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本综述系统梳理了动脉粥样硬化(AS)发病机制中lncRNA-miRNA-mRNA调控网络的核心进展。文中揭示,长链非编码RNA(lncRNA)通过充当竞争性内源RNA(ceRNA)或“分子海绵”吸附微小RNA(miRNA),精细调控下游靶mRNA,从而在血管内皮细胞(ECs)、血管平滑肌细胞(VSMCs)和巨噬细胞的功能(如炎症、凋亡、增殖、迁移、脂质代谢、焦亡、自噬)中发挥关键作用。此外,外泌体介导的非编码RNA递送构成了细胞间通讯的复杂网络,进一步扩大了基于RNA的调控在AS中的复杂性。这些发现不仅深化了对AS机制的理解,也为开发新型诊断标志物和RNA靶向疗法开辟了前景。
动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)是全球范围内发病率和死亡率居高不下的主要原因,其特征是动脉壁纤维脂肪性病变的形成。近年来,长链非编码RNA(long non-coding RNAs, lncRNAs)和微小RNA(microRNAs, miRNAs)在动脉粥样硬化发生发展中的关键调控作用日益凸显。本综述旨在解码lncRNA与miRNA之间的“对话”,总结它们在AS进展中的调控网络与功能角色。
lncRNA-miRNA-mRNA调控轴的核心机制
LncRNAs是一类长度超过200个核苷酸、编码潜力有限的转录本。其经典调控机制之一是充当miRNA的“海绵”。所有含有miRNA结合位点的RNA转录本,可以通过竞争性结合共享的miRNAs来进行通讯和共调控。因此,lncRNAs可以作为竞争性内源RNA(competing endogenous RNAs, ceRNAs)或miRNA海绵,下调miRNA的表达和活性,从而解除miRNA对其靶mRNA的抑制作用,上调靶基因表达。此外,部分lncRNAs还可以作为miRNAs(如miR-675、miR-221/222)的前体转录本发挥作用。
对内皮细胞功能的调控网络
内皮细胞(Endothelial Cells, ECs)功能障碍可能是AS的起始点。lncRNA-miRNA-mRNA网络精细调控着ECs的炎症、凋亡、增殖、血管生成、焦亡和自噬等多种病理生理过程。
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内皮细胞炎症:例如,lncRNA MKI67IP-3可作为ceRNA对抗let-7e,上调IκBβ(inhibitor of NF-κB β),从而抑制人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的炎症反应。相反,lncRNA TGFB2-OT1通过吸附miR-4459上调LARP1(La ribonucleoprotein domain family member 1),促进白细胞介素(IL-6, IL-8, IL-1β)的产生,发挥促炎作用。
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内皮细胞凋亡:lncRNA GAS5通过海绵吸附miR-21,上调其靶基因PDCD4(programmed cell death 4),促进ECs凋亡。而lncRNA LOC100129973则分别通过吸附miR-4707-5p和miR-4767,上调API5(Apoptosis Inhibitor 5)和BCL2L12(BCL2 like 12),减轻HUVECs凋亡。
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内皮细胞增殖与血管生成:lncRNA ANRIL通过海绵作用吸附miR-399-5p,上调FRS2(fibroblast growth factor receptor substrate 2),促进HUVECs增殖和迁移。lncRNA ROR则通过吸附miR-145上调Smad3(Sma- and Mad-related protein 3),抑制内皮祖细胞(EPCs)的增殖、迁移和血管生成。
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内皮细胞焦亡:lncRNA MEG3通过吸附miR-223,解除其对NLRP3(NOD-like receptor family pyrin domain-containing 3)的抑制,从而促进ECs焦亡,加速AS。而褪黑素可能通过下调MEG3来抑制这一通路。
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内皮细胞自噬:lncRNA TGFB2-OT1通过吸附miR-4459、miR-3960和miR-4488,分别上调自噬相关蛋白ATG13(autophagy-related 13)、CERS1(ceramide synthase 1)和NAT8L(N-acetyltransferase 8-like),促进自噬。而lncRNA GAS5则通过吸附miR-26a发挥抗自噬作用。
对血管平滑肌细胞功能的调控网络
血管平滑肌细胞(Vascular Smooth Muscle Cells, VSMCs)的异常增殖、凋亡和迁移在AS斑块发展中至关重要。
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多个lncRNA通过ceRNA机制促进VSMCs增殖和迁移。例如,lncRNA MIAT吸附miR-181b上调STAT3(signal transducer and activator of transcription 3),或吸附miR-148b上调PAPPA(pregnancy-associated plasma protein A)。lncRNA TUG1通过吸附miR-141-3p上调ROR2(receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 2),或通过吸附miR-133a上调FGF1(fibroblast growth factor 1)。
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lncRNA H19功能多样,既可作为ceRNA吸附miR-148b激活WNT/β-catenin通路,也可作为miR-675的前体转录本,生成的miR-675通过靶向抑制PTEN(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten)来促进VSMC增殖。
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相反,lncRNA UCA1通过吸附miR-26a,解除其对PTEN的抑制,从而抑制VSMCs的增殖和迁移。
对巨噬细胞功能的调控网络
巨噬细胞吞噬修饰脂蛋白后转化为泡沫细胞,是AS斑块坏死核心形成的关键。
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lncRNA UCA1通过吸附miR-206,促进CD36表达、泡沫细胞形成及脂质积累。lncRNA NEAT1通过吸附miR-342-3p和miR-128,加剧巨噬细胞的炎症、氧化应激和脂质沉积。
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lncRNA GAS5通过吸附miR-221触发炎症反应和基质金属蛋白酶(MMP)表达,或通过吸附miR-135a加剧炎症和氧化应激。lncRNA ZFAS1则作为miR-654-3p的海绵,上调ADAM10(A disintegrin and metalloproteinase 10)和RAB22A(RAB22A, member RAS oncogene family),减少胆固醇外流并增强炎症反应。
外泌体介导的非编码RNA递送在细胞间通讯中的作用
外泌体是直径为30-150纳米的磷脂双分子层纳米颗粒,可作为关键介质,在AS相关的ECs、VSMCs和巨噬细胞之间传递miRNAs、lncRNAs等非编码RNA,形成复杂的细胞间对话网络。
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病理刺激下的促AS作用:例如,肿瘤坏死因子-α(TNF-α)刺激的ECs分泌的外泌体可诱导巨噬细胞向促动脉粥样硬化的M1型极化。ox-LDL刺激的巨噬细胞通过外泌体将miR-320b递送至VSMCs,抑制PPARGC1A,激活MEK/ERK通路,促进VSMCs的表型转换和AS进展。
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保护信号下的抗AS作用:M2型巨噬细胞来源的外泌体富含miR-7683-3p,可递送至VSMCs来源的泡沫细胞,通过靶向HOXA1激活PPARγ-LXRα-ABCG1通路,促进胆固醇外流,减少斑块面积并增加其稳定性。间充质干细胞(MSCs)来源的外泌体可递送lncRNA FENDRR,通过调节miR-28/TEAD1轴保护内皮功能。
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临床转化潜力:外泌体固有的生物相容性、靶向性和低免疫原性,使其兼具成为高特异性AS诊断生物标志物和天然靶向治疗载体的双重潜力。例如,血液中lncRNA LIPCAR水平在AS患者中显著升高,有望作为生物标志物。工程化外泌体技术(如修饰靶向配体、调控内部miRNA组成)可进一步提高治疗效率,为AS的精准治疗带来新希望。
结论与展望
综上所述,lncRNA-miRNA-mRNA调控网络通过ceRNA等机制,在精细调控AS核心细胞(ECs、VSMCs、巨噬细胞)功能中扮演着关键角色。外泌体介导的细胞间RNA递送则构成了另一层复杂的调控维度。这些发现不仅极大地深化了对AS发病机制的理解,也为将特定的lncRNAs、miRNAs及其调控轴开发为新型诊断生物标志物和治疗靶点奠定了坚实基础,预示着RNA为基础的心血管医学新篇章的到来。未来,需要在体内利用先进的遗传学模型确认这些网络的因果关系,运用多组学和计算生物学绘制AS微环境中的完整“RNA相互作用组”,并克服外泌体靶向、装载和大规模生产等挑战,最终实现其向临床诊断与治疗的转化。