MicroRNA21在动脉粥样硬化疾病中的研究进展全文.docx

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MicroRNA21在动脉粥样硬化疾病中的研究进展全文

2021年MicroRNA-21在动脉粥样硬化疾病中的研究迸展（全文）

动脉粥样硬化发病机制复杂,它是众多心脑血管疾病发病的病理基础，临床上常见的心血管疾病，如心绞痛，心肌梗死等多数是由动脉粥样硬化引起的，这些疾病严重危害了人们的健康。

年龄、性别、高血脂、遗传以及生理、吸烟、高血压、糖尿病、肥胖、精神压力大等,这些都是动脉粥样的危险因素。

长期以来，对于动脉粥样硬化的发病机制,人们进行了大量的硏究，关于它的发病机制有很多学说，比如脂质浸润学说，血管增生学说,平滑肌细胞增殖学说，还有内皮损伤学说等。

现在的观点认为动脉粥样硬化的发病始于血管内皮的损伤,低密度脂蛋白在内皮细胞沉积，单核细胞入侵，氧化低密度脂蛋白和巨噬细胞的清道夫受体结合,形成巨噬源性泡沬细胞,平滑肌细胞迁移,吞噬脂质形成肌源性泡沬细胞，平滑肌细胞增殖，纤维帽形成。

各种因素可以使泡沬细胞坏死,形成粥样斑块。

粥样斑块的破裂引发I缶床心脑血管疾病。

进一步探讨动脉粥样硬化的发病机制，为临床治疗心脑血管疾病提供新的理论基础,具有很重要的意义。

近年来,miRNAW遍引起人们的关注，人们发现miRNA在动脉粥样硬化的发生和发展中起舂十分重要的作用。

miRNA是一种非编码的小RNA,它可以和mRNA结合，在转录后水平对基因的表达进行调控。

miRNA在很多疾病中发挥着十分重要的作用，近年来，硏究发现，miRNA与动脉粥样硬化的发生和发展关系密切

［1,2］。

随舂人们对miRNA研究的深入，发现miRNA对巨噬细胞、内皮血管和平滑肌细胞细胞均有调节作用［3］°miRNAs可以和靶基因的3'UTR相结合，从而调控靶基因的表达。

近期硏究发现miRNAs在心肌重构和肥厚、心肌细胞凋亡、心力衰竭和心律失常中扮演着重要的角色,在心肌缺血和心肌梗死等动脉粥样硬化中的硏究也取得了很大的突破［4］。

研究发现—些miRNAs的功能与血管内皮细胞的增殖、凋亡和分化密切相关。

在恶性肿瘤中可以检测到miR-21高表达状态，miR-21和肿瘤的发生、发展及转移存在很大的关系。

也有硏究发现miRNA-21可能参与调控内皮细胞的凋亡。

miRNA-21几乎在所有组织和细胞中均有表达，目前硏究比较广泛。

近年来人们对于miRNA-21在动脉粥样硬化中的作用和调节做了大量硏究，本文对此进行综述如下。

一、miRNA的作用机制

在真核生物中，细胞在RNA聚合酶II的作用下从基因组转录出pri

-miRNAopri-miRNA在细胞核Drosha酶的作用下，由300-1000个碱基变成70-90个碱基组成的pre-miRNA。

pre-miRNA从细胞核转移到细胞质中加工为成熟的miRNA。

在RISC的引导下成熟的miRNA与靶基因mRNA完全或不完全配对。

如果完全配对则使得靶基因mRNA降解，类似siRNA的功能，如果不完全配对，则使得靶基因mRNA的翻译受到抑制。

miRNA参与一系列的生命活动过程，在胚胎早期发育、细胞増殖、细胞凋亡、炎症免疫等都发挥作用。

目前关于miRNA方面，已经建立数据库,比如MiRBase等，在这个数据库中，登录了8600个成熟的miRNAo其中有851个已经被人类基因组确认。

在这些被确认的miRNA中，很多都和调控人类基因和细胞信号通路有关。

很多研究发现,在血清或血浆中可以检测到miRNA，他们可能的来源为凋亡或坏死的细胞，可能是细胞的主动释放，也可能是循环中某些细胞的裂解，但是都只是推测，对于它们真实来源目前还不是十分确定，有待进一步研究发现。

miRNAs通过与mRNA的相互作用，参与调控约60%的哺乳动物蛋白编码基因的表达［5］。

同时，miRNAs与稳定载体（包括微粒子和外泌体）相关,可能作为疾病的生物标记物或治疗靶点［6］。

二、miRNA・21的定位和表达

miRNA-21在多种组织中被检测到，在多种疾病的发生和发展中均发挥作用。

最初在肿瘤中硏究比较多。

众多文献报道，在多种肿瘤组织和肿瘤标本中都可以检测到高表达的miRNA-21,比如孚L腺癌、子宫颈癌、胰腺癌、大肠癌和前列腺癌等，因为认为miRNA-21是一个致癌基因。

miRNA-21在心血管组织中也有表达。

心肌细胞、内皮细胞和成纤维细胞中都可以检测到miRNA-21的表达，并且在成纤维细胞中miRNA-21的表达量比较高，大概为心肌细胞的10-30倍［7］。

因而人们对它在心肌细胞、内皮细胞和成纤维细胞中的作用进行研究发现,miRNA-21对他们的增殖、凋亡、分化等功能都有调控。

在动脉粥样硬化、肺动脉高压、心衰、心肌缺血等心血管疾病中，miRNA-21的表达量常发生改变,对这些疾病的发生和发展中发挥作用[8],针对miRNA-21的进行硏究,可以为治疗心血管疾病提供新的治疗靶点。

研究发现外周血液miRNA-21的表达水平和颈动脉粥样硬化严重程度相关，提高miRNA-21的表达水平，可以改善易损斑块的稳定性。

人的miRNA-21基因定位于17q123.2。

miRNA-21调节可以发生在转录水平，也可以发生在转录后的水平,它有自己的启动子，很多转录因子可以调控miRNA-21的启动子。

AP-1.Ets/PU.1、p53、RELA等都可以在转录的水平对miRNA-21进行调节可以诱导它的转录；NFI、Gfi1及雌激素受体等可以抑制miRNA-21的转录水平。

TGF-[3和骨形成蛋白在转录后水平，加速miRNA-21的生成,BMPRIaK可以在转录后水平抑制miRNA-21的生成。

三、miRNA・21与靶基因

miRNA-21在体内的作用通过调节它的靶基因来发挥作用的。

现在发现的并且经实验证实的miRNA-21的靶基因有70多种,在这些靶基因有有8种目前在心血管系统中被证实。

miRNA-21发挥作用有可能是多个靶基因共同作用的结果，但目前相关的实验比较少，有待进一步证实。

（—）PTEN

PTEN是1997年发现的一种抑癌基因,定位于人类的染色体

10q23.3,可以调控Akt蛋白和下游的基因的活性,这个作用是通过编码磷酸酶来调节的。

很多实验在肿瘤细胞证实：

PTEN是一种抑癌基因，是miRNA-21的靶基因之一。

实验研究发现，PTEN具有抗炎作用,它的这个作用和抑制PI3K/Akt细胞信号通路有关。

在肝脏缺血再灌注模型中,沉默PDCD4基因后，TLR4水平下降，PI3K/Akt活性增强,NF-kB炎症信号通路受到抑制。

miRNA-21通过调控PTEN来调控PI3K/Akt细胞信号通路。

PTEN对PI3K/Akt细胞信号通路的调控呈负性调节作用。

沉默PTEN可以使PI3K/Akt信号通路活化，PI3K/Akt信号通路的活化可以促进细胞增殖、减少细胞凋亡和促进血管生成。

在心血管的相关硏究中发现，在心肌梗死的梗死区周边可检测到高表达miRNA-21z它通过抑制PTEN促进基质全属蛋白酶2的表达，在心肌重构中发挥作用。

很多硏究还发现PTEN在动脉粥样硬化和心肌0巴大疾病中发挥作用。

PTEN具有抗炎作用。

PTEN能抑制VCAM-1的表达。

PTEN还可以抑制血管平滑肌细胞的迁移，可以抗动脉粥样硬化［9］。

PTEN对一些增殖信号通路具有调控作用，制平滑肌细胞内膜増生。

miRNA-21通过调控PTEN,可以调控细胞生长和存活。

P53基因在细胞凋亡信号通路中发挥作用，PTEN也可以直接作用p53,使p53更稳定。

PTEN与凋亡信号通路紧密相关，PTEN参与凋亡过程不直接引起caspases的激活，而具体的机制有待进—步实验硏究。

miRNA-21可以通过PTEN和Bel-2调节平滑肌细胞的增殖和凋亡，促进内膜形成［13］o

（二）PDCD4

PDCD4是一个抑癌基因，它定位于人类基因的10q24区域上，硏究

发现PDCD4基因与细胞凋亡有关。

miR-21可以通过抑制表达或降解靶

基因mRNA发挥相应的作用。

有研究表明PDCD4为miR-21的靶基因［10.11］,它在心肌细胞中的抗凋亡作用可能是通过它的靶基因PDCD4来

发挥的。

生物信息学硏究发现，在miR-21上有一个比较保守的位点，

可以和PDCD4基因相结合。

在其他一些硏究中也发现miR-21可以调节

PDCD4的表达，miR-21的表达和PDCD4的表达存在负相关。

miR-

21可以和PDCD4mRNA结合，使其降解或者被抑制。

另外有一项研究发现，高表达的miR-21可以减少rictor-PDCD4复合物的形成上调Akt磷酸化水平，使肿瘤易于转移口2］。

miRNA-21可以通过PDCD4调控PI3K/Akt信号通路。

血管平滑肌细胞经H2O2刺激后,miRNA-21的表达量可以上调，而抑制miRNA-21的表达后，促使平滑肌细胞凋亡，在这个过程中，miR-21通过它的靶基因PDCD4发挥抗平滑肌细胞凋亡的作用，起到保护平滑肌细胞的作用。

PDCD4在缺血再灌注的中发挥作用。

给予大鼠心肌缺血预适应后，心肌中miR-21的表达水平明显增高，而在实验前应用miR-21的抑制剂，可以加重缺血引起的心肌损伤。

在这个过程中，miR-21通过介导PDCD4来发挥作用。

PDCD4在平滑肌细胞凋亡和增殖中同样具有重要的作用,PDCD4过表达可以促使平滑肌细胞凋亡，抑制它的増殖。

在肺动脉高压中，波生坦可以増加PDCD4蛋白的表达水平。

应用ox-LDL刺激人脐静脉内皮细胞凋亡，诱导miR21的表达水平升高，使PCCD4表达水平下降,可以抑制内皮细胞凋亡［14］。

（三）TPM1

TPM1是一种调节蛋白，广泛存在于真核细胞中。

TPM1是TPM家族的一员，在内皮细胞凋亡等方面发挥作用。

TPM1基因序列中有一个miR-21结合位点，验证了TPM1是miR-21的一个靶基因。

miR-21抑制TPM1表达在转录后水平。

目前在心血管中的硏究比较少。

miR-21调控的靶基因很多，上述是硏究比较多的靶基因。

在心血管系统中被证实的靶基因还有Bel-2、Spry1xFaskPPAPA等。

四、miR-21的调控

多因素都可以引起miR-21表达水平发生改变。

前面我们提到,miR-21的水平可以在转录水平或转录后水平发生改变,有些因素可以影响它的转录水平，有些因素则影响它的转录后得水平。

常见的危险因素如低氧、炎症、氧化应激、机械性损伤等都可以引起miR-21表达水平的改变。

在很多心血管疾病中,miR-21的表达水平升高，但是在有些情况下，miR-21的表达水平也可以下降，比如在心肌缺血的缺血部位，miR-21的表达量是下降的,推测miR-21下降的原因可能是心肌缺血时心肌细胞大量死亡有关，心肌细胞大量死亡后，miR-21流失，所以使得miR-21的表达水平下降。

有些调控miR-21的转录因子也可以是miR-21的靶基因。

STAT3是miR-21的转录因子之一,可以诱导miR-21的过表达。

STAT3和炎症相关，可以被很多炎症因子激活，STAT3被激活后，进一步促进miR-21的转录z在转录水平上影响miR-21的表达，基于STAT3为一种和炎症相关的转录因子，STAT3促进miR-21的转录，使miR-21的表达水平上调，这一通路在心血管疾病的发生和发展中发挥着重要作用。

雌激素水平对心脏有保护作用，但它的具体作用机制不清，有研究发现，雌激素可以抑制miR-21的转录，这个作用和ERc（有关，这可能是它保护心脏的作用机制之一［15］。

活化蛋白（AP-1）可以激活miR-21的编码基因，使miR-21进行转录。

在近期的硏究中，人们发现PDCD4可以AP-1的磷酸化,进而影响它的激活。

PDCD4可以降低AP-1的活性。

很多实验验证了PDCD4是miR-21的靶基因，miR-21可以降低PDCD4的表达水平，而PDCD4可以降低AP-1的活性。

因此推测miR-21、PDCD4、AP-1组成了一个闭合坏路。

TGF-R可以正向调控miR-21的表达。

在动脉粥样硬化、心肌缺血和心肌B巴大等多种心血管疾病中，高水平表达的TGF-BMP4可以使得miR-21的水平升高，

TGF-卩和BMP4在转录后水平对miR-21的表达进行调控,可以促使Smads和Drosha结合，加粗促成熟miR-21的生成。

有硏究发现，在低氧的情况下，Ago2的功能被增强，Ago2可以促进成熟miR-21的生成。

NFI-B是miR-21的靶基因，对miR-21可以负向调控，它可以在转录水平抑制miR-21的转录。

AP-1促进miR-21的表达，miR-

21的表达后又可以使NFI-B的表达水平下降，从而引起miR-21的更高水平的表达。

五、miR-21在心血管疾病中的相关研究

miRNA-21近年来在心血管系统被人们广泛硏究，有望成为预测心血管疾病的独立预测因子。

miRNA-21能够促进平滑肌细胞增殖、细胞凋亡，对细胞的分化和迁移均有调控作用，在动脉粥样硬化和血管在狭窄中发挥重要作用［15］。

另外miRNA-21还可以影响血管内皮的稳定状态,研究发现它可以促进内皮细胞向间充质的转化。

有硏究表明miRNA-21在促进了动脉内膜损伤后的修复中发挥作用，可能和促进损伤内膜的增生有关，RuiruiJ等用球囊损伤动物颈动脉建立损伤后再狭窄的动物模型，在伤后再狭窄的颈动脉中可见血管内膜增生，在增生的内膜上使用基因芯片检测miRNA的表达情况，结果发现miRNA-21的表达量明显升高。

如果抑制miRNA-21的表达，可以改善内膜增生。

在体外实验中发现miRNA-21对血管平滑的肌细胞调亡和增殖有作用，它可以抑制血管平滑肌细胞调亡和促进增殖。

因而推测miRNA-21有促进内膜增生的作用。

进一步研究发现,miRNA-21可能通过它的靶基因PTEN发挥促进内膜増生的作用。

用H2O2刺激平滑肌细胞，可以使miRNA-21得表达量明显升高，过表达miRNA-21使得调亡减少，抑制miRNA-21表达后使得H2O2刺激的平滑肌细胞死亡及调亡明显増加。

miRNA-21对H2O2刺激平滑肌细胞的保护作用作用可能是通过它的靶基因PDCD4来发挥的。

CordesKR等用结扎颈动脉后造成颈动脉狭窄，在増生的血管平滑肌细胞中同样测得高水平表达的microRNA-21,这些实验均说明microRNA-21在和血管内膜增生有关。

很多硏究证实PI3K/AKT调控细胞凋亡、增殖、肥厚、代谢等过程，而PTEN是这个细胞信号通路的重要调控因子，PTEN又是MiRNA-21的靶基因之一。

PDCD4具有抗细胞凋亡的作用，PDCD4是MiRNA-21的靶基因。

microRNA-21还可能TMP1在平滑肌细胞的增殖和迁移中发挥作用,抑制microRNA-21的表达可以抑制这个作用，它的促平滑肌细胞的增殖和迁移的作用可能和它介导血小板衍生因子-BB有关［16］。

microRNA-21不仅在平滑肌细胞中发挥作用，在内皮细胞中也有这十分重要的作用。

血管内皮细胞的损伤被认为是动脉粥样硬化的始发因素，硏究发现在血管内皮细胞存在microRNA-21的表达，对内皮细胞的功能调节具有很重要的作用。

在人脐静脉内皮细胞中存在microRNA-21的表达。

剪切力对细胞影响力很大，可以影响细胞的生长与修复、血管的通透性、动脉粥样硬化等。

剪切力可以影响内皮细胞中micorRNA-21的表达。

在剪切力对血管内皮细胞处理的实验中，micorRNA-21发挥作用可能是通过它的靶基因PTEN来发挥作用的。

micorRNA-21调节PTEN的表达影响细胞的凋亡过表达micorRNA-21可以抗细胞凋亡，抑制micorRNA-21的表达可以促进细胞的凋亡。

很多硏究发现在内皮细胞中micorRNA-21还可以通过PDCD4来发挥作甩PDCD4具有促进细胞凋亡的作用，micorRNA-21可以调节PDCD4的表达水平来发挥抗细胞凋亡的作用。

在本实验，我们发现凋亡细胞中micorRNA-21的表达量明显下降，而过表达micorRNA-21后，PDCD4表达下调，细胞凋亡率下降，抑制micorRNA-21表达后,PDCD4表达升高，细胞凋亡率上升。

在皮肤微内皮细胞血管放射中，也发现micorRNA-21的异常表达，因而推测microRNA-21可能在内皮细胞放射反应中也同样发挥重要的作用。

miRNA-21可能调控了内皮细胞的细胞凋亡、细胞因子释放等功能,影响血管的内皮功能，在动脉粥样硬化中发挥着重要的作用。

它的这些作用都是通过它的靶基因来发挥的。

microRNA-21对内皮细胞屏障维护、NO介导的血管舒缩功能等都有一定的影响。

在心肌细胞中，高水平表达的miR-21能够抗心肌细胞凋亡，对心肌细胞具有保护作用,miR-21在心肌细胞中的抗凋亡作用可能是通过它的靶基因程序性细胞死亡4（programmedcelldeath4,PDCD4）来发挥的。

Cheng等硏究发现给大鼠心脏缺血预适应处理后，miR-21的表达量增加，对心肌的损伤有保护作用［17］。

短暂的心肌缺血可以使miR-21得表达量增加,而比较长时间的缺血使miR-21的表达下降［18］。

应用H2O2刺激血管平滑肌细胞（vascularsmoothmusclecells,VSMCs）凋亡，转染pre-miR-21后可抑制VSMCs的凋亡，在这个过程中，靶基因PDCD4参与其中。

miR-21在心血管疾病中具有十分重要的作用，具有抗细胞凋亡功能，保护心肌细胞等作甩曲巴厚的心肌细胞中miR-21表达上调,很多硏究检测了心肌肥厚动物模型miR-21,发现均存在异常表达的miR-21。

目前有些研究提示miR-21可能在心肌肥厚的过程中有促进心肌细胞增生的作用,也有以下硏究发现,曲巴大的心肌细胞中miR-21的表达量是下降的。

但是miR-21在心肌肥大中到底发挥什么作用，目前硏究结果不是很一致。

Thum等在主动脉缩窄所致的肥厚心肌的大鼠的模型中，可以测得miR-21的表达量增高比较明显。

ChengY等腹主动脉缩窄引起小鼠心肌肥厚，曲巴厚心肌组织中，miR-21表达也明显升高。

有硏究表明在肥大的心肌细胞miR-21表达量升高,而抑制miR-21的表达后，可以明显抑制心肌细胞的月巴厚。

在肥大的心肌细胞模型中，检测到高水平表达的miR-21,而当使用miR-21的抑制剂，将miR-21的表达水平下调后，可以在一定程度抑制心肌细胞肥大。

说明miR-21可以促进心肌细胞的肥大和増生。

但是在另一些实验中，人们又发现miR-21可以抑制心肌细胞的肥大。

有硏究发现当用茏肾上腺素、白血病抑制因子等刺激大鼠时，可以形成肥大的心肌细胞模型,在这个肥大的心肌模型中，miR-21处于比较高的表达水平，如果应用抑制剂抑制miR-21的表达,可以促使心肌细胞肥大。

同时使得miR-21过表达后,在一定程度上又可以抑制心肌细胞的肥大。

Patrie在研究发现，miR-21敲除小鼠后，并不能使得小鼠心肌月巴厚受到抑制。

miR-21可以促进心肌肥大，它的这个作用可能和它的靶基因Spryl和Spry2有关。

以上的硏究结果存在一定的差异，具体原因不是十分清楚。

还有待实验进一步探索。

对于miR-21在成纤维细胞中也有比较高的表达状态,在心力衰竭疾病中，成纤维细胞扮演舂重要角色。

在心力衰竭中的作用，人们对miR-21也同样进行了硏究。

Thum等使主动脉缩窄导致心力衰竭，在心肌纤维母细胞检测发现miR-21的表达量比较高,使得心肌成纤维母细胞凋亡减少，增生明显,再进一步的研究中发现，miR-21的抗心肌成纤维母细胞凋亡，促使其增生的作用可能和Spryl和Spry2。

miR-21通过调控靶基因Spryl，进而影响MAPK和ERK细胞信号通路。

在心力衰竭动物模型中过表达miR-21后使其靶基因Spryl的表达受到抑制从而使得MAPK/ERK细胞信号通路激活，发挥抗心肌纤维母细胞凋亡的作用。

同时如果抑制miR-21的表达，使得MAPK/ERK细胞信号通路被抑制，进一步抑制心肌纤维化,从而使心力衰竭得到改善。

由此提出，miR-21在心力衰竭中和心室重构有关，抑制miR-21的表达，具有抑制心肌0巴厚作用，也有改善心室重构的作用。

在缺血再灌注损伤中，心肌中的miR-21的表达量明显升高。

在缺血性心脏病中,miR-21同样具有重要的作用，过表达miR-21可以使得缺血性心肌病中心脏纤维化恶化，而相应的抑制miR-21的表达，可以使心脏纤维化相应得到改善。

miR-21可以通过它的靶基因PTEN,逬一步影响细胞中基质全属蛋白酶-2和磷酸化AKT,从而影响心肌纤维化。

miR-21在心肌细胞中发挥作用，也可能是和其他的microRNA共同作用的结果。

一项关于扩张性心肌病的硏究发现,在大鼠心肌细胞中过表达microRNA-21、microRNA-129和mcroRNA-212,心肌细胞肥大，但单独过表达miR-21,作用不是很明显。

miR-21在心肌成纤维细胞中表达，影响心室重构，它的这个作用研究法相可能通过调节它的靶基因PTEN,进一步影响PI3K/AKT细胞信号通路。

激活PI3K/AKT细胞信号通路，促进基质全属蛋白酶2的表达,从而影响心室重构。

VanRooij硏究发现，在心肌缺血小扇和心肌缺血病人中miR-21表达不同。

在缺血边缘区和非缺血区miR-21升高z而在梗死区中心区miR-21表达量下调。

如果应用腺病毒转染miR-21,使得miR-21过表达，则可以明显的减少心肌梗死面积。

类似的实验有DongS等所做的实验,发现梗死区miR-21表达量下降,在梗死外缘和非梗死区miR-21表达量升高，如果给予心肌缺血预适应，可以使得梗死区miR-21表达升高。

给予缺血的心肌细胞过表达miR-21,可以减少心肌细胞调亡，缩小心梗面积,改善心室重构。

miR-21在心肌缺血的疾病中，对心肌细胞具有保护作用。

miR-21具有抗心肌细胞的作用,它的这个作用可能和它的靶基因PDCD4有关,通过调控PDCD4的表达，激活AP-1z起到对心肌细胞的保护作用。

有硏究在转基因小鼠过表达miR・21后，对小鼠进行缺血处理，结果发现，过表达miR-21后，可以使心肌梗死面积更小，减少心衰发生率。

这个作用可能和Fasl有关。

在缺血再灌注模型中，Yin等发现缺血区miR-21表达减低。

过表达miR-21可以使缺血再灌注损伤减轻，抑制miR-21后，miR-21的保护作用消失。

给予大鼠心肌缺血预适应，miR-21表达升高,对心肌具有保护作用，而敲除miR-21后，保护作用消失［19