王健 谢新明 李满祥

肺动脉高压(Pulmonary arterial hypertension, PAH)是一种由多因素引起的肺血管功能及结构异常，导致肺血管阻力增加，引起肺动脉压异常升高的临床综合征，严重时引起右心衰甚至死亡[1-3]。尽管目前临床上肺动脉高压诊断及治疗策略越来越多，但其预后仍旧较差。有流行病学资料显示特发性及遗传性PAH患者在经过常规治疗后，5年生存率仅为20.8%[4]。国内外研究提示微小RNA(microRNA/miRNA)可与其靶 mRNA 3'端非编码区(3′-Untranslated Regions, 3′-UTR)特异性结合，引起靶mRNA翻译抑制或降解，在细胞的生长、分化等过程中发挥重要作用。研究发现 miRNA在PAH的发生、发展中起重要作用，因此识别PAH发病相关的miRNA及其作用靶点有望为PAH诊治提供新的途径。本文就miRNAs在PAH的发病机制及诊治方面的研究进展作一综述，并探讨其在PAH诊断、治疗方面的应用前景。

一、miRNAs概述

miRNAs是一类内生的长度约22个核苷酸的非编码RNA，参与调控细胞分化、增殖、凋亡等多种生物学功能[5]。细胞核内转录生成的初级miRNA(Pri-miRNA)经Drosha酶复合体剪切成为前体miRNA(Pre-miRNA)后被输出蛋白5(Exportin-5)转运出核而进入胞质，接着Pre-miRNA再被Dicer酶复合体水解成为约22个核苷酸长度的双链RNA并与Ago2蛋白结合形成RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex, RISC)[6]。RISC与靶mRNA的3′-UTR特异性结合后主要通过两种方式发挥作用，当RISC与靶mRNA的3′-UTR完全互补配对时，RISC就会将靶mRNA降解；当两者不充分配对时，miRNA-5p则会持续抑制mRNA的翻译或使mRNA的翻译过程提前终止，最终导致基因的沉默[7]。

miRNAs在生理状态下参与调节细胞增殖、组织分化过程。例如，miR-375可通过PI3K/AKT信号通路使钙粘素发生显型转换并促进胰岛β细胞基因表达，调节胰岛细胞的增殖、分化[8]。miRNAs亦参与肿瘤、心血管疾病、皮肤病等众多疾病的病理过程[9-14]。例如，miR-424/503通过上调Rictor蛋白的表达激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路促进肿瘤组织的增殖和迁移[15]。此外，miRNAs在PAH的发病过程中也起着重要作用[16-17]。

二、PAH的发病机制

PAH的发生与基因、环境、代谢等多种因素相关，不同类型的PAH有着各自的特征，但其发病机制相似，包括：肺血管收缩、肺血管重塑及原位血栓形成[18-20]。

在PAH早期，内、外源性刺激(如缺氧、炎症等)引起肺血管收缩，肺动脉压力升高，当刺激消失后，肺血管重新舒张，肺动脉压力恢复；随着PAH进展，肺动脉收缩呈现持续性、不可逆性，引起肺动脉压力持续升高。

肺血管重塑是PAH发生的主要机制，包括肺动脉平滑肌细胞(pulmonary artery smooth muscle cells, PASMCs)和肺动脉内皮细胞(pulmonary artery endothelial cells, PAECs)的异常增殖，成纤维细胞的增殖及分泌功能活跃，细胞外间质的异常增多等，这些病理改变引起的血管重塑最终导致血管壁增厚僵硬、管腔狭窄，导致肺血管压力不可逆性升高，最终引起PAH的发生[19, 21-22]。

原位血栓形成也会引起PAH的进展。PAH常常伴随着炎症、感染等病理过程，而这些病理过程又常常导致血液呈高凝状态，使肺血管局部形成大量微血栓，加重肺血管阻力，最终导致肺动脉压力持续升高。

三、miRNAs与PAH的发病关系

1. miRNAs与肺血管收缩: 各种类型的PAH均存在肺血管紧张性升高，这与血管局部舒缩血管的生物活性物质比例失衡相关。研究报道，缺氧可诱导PASMCs和PAECs中的miR-21表达上调，通过作用于BMP信号通路，引起内皮素1(endothelin 1，ET-1)表达升高，促进肺血管收缩[18]。此外，在缺氧时，肺血管中miR-190表达增高而miR-328下降，前者可使电压门控K+通道KCNQ5(Kv7.5)的活性下降，后者则使L型钙离子通道α1C(Cav1.2)数量下降，两者均导致Ca2+内流相对增加，促进肺血管收缩[23-24]。关于miRNAs与肺血管收缩的研究仍较少，miRNAs在肺血管收缩中的作用机制仍需更多研究。

2. miRNAs与肺血管重塑: 肺血管重塑是PAH发生的主要机制之一，研究发现miRNAs参与肺血管重塑过程。例如，miR-21、miR-27a、miR-17-92家族、miRNA-124、miRNA-143/145、miRNA-204、miRNA-424/503等。

研究证实miR-21在人脑胶质母细胞瘤、乳腺癌、肺癌等多种肿瘤组织中表达明显增加，这使miR-21在各种疾病的发生中被广泛关注[11]。研究证实在缺氧的PASMCs和PAECs中miR-21表达明显增加[25]，其通过作用于编码程序性细胞死亡因子4、Sprouty2蛋白的基因，使这些抑癌基因在转录后水平被抑制或沉默，进而使PASMCs和PAECs过度增殖，导致肺动脉内膜及中膜的肥厚，促进PAH的发生[11, 26]。

miR-27a在肿瘤细胞中异常表达，研究认为其作为潜在的癌基因参与肿瘤的发生[14]。miR-27a可通过Smad通路、Wnt/β-catenin通路以及过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)通路等多种途径调控细胞的凋亡及增殖活性[14, 27-28]。研究发现，miR-27a在PAH模型小鼠PASMCs和PAECs中的表达显著增加，其通过下调内源性保护因子PPARγ的表达使其抗增殖作用减弱，引起PASMCs及PAECs的异常增殖[16-17, 29]。Kang 等[29]的研究指出PPARγ的表达可以被miR-27a下调，但激活PPARγ受体后miR-27a的表达减少，形成了一个互相作用的环路。如何调控两者之间的作用仍需进一步的研究，这可能会为PAH的治疗提供新的思路。

miR-17-92家族包括miR-17、miR-18a、miR-19a、miR-20a、miR-19b-1、miR-92a-1。研究认为，miR-17-92家族可能作为癌基因与乳腺癌、眼癌、白血病等多种肿瘤细胞的异常增殖有关[13]。研究发现，IL-6可通过信号转导子与转录激活子3通路促进miR-17-92家族的转录，而miR-17-92家族可以下调骨形成蛋白受体2的表达，减弱骨形成蛋白的抗增殖及促凋亡效应，最终引起PASMCs和PAECs的异常增殖，促进PAH的发生[30]。

miR-124主要表达于脑组织中并对正常神经发育有重要影响[12]。研究证实脑外表达的miR-124可以通过鞘氨醇激酶1通路或者通过下调Rho相关的卷曲蛋白激酶1的表达抑制癌细胞增殖、迁移及侵袭[12]。研究发现，miR-124可以通过结合钙调蛋白结合转录激活因子1基因和多聚嘧啶序列结合蛋白1基因等靶基因，从而抑制活化T细胞核因子(activated t nuclear factor, NFAT)的去磷酸化及NFAT向细胞核的转移，进一步抑制PASMCs的增殖[31-32]。但miR-124在缺氧刺激的人PASMCs中表达明显减少，这为PAH提供了潜在的治疗靶点。

miR-143/145是调节平滑肌细胞(smooth muscle cells, SMCs)在静止态和增殖态之间转换的两个关键miRNAs，且在迅速增殖的肿瘤细胞中两者均表达减少[33]。激活TGF-β信号通路和骨形成蛋白4信号通路可促进miR-143/145转录，其作用于Kruppel样因子4/5基因，使平滑肌特异性基因如平滑肌肌动蛋白基因、调宁蛋白基因及平滑肌22α基因表达增强，促进血管SMCs的分化，抑制血管SMCs增殖[34]。但是，Caruso等[35]的研究发现，BMPR2突变的PAH患者PASMCs中miR-145的表达高于正常，机体是否存在某种反馈作用机制目前尚不完全清楚，仍需进一步研究来明确。

研究发现，miR-204在PAH动物模型及PAH患者的肺组织中表达减少，且其下降幅度与PAH进展的程度呈正相关；此外，在使用miR-204类似物干预PAH小鼠后发现其肺动脉压明显下降，且其肺小动脉内膜厚度较前变薄[36]。研究认为，miR-204可通过信号转导子与转录激活子3信号通路及NFAT信号通路形成一个正反馈环路，激活酪氨酸磷酸酶2和酪氨酸激酶，使NFAT表达持续增加，导致PASMCs和PAECs的增殖并使其凋亡减少，促进PAH进展[36]。

编码miR-424和miR-503的基因位于X染色体上，两者往往共同转录而发挥生物学作用[37]。miR-424/503可通过上调Rictor蛋白的表达激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路促进肿瘤组织的增殖和迁移[15]。研究发现，miR-424/503通过抑制转录后过程而减少成纤维细胞生长因子2及成纤维细胞生长因子受体1的合成最终抑制细胞增殖。PAH患者PAECs中miR-424/503表达明显减少，导致PAECs异常增殖[37]，参与肺血管重塑过程。

3. miRNAs与肺血管原位血栓形成: PAH常伴发肺血管局部广泛微血栓形成，这与PAH伴发的炎症及血液的高凝状态有关。研究发现，miR-759可以直接与纤维蛋白原α基因的mRNA结合使其翻译产物减少，导致机体对炎症、感染的耐受性下降，从而引起蛋白的错误折叠并增加组织损伤，最终增加原位血栓形成的风险，加速PAH的发生发展[38]。目前关于miRNAs与PAH原位血栓形成风险相关的机制研究仍较少，期待这一领域能有更多发现。

四、miRNAs在PAH中的诊断价值

PAH患者早期临床表现缺乏特异性，大部分患者在出现胸痛或晕厥时才首次诊断，这导致PAH的首次诊断时间延迟约2.8年，出现不可逆的肺血管重塑，因此探讨新的早期诊断方法很有必要[39]。PAH相关研究发现，PASMCs和PAECs中多种miRNAs表达异常。同时，实验室研究已经能够通过RT-qPCR技术对miRNAs进行稳定重复测定，展现出miRNAs在PAH诊断方面的潜力[40]。研究显示，miR-150、miR-204、miR-130/301家族能够对PAH的严重性和预后做出预测[36, 41-42]；此外，研究发现miR-21、miR-23b、miR-130a、miR-133b、miR-204、miR-208b、miR-491、miR-1246等众多miRNAs在PAH进展时血清水平明显升高，其诊断意义仍需进一步研究[43]。但是，miRNAs的应用仍存在诸多挑战。一些miRNAs同时在肿瘤组织中表达异常[11, 14]，如何将其与PAH做出合理的鉴别仍较困难。此外，目前关于miRNAs诊断应用的研究多局限在实验室，尚缺乏大规模临床试验，而各研究由于其组织来源、实验技术方法的不同，其miRNAs的检测结果缺乏可比性，因此缺乏对诊断PAH的统一标准。期待通过更深入的研究能够发现特异的、敏感的miRNAs并将其应用于对PAH的早期诊断。

五、miRNAs与PAH的治疗

miRNAs参与PAH的发生、发展，因此，调节miRNAs在体内的表达水平成为PAH潜在治疗策略之一。研究显示，过表达miR-21后，PASMCs和PAECs增殖明显加速[25]；而在过表达miR-124后，PASMCs的增殖明显被抑制[31]，这显示出miRNAs在PAH治疗方面的应用前景。目前该方面的研究主要为应用miRNAs类似物[36]及miRNAs拮抗物[44]进行干预以促进细胞正常功能的发挥并抑制其异常增殖。例如，Courboulin等[36]应用miR-204类似物干预PAH模型小鼠后其疾病进展明显延缓；Liu等[45]证实敲除miR-221/222的动物模型中血管平滑肌细胞的增殖及新生血管的形成明显受到抑制；Brock等[46]将miR-20a拮抗物应用于缺氧PAH模型后发现肺动脉中BMPR2水平恢复正常且血管重塑被抑制。尽管如此，miRNAs在PAH治疗方面还存在诸多难题。例如，如何使miRNAs靶向进入肺组织以实现对PAH的精准治疗同时避免其出现脱靶效应而进入其他组织产生副作用，如何掌控miRNAs的最佳剂量以实现个体化用药使其不良反应降至最低，等等。这些问题在今后的研究中或许需要更多关注。目前虽未见miRNAs在PAH方面的临床试验资料发表，但值得注意，已经有miRNAs进入针对慢性丙型肝炎等其他疾病的临床试验并取得了一定突破[47-48]，这可能对miRNAs在PAH治疗方面的应用提供一些参考，希望能早日将miRNAs应用于PAH的治疗当中。

综上所述，miRNAs作为一类对基因表达调控有重要作用的RNA，在PAH的发病、诊断及治疗中可能扮演着重要角色。miRNAs的种类众多，其在PAH领域的研究仍需继续推进，相信通过检测及靶向干预miRNA终会为PAH患者带来福音。

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