本研究旨在从基础、临床及转化医学研究的角度,对近年来非编码RNA在泛血管疾病领域的研究进展进行系统综述。
本研究旨在从基础、临床及转化医学研究的角度,对近年来非编码RNA在泛血管疾病领域的研究进展进行系统综述。
泛血管疾病是一种多系统性血管病变,其主要病理特征为动脉粥样硬化性血管损伤,涵盖心血管疾病、脑血管疾病及外周血管疾病等。非编码RNA(ncRNA),特别是微小RNA、长链非编码RNA和环状RNA,在不同类型泛血管疾病中的关键作用已被广泛研究。近期研究表明,这些调控性RNA分子通过调节血管内皮功能、炎症反应、细胞凋亡和增殖等病理生理过程,参与泛血管疾病的发病机制。然而,目前尚无关于ncRNA在泛血管疾病中研究进展的系统性综述。因此,为全面系统地探讨ncRNA在泛血管疾病中的重要性,本文从基础、临床及转化医学角度对近年来ncRNA在泛血管疾病中的研究进行了综合归纳,旨在阐明其具体的生物学功能及致病机制。本综述有助于推动针对ncRNA的泛血管疾病靶向治疗策略的进一步发展。
泛血管疾病(PVD)是一种全身性血管疾病,其特征为内皮功能障碍,可累及心脏、脑、肾脏、四肢和主动脉等重要器官1。这一全面的定义涵盖了小血管病、微血管病和静脉疾病,以及与肿瘤、糖尿病和免疫系统疾病相关的血管病变1。根据受累部位的不同,PVD 可表现为冠状动脉疾病(CAD)、脑血管疾病、外周动脉疾病,或影响两个及以上血管床的多血管床疾病(图1)。由于不健康饮食、久坐不动和吸烟等普遍存在的生活方式危险因素,高血压、血脂异常、糖尿病和肥胖的发病率不断上升,导致PVD的患病率逐年增加。
目前,外周血管疾病(PVD)的预防和管理体系仍不完善。诊断和治疗方法主要基于单一血管疾病研究的结果。由于对多血管病变的研究不足,治疗通常依赖于局部动脉粥样硬化疾病所采用的二级预防策略和风险管理目标。在临床实践中,PVD 的管理分散于多个专科,包括心脏病学、神经病学、血管外科和介入医学,各专科采取各自独立的方法,在疾病全程中缺乏整合性的多学科协作。PVD 的病理生物学机制涉及内皮功能障碍、慢性炎症以及血管平滑肌细胞(VSMCs)的迁移与增殖(图2)。研究人员正在积极探寻能够干预这些机制的通路或因子,以延缓疾病进展。近年来,生物信息学的发展凸显了非编码RNA(ncRNA)在心血管疾病中作为关键检测因子和调控因子的重要作用2。在PVD中,ncRNA通过多种机制发挥关键作用。
与传统的蛋白质生物标志物或基因组DNA分析相比,非编码RNA(ncRNA)在研究泛血管疾病方面具有独特优势。其表达通常具有高度组织特异性,并能随疾病状态发生动态变化,从而更精确地反映病理过程。此外,ncRNA在血液和血浆等细胞外液体中具有显著的稳定性,使其非常适合作为微创性诊断和预后生物标志物,为全血管系统的综合风险评估提供潜在工具。ncRNA的转化潜力正在迅速拓展,尤其在RNA编辑等新兴领域。工程化的ncRNA可同时作为引导RNA以及编辑器递送系统的组成部分,协同提升编辑效率、稳定性和精确性。然而,大多数项目仍处于临床前或早期临床阶段,且面临诸如 体内 递送、剂量优化以及对编辑效率和安全性的全面评估仍需进一步解决。
1. 非编码RNA的结构与功能
人类基因组计划揭示,人类基因组中仅有1.5%的序列编码蛋白质,其余大部分曾被认为属于"非功能性"1。后续的ENCODE等项目证实,大量非编码DNA会被转录为非编码蛋白质的RNA(ncRNA),例如miRNA、lncRNA和circRNA。高通量测序技术的进步极大地推动了这些功能性ncRNA的发现,开启了ncRNA研究的新时代。目前关于ncRNA与心血管疾病的研究主要集中在miRNA、lncRNA和circRNA1。此外,ncRNA可根据长度分为长链非编码RNA(lncRNA,长度超过200个核苷酸)和短链非编码RNA。lncRNA的合成过程由RNA聚合酶II介导,通过类似于信使RNA(mRNA)的转录与剪接机制完成,其表达主要在转录水平上受到调控。lncRNA可通过与DNA、RNA或蛋白质相互作用,调控染色质结构与功能、基因转录以及RNA的剪接和翻译过程。此外,lncRNA还参与细胞器及核内凝聚物的形成与功能调控3。成熟的miRNA长度为21至25个核苷酸,由Dicer酶对其前体(长约70至90个核苷酸,具有发夹结构)进行加工产生。miRNA不编码蛋白质,主要通过影响mRNA的稳定性与翻译过程,在转录后水平调控基因表达,通常导致mRNA降解或翻译抑制4。然而,大多数circRNA来源于蛋白质编码基因的mRNA,仅有少数来源于非编码RNA。circRNA的生成通常被视为mRNA加工过程中的额外修饰。在此过程中,前体mRNA通过经典的剪接体机制产生线性mRNA,而circRNA则通过顺式元件或反式因子(如ZC3H14)介导的反向剪接形成。外显子型circRNA主要存在于细胞质中,而包含内含子或外显子的circRNA则主要定位于细胞核5。circRNA可通过充当miRNA海绵、蛋白质海绵或形成circRNA-蛋白质复合物(circRNPs)来发挥功能,从而影响信号通路。此外,细胞核内的circRNA还可增强RNA聚合酶II与DNA的结合,调控宿主基因的转录,进而影响后续的生物学反应与功能6。
尽管在包括冠状动脉疾病(CAD)、脑血管疾病和外周动脉疾病在内的多种外周血管疾病(PVD)类别中,关于非编码RNA(ncRNA)的研究已十分广泛,但目前仍缺乏系统性综述探讨ncRNA与PVD之间的关系。对外周血管疾病研究中ncRNA的应用进行全面综述至关重要,这有助于总结现有研究成果,并为未来的研究提供新的见解和方向(图3)。
2. 非编码RNA与动脉粥样硬化
动脉粥样硬化是外周血管疾病(PVD)中最常见且最重要的病理生理机制,长期以来一直是研究人员的主要关注点。随着非编码RNA(ncRNA)相关性日益凸显,其在动脉粥样硬化形成中的作用近年来已成为重点研究方向。
3. 非编码RNA与冠心病
冠心病(CHD)是全球主要的死亡原因,也是最常见的心血管疾病类型。其主要特征是冠状动脉内斑块积聚,阻碍血液流动,导致胸痛和呼吸困难等症状。研究表明,非编码RNA(ncRNA)通过调控基因表达并影响炎症反应和细胞功能,在冠心病的发生和发展中起着关键作用(表1)。
4. 非编码RNA与脑血管疾病
作为外周血管病(PVD)的关键组成部分,脑血管疾病具有复杂的病因和多种危险因素。本章将从非编码RNA(ncRNA)的不同类型及其作用机制入手,系统探讨其在脑血管疾病中的作用,从而加深对发病机制的理解,并为未来的诊断与治疗研究提供新的方向(表2)。
5. NcRNA 与外周血管疾病
非编码RNA(ncRNA)已被证实不仅在动脉粥样硬化的发生发展中发挥关键作用,还通过多种生物学机制参与心血管和脑血管疾病的病理生理过程。Chen等基于GEO表达谱构建了免疫相关竞争性内源RNA(ceRNA)网络,发现由LINC00221、miR-17-5p、miR-20b-5p和CREB1组成的网络可能通过调控单核细胞和M1型巨噬细胞的浸润促进外周动脉闭塞性疾病64。在肢体缺血小鼠模型中,Huang等报道长链非编码RNA H19可竞争性结合miR-107,上调FADD表达,从而激活细胞焦亡通路,同时促进细胞增殖、迁移、血管生成及血流恢复65。
多个miRNA也被确定为外周动脉疾病中的关键调控因子。Lee等人发现,循环中的miR-548j-5p在PAD患者中显著下调。该miRNA通过调控NOS和SDF-1信号通路,促进内皮祖细胞的迁移和管状结构形成,从而促进血管生成66。在糖尿病性PAD中,Cheng等人鉴定出miR-181a/b是临床肢体缺血的关键介质;其缺失会减少单核细胞募集,并损害缺血肢体的血管再生67。Ahmed等人报道,PAD患者骨骼肌中miR-210水平升高,该miRNA可调控线粒体呼吸及细胞对缺氧的适应性68。此外,Cheng等人表明,miR-130b-3p通过抑制BMP/TGF-β通路促进血管生成,提示其可能作为治疗靶点,以减轻肢体坏死和截肢风险69。Zaied等人进一步证明,miR-93通过激活G6PD和磷酸戊糖通路增强血管生成,其恢复血流的效果优于VEGF165a70。McCoy等人揭示,在严重肢体缺血中下调的miR-375通过靶向KLF5调控NF-κB信号通路,影响血管生成反应71。
与lncRNA和miRNA相比,circRNA在外周血管疾病中的研究仍然有限。然而,鉴于circRNA在心血管和脑血管疾病中已明确的作用,其很可能也参与了外周血管疾病的发病机制及治疗过程,值得进一步开展机制性和转化性研究。
作为一类不直接编码蛋白质的RNA分子,非编码RNA(ncRNA)已成为外周血管疾病(PVD)研究中的一个前景广阔的方向。这类疾病包括动脉粥样硬化、冠心病(CHD)、脑血管疾病和外周血管疾病,其共同特征是血管内皮功能障碍。ncRNA通过调控基因表达、调节炎症反应以及调控细胞增殖与凋亡,在这些疾病的进展与治疗中发挥着重要作用。在动脉粥样硬化中,miRNA通过炎症、氧化应激和泡沫细胞形成等机制影响疾病进程,而lncRNA和circRNA则通过调节细胞迁移、自噬及信号通路,为早期诊断和干预提供了新的研究方向。在冠心病中,ncRNA通过影响斑块稳定性、心肌细胞凋亡和炎症反应,成为实现精准治疗的潜在靶点。脑血管疾病的研究已揭示ncRNA在脑缺血损伤后的血管再生、神经保护及炎症反应中的作用,为卒中等疾病的治疗开辟了新途径。在外周血管疾病中,尽管相关研究尚处于初期阶段,但已有证据表明ncRNA可调控血管生成、能量代谢和纤维化过程,展现出潜在的治疗价值。
展望未来,非编码RNA(ncRNA)研究仍面临诸多挑战。首先,ncRNA在不同疾病中的共性与特异性功能需要深入探索,以揭示其核心调控网络。其次,目前大量研究仍停留在基本作用机制层面,如何将这些发现转化为临床应用是未来发展的关键方向。此外,随着高通量测序技术和生物信息学的不断进步,ncRNA在临床检测方法、诊断标志物及治疗靶点的开发方面将迎来重要机遇。特别是在精准医学和个体化治疗的背景下,ncRNA有望成为诊断和治疗外周血管疾病(PVD)的基本组成部分。
总之,非编码RNA在周围血管疾病(PVD)中的作用已得到广泛认可。通过加强多学科协作、开展更大规模的临床研究,并将非编码RNA与传统治疗手段相结合,该领域有望取得显著进展,从而实现更早期的诊断、更精准的治疗以及更好的临床预后。

图1:泛血管疾病。 请点击此处查看此图的放大版本。

图2:动脉粥样硬化的机制。 请点击此处查看该图的放大版本。

图3:泛血管疾病中的非编码RNA。请点击此处查看此图的放大版本。
表1:非编码RNA与冠心病。 请点击此处下载该表格。
表2:非编码RNA与脑血管疾病。 请点击此处下载该表格。
作者声明不存在利益冲突。
本工作得到湛江市科技计划项目(2021A1003-1)、广东省中医药局科研项目(20221441)以及广东省基础与应用基础研究基金(No.2023A1515010482)的资助。李伟燕:概念化,撰写初稿。方玲燕、曾凤雅和曹健:概念化,撰写审阅。 & 编辑;Can Chen:撰写-审阅 & 编辑,监督,项目管理,资金获取。所有作者均阅读并批准了最终稿。