Deze studie heeft als doel een gedetailleerde review te maken van de onderzoeksvooruitgang in ncRNA voor panvasculaire aandoeningen in de afgelopen jaren, vanuit het perspectief van basis, klinisch en translationeel medisch onderzoek.
Reviewartikel
Deze studie heeft als doel een gedetailleerde review te maken van de onderzoeksvooruitgang in ncRNA voor panvasculaire aandoeningen in de afgelopen jaren, vanuit het perspectief van basis, klinisch en translationeel medisch onderzoek.
Panvasculaire aandoeningen zijn een type multisystemische vasculaire aandoening, voornamelijk gekenmerkt door atherosclerotische vasculaire laesies als een veelvoorkomend pathologisch kenmerk, waaronder hart- en vaatziekten, cerebrovasculaire aandoeningen en perifere vasculaire aandoeningen, onder andere. De cruciale betrokkenheid van niet-coderend RNA (ncRNA), met name microRNA, lang niet-coderend RNA en circulair RNA, bij verschillende typen panvasculaire ziekten is grondig bestudeerd. Recente studies hebben aangetoond dat deze regulerende RNA-moleculen betrokken zijn bij de mechanismen achter panvasculaire ziekten door pathofysiologische processen zoals de functie van het vasculaire endotheel, ontstekingsrespons, apoptose en proliferatie te moduleren. Er is echter momenteel geen systematische review over de onderzoeksvooruitgang van ncRNA bij panvasculaire aandoeningen. Daarom om een uitgebreide en systematische bespreking te bieden van het belang van ncRNA bij panvasculaire aandoeningen. Deze studie biedt een uitgebreide synthese van recent ncRNA-onderzoek naar panvasculaire aandoeningen vanuit basaal, klinisch en translationeel perspectief, met als doel de specifieke biologische rollen en pathogene mechanismen te verduidelijken. Deze review draagt bij aan de betere ontwikkeling van gerichte behandelingen gericht op ncRNA bij panvasculaire aandoeningen.
Panvasculaire aandoening (PVD) is een systemische vasculaire aandoening die wordt gekenmerkt door endotheeldisfunctie, waarbij vitale organen worden aangetast, waaronder het hart, de hersenen, nieren, ledematen en aorta1. Deze uitgebreide definitie omvat kleine vaten, microvasculaire en veneuze aandoeningen, evenals vasculaire aandoeningen die geassocieerd zijn met tumoren, diabetes en immuunstoornissen1. Afhankelijk van het getroffen gebied kan PVD zich uiten als coronaire hartziekte (CAD), cerebrovasculaire ziekte, perifere arteriële ziekte of polyvasculaire ziekte, die twee of meer vasculaire bedden treft (Figuur 1). Gezien de veelvoorkomende risicofactoren voor levensstijl, waaronder ongezond dieet, zittend gedrag en roken, neemt de incidentie van hypertensie, dyslipidemie, diabetes en obesitas toe, wat bijdraagt aan een jaarlijkse toename van de prevalentie van PVD.
Momenteel zijn de preventie- en beheersystemen voor PVD suboptimaal. Diagnose- en behandelmethoden zijn voornamelijk afgeleid van de resultaten van studies naar enkelvoudige vasculaire aandoeningen. Door onvoldoende onderzoek naar multivasculaire aandoeningen zijn behandelingen vaak afhankelijk van secundaire preventiestrategieën en risicobeheerdoelstellingen die worden gebruikt voor lokale atherosclerotische ziekten. In klinische omgevingen is de behandeling van PVD gefragmenteerd over specialismen, waaronder cardiologie, neurologie, vaatchirurgie en interventiegeneeskunde, die een gespecialiseerde aanpak hanteren zonder geïntegreerde, multidisciplinaire samenwerking gedurende de ziektecyclus. De pathobiologische mechanismen van PVD omvatten endotheeldisfunctie, chronische ontsteking en de migratie en proliferatie van vasculaire gladde spiercellen (VSMC's) (Figuur 2). Onderzoekers zijn actief bezig met het onderzoeken van routes of factoren die kunnen ingrijpen in deze mechanismen om de ziekteprogressie te vertragen. Onlangs heeft de opkomst van bio-informatica niet-coderend RNA (ncRNA) benadrukt als belangrijke detectoren en regulatoren bij hart- en vaatziekten2. Bij PVD speelt ncRNA een cruciale rol via verschillende mechanismen.
In vergelijking met traditionele eiwitbiomarkers of genomische DNA-analyses bieden ncRNA's duidelijke voordelen voor het bestuderen van panvasculaire aandoeningen. Hun expressie is vaak sterk weefselspecifiek en kan dynamisch worden aangepast als reactie op ziektetoestanden, waardoor een preciezer venster op pathologische processen ontstaat. Bovendien maakt hun opmerkelijke stabiliteit in extracellulaire vloeistoffen zoals bloed en plasma ze uitzonderlijk geschikt als minimaal invasieve diagnostische en prognostische biomarkers, wat een potentieel instrument biedt voor geïntegreerde risicobeoordeling binnen de vaatstructuur. Het translationele potentieel van ncRNA's breidt zich snel uit, vooral in opkomende gebieden zoals RNA-bewerking. Engineered ncRNA's kunnen zowel fungeren als gids-RNA's als componenten van het editor-leveringssysteem, wat synergetisch de bewerkingsefficiëntie, stabiliteit en precisie verbetert. De meeste programma's bevinden zich echter nog in een preklinisch of vroeg klinisch stadium, en uitdagingen zoals in vivo toediening, doseringsoptimalisatie en uitgebreide evaluatie van de montageprestaties en veiligheid vereisen verdere oplossing.
1. Structuur en functie van ncRNA
Het Human Genome Project toonde aan dat slechts 1,5% van het menselijk genoom codeert voor eiwitten, waarbij de meerderheid ooit als "niet-functioneel" werd beschouwd. Latere projecten zoals ENCODE toonden aan dat een groot deel van dit niet-coderende DNA wordt getranscribeerd in niet-eiwitcoderende RNA's (ncRNA's), zoals miRNA's, lncRNA's en circRNA's. Vooruitgang in high-throughput sequencing heeft sindsdien de ontdekking van deze functionele ncRNA's gekatalyseerd, waarmee een nieuw tijdperk in hun onderzoek is ingeluid. Onderzoek naar ncRNA en hart- en vaatziekten richt zich voornamelijk op miRNA, lncRNA en circRNA1. Daarnaast wordt ncRNA op lengte ingedeeld in long ncRNA (lncRNA, meer dan 200 nucleottiden) en short ncRNA. De synthese van lncRNA, een proces dat wordt gemedieerd door RNA-polymerase II via transcriptie en splicing vergelijkbaar met boodschapper-RNA (mRNA), wordt fundamenteel gereguleerd op transcriptieniveau. De lncRNA's reguleren de structuur en functie van chromatine, gentranscriptie en RNA-splicing en -translatie via interacties met DNA, RNA of eiwitten. Daarnaast nemen lncRNA's deel aan de vorming en functionele regulatie van organellen en nucleaire condensaten3. Volwassen miRNA's, variërend van 21 tot 25 nucleotiden, worden geproduceerd door Dicer die hun voorlopers verwerkt, die ongeveer 70 tot 90 nucleotiden lang zijn en een haarspeldstructuur hebben. De miRNA's, die geen eiwitten coderen, reguleren genexpressie op post-transcriptieniveau door de stabiliteit en translatie van mRNA te beïnvloeden, wat doorgaans leidt tot mRNA-degradatie of translatieremming4. De meeste circRNA's zijn echter afkomstig van eiwit-coderende mRNA's, met een minderheid afkomstig van ncRNA's. De productie van circRNA's wordt doorgaans gezien als een extra aanpassing in mRNA-verwerking. In dit proces resulteert pre-mRNA-splicing via het typische spliceosoommechanisme in lineaire mRNA's, terwijl circRNA's ontstaan door terug-splicing door cis-elementen of transfactoren (bijv. ZC3H14). Exonische circRNA's worden voornamelijk in het cytoplasma aangetroffen, terwijl circRNA's die introns of exonen bevatten voornamelijk in nucleus5 bevinden. De circRNA's functioneren als miRNA-sponsen, eiwitsponsen of door circRNA-eiwitcomplexen (circRNP's) te vormen, waardoor ze de signaalroutes beïnvloeden. Daarnaast kunnen nucleaire circRNA's de binding van RNA-polymerase II versterken om de transcriptie van gastheergenen te reguleren, wat de daaropvolgende biologische responsenen functies beïnvloedt.
Ondanks uitgebreid onderzoek naar ncRNA in verschillende categorieën van PVD, waaronder CAD, cerebrovasculaire ziekten en perifere arteriële ziekte, ontbreken systematische reviews die de relatie tussen ncRNA en PVD onderzoeken. Het uitvoeren van een uitgebreide review van ncRNA-toepassingen in PVD-onderzoek is cruciaal, omdat dit helpt om bestaand onderzoek samen te vatten en nieuwe inzichten en richtingen biedt voor toekomstige studies (Figuur 3).
2. NcRNA en atherosclerose
Atherosclerose is het meest voorkomende en significante pathofysiologische mechanisme bij PVD en blijft een belangrijk aandachtspunt voor onderzoekers. Naarmate de relevantie van ncRNA steeds meer aan het licht komt, is de rol ervan bij de vorming van atherosclerose de afgelopen jaren een belangrijk onderzoeksfocus geworden.
3. NcRNA en CHD
CHD is wereldwijd een toonaangevende doodsoorzaak en de meest voorkomende vorm van hart- en vaatziekten. Het belangrijkste kenmerk is de ophoping van plaque in de kransslagaders, die de bloedtoevoer belemmert en symptomen veroorzaakt zoals pijn op de borst en kortademigheid. Studies geven aan dat ncRNA cruciaal is voor het ontstaan en de progressie van CHD door genexpressie te reguleren en ontstekingsreacties en cellulaire functies te beïnvloeden (Tabel 1).
4. NcRNA en cerebrovasculaire aandoeningen
Als een cruciaal onderdeel van PVD wordt cerebrovasculaire ziekte gekenmerkt door een complexe etiologie en meerdere risicofactoren. Dit hoofdstuk begint met de verschillende typen en mechanismen van ncRNA's, waarbij systematisch hun rol bij cerebrovasculaire ziekten wordt onderzocht, waardoor het begrip van de pathogenese wordt verdiept en nieuwe richtingen wordt geboden voor toekomstig onderzoek naar diagnose en behandeling (Tabel 2).
5. NcRNA en perifere vasculaire aandoeningen
Niet-coderende RNA's (ncRNA's) zijn aangetoond als cruciale rollen, niet alleen in de ontwikkeling van atherosclerose, maar ook in de pathofysiologie van cardiovasculaire en cerebrovasculaire ziekten via diverse biologische mechanismen. Chen et al. construeerde een immuungerelateerd concurrerend endogeen RNA (ceRNA) netwerk op basis van GEO-expressieprofielen, waaruit bleek dat een netwerk bestaande uit LINC00221, miR-17-5p, miR-20b-5p en CREB1 perifere arteriële occlusieve ziekte kan bevorderen door de infiltratie van monocyten en M1-type macrofagen64 te moduleren. In een muismodel van ledemaat-ischemie rapporteerden Huang et al. dat lncRNA H19 competitief bindt aan miR-107 om FADD op te reguleren, waardoor de pyroapoptose-route wordt geactiveerd en tegelijkertijd celproliferatie, migratie, angiogenese en bloedstroomherstel65 wordt bevorderd.
Meerdere miRNA's zijn ook geïdentificeerd als belangrijke regulatoren bij perifere arteriële ziekte. Lee et al. observeerden dat circulerende miR-548j-5p significant werd verlaagd bij PAD-patiënten. Dit miRNA faciliteert de migratie en vorming van buiscellen van endotheliale voorlopers door de NOS- en SDF-1-signalering te moduleren, waardoor angiogenese66 wordt bevorderd. In diabetische PAD identificeerden Cheng et al. miR-181a/b als een cruciale mediator van klinische ledemaat-ischemie; de ablatie verminderde de rekrutering van monocyten en verstoorde de vasculaire regeneratie in ischemische ledematen67. Ahmed et al. rapporteerden verhoogde miR-210-niveaus in skeletspieren van PAD-patiënten, waar het mitochondriale ademhaling en cellulaire aanpassing aan hypoxie68 reguleert. Daarnaast toonden Cheng et al. aan dat miR-130b-3p angiogenese bevordert door het onderdrukken van de BMP/TGF-β route, wat wijst op het potentieel ervan als therapeutisch doelwit om ledemaatnecrose en amputatierisico69 te verminderen. Zaied et al. toonden verder aan dat miR-93 de angiogenese versterkt door G6PD en de pentosefosfaatroute te activeren, wat leidt tot een robuustere bloedstroomherstel dan VEGF165a70. McCoy et al. toonden aan dat miR-375, gedownreguleerd bij kritieke ledemaat-ischemie, KLF5 aanstuurt om NF-κB-signalering te moduleren en angiogene reacties te beïnvloeden71.
In tegenstelling tot lncRNA's en miRNA's blijft onderzoek naar circRNA's bij perifere vasculaire ziekten beperkt. Gezien hun goed gevestigde rol in cardiovasculaire en cerebrovasculaire pathologieën zullen circRNA's waarschijnlijk ook bijdragen aan de pathogenese en behandeling van perifere vasculaire aandoeningen, wat verdere mechanistische en translationele onderzoeken rechtvaardigt.
Als een klasse van RNA-moleculen die niet direct voor eiwitten coderen, is ncRNA uitgegroeid tot een veelbelovend gebied in de studie van PVD. Deze ziekten omvatten atherosclerose, CHD, cerebrovasculaire aandoeningen en perifere vasculaire aandoeningen, gekenmerkt door vasculaire endotheeldisfunctie. ncRNA's beïnvloeden de ontwikkeling en behandeling van deze ziekten aanzienlijk door genexpressie te reguleren, ontstekingsreacties te moduleren en celproliferatie en apoptose te reguleren. Bij atherosclerose beïnvloeden miRNA's de ziekteprogressie via mechanismen zoals ontsteking, oxidatieve stress en schuimcelvorming, terwijl lncRNA en circRNA celmigratie, autophagie en signaalroutes moduleren, wat nieuwe richtingen biedt voor vroege diagnose en interventie. Bij CHD bieden ncRNA's potentiële doelwitten voor precieze behandelingen door invloed te hebben op de stabiliteit van plaque, cardiomyocytenapoptose en ontstekingsreacties. Onderzoek naar cerebrovasculaire aandoeningen heeft de rol van ncRNA's in vasculaire regeneratie, neuroprotectie en ontstekingsrespons na cerebraal ischemisch letsel geïdentificeerd, waardoor nieuwe behandelmogelijkheden zijn geopend voor aandoeningen zoals beroerte. Bij perifere vaatziekten, hoewel onderzoek nog in de beginfase is, suggereert bewijs dat ncRNA's angiogenese, energiemetabolisme en fibrose reguleren, wat potentieel therapeutisch effect aantoont.
Vooruitkijkend staat ncRNA-onderzoek voor verschillende uitdagingen. Ten eerste vereisen de overeenkomsten en specificiteiten van de rollen van ncRNA's over verschillende ziekten diepgaande verkenning om hun kernregulerende netwerken te ontdekken. Ten tweede blijft veel onderzoek op het niveau van basismechanismen; Het vertalen van deze bevindingen naar klinische toepassingen is een cruciale toekomstige richting. Daarnaast zal, met de vooruitgang in high-throughput sequencingtechnologieën en bio-informatica, de ontwikkeling van klinische detectiemethoden, diagnostische markers en therapeutische doelen voor ncRNA aanzienlijke kansen bieden. Vooral binnen de context van precisiegeneeskunde en gepersonaliseerde behandeling staat ncRNA op het punt een fundamenteel onderdeel te worden bij het diagnosticeren en behandelen van PVD.
Samenvattend wordt de rol van ncRNA in PVD algemeen erkend. Door multidisciplinaire samenwerkingen te benutten, grootschalige klinische studies uit te voeren en ncRNA te integreren met traditionele behandelmethoden, zal het vakgebied zich aanzienlijk ontwikkelen met vroegere diagnoses, preciezere behandelingen en verbeterde uitkomsten voor PVD.

Figuur 1: Panvasculaire aandoening. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Het mechanisme van atherosclerose. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Niet-coderende RNA's bij panvasculaire aandoeningen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Tabel 1: Niet-coderend RNA en coronaire hartziekte. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 2: Niet-coderend RNA en cerebrovasculaire aandoeningen. Klik hier om deze tabel te downloaden.
De auteurs verklaren dat er geen belangenconflict is.
Dit werk werd ondersteund door het Zhanjiang Science and Technology Plan Project (2021A1003-1), het onderzoeksproject van het Guangdong Provincial Bureau of Traditional Chinese Medicine (20221441), en de Guangdong Foundation voor Basis- en Toegepast Basisonderzoek (nr.2023A1515010482). Weiyan Li: Conceptualisatie, Schrijven - originele versie. Lingyan Fang, Fengya Zeng en Jian Cao: Conceptualisatie, Schrijven - recensie & redactie; Can Chen: Schrijven - beoordeling & redactie, Supervisie, projectadministratie, Financiering verkrijgen. Alle auteurs hebben het definitieve manuscript gelezen en goedgekeurd.