107，hsa-miR-574 -5p和hsa-miR-199-3p)的表達呈現(xiàn)顯著的差異性表達，并可作用于119個極大可能的潛在靶基因，進而參與OSA的致病過程，其中hsa-miR-485-5p，hsa-miR-107和hsa-miR-574-5p可靶向調節(jié)CAD，CPS1，ATP5L，COX6C，ATP5C1，COX5B，ATP5D，ATP5J和CYP21A2基因，而這些靶向基因在代謝途徑中起關鍵作用。其中，CAD對脂質代謝途徑、氧化應激及缺氧的調節(jié)中發(fā)揮著重要作用，CYP21A2、hsa-miR-107可能參與脂質和脂蛋白途徑的代謝。因此與OSA相關的這些miRNA在其心血管系統(tǒng)損害過程中可能發(fā)揮著舉足輕重的作用。

OSA并發(fā)內皮功能障礙患者中miRNA的表達

內皮功能障礙(ED)是心血管疾病的早期危險因素，而在OSA患者中miRNA-630對內皮功能障礙的調節(jié)發(fā)揮著非常重要的作用。Khalyfa A等人[7]對兒童OSA患者內皮功能障礙的研究中，用RT-PCR發(fā)現(xiàn)在OSA合并有內皮功能障礙的患者中發(fā)現(xiàn)了5個miRNA的異常表達，其中miRNA-16-5，miRNA-451 a，miRNA-5100和miRNA-630的表達降低，miRNA-4665-3p的表達增加，而miRNA-630的表達降低在內皮功能受損過程中尤為重要，在二次評估中，研究者對OSA并發(fā)內皮功能障礙的兒童采取臨床推薦的切除扁桃體和腺樣體標準治療方法后，檢測到內皮細胞的外泌體中miRNA-630恢復正常并伴隨內皮功能的恢復；相反，對沒有ED的受試者用miRNA-630抑制劑轉染外泌體后，誘導ED功能表型改變。隨后這些學者又通過實驗進一步揭示了miRNA - 630可調節(jié)內皮細胞中的416個靶基因，這些靶基因明確涵蓋了維持血管穩(wěn)態(tài)建立的通路(如調節(jié)氧化應激的Nrf2、AMP激酶途徑)及細胞間緊密連接的調控。這項研究發(fā)現(xiàn)表明外泌體miRNA-630可作為OSA并發(fā)心血管疾病的治療靶點及治療后效果評估。此外，另有研究[8]發(fā)現(xiàn)miRNA-30a在OSA并發(fā)內皮功能障礙的過程中同樣伴有重要的角色,一些學者在以慢性間隙性缺氧誘導模擬的阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，miRNA-30a能夠靶向作用于Beclin-1 mRNA的3'非編碼區(qū)，進而調控其在內皮細胞中的Beclin-1蛋白翻譯，從而調節(jié)內皮細胞自噬；同正常組比較，在CIH時，miRNA高表達使內皮細胞中Beclin-1蛋白減少，自噬細胞減少，此時超聲心動圖顯示EDV(舒張末期容積)和ESV(收縮末期容積)升高，EF%(射血分數(shù))和FS%(短軸縮短率)降低；同CIH組比較，通過對CIH組小鼠靜脈注射慢病毒抑制miRNA表達后，內皮細胞中Beclin-1蛋白增多，自噬細胞增多，此時超聲心動態(tài)圖顯示EDV、 ESV降低，EF%、FS%升高，這項研究表明CIH時，miRNA-30a通過介導Beclin-1的翻譯控制，進而引起的內皮細胞功能障礙和損傷，是促使心血管疾病發(fā)生發(fā)展的重要影響因素。如前所述，OSA在引起內皮功能障礙的過程中，miRNA發(fā)揮著至關重要的作用，盡管目前對miRNA在OSA合并內皮功能障礙的人類患者中的研究甚少，但是以上研究將為以相關miRNA作為治療靶點及預后評估指標，在OSA合并心血管疾病的后續(xù)研究中提供重要依據(jù)。

OSA并發(fā)高血壓患者中miRNA的表達

OSA引起的炎癥反應及氧化應激會導致血管纖維化，細胞凋亡和交感神經(jīng)激活，進而引起的內皮功能障礙和血管重塑，這對于高血壓的形成發(fā)揮著非常重要的作用，而有研究證實miRNA在維持代謝穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)定血壓中起著關鍵性作用。因此，對于OSA并發(fā)高血壓時，miRNA是否作用于與調節(jié)高血壓相關的靶基因的研究，可以幫助我們更好地了解疾病的機制，并為它們的診斷及預后評估等提供新的目標。Yang等[9]通過研究發(fā)現(xiàn)同單純OSA組及非OSA組相比，miR-126-3p，miR-26a-5p和miR-107在OSA合并高血壓的患者中的表達明顯下調，其中miR-126作為內皮特異因子，可以通過激活PI3K/Akt/eNOS 信號通路、增強血管重塑過程中的內皮修復，來保護器官或組織免受缺氧/復氧(H / R)誘導的損傷[10]，miR-26a可作為重要的抗血管生成因子，在miR-26a水平降低時可靶向作用于BMP/SMAD1信號通路，從而促進內皮細胞的血管生成[11],進而促進高血壓的發(fā)生。目前，對OSA并發(fā)心血管疾病的診斷尚無完善標準，以上研究結果可能為此疾病的早期診斷及預后評估提供重要預警指標；此外，基于相關miRNA靶基因的發(fā)現(xiàn)，將為以后該疾病的治療靶點提供重要的研究價值。鑒于Smad3可對巨噬細胞/單核細胞趨化性誘發(fā)炎癥反應及增加ROS的產(chǎn)生等，Yu 等[12]通過對犬的一項研究證實Smad3作為miR-145的靶標之一，miR-145 / Smad3信號通路通過促進炎癥和氧化應激，參與OSA引起的主動脈重塑，這對高血壓的發(fā)生發(fā)展起著非常重要的作用。此外，基于GAX基因的表達存在于血管平滑肌細胞和血管內皮細胞中，其編碼的轉錄因子可以調節(jié)肺動脈平滑肌細胞的增殖，而參與缺氧誘導的肺動脈高壓(PHT)，有學者研究表明GAX基因作為miR-130a的靶基因，同對照組比較，在OSA并發(fā)肺動脈高壓的小鼠中，miR-130a的高表達通過下調GAX基因時，血清中可檢測到ET-1和EGF 的表達增加, 而NO和SOD表達降低，進而參與OSA相關PHT的進展[13]。

OSA并發(fā)動脈粥樣硬化患者miRNA的表達

OSA夜間睡眠中反復的CIH引起機體的氧化應激、炎癥和脂質代謝紊亂等，對動脈粥樣硬化(AS)的發(fā)生起著重要作用，同樣，miRNA在這些過程中也發(fā)揮著不可忽視的調節(jié)作用，目前對于miRNA與OSA并發(fā)AS的關系也進行了相關的研究。miRNA-365可能在AS患者的新生內膜形成中起到重要作用，Kim等[14]的研究證明，miRNA-365可作為一種非常重要的抗增殖因子，通過靶向作用于細胞周期蛋白D1(cyclin D1 )基因，進而抑制cyclin D1的表達，從而調節(jié)血管平滑肌細胞的增殖和遷移。Goedeke等[15]通過實驗證實，miRNA- 148a可通過作用于低密度脂蛋白受體的mRNA從而達到對低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)的調節(jié)作用。 miRNA-378可以提高巨噬細胞中 ATP結合盒轉運體A1(ABCG1)的表達水平，從而促進巨噬細胞中的膽固醇外流。基于以上研究發(fā)現(xiàn)，李坤等[16]通過研究證實，OSA組、 AS合并OSA組與對照組相比較，發(fā)現(xiàn)miRNA-148a -5p、 miRNA- 365-3p、 miRNA- 378c和 miRNA- 127-3p明顯上調，且這些相關miRNA的表達與最大動脈內膜中層厚度(max-CIMT)相關，而max-CIMT與甘油三酯(TG)相關，這表明這些miRNA可做為OSA患者發(fā)生AS的早期預警標志。Li等[17]研究的另外一個實驗表明在OSA患者中miR-664a-3p的表達與max-CIMT相關，在miR-664a-3p表達下調時，max-CIMT值增大。Zhang等[18]發(fā)現(xiàn)miR-664抑制促炎性細胞因子白細胞介素6、腫瘤壞死因子和絲裂原活化蛋白激酶1的表達，所以miR-664a-3p可能在OSA患者AS的發(fā)病機制中發(fā)揮作用。以上研究結果表明，OSA患者做到相關miRNA(如miRNA-148a -5p、miR-664a-3p等)的早期檢測在臨床上對指導相關心血管疾病發(fā)生的防治具有重大意義，但具體的臨床應用仍需更多的循證醫(yī)學證據(jù)。

OSA并發(fā)心力衰竭患者中miRNA的表達

OSA是促進、誘發(fā)、加重心力衰竭的高危因素，Cardin等[19]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-21在促進心肌纖維化中起到重要調節(jié)作用 ，敲除miRNA-21的大鼠心肌梗死后，心肌纖維化的進程和房顫的誘發(fā)均明顯受到抑制。除此之外，Thum等[20]研究表明miRNA-21上調可抑制靶基因Spry1的表達，進而激活ERK-MAPK通路，促進心肌纖維化進程。而李雄風等研究發(fā)現(xiàn)ERK信號通路在慢性間隙性缺氧誘導的心房重構的病理生理過程中具有重要作用[21]，從而可進一步推測出OSA繼發(fā)心力衰竭的過程中，miRNA-21起著非常重要的作用。心肌凋亡在心衰的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著非常關鍵的作用，而MiRNA-214通過作用于靶基因缺氧誘導因子(HIF)-1α參與著心肌凋亡的調節(jié)。有研究指出缺氧可誘導(HIF)-1α蛋白的穩(wěn)定及其轉錄進而激活Fas死亡受體凋亡通路，導致細胞凋亡增加[22]。陳沁等[23]學者研究發(fā)現(xiàn)在長期慢性間隙性低氧誘導的類似OSA的小鼠模型中證實，慢性間隙性低氧導致心肌細胞中miRNA-214的表達下調后，進一步上調其靶基因HIF-1α，激活Fas死亡受體凋亡受體通路導致細胞凋亡。以上研究表明相關miRNA作為潛在靶點為OSA繼發(fā)心力衰竭的防治研究提供理論基礎，盡管有學者研究發(fā)現(xiàn)托伐普坦可改善慢性間歇性缺氧所致的大鼠心力衰竭，其機制可能與調控miRNA-21/Spry1/ERK/MMP-9信號通路有關[24]，但是在對人體OSA并發(fā)心力衰竭的相關實驗驗證仍需進一步研究。

總結與展望

綜上所述，由于miRNA在炎癥、氧化應激及脂質代謝紊亂中發(fā)揮著至關重要的作用，所以，在OSA合并心血管疾病的患者中，miRNA可以通過作用于相應的潛在靶基因調節(jié)不同的信號途徑，從而引起心血管疾病方面的內皮功能障礙、高血壓、動脈粥樣硬化及心力衰竭等相關并發(fā)癥。目前以miRNA作為潛在的生物標志物，對OSA引起的心血管并發(fā)癥的研究還處于早期階段，進一步以miRNA為靶點，在OSA并發(fā)癥包括心血管疾病在內的許多人類疾病的診斷、治療及預后評估的相關研究仍是一重大挑戰(zhàn)，需要更多實驗來驗證這些預測，隨著研究的不斷深入，miRNA的臨床應用將使更多患者受益。