陳麗君，高奮

(山西醫(yī)科大學(xué)：1第二臨床醫(yī)學(xué)院，2第二醫(yī)院心血管內(nèi)科，太原 030001)

動脈粥樣硬化是由多種不同因素作用于不同環(huán)節(jié)所導(dǎo)致的慢性疾病，病因尚未完全確定。隨著研究的深入，遺傳因素在慢性病中的作用被揭示，其中表觀遺傳學(xué)在慢性疾病發(fā)生和發(fā)展中的作用逐漸被認(rèn)識，主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA。在動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展過程中血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)在疾病的早期和晚期發(fā)揮著不同的作用。近年來，表觀遺傳學(xué)在VSMCs增殖、轉(zhuǎn)化和遷移的研究中取得了重大進(jìn)展，但仍處于起步階段[1]。DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA與動脈粥樣硬化之間的關(guān)系密切，這三種主要的表觀遺傳調(diào)控通過調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞影響動脈粥樣硬化進(jìn)程，本文將對此進(jìn)行綜述。

1 血管平滑肌細(xì)胞與動脈粥樣硬化

泡沫細(xì)胞形成最早的粥樣硬化病變脂質(zhì)條紋，其中泡沫細(xì)胞的來源除了人們公認(rèn)的巨噬細(xì)胞外，大約有二分之一來源于血管平滑肌細(xì)胞。VSMCs參與動脈粥樣硬化、血管成形術(shù)后再狹窄及高血壓病等，本文主要闡述VSMCs在動脈粥樣硬化中的作用。VSMCs在人體發(fā)育的過程中經(jīng)歷了由合成型/增殖型/分泌型(未分化型)向收縮型/成熟型(分化型)的表型轉(zhuǎn)換。

合成型VSMCs主要存在于胚胎中期的生理血管和成熟后的病理血管中，其主要功能是增殖、遷移入內(nèi)膜以及合成細(xì)胞外基質(zhì)蛋白。形態(tài)上類似成纖維細(xì)胞，肌絲和結(jié)構(gòu)蛋白含量少，合成細(xì)胞器(如粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體)含量較多，合成和分泌基質(zhì)蛋白的能力較強(qiáng)、體積較大，標(biāo)志物主要有骨橋蛋白(osteopontin，OPN)、Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2(recombinant runt related transcription factor 2，Runx2)。收縮型VSMCs主要存在于胚胎后期血管和正常血管中，其增殖、遷移能力差或無，胞體呈梭形或帶狀，含大量肌絲和結(jié)構(gòu)蛋白，合成細(xì)胞器含量較少，合成和分泌基質(zhì)蛋白的能力較差或無，體積較小，標(biāo)志物主要有α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle aorta/actin α2，ACTA2)、平滑肌肌動蛋白22α(smooth muscle 22α，SM22α)。

巨噬細(xì)胞表型的VSMCs吞噬脂質(zhì)能力增強(qiáng)，膽固醇逆轉(zhuǎn)運(yùn)減少，細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)沉積明顯增多，向泡沫細(xì)胞轉(zhuǎn)變的進(jìn)程加快，并且巨噬細(xì)胞表型的VSMCs參與炎癥反應(yīng)，抑制其增殖和合成能力，降低動脈粥樣硬化中后期斑塊的穩(wěn)定性。

VSMCs在人體發(fā)育過程中，由合成型向收縮型的表型轉(zhuǎn)換是可逆的。在適應(yīng)性反應(yīng)中，活化的VSMCs可以適度增殖和遷移，有助于血管壁修復(fù)；但是，在病理狀態(tài)下，血管受損后，在各種炎癥因子的刺激下，通過多種信號通路使VSMCs由收縮型向合成型過度轉(zhuǎn)換[2]，細(xì)胞的增殖率及細(xì)胞外基質(zhì)的合成和分泌大大增加，促進(jìn)粥樣斑塊形成。細(xì)胞外基質(zhì)在斑塊纖維帽的形成和完整性的維持中扮演著重要的角色，膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，分泌的膠原蛋白減少，斑塊穩(wěn)定性降低。在VSMCs由收縮型向合成型轉(zhuǎn)化的過程中，細(xì)胞的分泌功能下降，膠原蛋白分泌減少，斑塊的穩(wěn)定性下降，因此，VSMCs的表型轉(zhuǎn)化在維持斑塊穩(wěn)定性中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。其次，VSMCs發(fā)生凋亡、壞死和衰老，也可引起分泌的細(xì)胞外基質(zhì)減少，斑塊穩(wěn)定性降低。而且，斑塊鈣化也會影響斑塊的穩(wěn)定性，且鈣化程度和穩(wěn)定性呈反比。VSMCs在病理條件刺激下可由收縮表型向成骨表型轉(zhuǎn)化，促進(jìn)斑塊鈣化過程。在斑塊鈣化過程中，VSMCs表達(dá)多種成骨轉(zhuǎn)錄因子，主要有Runx2，生成多種骨生成相關(guān)蛋白，主要有骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(bone morphogenetic protein, BMP2)、形態(tài)發(fā)生蛋白4(bone morphogenetic protein, BMP 4)及堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)。表觀遺傳通過影響上述轉(zhuǎn)錄因子及相關(guān)蛋白的表達(dá)對 VSMCs成骨表型轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而影響斑塊的穩(wěn)定性。

2 表觀遺傳與血管平滑肌細(xì)胞

2.1 組蛋白修飾與血管平滑肌細(xì)胞

去分化可增強(qiáng)其生長能力，組蛋白修飾包括組蛋白甲基化、乙酰化及泛素化等。組蛋白H3上的第9個賴氨酸甲基化被抑制后，VSMCs的收縮蛋白表達(dá)上調(diào)，向收縮表型轉(zhuǎn)換，增殖能力減弱。而關(guān)于VSMCs的增殖和遷移，涉及最多的是組蛋白乙?；M蛋白乙?；墙M蛋白修飾的一種重要方式。一般情況下，組蛋白的乙酰化有利于DNA與組蛋白八聚體的解離，核小體結(jié)構(gòu)松弛，從而使各種轉(zhuǎn)錄因子和協(xié)同轉(zhuǎn)錄因子能與DNA結(jié)合位點特異性結(jié)合，激活基因的轉(zhuǎn)錄。在細(xì)胞核內(nèi)，組蛋白乙?；c組蛋白去乙?；^程處于動態(tài)平衡，并由組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶(histone acetyltransferase, HAT)和組蛋白去乙?；?histone deacetylase, HDAC)共同調(diào)控。HAT將乙酰輔酶A的乙酰基轉(zhuǎn)移到組蛋白氨基末端特定的賴氨酸殘基上，HDAC使組蛋白去乙酰化，與帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合，染色質(zhì)致密卷曲，基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制。

HDAC3是HDAC的一個主要成員。HDAC3通過調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖物受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)參與VSMCs的增殖和炎癥反應(yīng)。HDAC3可通過減少salusin-β對PPARγ蛋白的抑制，使PPARγ蛋白表達(dá)增加，活性增強(qiáng)，從而抑制VSMCs的增殖和炎癥反應(yīng)[3]；還可以通過激活P38MAPK-HDAC3途徑，使下游的PPARγ表達(dá)減弱，增強(qiáng)了VSMCs的增殖和炎癥作用，Subramanian等[4]通過動物實驗發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ刺激小鼠主動脈血管平滑肌細(xì)胞的轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)表達(dá)增加，驗證了此條路徑；此外，WD重復(fù)結(jié)構(gòu)域蛋白5(WD-40 repeat-containing protein 5, WDR5)還可以與HDAC3形成復(fù)合物的形式增加靶基因NOX1組蛋白修飾對血管平滑肌表型的改變[5]。

新發(fā)現(xiàn)HDAC9也發(fā)揮著重要作用。HDAC9基因與冠心病的發(fā)生具有獨立相關(guān)性，其表達(dá)增加對冠心病的發(fā)生具有促進(jìn)作用[6]；其次，HDAC9可參與動脈粥樣硬化中炎癥反應(yīng)過程，劉新鋒[7]通過對人冠狀動脈平滑肌細(xì)胞的培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)HDAC9基因抑制脂多糖誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)、白細(xì)胞介素-8(interleukin-8, IL-8)的分泌，達(dá)到抑制炎癥反應(yīng)的目的；此外，HDAC9基因影響VSMCs增殖和凋亡，通過促進(jìn)脂多糖誘導(dǎo)的冠狀動脈平滑肌細(xì)胞的凋亡，抑制平滑肌細(xì)胞增殖[7]。HDAC包括多種成員，其他成員是否參與了血管平滑肌細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)換、增殖和遷移仍待進(jìn)一步研究。

2.2 非編碼RNA與血管平滑肌細(xì)胞

非編碼RNA根據(jù)RNA的長度和結(jié)構(gòu)分為微小RNA、環(huán)狀RNA及長鏈非編碼RNA等，在血管平滑肌細(xì)胞的增殖、表型轉(zhuǎn)化、遷移等方面發(fā)揮著作用。

2.2.1 微小RNA與血管平滑肌細(xì)胞 微小RNA之間通過相互形成作用網(wǎng)及信號通路的方式促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖。miR-92a-3p_R+1和miR-92a-5P促進(jìn)VSMCs由收縮表型向合成表型轉(zhuǎn)化，沈菊連等[8]通過動物實驗發(fā)現(xiàn)高表達(dá)miR-92a-3p_R+1和miR-92a-5P使氧化低密度脂蛋白(oxidation low-density lipoprotein, ox-LDL)誘導(dǎo)的大鼠VSMCs的ERK1/2磷酸化水平增加，引起VSMCs增殖率增加，SM22α表達(dá)下調(diào)，使用抑制劑后結(jié)果相反；其次，miR-33a促進(jìn)VSMCs收縮表型向合成表型轉(zhuǎn)化，體外實驗[9]表明高表達(dá)miR-33a通過介導(dǎo)PI3K/Akt/mTOR通路，引起合成型標(biāo)志物OPN蛋白表達(dá)量高，ACTA2蛋白表達(dá)量下降，細(xì)胞增殖、遷移能力增強(qiáng)，低表達(dá)miR-33a得到的結(jié)果與之相反。

也有部分微小RNA抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖。miR-223-3p促進(jìn)VSMCs由合成表型向收縮表型轉(zhuǎn)化，通過動物實驗證明miR-223-3p阻斷STAT3的表達(dá)抑制IL-6/STAT3誘導(dǎo)的VSMCs鈣化，減少了VSMCs中的堿性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)、OPN和Runx2的mRNA表達(dá)[10]；miR-181c-5p通過下調(diào)非受體蛋白酪氨酸磷酸酶PTPN4的生物作用使VSMCs增殖率、遷移能力降低[11]，凋亡率增加；miR-449a降低VSMCs的增殖和遷移能力[12]，通過降低上皮鋅指轉(zhuǎn)錄因子Kruppel樣因子4(Kruppel like factor 4, KLF4)的表達(dá)抑制VSMCs轉(zhuǎn)化為去分化表型。

微小RNA在VSMCs的鈣化過程中也發(fā)揮作用。低表達(dá)miR-30b促進(jìn)了VSMCs向成骨表型轉(zhuǎn)化，加速了斑塊中VSMCs鈣化，周薇等[13]通過對大鼠胸主動脈血管平滑肌細(xì)胞體外研究證實低表達(dá)miR-30b使高磷刺激下的成骨表型VSMCs主要標(biāo)志物Runx2表達(dá)上調(diào)，ALP活性增加；抑制miRNA-103表達(dá)，可誘導(dǎo)VSMCs向成骨表型轉(zhuǎn)化，促進(jìn)高磷下的VSMCs鈣化，Runt2表達(dá)增加[14]。

2.2.2 環(huán)狀RNA與血管平滑肌細(xì)胞 環(huán)狀RNA通過調(diào)控細(xì)胞生長因子、細(xì)胞生長周期、信號傳導(dǎo)通路及轉(zhuǎn)錄因子等調(diào)節(jié)VSMCs表型轉(zhuǎn)化[15]。環(huán)狀RNA通過競爭性海綿、信號通路及蛋白結(jié)合等方式抑制VSMCs增殖和遷移[16-18]。hsacirc0001402抑制VSMCs增殖，hsacirc0001402海綿競爭性吸附hsa-miR-183-5p而上調(diào)CD44和FK506結(jié)合蛋白樣蛋白(FK506 binding protein like protein, FKBPL)的表達(dá)，競爭性吸附hsa-miR-545-3p而上調(diào)低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1(low-density lipoprotein receptor related protein 1, LRP1)的表達(dá)；低表達(dá)環(huán)狀RNA WDR77通過抑制miR-124/FGF2信號通路使VSMCs增殖率和遷移率降低[16]；circANRIL抑制細(xì)胞生長周期、促進(jìn)細(xì)胞凋亡，circANRIL與核糖體RNA(ribosomal RNA, rRNA)競爭核仁蛋白PES1結(jié)合，阻礙核糖體成熟，使細(xì)胞出現(xiàn)小核仁、核系組織紊亂以及細(xì)胞周期相關(guān)蛋白p53激活入核；敲除circ RNA TET3可抑制VSMCs遷移，circ RNA TET3可以充當(dāng)內(nèi)源性miR-351-5p海綿。

環(huán)狀RNA促進(jìn)VSMCs增殖、抑制鈣化。Circ-ARFIP2促進(jìn)VSMCs增殖、遷移和侵襲，circ-ARFIP2通過miR-338-3p通路調(diào)控激酶插入結(jié)構(gòu)域受體(kinase insert domain receptor, KDR)的表達(dá)[19]；circ-Samd4a抑制VSMCs向成骨表型轉(zhuǎn)化，阻礙鈣化的進(jìn)程[20]，circ-Samd4a通過充當(dāng)miR-125a-3p和miR-483-5p的海綿來調(diào)節(jié)鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)蛋白相關(guān)蛋白2(calnodulin regulated spectrin-associated protein famiy member 2, CAMSAP2)和細(xì)絲蛋白A(filament protein A, FLNA)，抑制VSMCs的成骨表型相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Runx2和相關(guān)蛋白BMP2、BMP4的表達(dá)水平。

2.2.3 長鏈非編碼RNA與血管平滑肌細(xì)胞 有研究表明長鏈非編碼RNA在VSMCs增殖過程中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用，并且通過微小RNA和環(huán)狀RNA共同發(fā)揮作用[21，22]。lncRNA ANCR抑制hnRNPA1降解且激活miR-490-3p，從而使VSMCs增殖增加和凋亡減少。LncRNA 00341的敲除抑制了VSMCs的增殖和遷移能力，并且lncRNA 00341通過海綿吸收miR-214促進(jìn)FOXO4蛋白的表達(dá)，該蛋白反饋性地導(dǎo)致lncRNA 00341的轉(zhuǎn)錄激活。最終表明，lncRNA 00341/miR-214/FOXO4反饋環(huán)促進(jìn)了VSMCs的增殖和遷移[22]。Bell等[23]通過對人冠狀動脈平滑肌細(xì)胞進(jìn)行RNA測序發(fā)現(xiàn)了31個未被注釋的lncRNA，稱為平滑肌和內(nèi)皮細(xì)胞富集的遷移分化相關(guān)的長鏈非編碼RNA(smooth muscle and endothelial cell-enriched migration/differentiation associated lncRNAs, SENCR)，低表達(dá)SENCR后可以看到平滑肌細(xì)胞的收縮標(biāo)志物表達(dá)量降低，合成標(biāo)志物表達(dá)量升高，推測SENCR可抑制VSMCs表型轉(zhuǎn)化。不同長鏈非編碼RNA在VSMCs增殖過程中發(fā)揮著不同的作用，其機(jī)制待進(jìn)一步深入的研究。

2.3 DNA甲基化與血管平滑肌細(xì)胞

DNA高甲基化影響動脈粥樣硬化發(fā)育期間VSMCs標(biāo)記基因的表達(dá)，損害VSMCs功能[24]。有研究表明高磷酸鹽濃度增加了DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的活性，進(jìn)而導(dǎo)致SM22α啟動子區(qū)域的甲基化，進(jìn)而引起SM22α表達(dá)的缺失與成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子Cbfa1表達(dá)增加，血管鈣化增加[25]。10-11易位酶2(ten-eleven translocation 2,TET2)可以使5-甲基胞嘧啶去甲基化，具有抗動脈粥樣硬化和血管保護(hù)作用。TET2過表達(dá)使VSMCs向收縮型轉(zhuǎn)化，TET2低表達(dá)使VSMCs向合成型轉(zhuǎn)化?？傊?，TET2是調(diào)節(jié)VSMCs的重要因素，在動脈粥樣硬化中起重要作用。而體外研究實驗也證明增殖的血管平滑肌細(xì)胞5甲基胞嘧啶水平降低, 說明DNA的低甲基化可以促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖。DNMT1通過催化KLF4啟動子區(qū)域的DNA甲基化而下調(diào)KLF4的表達(dá)[26]，抑制VSMCs表型轉(zhuǎn)換。不同的DNA甲基化可引起VSMCs的表型轉(zhuǎn)換。

3 表觀遺傳和其他血管細(xì)胞

血管內(nèi)皮細(xì)胞促進(jìn)脂質(zhì)點的形成，在動脈粥樣硬化的初始階段發(fā)揮關(guān)鍵作用，內(nèi)皮細(xì)胞KLF4啟動子的甲基化通過血流紊亂增加，從而抑制KLF4表達(dá),促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞炎癥作用[27]。miRNA和TET2可調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能，組蛋白修飾和細(xì)胞因子參與內(nèi)皮細(xì)胞基因表達(dá)和多種相關(guān)調(diào)節(jié)因子的合成，引起內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，加速了動脈粥樣硬化的起始階段。巨噬細(xì)胞吞噬ox-LDL,轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞,參與形成早期脂質(zhì)條紋，組蛋白修飾影響巨噬細(xì)胞的吞噬功能，并誘導(dǎo)分化為炎性細(xì)胞參與炎性反應(yīng)；DNA甲基化導(dǎo)致巨噬細(xì)胞內(nèi)的自由基蓄積引起線粒體功能障礙，加重動脈粥樣硬化；非編碼RNA調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的表型和炎性反應(yīng)。

4 小結(jié)和展望

綜上，VSMCs對粥樣斑塊的形成、穩(wěn)定性和鈣化發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。表觀遺傳學(xué)因素的改變通過細(xì)胞生長因子、細(xì)胞生長周期、信號傳導(dǎo)通路及轉(zhuǎn)錄因子等多種方式調(diào)節(jié)VSMCs表型轉(zhuǎn)換，引起VSMCs的增殖、轉(zhuǎn)化、遷移、鈣化和凋亡異常，參與粥樣斑塊的發(fā)展。并且它們之間不是單一的作用關(guān)系，而是相互作用、相互影響，形成復(fù)雜的作用網(wǎng)絡(luò)，共同作用于動脈粥樣硬化。動脈粥樣硬化性血管疾病作為一種世界范圍內(nèi)人類死亡的主要原因，隨著人類基因組學(xué)的發(fā)展，表觀遺傳學(xué)在慢性疾病發(fā)生和發(fā)展中的重要作用逐漸被認(rèn)識，且目前更多的研究集中在血管內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在其發(fā)生發(fā)展中的作用，在血管平滑肌細(xì)胞方面的研究較少，本文主要總結(jié)了表觀遺傳學(xué)在血管平滑肌細(xì)胞方面的作用。然而關(guān)于表觀遺傳學(xué)因素的改變及參與動脈粥樣硬化的具體機(jī)制尚未完全闡明，希望隨著表觀遺傳學(xué)和動脈粥樣硬化疾病機(jī)制研究的不斷深入，其在動脈粥樣硬化疾病的發(fā)生發(fā)展過程中的作用不斷被完善，為減慢動脈粥樣硬化疾病進(jìn)程及其預(yù)測和治療提供更多的依據(jù)，為人類慢性病的防治打開新局面。