微小RNA在调控富含三酰甘油脂蛋白代谢中的研究进展
2025-03-25 来源:临床检验杂志

作者:顾卓蓥,吴嘉,汪俊军,江苏大学医学院&东部战区总医院检验科


动脉粥样硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease,As CVD)是全球造成人类死亡的主要原因。低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)是As CVD一级和二级预防的关键靶标,降低LDL-C的调脂策略已被证明能以剂量依赖的方式有效降低As CVD风险[1 ] 。但有临床试验表明,服用他汀类药物及其他降脂药物,将LDL-C水平降低至最佳水平,部分患者仍存在剩留心血管风险(residual cardiovascular risk,CVR)[2] 。鉴于靶向升高高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)的疗法未能有效降低As CVD风险,目前调脂策略研究的新重点已经转向三酰甘油(triglycerides,TG)及富含三酰甘油脂蛋白(triglyceride-rich lipoproteins,TRLs),TRLs的代谢残余物因富含胆固醇,故与CVR密切相关[3] ,或可成为As CVD血脂异常的干预新靶标。但目前针对高三酰甘油血症(hypertriglyceridemia,HTG)的疗法尚无法达到安全、有效降低TG水平的目的[4] 。因此,亟需开发调节TRLs及其残余物水平的可行新方法,以进一步降低个体CVR。


微小RNA(microRNA,miRNA)是一类由内源基因编码的长度仅有19~25个核苷酸的短链非编码RNA,可作为AsCVD风险评估、疗效和预后判断的生物标志物[5-6] 。双链miR-34模拟物MRX34作为首个进入临床试验的miRNA模拟物,在Ⅰ期临床试验中已被证明可有效抑制肿瘤转移,目前正处于Ⅱ期临床试验[7] ,寻找具有潜在治疗价值的As CVD特异miRNA或可为降低CVR提供新的解决方案。


1 TRLs与TRLs代谢


TRLs的生成起始于TG的合成,与胆固醇酯(cholesterolesters,CE)一起形成中性内核,被表面单层脂质(磷脂、游离胆固醇)和载脂蛋白(Apolipoprotein,Apo)包裹形成球形复合物,主要包括乳糜微粒(chylomicrons,CM)和极低密度脂

蛋白(very low-density lipoprotein,VLDL)及其残余物[8] 。其中,Apo B是TRLs的核心蛋白组分,以Apo B-48和Apo B-100两种形式分别存在于CM和VLDL颗粒中。


在肠道中,膳食脂类酯化后与富含磷脂的Apo B-48颗粒在微粒体三酰甘油转移蛋白(microsomal triglyceride transferprotein,MTP)的作用下形成新生CM颗粒[9] ;再通过淋巴系统释放进入血液,接受来自高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)的载脂蛋白Apo C和Apo E[10] ,失去部分Apo A,形成成熟CM颗粒;CM的生理功能是转运外源性TG和胆固醇。VLDL主要在肝脏中生成,酯化Apo B-100在MTP类似作用下合成新生VLDL颗粒再组装Apo C和Apo E;VLDL是转运内源性TG的主要方式[11] 。


CM(100~1 200 nm)和VLDL(30~80 nm)颗粒因为直径较大,所以穿透毛细血管的能力较弱[12] 。脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase,LPL)作为血管内TG水解酶,以同源二聚体的形式与毛细血管内皮细胞管腔表面结合,可以促进血循环中CM和VLDL颗粒核心TG的水解,使其释放游离脂肪酸,产生更小、更致密且富含胆固醇的CM和VLDL残余物[13] 。当TG的清除效率过低时,会引起血循环中TRLs及其残余物胆固醇(residual cholesterol,RC)的积累,增加As CVD事件风险,而与传统危险因素如LDL-C水平无关[9] 。


2 miRNA概述


miRNA是在真核生物基因组中高度保守的单链小非编码RNA,通过碱基互补配对原则与特定mRNA序列的3'UTR结合,诱导mRNA的降解或抑制其翻译从而下调基因表达,行使关键的转录后调控功能[14] 。


3 miRNA调控TRLs代谢的机制


现有研究显示,miRNA参与TRLs的生成、分泌和清除等过程,在TRLs正常和异常代谢途径中均发挥了重要调控作用。越来越多的证据强调,miRNA与As CVD相关的脂质稳态、血管重塑和血管平滑肌功能调节等过程密切相关[15-17] 。相较于其他非编码RNA,循环miRNA在体外能稳定存在,且具有较高组织和疾病的特异性,可通过实时荧光定量RCR和微阵列芯片等技术进行定量检测[18] 。循环miRNA作为非侵入性生物标志物,在评估TRLs及其残余物致As CVD风险方面具有较强临床检测价值和应用前景。


3.1 miRNA对APOB基因的调控APOB基因位于人类2号染色体的短臂,该基因或其调控区域的基因突变可引起高脂血症。Apo B是一种两亲性糖蛋白,APOB基因转录后表达两种形式的Apo B蛋白即Apo B-48和Apo B-100。在TRLs组装和分泌过程中,不同的Apo B亚型决定了组装的脂蛋白类型;其中,Apo B-48是小肠分泌CM颗粒的重要支架蛋白,Apo B-100在肝脏中不仅参与合成VLDL颗粒,也是LDL受体(low-density lipoprotein receptor,LDLR)的配体。Apo B是已知的促动脉粥样硬化形成因子。动脉壁内蓄积含有Apo B的脂蛋白颗粒可进一步诱导炎症,是驱动动脉粥样硬化斑块形成的关键过程[19] 。血液中Apo B-48的含量仅为Apo B-100的0.1%,现认为Apo B-100可能是比LDL-C或非HDL-C更有效的调脂治疗评估靶标[20] 。可调控并降低Apo B脂蛋白水平的miRNA或可能成为高脂血症和动脉粥样硬化的新治疗靶标。


miRNA可以直接靶向APOB基因、调节Apo B蛋白表达,进而影响As CVD的发生、发展过程。肝脏中特异性表达的miR-378a-3p,能够有效调节Apo B-100的分泌和稳定性,从而参与血脂异常的调节[21] 。在人类肝细胞中,miR-548p可以直接与APOB mRNA的3'-UTR区域相互作用,诱导其转录后降解,降低Apo B水平[22] 。颈动脉狭窄患者血浆细胞外囊泡miR-143-3p水平显著下降;通过构建人类APOB100转基因LDLR基因敲除小鼠动脉粥样硬化模型,发现miR-143-3p水平随着其年龄增长和动脉粥样硬化进展而逐渐降低[23] 。有学者基于siRNA技术设计合成了miR-30c的外源性模拟物,可明显降低Huh-7人肝肿瘤细胞和原代人肝细胞的Apo B分泌;可见,miR-30c可显著减少含Apo B脂蛋白生成,且不影响Apo AⅠ和其他细胞脂质水平[24] 。另有多项研究观察到循环miRNA如miR-122、miR-146a等与Apo B水平显著相关[25-26] ;尽管某些miRNA的具体生物学功能尚未明确,但针对miRNA影响Apo B脂蛋白水平调控机制的研究,将为miRNA在As CVD血脂异常诊疗方面的临床应用提供更多实验室依据。


3.2 miRNA对MTTP基因的调控MTP是MTTP基因的表达产物,是一种位于微粒体腔内的可溶性蛋白质,由55kDa的蛋白质二硫异构酶和一个独特的97kDa的大亚基组成。MTP是Apo B颗粒酯化的关键因子,在肝细胞和小肠上皮细胞中高度表达,促进中性脂质从内质网膜转运到Apo B,因而被认为是治疗高脂血症的潜在靶标。当MTP缺乏时,Apo B将会通过内质网相关降解途径被细胞质中的蛋白酶体降解[27] ,抑制MTP活性可以有效降低血循环中脂质含量。然

而,MTP抑制剂存在引起肝脏内TG堆积进而导致肝脏脂肪变性的副作用,目前临床应用开发仍受限[28] 。

关于靶向MTTP的miRNA研究报道较少。Soh等[29] 的工作发现,miR-30家族中的miR-30c能与MTTP mRNA的3'-UTR区域结合并诱导其降解;肝脏过表达miR-30c能特异性抑制肝脏MTTP mRNA、MTP蛋白水平及活性;miR-30c还可以通过靶向MTTP以外的基因来降低肝脏TG,从而减少TRLs的合成和分泌,这就抵消了因MTP活性降低可能导致肝脏TG堆积的副作用;后续实验中,Soh等[30] 还发现,增加茎环区域的碱基将有助于合成更有效的miR-30c模拟物。上述研究提示miR-30c模拟物可能在治疗As CVD血脂异常方面具有较大潜力。


在酒精性脂肪肝疾病中,乙醇会降低MTTP mRNA、MTP蛋白水平及活性。Mostofa等[31] 发现乙醇可诱导miR-200c表达,直接靶向作用于MTTP转录激活因子Hnf1b来调节脂质稳态。此外,miR-130b-3p和miR-130b-5p的过表达可以显著提高MTTP mRNA和MTP蛋白水平,从而增加肝脏VLDL的生成;但miR-130b对MTTP mRNA的影响是间接的,并不能直接靶向作用于MTTP基因[32] 。Mahjoubin 等[33] 发现miR-124和miR-16也可以显著下调MTTP表达。另有研究发现在餐后高脂血症患者中,血浆miR-122水平升高和miR-30c水平降低;miR122/30c比值与MTP、Apo B-48和TG水平以及CM粒径均呈明显正相关,可作为评估餐后血脂水平的新指标[27] 。更多直接调控MTTP基因和MTP蛋白的miRNA仍有待被发现,或可为As CVD调脂治疗及监测提供新思路。


3.3 miRNA对LPL基因的调控LPL是一种高度保守的哺乳动物蛋白,分子量约为50 k Da,由脂肪细胞、肌细胞和巨噬细胞等实质细胞合成和分泌。LPL作为限速酶参与循环TRLs血管内TG的水解,将包裹在CM和VLDL颗粒中的TG催化生成非酯化脂肪酸[9] 。当机体存在HTG的情况下,LPL酶活性降低则会导致循环TRLs的进一步积累。因此,正常LPL活性和功能在维持血循环中TG代谢平衡方面起着重要作用。然而,针对正常和疾病状态下调控LPL活性和功能具体机制的认识仍有待进一步研究。在治疗As CVD血脂异常的临床试验中,几种靶向LPL的药物却显示出不同的结果,可能是缺乏LPL在非药物靶向细胞中的功能信息[34] 。


miRNA对LPL基因的调控机制已见报道。miR-27家族成员miR-27a被证明能够靶向LPL mRNA的3'UTR特定区域并负向调节多物种脂肪细胞的分化过程[35-36] 。Wu等[37]发现miR-27a-3p而不是miR-27a-5p是脂肪生成的关键调节因子;LPL和PPARγ均被证实是miR-27a-3p的调控靶标,但LPL的敲低不会干扰成脂分化,而PPARγ的敲低则会显著降低脂肪生成,提示miR-27-3p是通过靶向PPARγ基因对脂肪生成发挥的抑制作用。此外,miR-152、miR-432、miR-199a-3p和miR-214-5p等多种miRNA也被证实可以通过靶向调控LPL基因,从而抑制脂肪细胞的分化[38-41] 。


Sendi等[42] 在模拟的人肝脏类器官中发现抑制miR-122的表达可能通过上调LPL导致脂肪堆积。在人内脏前脂肪细胞中敲低miR-424-5p,结果显示,miR-424-5p的消耗导致其预测的靶基因LPL水平显著升高[43] 。miR-590也被证明可能具有LPL转录后调节功能,可以直接抑制LPL mRNA及LPL蛋白的表达和活性,进而影响人巨噬细胞内的脂质堆积[44] 。动脉壁内巨噬细胞来源的miR-467b也可通过直接靶向抑制LPL基因来增加脂质摄取影响动脉粥样硬化进程[45] 。目前研究显示,动脉壁和血循环中LPL的表达高低可能与As CVD风险关系存在差异[46] 。


3.4 miRNA对其他基因的调控除了通过调节TRLs组装、分泌和清除的关键基因来调控TRLs的代谢外,miRNA还可影响其他TG和脂肪生成、脂解相关基因的表达,如脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FASN)、前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin kexin type 9,PCSK9)和Apo C-Ⅲ。

FASN是脂肪生成的关键酶,其活性调控关键脂肪转录基因的表达。研究发现,miR-23a/b-3p水平的增加,上调了喂食高脂肪饮食小鼠和瘦素受体缺陷2型糖尿病小鼠的FASN表达,从而促进肝细胞中TG的积累[47] 。人骨髓间充质干细胞的脂肪生成和分化与miR-328-5p的表达降低有关,而FASN的表达上调可以逆转miR-328-5p对脂肪生成和分化的作用[48] 。Shan等[49] 研究发现,miR-218-5p可以抑制脂肪细胞前分化,靶向抑制酰基辅酶A合成酶长链家族成员1的表达,进而降低FASN的表达水平。


PCSK9是LDL-C代谢过程中的重要调节因子,可诱导肝脏中LDLR的溶酶体降解,从而将LDL-C从循环中清除。PCSK9抗体抑制剂已成功应用于临床实践,用于治疗高胆固醇血症,减少As CVD事件发生风险[50] 。最新研究表明,包括miR-483-5p、miR-552-3p和miR-337-3p在内的多种miRNA可以靶向PCSK9的3'-UTR区域,抑制PCSK9蛋白的翻译,增加LDLR的表达和LDL-C的摄取[51-52,15] 。然而,有研究指出,血浆PCSK9水平与VLDL-TG的分泌率或清除率没有明显关联。尽管PCSK9是LDL代谢的重要调节因子,但它在TRLs代谢调节中的作用仍有待进一步研究探索[53] 。


Apo C-Ⅲ是TRLs的组成部分,有证据表明Apo C-Ⅲ可抑制LPL活性,延缓TG脂解和TRLs残余物的清除;另一方面,它还可抑制LPL非依赖性途径对TRL的去除[54] 。目前只有少数miRNA被发现可以靶向APOC3基因。Hu等[55]研究发现,在miR-4271的作用下,包含T等位基因的变异体rs4225能显著降低APOC3的3'UTR区域荧光素酶活性,且与冠心病风险降低相关。在另一项研究中,糖尿病患者循环miR-383水平降低,miR-383通过靶向抑制APOC3基因的表达,改善了高脂诱导糖尿病进程;过表达miR-383还能逆转高血糖诱导的细胞凋亡和氧化应激[56] 。


4总结与展望


TRLs可以通过多种机制影响动脉粥样硬化进程及AsCVD的发生、发展。靶向TG和TRLs及其残余物水平干预策略的推进,有望开启As CVD调脂治疗的新篇章。目前针对TRLs代谢相关途径的新型药物如米泊美生(mipomersen)和洛美他哌(lomitapide)等存在导致肝脏内TG堆积的副作用;miRNA因其在TRLs代谢途径中的重要调控作用,是靶向TG和TRLs及其残余物调脂治疗的新兴领域。本文总结归纳了多种miRNA靶向参与TRLs代谢相关基因调控的关键作用,旨在为As CVD血脂异常的防治提供了新理念。这些基因在TRLs组装、分泌和降解过程中受到广泛关注。其中,Apo B是参与合成TRLs的关键组件;MTP是Apo B颗粒酯化的调控酶,可以促进脂质转移;LPL是调控循环TRLs水解的核心限速酶,介导TG的脂解和TRLs的清除。miRNA疗法的开发尚处于早期阶段,目前在动物实验中,已经开始尝试使用某些miRNA模拟物进行选择性的调脂治疗,也取得了一定成果。尽管如此,由于miRNA的多效性,使其难以固定沉默某一特定基因,在人类临床试验中仍可能出现不可预期的潜在副作用[57] 。因此,研发miRNA靶向药物递送方式和方法,使miRNA类调脂药物能靶向作用于特定部位,是增加其可行性和安全性的必要措施。


参考文献略。


来源:顾卓蓥,吴嘉,汪俊军.微小RNA在调控富含三酰甘油脂蛋白代谢中的研究进展[J].临床检验杂志,2025,43(02):106-110.

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