镉暴露通过miR-30d-5p调控机制破坏胆固醇稳态，从而促进动脉粥样硬化的发生

镉暴露通过干扰胆固醇代谢和调控miR-30d-5p/504-3p介导动脉粥样硬化性缺血性中风发展，血浆miR-30d-5p水平部分介导镉-中风关联并提升诊断价值。

　　
近年来，环境污染物与心血管疾病的关系受到广泛关注。镉（Cd）作为一种广泛存在的重金属污染物，其慢性低剂量暴露对动脉粥样硬化的影响机制尚未完全阐明。本研究通过整合动物实验、病例对照研究和多组学分析，首次揭示了Cd暴露通过调控miR-30d-5p和miR-504-3p介导胆固醇代谢失衡，促进大动脉粥样硬化性脑卒中（LAA stroke）发展的分子机制，并发现血浆miR-30d-5p水平可作为该类疾病的潜在生物标志物。

**研究背景与科学问题**
动脉粥样硬化性脑卒中（尤其是大动脉亚型）是导致全球和中国人群死亡的首要原因。传统危险因素（如高血压、糖尿病）仅能解释部分疾病风险，提示需要探索其他环境暴露因素的作用。Cd作为环境常见污染物，其与缺血性脑卒中的关联性存在争议。尽管动物实验表明Cd可能加速动脉粥样硬化，但其在人类中的具体影响机制尚不明确，尤其是通过非编码RNA调控的路径尚未被系统研究。

**研究设计与方法**
研究采用多维度验证策略：
1. **动物模型**：选用ApoE缺陷小鼠模拟人类动脉粥样硬化病理，通过饮水暴露设置4个Cd浓度梯度（4 mg/L、40 mg/L、100 mg/L及高剂量100 mg/L），观察12周内动脉斑块形成情况。
2. **病例对照研究**：纳入494例LAA卒中患者和相同数量对照组，检测血浆Cd水平及miRNA表达谱。
3. **细胞实验**：利用THP-1巨噬细胞建立体外模型，研究Cd对胆固醇代谢关键基因（CD36、ABCA1、NCEH1）的影响。
4. **多组学整合分析**：结合代谢组学（检测573种脂质代谢物）和转录组学（鉴定38个差异基因），构建Cd暴露影响动脉粥样硬化的代谢通路与分子调控网络。

**关键发现**
1. **Cd暴露显著促进动脉粥样硬化**：
- 动物实验显示，4 mg/L Cd即可使ApoE缺陷小鼠主动脉斑块面积增加2.3倍（p<0.001），100 mg/L组更达5.8倍。
- 代谢组学分析发现Cd暴露导致甘油磷脂、鞘磷脂等代谢物异常，其中中性胆固醇酯（CE）水平升高3.2倍（p<0.001），与斑块脂质沉积直接相关。
- 免疫组化证实，Cd暴露使主动脉壁CD36（胆固醇摄取受体）蛋白表达上调1.8倍，而NCEH1（胆固醇水解酶）和ABCA1（胆固醇流出调节器）表达分别下调42%和35%（p<0.001）。

2. **miRNA介导的胆固醇代谢调控机制**：
- 通过miRNA微阵列发现，miR-30d-5p在Cd暴露小鼠主动脉组织中的表达上调1.5倍（p<0.001），而miR-504-3p下调37%（p=0.011）。
- luciferase报告基因实验证实，miR-30d-5p靶向NCEH1基因3'UTR，且抑制该miRNA可恢复Cd诱导的NCEH1蛋白表达（上调幅度达68%）。
- miR-504-3p通过直接结合CD36基因调控序列，抑制其表达（下调幅度达45%），从而减少胆固醇摄入。
- 细胞实验显示，Cd处理（4 μM）使巨噬细胞胆固醇摄取量增加2.1倍，而胆固醇水解效率降低38%，且该效应可被miR-30d-5p模拟物部分逆转（p<0.01）。

3. **临床转化价值**：
- 病例对照研究显示，血浆miR-30d-5p水平与LAA卒中风险呈显著正相关（OR=1.46，95%CI 1.31-1.65），且通过中介效应模型计算，其解释了Cd-C卒中关联的16.4%总效应。
- 加入miRNA指标后，ROC曲线下面积（AUC）从0.765提升至0.829（p<0.001），提示联合传统危险因素和miR-30d-5p检测可提高诊断效能。

**机制创新点**
研究首次揭示Cd暴露通过双通路调控动脉粥样硬化进程：
- **促发通路**：miR-30d-5p抑制NCEH1表达，导致胆固醇水解能力下降，促进泡沫细胞形成。
- **抑制通路**：miR-504-3p靶向CD36基因，减少胆固醇摄入。这两条相互拮抗的miRNA通路共同作用，打破胆固醇动态平衡，加速斑块形成。

**环境健康意义**
- 现有Cd暴露安全阈值（0.3 μg/L）可能低估实际风险。本研究显示，4 mg/L Cd（相当于日均摄入量0.22 μg）即可显著促进动脉粥样硬化。
- 提示应重新评估环境Cd限值，特别是对饮食和饮用水中Cd污染的管控。中国居民膳食Cd暴露量（35.54 μg/kg/month）对应的动物等效剂量为40 μg/L，该浓度下已观察到明显的动脉斑块形成加速。

**转化医学启示**
- 血浆miR-30d-5p可作为LAA卒中的新型生物标志物，其敏感度（AUC=0.829）优于传统血脂指标（AUC=0.765）。
- 靶向miR-30d-5p/504-3p的调节策略（如反义寡核苷酸或mRNA疫苗）可能成为干预动脉粥样硬化的候选疗法。

**局限性及未来方向**
1. **样本局限性**：病例对照研究样本量为494例，未来需扩大队列验证。
2. **机制深度不足**：尚未明确miRNA调控的具体信号通路（如PI3K-Akt或cAMP通路），需结合蛋白质组学进一步解析。
3. **剂量-效应关系**：动物实验中最高剂量（100 mg/L）接近人类可能暴露的上限，但需验证低剂量（如4 mg/L）的长期效应。
4. **临床转化挑战**：需开展前瞻性队列研究（目标样本量>1000例）验证生物标志物的预测价值，并开发便携式检测设备。

**结论**
本研究首次阐明Cd暴露通过miRNA介导的胆固醇代谢双通路调控动脉粥样硬化进程，为环境污染物致病的分子机制提供了新证据。其发现不仅深化了重金属毒性作用的理解，更为开发基于miRNA的早期诊断工具和精准干预策略提供了理论依据，对制定更严格的Cd环境标准具有重要参考价值。