综述:全面树鼩脑图谱研究进展

《Biomolecules》:Advances in the Comprehensive Tree Shrew Brain Atlas

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年07月15日 来源:Biomolecules 5.6

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  颈动脉粥样硬化是缺血性脑卒中的主要诱因,其发病机制涉及炎症、脂质代谢与血管功能障碍之间的复杂相互作用。微小核糖核酸(MicroRNAs,miRNAs)已成为调控斑块形成、进展及不稳定性的分子机制中的关键调节因子。本综述总结了关于miRNAs在内皮功能障碍、血管

  
颈动脉粥样硬化是缺血性脑卒中的主要诱因,其发病机制涉及炎症、脂质代谢与血管功能障碍之间的复杂相互作用。微小核糖核酸(MicroRNAs,miRNAs)已成为调控斑块形成、进展及不稳定性的分子机制中的关键调节因子。本综述总结了关于miRNAs在内皮功能障碍、血管平滑肌细胞增殖、巨噬细胞活化及斑块易损性中作用的现有证据。特定miRNAs,包括miR-21、miR-145和miR-200c,在致动脉粥样硬化与保护性通路中表现出情境依赖性效应。循环miRNAs谱系作为评估斑块不稳定性及预测心血管缺血性事件的无创生物标志物具有巨大潜力,同时也被视为有前景的治疗靶点。尽管取得了这些进展,但在标准化和临床实施方面仍存在挑战。将多miRNAs组合与影像学 modalities(成像模态)、常规生物标志物及新兴人工智能方法相结合,可能有助于改善风险分层,并支持颈动脉疾病的个体化管理。
1. 引言
颈动脉粥样硬化疾病(carotid atherosclerotic disease, CAD)是缺血性脑卒中的一个公认危险因素。理解斑块形成和狭窄进展的病因病理学对于管理颈动脉狭窄患者和预测并发症至关重要。动脉粥样硬化斑块形成始于外膜表面,此处代谢性、机械性或物理性损伤破坏了内皮完整性。这一慢性过程导致病理性脂质沉积、血小板聚集和血栓形成,进而可能引起狭窄或血管闭塞。微小核糖核酸(MicroRNAs, miRNAs)正逐渐成为动脉粥样硬化斑块发展的重要生物调节因子。它们影响颈动脉疾病的关键阶段,包括内皮功能障碍、血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell, VSMC)增殖、单核细胞募集和泡沫细胞形成,以及斑块不稳定性。miRNAs通过调节基因表达、影响内皮功能障碍、促进VSMC表型转换、巨噬细胞极化和氧化脂质(oxLDL)外排,在功能上参与动脉粥样硬化过程,这些机制是斑块形成、进展和不稳定的基础。
多种复杂机制参与了颈动脉粥样硬化的发病机制,其中炎症和机体免疫反应起着关键作用。众多炎症介质以及其他病理过程的指标已被提出作为动脉粥样硬化的潜在生物标志物。目前,只有血清脂蛋白相关磷脂酶A2 (Lp-PLA2) 和高敏C反应蛋白 (hs-CRP) 浓度被FDA推荐用于颈动脉疾病过程中的心血管风险评估。然而,迄今为止,标准化的实验室检测在预测颈动脉粥样硬化疾病或心血管缺血性事件 (cardiovascular ischemic events, CIEs) 的进展方面表现出了高特异性。最近,研究人员更加关注miRNA片段作为动脉粥样硬化发病机制中的关键角色。研究证实,miRNA表达与斑块形成和演变过程中的胆固醇代谢、脂质氧化、内皮功能障碍和炎症相关。此外,它还影响血管平滑肌细胞(VSMC)的增殖和动脉粥样硬化斑块的稳定性。miRNAs以其在不同体液和条件下的高组织特异性和稳定性而著称,使其成为斑块易损性生物标志物和潜在治疗靶点的有力候选。所有这些特征促使研究人员对miRNAs在颈动脉粥样硬化疾病病因病理学和进展中的作用进行重点分析。
本综述旨在介绍关于miRNAs在颈动脉粥样硬化和颈动脉狭窄进展发病机制中作用的现有科学数据。

2. 特定miRNAs在动脉粥样硬化病因病理学中的作用
已有研究表明,miRNAs能调节多种细胞过程,目前被提议作为病理状态的标志物。miRNA与不同mRNA区域的结合可能导致基因表达的沉默和增强效应。miRNA片段可分泌到细胞外液体中,并通过外泌体或与蛋白质结合转运至靶细胞。在动脉粥样硬化患者及不稳定动脉粥样硬化斑块的体液(血清、血浆、脑脊液)中检测到了特定的miRNA表达模式。研究数据表明,miRNA表达变化发生在参与动脉粥样硬化病因病理学的所有细胞类型中,包括内皮细胞(endothelial cells, ECs)、VSMCs和巨噬细胞。据报道,miRNAs共同调节斑块形成和进展所涉及的病理过程的不同阶段——内皮功能障碍、平滑肌细胞分化、内皮活化、单核细胞募集、泡沫细胞形成,以及最终的斑块演变。研究人员报告称,特定的miRNA片段在致动脉粥样硬化过程中可能同时发挥保护性和破坏性作用。

2.1. 内皮功能障碍
内皮是血管稳态的核心,其病理在斑块形成中起主要作用。近期研究已经证明了内皮细胞在动脉粥样硬化发病机制中的关键作用,展示了它们参与免疫细胞信号传导、氧化应激和其他复杂的生物过程。内皮功能障碍是动脉粥样硬化病变发展的起始步骤。这个早期、可逆的阶段以一氧化氮(NO)生物利用度降低、内皮通透性增加和慢性炎症为特征。内皮细胞和血小板的进一步活化在动脉粥样硬化斑块的发展和随后的血栓性疾病中起着关键作用。这一过程与不稳定的、回声透亮斑块的形成密切相关,因此可能导致颈动脉狭窄进展和CIEs的发生。
研究表明,miRNA表达可能通过各种机制与影响内皮的保护性和病理性过程显著相关。MiR-21参与内皮对不同剪切应力模式的反应,根据血流动力学背景,作为保护性和病理性过程的介质。在促动脉粥样硬化、振荡性或低剪切应力条件下,miR-21表达上调,并导致适应不良的炎症性内皮转化。升高的miR-21表达触发激活蛋白-1(Activator Protein-1),这是内皮细胞功能的关键调节因子,导致内皮粘附分子和趋化因子的上调。相反,在正常的血流动力学条件下,miR-21似乎通过减少内皮细胞凋亡和促进一氧化氮介导的血管保护作用,在维持内皮稳态中发挥保护作用。某些影响内皮细胞功能的miRNA片段的过表达可能由氧化低密度脂蛋白触发。现有数据表明,miR-92a通过增强内皮活化和动脉粥样硬化进展在内皮病理中发挥重要作用。脂蛋白诱导的miR-92a上调已被证明会导致内皮功能障碍。另一项由Bonaire等人进行的研究证实,miR-92a过表达导致心血管缺血性疾病中的内皮损伤,而使用miR-92a拮抗剂(antagomir)治疗可能改善血管修复。此外,据报道,急性心肌梗死患者的miR-92a表达水平高于稳定型冠心病患者,并且急性颈动脉狭窄患者的miR-92a水平高于健康对照组,从而证明了其与CIE风险的关联。
影响内皮功能的最有害因素之一是慢性炎症。现有研究数据证实了特定miRNAs表达与炎症触发的内皮功能障碍之间的相关性。一项比较动脉粥样硬化斑块稳定性的研究表明,miR-200c活性与炎症标志物水平呈正相关,这些标志物包括单核细胞趋化蛋白-1、环氧合酶-2 (COX-2)、白细胞介素6 (IL-6)、基质金属蛋白酶1 (MMP-1) 和基质金属蛋白酶9 (MMP-9)。同时,它与保护性因子呈负相关,如锌指E盒结合同源框1 (ZEB1)、内皮型一氧化氮合酶 (eNOS)、叉头框蛋白O1 (FOXO1) 和去乙酰化酶1 (SIRT1)。循环miR-200c表达在颈动脉内膜切除术(CEA)前上调,并在CEA后1天下降。此外,研究数据证实,miRNAs可能通过调节炎症中的屏障功能来影响内皮细胞。Reijerkerk等人进行的一项研究证实,miR-125a-5p在形成紧密的大脑内皮屏障中起关键作用,可减少血管通透性、脂质积累和不受控制的白细胞迁移。结果表明,表达miR-125a-5p 增加的细胞倾向于形成更厚、更连续的由VE-钙粘蛋白 (VE-cadherin) 和闭塞小带蛋白-1 (zona occludens-1) 构成的连接复合物,而表达miR-125a-5p 降低的细胞则观察到相反的特征。
内皮功能障碍还与氧化应激和活性氧 (ROS) 的产生密切相关。许多miRNAs已被报道通过调节细胞对氧化还原失衡的反应来调节内皮细胞功能。研究数据证实,氧化应激诱导的miR-200c表达直接靶向SIRT1。SIRT1上调与对内皮细胞的有益作用相关,而过量的ROS产生会降低SIRT1表达,导致内皮功能障碍。其他研究表明,miR-210通过在线粒体代谢中发挥关键作用来调节氧化应激反应。miR-210的转录激活可以通过下调线粒体代谢的多个步骤来阻断线粒体呼吸和线粒体电子传递链 (ETC) 活性,包括抑制铁硫簇组装酶 (ISCU),靶向线粒体复合物I、II和IV的关键组分,以及NADH脱氢酶。MiRNAs可以通过降低超氧化物歧化酶-2 (SOD-2) 的功能来影响线粒体氧化防御。已证实,动脉粥样硬化斑块中miR-21的上调激活了ERK/MAPK通路,导致ROS生成增加和血管生成祖细胞迁移受损。
内皮细胞功能障碍与血管平滑肌细胞侵入内膜密切相关。据报道,miR-143/miR-145簇在平滑肌细胞和内皮细胞的相互作用中发挥重要作用。因此,它被认为是动脉粥样硬化疾病的潜在生物标志物。越来越多的证据证明了miRNA谱系与CAD病程中内皮病理之间的显著关联。miRNAs表达的改变也在动脉粥样硬化斑块形成的下一个重要阶段——VSMCs的增殖和分化中被报道,该阶段与内皮功能障碍密切相关。

2.2. 血管平滑肌细胞的增殖与分化
中膜平滑肌细胞负责维持血管壁完整性和控制血流,同时它们在动脉粥样硬化的发展和斑块破裂中都起着核心作用。在动脉粥样硬化早期,中膜VSMCs侵入内膜,促进斑块形成。在疾病后期,VSMCs的增殖、迁移和凋亡通过加强纤维帽影响动脉粥样硬化斑块的稳定性。尽管斑块的增殖和迁移可以增加纤维帽厚度,但凋亡会加速斑块破裂并引发心血管并发症。晚期动脉粥样硬化中VSMCs的自噬可导致细胞死亡,从而使晚期斑块不稳定。
许多miRNA片段已被证明在CAD过程中调节VSMC增殖、迁移和凋亡。每个miRNA可以调节多个靶基因的表达,这些基因通常参与相同的细胞通路,并可能促进或抑制VSMC增殖。Gao等人的一项研究表明,miR-195-5p上调促进了VSMC增殖和迁移,而下调则产生相反效果。作为通过p53和MAPK信号通路驱动表型转换的分子驱动因子,miR-195-5p可能促进颈动脉狭窄的进展。另一个与VSMC功能直接相关的miR是miR-532-3p。它通过靶向程序性细胞死亡蛋白4 (PDCD4) 发挥此功能,PDCD4调节VSMC的增殖、迁移和凋亡。
VSMCs参与斑块稳定和血管重塑,因此在动脉粥样硬化斑块形成中起着关键作用。在动脉粥样硬化进展过程中,VSMCs发生表型转换,失去收缩标志物的表达,并获得合成、增殖或巨噬细胞样特征。VSMC收缩基因的表达受许多转录因子调控,包括非编码RNA。然而,miRNAs可能通过疾病早期的病理性增殖影响病变生长,同时也支持晚期斑块的结构完整性。miR-21被认为是研究最充分的微RNA之一,它以情境依赖的方式参与动脉粥样硬化的病因学。为了响应血管损伤或机械应力,miR-21在VSMCs中表达上调,促进其分化和异常增殖。同时,在斑块形成的后期,miR-21促进强化纤维帽的细胞外基质蛋白的合成,从而有助于斑块稳定性。MiRNAs通过调节众多基因的翻译来发挥其生物学功能。Wang等人的一项研究证实,miR-361-5p通过靶向基质金属蛋白酶组织抑制剂4 (TIMP4) 基因来促进VSMC增殖和迁移。TIMP4与内膜-中膜 (IM) 厚度呈负相关,其缺失导致动脉粥样硬化斑块沉积。
参与影响VSMC病理过程的miRNAs已显示出作为CIEs预测因子的潜力。对miR-145和miR-210在CAD中作用的研究证实,这些miRNA低表达水平的患者有更高的脑缺血风险。这两种miRNAs在维持斑块稳定性方面都发挥着重要作用。miR-145通过调节高表达VSMCs的表型并抑制其向合成、增殖或迁移表型转变,在CAD发病的早期阶段起关键作用;而miR-210则直接靶向肿瘤抑制基因腺瘤性息肉病大肠杆菌 (APC) 基因,促进VSMC存活并减少凋亡。MiR-143与miR-145类似,可维持VSMCs的收缩-稳定表型。miR-143的下调与动脉粥样硬化斑块中VSMCs增殖和迁移增加相关。
研究人员认为,参与VSMC功能的选定miRNAs的表达可能受到代谢紊乱的强烈影响。Xing等人证明,不仅动脉粥样硬化组织样本中miR-206的表达较低,而且高血糖和血脂水平还会通过诱导代谢性炎症进一步降低miR-206的表达。这些代谢诱导的VSMC功能性变化也被报道与VSMC相对存活率降低相关,并因此导致CIE风险增加。
miRNA的表达也被证实与动脉粥样硬化过程的另一个关键要素——巨噬细胞浸润和泡沫细胞形成相关。

2.3. 单核细胞募集与泡沫细胞形成
巨噬细胞与ECs和VSMCs一起,是参与CAD病理生理学的主要细胞类型,有证据表明巨噬细胞浸润和VSMC增殖在加速疾病进展中至关重要。在动脉粥样硬化斑块的复杂微环境中,巨噬细胞受到多种信号的刺激,并表现出广泛的活化状态。已证明不同的单核细胞亚群以极化方式参与了这一过程。静息巨噬细胞表现出多向活性,并能动态地在促炎和抗炎状态之间转换,以及形成其他参与血红蛋白清除或抗氧化防御的亚型。根据环境信号,斑块相关巨噬细胞可以通过调节脂质代谢、炎症和斑块稳定性,表现出促动脉粥样硬化和抗动脉粥样硬化两种特性。巨噬细胞可通过过度分泌促炎细胞因子加剧斑块不稳定性,而通过增加胞葬作用、胶原沉积和血管修复则可以支持斑块稳定性。
有大量证据表明单核细胞miRNAs对炎症反应和动脉粥样硬化病因学的显著影响。Canfran-Duque等人报道,在巨噬细胞中发现的最丰富的miRNA——miR-21,可限制动脉粥样硬化的进展并促进其消退。巨噬细胞miR-21的表达强烈影响泡沫细胞形成、对内质网应激诱导凋亡的敏感性以及吞噬清除作用。研究人员指出,巨噬细胞中miR-21的下调通过靶向MKK3促进p38-CHOP和JNK信号的诱导。这增强了巨噬细胞凋亡,并促进了调节巨噬细胞胆固醇外排的转运蛋白ABCG1的翻译后降解。强烈的促炎细胞因子分泌和严重缺氧也能显著增加miR-155的表达。上调的miR-155通过抑制STAT信号放大炎症。MiR-155也可以直接抑制Bcl6,从而促进侵袭性血管炎症、单核细胞募集、泡沫细胞形成,并诱导动脉粥样硬化斑块发展。此外,miR-342-5p/Akt1轴协同增强巨噬细胞的促炎特征,建立一个严格依赖于miR-155的正反馈环路。这些相互作用展示了多种miRNAs如何协同增强斑块形成背后的炎症过程。相反,miR-22-3p似乎通过诱导抗炎巨噬细胞表型,从而通过Janus激酶1 (JAK1) 基因抑制NLRP3炎症小体活化,来减少CAD中的炎症反应。据报道,较低水平的miR-22可能预示着中度颈动脉狭窄患者复发性缺血性卒中的发生率更高。
极化途径受到许多其他因素的调节。数据表明,miR-126可能通过靶向血管内皮生长因子A (VEGFA)/KLF4轴来改善胞葬作用和斑块稳定性,促进抗炎表型转换。miR-92a靶向负责抗炎重编程的Krüppel样因子4 (KLF4)。抑制miR-92a可通过靶向KLF4减轻动脉粥样硬化形成。研究人员认为,通过减少促炎巨噬细胞基因表达并增加其抗炎活性,中和miR-92可能是一种新的治疗策略。同样,它们的促炎对应物经常发挥协同抑制作用,汇聚在共同的致病枢纽上,并施加负反馈控制以消除炎症。一组miRNAs(miR-223、miR-146a和miR-218-5p)可减少促炎细胞因子释放的主要启动子——Toll样受体4 (TLR4) 的信号传导,从而抑制TNF-α、IL-6和IL-12的分泌。MiRNAs可能通过MAPK信号传导(例如,miR-124)或抑制LPL(例如,miR-152)来影响细胞因子谱。
MiRNAs也可能在不同阶段影响巨噬细胞脂质代谢和积累。在最近的研究中,miR-27和miR-329已被证明可下调单核细胞ATP结合盒 (ABC) 蛋白的表达。ABCA1和ABCG1对于消除过量胆固醇和形成高密度脂蛋白至关重要,这有助于预防和逆转动脉粥样硬化。研究数据证实,在确诊CAD的患者中,单核细胞中miR-27和miR-329的表达水平与ABCA1和ABCG1基因的表达呈负相关。研究数据表明,miR-26、miR-27a/b、miR-17-5p、miR-20a/b、miR-325、miR-19b、miR-33、miR-613和miR-758直接靶向ABCA1,并且miR-320b可以调节ABCG1的表达。CAS中的脂质稳态还受到miR-144-3p和miR-134的影响。这些miRNAs分别抑制ABCA1和ANGPTL4(一种LPL抑制剂),导致脂质积累和胆固醇外排受损。这直接触发了一个正反馈环路,进一步放大了促炎细胞因子TNF-α和IL-6的分泌。MiRNA也可能影响硬脂酰辅酶A去饱和酶-1的表达,该酶调节巨噬细胞中的不饱和脂肪酸 (UFA) 水平。Liu等人证明,miR-127-3p过表达可能导致UFA含量降低、乙酰辅酶A含量增加和氧化磷酸化增加。数据表明,过表达miR-127-3p的巨噬细胞表现出增殖能力增强和胆固醇积累增加,从而促进动脉粥样硬化形成并降低斑块稳定性。研究已证实,人类晚期粥样硬化斑块中升高的miR-127-3p表达与颈动脉斑块中的巨噬细胞积累呈正相关。
巨噬细胞凋亡是CAD中的一个关键过程,在早期阶段可防止动脉粥样硬化斑块发展,但同时会降低晚期动脉粥样硬化病变的稳定性。它可由多种因素触发,包括氧化应激、缺氧、促炎细胞因子分泌和胆固醇过载。在CAD过程中,miRNAs参与促凋亡和抗凋亡级联反应,并与多种分子靶点相互作用。自噬是巨噬细胞生命周期的另一个关键阶段,与颈动脉斑块稳定性相关。研究表明,miRNAs调节自噬通量的关键步骤,影响泡沫细胞形成,并调节炎症反应。调节上述所有途径的miRNAs对控制动脉粥样硬化斑块的稳定性做出了显著贡献。

2.4. 斑块不稳定性
斑块稳定性在很大程度上取决于纤维帽和脂质核心之间的平衡。炎症细胞因子可能影响间质胶原合成,增加基质降解,并促进细胞凋亡,从而增强斑块易损性和破裂风险。多种miRNAs表达的变化在动脉粥样硬化斑块易损性中起着积极作用。大量研究证实,可导致急性缺血事件的颈动脉斑块破裂与循环miRNA谱的改变相关。
在斑块变得不稳定之前识别易损斑块对于预防缺血性并发症至关重要。与斑块不稳定性相关的miRNAs在血管炎症、氧化应激、调节内皮功能障碍、巨噬细胞分化和oxLDL中的脂质摄取中发挥主要作用。Huang等人证实,来自易损斑块患者外周血单核细胞中的miR-146a表达与IL-6和TNF-α水平相关;然而,该miRNA的直接分子靶点尚未阐明。该研究结果表明,miR-146a对CAS患者的斑块易损性具有很强的预测价值。其在CAS患者中的表达高于健康对照组,并与狭窄程度呈正相关。另一项研究证实,miR-155在动脉粥样硬化病变中的促炎巨噬细胞内升高,表明它可能通过调节炎症相关基因的表达来增加斑块易损性。
决定斑块稳定性的一个重要因素是其组成。纤维帽厚度是斑块稳定性和破裂风险的主要决定因素。如前所述,关于miR-21,改变的miRNA表达可能增强晚期斑块的结构稳定性。研究已经证明,miR-206和miR-638通过阻止VSMC表型转换而起到斑块稳定性保护剂的作用。它们的下调与CIE风险的升高显著相关。有症状的CAS患者与无症状患者相比,表现出更高比例的回声透亮斑块。不稳定斑块与斑块内出血、大的坏死核心、纤维帽破裂和管腔内血栓形成相关。Badacz等人根据动脉粥样硬化斑块组成分析了CAS患者的miRNA谱。结果表明,具有软性和回声透亮斑块的患者血清中miR-124-3p、miR-134-5p、miR-34a-5p、miR-375和miR-133b的水平显著改变。miR-16-5p和miR-1-3p的过表达是溃疡性斑块的特征。高水平的miR-1-3p是心血管疾病和心肌梗死的独立危险因素,而miR-133b水平与CIEs的发生率呈正相关。
易损斑块倾向于在多个水平上表现出miRNA/基因失调。富含巨噬细胞的易损斑块以粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子2 (GM-CSF) 受体α亚基 (CSF2RA) 的过表达为特征,该因子通过结合CSF2RA的3‘非翻译区 (UTR) 被miR-532-3p下调。不稳定斑块显示出Talin-1的下调,Talin-1是整合素激活的关键介质,通过募集和激活粘着斑蛋白促进细胞增殖。这些调节功能可能在斑块形成和稳定性中发挥重要作用。直接调节Talin-1表达的miRNAs(miR-330-5p、miR-432-5p、miR-7150和miR-4260)被报道在不稳定颈动脉斑块中过表达,其中与非稳定斑块相比,miR-330-5p表现出最显著的差异。
整体的miRNA谱可以提供关于易损颈动脉斑块患者潜在CIE风险的额外信息。临床数据显示,血清中过表达miRNAs与低表达miRNAs的比率可以区分有紧急症状的CAD患者和无症状的CAD患者。在易损斑块与稳定斑块患者中,发现许多miRNA片段上调,包括miR-23a-5p、miR-320a、miR-2110和miR-134-5p,而在易损组中证实miR-4439表达较低。初步研究证实,基于一组循环miRNAs的评估评分可以预测斑块破裂和急性缺血性卒中的高风险。这些结果强烈暗示了miRNAs作为CAD和狭窄进展生物标志物的潜力。

3. miRNA作为CAD、狭窄进展及CIE风险评估生物标志物的潜在作用
动脉粥样硬化是CIE的重要危险因素,据估计约10%的缺血性卒中由其引起。颈动脉狭窄 (CAS) 的进展通常无症状。识别有发展CIE风险的患者对于实施有效的预防策略以可能避免卒中或心肌梗死的严重后果至关重要。最近,人们认为管腔狭窄程度并不是卒中风险的最佳预测指标,因为斑块的形态在预测心血管并发症中起着重要作用。高达30%的缺血性卒中发生在具有高风险非狭窄性斑块的患者中,其特征是薄的软帽、破裂或溃疡的炎症纤维帽、斑块内出血、活动性炎症和大的富含脂质的坏死核心。诸如经颅多普勒、CT灌注成像、计算流体动力学和定量MRA等神经影像技术正在进步,但评估的复杂性和最新技术的有限可用性限制了它们在日常实践中的应用。对于参与狭窄进展和斑块不稳定性的病理过程生物标志物的需求日益增长。
最新的AHA/ASA建议仅包括监测hs-CRP和Lp-PLA2水平以评估颈动脉硬化过程中CIE风险的增加。这些标志物虽然易于获取,但特异性不足以清晰描绘潜在病理的全貌。作为CAD病因学中特定机制的高度敏感和特异性标志物,miRNA片段为斑块易损性和随后的卒中风险提供了更深入的见解。由miRNAs控制的复杂调控网络已导致鉴定出特定的miRNA特征图谱(miRNA signatures)——即与特定条件独特相关的过表达或低表达miRNAs的模式。在动脉粥样硬化中,这些特征可以区分稳定和不稳定斑块,从而能够在卒中或心肌梗死发生前预测破裂风险。研究数据表明,miRNAs不仅调节众所周知的动脉粥样硬化过程要素,如内皮活化、VSMC增殖和巨噬细胞募集,而且还参与血管新生,并可能促进血管重塑,从而有助于脑侧支循环的建立。这为在需要血运重建的治疗决策中使用miRNAs开辟了更有前景的未来前景。
CAS的进展被定义为由于斑块生长导致的动脉狭窄增加。它与CIE风险升高相关。研究人员证实,有狭窄进展的患者表现出升高的循环miR-199b-3p、miR-130a-3p和miR-24-3p水平。颈动脉斑块的miRNA分析可作为预测狭窄进展的预后工具,能够识别出可从早期血运重建中受益的高危CIE患者。现有数据证实,选定的miRNA水平与斑块稳定性相关,因此,与较高的缺血性并发症风险相关。研究结果表明,不稳定斑块患者表现出更高水平的miR-200c、miR-127-3p和miR-330-5p。许多研究已证实miRNAs预测CAS患者CIE风险的潜力。Liu等人在CAD患者的随访评估中证实了miR-9-5p的预测价值。那些miR-9-5p低表达的患者更有可能发生心血管事件。在另一项研究中,miR-125a与严重狭窄和低HDL一起,是CIEs的独立预测因子。对CAS患者中miR-532-5p表达的分析显示,其在有症状和无症状患者中均与颈动脉狭窄程度显著相关。研究结果表明,在血清miR-532-5p水平低的无症状患者中观察到更多的CIEs。血清miR-532-5p的下调也被确认为无症状CAS中发生CIEs的独立因素。另一个被证实与CAS患者心血管并发症发病率相关的miRNA是miR-92a。研究数据显示,血清miR-92a水平高的患者经历了更多的短暂性脑缺血发作 (TIE) 和卒中发作。此外,在这项研究中,miR-92a似乎是无症状CAS中CIE的独立危险因素。在Wen等人最新的一项研究中,研究人员提出miR-22可能是CAS患者复发性缺血性卒中 (RIS) 的可能预测因子。这项多中心、前瞻性研究的结果显示,miR-22水平较低的患者患RIS的风险更高。尽管许多miRNAs已被报道为潜在CIE和CAS进展的独立标志物,但研究表明,多个miRNA组合在评估脑血管风险方面可能优于单一miRNA标志物。也有学者提出,通过结合组织与循环miRNA特征、脂质谱以及蛋白质和炎症生物标志物,可以提高单个易损颈动脉斑块生物标志物的诊断和预后敏感性和特异性。人工智能 (AI) 的最新进展为定制的生物标志物发现方案(包括机器学习算法)提供了新的视角。该技术可以整合社会人口学、临床和药理学信息来区分病例和对照,或预测疾病风险或结果。借助AI,可以对几个基因的值进行加权和组合,以产生具有预测潜力的miRNA特征。在CAD中,将AI纳入诊断过程的另一个有前景的方面可能是整合实验室生物标志物、临床数据以及颈动脉和动脉粥样硬化斑块成像。通过无创成像精确识别不稳定颈动脉斑块对于卒中预防至关重要。研究数据显示了有希望的结果,表明在斑块成像中使用AI提高了斑块风险分层的准确性,并且未来可能用于开发预后模型以评估CIE风险,从而支持血运重建的决策。这些发现表明,miRNA评估作为非侵入性生物标志物可能发挥潜在作用,它可以成为整合到CAD诊断、监测和预后模型中的附加工具,从而改善CIEs的预防性治疗方法。
使用miRNAs作为生物标志物的主要优势是能够使用定量逆转录酶-聚合酶链反应 (qRT-PCR) 评估特定片段的表达,这是检测和比较RNA水平的标准化技术,具有高特异性和灵敏度。然而,尽管关于miRNAs作为CAD和其他病理生物标志物潜力的研究前景广阔,但一些局限性减慢了循环miRNAs的临床应用。从技术角度来看,miRNAs可能具有最佳的生化特性,可作为易于获得的生物标志物。它们在生物样品中高度稳定且半衰期长。分析过程无需特殊处理,并且可以使用标准、现成的技术以相对较低的成本进行。尽管如此,在日常实践中实施miRNA评估需要付出额外的努力来克服当前方法学、技术和分析上的弱点。由于标本收集和处理、样品处理、miRNA定量和数据分析缺乏标准化,可用的研究往往产生不一致的结果。由于存在大量动物模型方案,解释当前的证据体系构成了重大挑战。关于miRNA定量方法缺乏共识、依赖于有限使用大型独立队列的有缺陷方案设计以及缺乏结果的重复性是这些生物标志物临床应用的主要限制因素。
必须强调的是,一些研究中的矛盾结果并不一定意味着研究陷阱。许多研究报告称,miRNAs在CAD病因和进展中的作用可能是情境依赖的,随疾病过程和靶细胞而异。巨噬细胞中miR-21的上调可能通过促进胆固醇外排和抑制高脂血症诱导的炎症发挥保护作用。在内皮细胞中,根据血流动力学背景,miR-21可能同时发挥保护和病理作用。在疾病早期的VSMC中,miR-21可能诱导促动脉粥样硬化的增殖,并通过在CAD后期强化纤维帽来稳定动脉粥样硬化斑块。关于miR-145在颈动脉粥样硬化过程中表达的矛盾结果也可能具有时间依赖性。虽然它被报道调节VSMC分化和抑制新生内膜形成,但在晚期可能加速炎症,并在不稳定动脉粥样硬化斑块中过表达。据报道,miR-155在早期病变发展过程中,可通过靶向MAP3K10促进巨噬细胞泡沫细胞形成、增加血管炎症以及抑制炎症通路。然而,应注意的是,miRNA调控网络的复杂性可能会引发对其诊断以及未来潜在治疗用途的重大担忧。miRNAs的有益特性可能因其多能性作用机制而受到显著限制。因此,miRNA特征图谱可能受到多种合并症的干扰。就治疗特性而言,由于单个miRNA可以靶向数百个mRNA,一个关键调节因子的敲除或抑制可能在某个过程中引起意想不到的复杂副作用。它们的“多功能”特性可能表明,某个特定的miRNA可能在动脉粥样硬化中发挥有益的治疗作用,但在其他器官中则扮演着基本的稳态或调节角色。扩展对miRNA功能背后复杂机制的知识是该领域取得进展的标志。有必要批判性地分析研究结果,并设计充分反映miRNAs基因调控特性及其诊断潜力的未来研究方案。在miRNAs可用于CAD的诊断、预后和治疗之前,必须在大规模患者队列的多中心比较研究中验证已鉴定的miRNA生物标志物。
表1总结了miRNAs在颈动脉狭窄中的作用。

表1. miRNAs在颈动脉粥样硬化中的作用。

4. 结论与未来展望
研究数据证实,miRNA表达与斑块形成和颈动脉狭窄进展所涉及的各种过程密切相关。这些因子具有成为新型诊断工具和未来治疗靶点的巨大潜力。使用基于AI的方案,将多miRNA组合与标准实验室评估和神经影像学相结合,可以提高预测准确性,并使得开发有助于为CAD患者制定个体化治疗决策的诊断和预后算法成为可能。
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