本文主要内容转载自《非编码RNAs与勃起功能障碍关系研究进展》，原文刊载于《中华男科学杂志》2016，22（2）：160-164；综述作者：晏萧；审校：姜睿；作者单位：四川医科大学附属第一医院泌尿外科。

40～70岁男性中约有52%患有不同程度的勃起功能障碍（erectile dysfunction，ED）。阴茎勃起是一个由血管神经所调节的复杂过程，涉及多个信号转导通路。

非编码RNAs（non-coding RNAs，ncRNA）除了核糖体RNA（rRNA）和转运RNA（tRNA）外，还包含小核RNA（small nuclear RNA，snRNA）、微小RNA（microRNA，miRNA）、短发夹RNA（short hair pinRNA，shRNA）、小激活RNA（small activating RNA，saRNA）、小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA）、长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）等从基因组上转录，但不翻译成蛋白质的一类RNA。它们在转录水平调节基因表达、RNA加工、翻译，并可以引导DNA合成或基因组重排，作为核酶和核糖开关，RNA靠自身结构发挥生物学功能，但大部分的ncRNAs是通过形成RNA-蛋白质复合物而发挥功能，其中包括核糖体、snRNPs、snoRNPs、端粒酶、miRNA和lncRNA等。在哺乳动物中只有约1%的基因编码蛋白质，转录的绝大部分是由ncRNAs参与调控基因的表达。

ncRNAs可通过对部分基因表达调控作用于阴茎勃起过程中NO-cGMP、RhoA/Rho激酶等通路参与ED的病理生理机制中。对ncRNAs与ED关系的研究不仅能使我们从分子水平对阴茎勃起的生理机制更加了解，还为将来探寻新的ED治疗方法奠定基础。本文对作为当前研究热点的microRNAs、shRNAs、saRNAs、siRNAs、lncRNAs与ED关系的研究进展作一综述。

1、microRNAs与ED关系

microRNAs是一类内源性，长度约为20～24个核苷酸的单链ncRNAs。miRNAs通过与部分互补的mRNA的3＇非翻译区靶位点结合从而导致目的mRNA降解，或抑制mRNA所编码的蛋白质翻译过程。部分miRNAs有特定的单个靶基因，其他miRNAs可作为基因表达调节过程中主要调节器同时调控多个基因的表达，也可多个miRNAs组合同时调控某个基因的表达。在人类基因组表达中miRNAs能够调节约60%以上mRNA的转录过程，参与调节许多过程，包括增殖、分化、凋亡和发展。

已发现在糖尿病大鼠的阴茎组织中有28种miRNAs表达失调，其中miR-92a显著上调，同时糖尿病ED大鼠阴茎组织中eNOS水平明显降低，推测miR-92a在糖尿病ED大鼠阴茎组织中过度表达将导致eNOSmRNA及蛋白在大鼠血管内皮细胞中的表达降低，而抑制miR-92a能够提高eNOSmRNA及蛋白在大鼠血管内皮细胞中的表达，表明miR-92a是血管内皮细胞eNOS表达的重要调节器，也意味着miR-92a可能在糖尿病相关ED中起着重要作用。此外，在关于饮食引起血管源性的ED研究中，通过对比饮食引起高血脂及高血糖ED小鼠和正常C57BL/6J小鼠阴茎海绵体组织中microRNAs表达，发现正常C57BL/6J小鼠阴茎海绵体组织中miR-125b-5p和miR-145大量表达。miR-125b-5p既在血管内皮细胞中高表达，也在动脉平滑肌中表达。miR-145在血管平滑肌中表达，可通过改变平滑肌细胞表型、细胞膜离子通道的表达和压力变化影响平滑肌细胞的舒缩功能，还具有诱导多能干细胞分化为血管平滑肌细胞的功能，也能促进血管平滑肌分化。在胚胎时期miR-145就在平滑肌细胞中表达，随着胚胎的成熟，miR-145表达下调，平滑肌细胞表现为增殖改变，出生后由于平滑肌细胞处于分化成熟状态，miR-145又表现为高表达状态，推测miR-145通过调节阴茎海绵体血管平滑肌舒缩功能及其分化而影响阴茎勃起功能。与正常C57BL/6J小鼠相比饮食引起的ED小鼠阴茎组织中有5种miRNAs（miR-720、miR-1937a、miR-1937c、miR-205、miR-151-5p）表达显著上调。但目前没有关于这5种上调的miRNAs与ED关系的相关研究，其中前列腺癌患者预后不良与miR-205对雄激素受体负调节相关，miR-205也可能通过对雄激素受体负调节影响阴茎勃起功能。

在年龄相关性ED研究中发现老年ED大鼠阴茎组织中有4种高表达的miRNAs（miR-1、miR-200a、miR-203及miR-206）可能通过调节eNOS/NO/PKG和PGE1/PKA通路在老年ED的病理生理机制中起着重要作用。阴茎海绵体内有5种基因（KT3、PIK3CA、CALM、SIRT1、CAV1）能够调节内皮细胞eNOS功能，其中KT3和PIK3CA是调节内皮细胞抗凋亡过程有关的PI3K/Akt/eNOS通路中两个关键因素。老年ED大鼠阴茎海绵体中miR-1及miR-203高表达能下调KT3和PIK3CA从而促进内皮细胞的凋亡。肌钙蛋白在eNOS活化及内皮细胞NO快速产生中必不可少，miR-1和miR-206的高度表达能下调编码肌钙蛋白的基因CALM，引起肌钙蛋白的产出减少从而可能影响勃起功能。SIRT1基因能够上调eNOS活性，增加NO的产出及促进内皮依耐性舒张。上调的miR-200a通过抑制SIRT1从而影响eNOS/NO/PKG通路损伤血管内皮功能参与老年性ED的发生机制。这4种microRNAs也能通过调节eNOS/NO/PKG和PGE1/PKA通路中的3个关键酶（sGC、AC、PKA）的相关基因表达来影响勃起功能。其中miR-200a、miR-206、miR-203能够下调GUCY1A3、ADCY1、PRKAR2B以影响它们所分别编码的sGC、AC及PKA从而抑制eNOS/NO/PKG和PGE1/PKA通路。阴茎海绵体内平滑肌中sGC的活化需与CAV1编码的小窝蛋白1（caveolin-1）结合。miR-203能够负调节CAV1［20］，因此miR-203上调使CAV1的异常表达可能会引起sGC的功能失调，进而抑制老年ED大鼠阴茎海绵体平滑肌内eNOS/NO/PKG通路。此外，4种microRNAs高表达还能调节平滑肌松弛，miR-206高表达将下调编码平滑肌细胞膜钾通道的KCNMB2基因，从而抑制老年ED大鼠阴茎海绵体平滑肌松弛。此外，CHP、PRKCB、EDN1、CALM、MYLK这5种基因所编码的蛋白质参与血管平滑肌收缩、钙依耐性和钙非依耐性信号通路，它们能被这4种在老年大鼠阴茎组织中高度表达的miRNAs下调，从而抑制老年大鼠阴茎海绵体平滑肌收缩，这可能是平滑肌松弛的一个保护机制。

2、shRNAs与ED关系

shRNAs包括2个短反向重复序列，中间由一茎环（loop）序列分隔组成发夹结构。shRNAs通过抑制mRNA翻译和/或诱导其降解使基因表达沉默。目前在shRNAs与ED关系的研究中使用的shRNAs皆由人工合成。

胰岛素样生长因子结合蛋白-3（insulin-like growth factor binding proteins-3，IGFBP-3）是生长因子家族的成员，IGFBP-3表达增强可能是ED发展的重要因素。向糖尿病大鼠阴茎海绵体注射IG-FBP-3shRNA（pGPU6/GFP/Neo-IGFBP-3）可以降低IGFBP-3在阴茎海绵体的表达，注射IGFBP-3shR-NA12周后大鼠阴茎海绵体平滑肌百分比、血清睾酮浓度及cGMP水平都较对照组显著升高，血清低密度脂蛋白和甘油三酯浓度和对照组相比显著下降，勃起功能得到明显改善。将IGFBP-3shR-NA质粒载体（pGPU6/GFP/Neo-shIGFBP-3）注射到老年大鼠阴茎海绵体中，4周后实验组大鼠较对照组大鼠IGFBP-3表达下降，且勃起功能明显改善，NOS活性及cGMP浓度显著提升，推测IGFBP-3shRNA通过降低IGFBP-3表达影响血清睾酮浓度、阴茎海绵体平滑肌百分比、血清低密度脂蛋白、甘油三酯及NO-cGMP通路而改善阴茎勃起功能。此外，将携带PDE5A3基因位点的特异性shRNA重组腺病毒（rAd5-shRNA-PDE5A3）转染到人阴茎海绵体细胞后胞内cGMP水平显著高于对照组，在转染后72h最为显著，cGMP水平增高可通过NO-cGMP通路改善阴茎勃起功能，因此PDE5A3基因位点有望成为将来ED基因治疗的靶点。

3、siRNAs与ED关系

siRNAs是一种内源性生成或人工合成的长度为21～23个核苷酸的双链RNA（dsRNA）。siR-NAs介导细胞内mRNA发生特异性降解，从而导致靶基因的表达沉默，产生相应的功能表型缺失的现象称为RNA干涉（RNA interference，RNAi）。在与ED的相关研究中siRNAs以人工合成为主，未见有关内源性siRNA与ED的实验研究。

RhoA/Rho激酶可通过钙离子敏感机制参与阴茎勃起过程，使海绵体血管平滑肌收缩，从而影响勃起功能。将ROCK2siRNA注射大鼠阴茎海绵体后可抑制ROCK2蛋白表达，注射后海绵体组织eNOS、p-eNOS蛋白表达增强，NOS活性增强，使自发性高血压大鼠勃起功能得到改善。此外，NOS蛋白抑制剂（PIN）与nNOS结合将导致nNOS不能充分活化，通过影响NO-cGMP通路导致阴茎勃起功能降低。将PINsiRNA和PINshRNA构建的质粒载体在体外转染到HEK293细胞及注入老年大鼠阴茎海绵体中，发现PINsiRNA和PINshRNA都能明显抑制PIN表达并能使得老年大鼠勃起功能得到明显改善。

4、saRNAs与ED关系

RNA激活（RNA activation，RNAa）是一种新发现的靶向特定基因启动子区域而不是编码序列的小双链RNA所介导的基因表达上调机制，能诱导RNAa现象的小分子双链RNA被称为saRNAs，saR-NAs能够激活内源性基因的表达。

血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是一种具有较强血管生成能力的细胞因子，具有刺激细胞增殖、延缓衰老、抑制细胞凋亡和促进神经再生的功能。在ED模型中VEGF能够改善内皮细胞及平滑肌细胞功能障碍。而内皮细胞和平滑肌细胞作为阴茎海绵体结构基础，在阴茎勃起过程中起着重要作用，由此可推断VEGF在勃起功能的生理作用中有着重要意义。在体外将VEGF的目标启动子saRNA（dsVEGF-706）转染到原代人阴茎海绵体平滑肌细胞（CCSMCs）中，dsVEGF-706能够诱导VEGF的产生。此外，将iNOS启动子序列的saRNA（AdU6/shiNOS）以腺病毒为介导分别在体外转染至大鼠阴茎海绵体平滑肌细胞中培养及注射到糖尿病大鼠阴茎海绵体中，腺病毒介导的iNOSsaRNA引起iNOS在大鼠海绵体平滑肌细胞中表达持续上调，海绵体内注射AdU6/shiNOS促进iNOS在体内表达以及能够使糖尿病大鼠通过细胞内NO-cGMP通路显著增加海绵体内压力峰值而改善勃起功能。

5、lncRNAs与ED关系

lncRNAs是长度＞200个核苷酸的一类ncRNA，参与调节转录模式、蛋白质的活动、基因组印记、染色质修饰、核内运输等多种调控过程，还可作为小RNA的前体。lncRNAs涉及多种生理和病理过程，包括癌症。

研究证明雄激素具有维持阴茎组织结构完整性、阴茎小梁平滑肌生长和功能、阴茎海绵体神经纤维网的完整性、海绵体信号传导途径、海绵体生肌和成脂分化、阴茎对刺激的生理性反应、促进海绵体血流动力学等作用，均与ED的发生紧密相关。lncRNAs可通过调节雄激素受体而参与到前列腺癌的发展中，例如前列腺癌基因表达标记1（PCGEM1）是雄激素诱导的前列腺特异性lncRNA，其过度表达与前列腺肿瘤高度相关，推测lncRNAs可通过对雄激素受体的调节而影响阴茎勃起功能，目前没有确切关于lncRNAs与ED关系的相关研究报道。

6、总结与展望

ncRNAs可通过上调或抑制多种基因的表达影响阴茎的勃起功能。miRNAs主要通过调节eNOS活性影响NO-cGMP通路，也可调节阴茎海绵体血管平滑肌舒缩功能及阴茎海绵体平滑肌松弛而影响阴茎勃起功能。shRNAs、siRNAs和saRNAs3类ncRNAs在目前与ED的有关研究中都由人工合成，还未见到相关内源性ncRNA与ED关系的研究。其中shRNAs、siRNAs主要作为RNAi技术应用于ED的研究，在相关研究中通过RNAi抑制IGFBP-3、ROCK2、PIN产出，使ED大鼠勃起功能得到改善。saRNAs可通过上调相关基因表达诱导VEGF、iNOS产出增加改善ED大鼠勃起功能。总的来说，目前有关ncRNAs与ED关系的研究较少，未见ncRNAs对H2S、CO通路及阴茎勃起其他相关物质如雄激素、乙酰胆碱、血管活性肠肽、cAMP等调节影响阴茎勃起过程的研究报道。对于其他ncRNAs如ln-cRNAs、piRNAs、snRNAs等对ED影响的研究也较少。此外，内源性shRNAs、siRNAs和saRNAs与ED的关系也有待研究，所以需要加强ncRNAs与ED关系的研究，将已取得的研究成果应用于实际临床治疗中。另外，如何提高基因转染效率、使ncRNA在阴茎组织中长久稳定表达等一系列问题亦需进一步研究。

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