编译：大南瓜，编辑：十九、江舜尧。
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导读
自身免疫性疾病是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。由于抗原抗体复合物广泛沉积于血管壁等原因导致全身多器官损害，成为系统性自身免疫病，这是由于免疫损伤导致血管壁及间质的纤维素样坏死性炎症及随后产生的胶原纤维增生所致，常见的系统性自身免疫病有：系统性红斑狼疮（Systemic lupus erythematosus, SLE），类风湿性关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）以及抗磷脂综合征（Antiphospholipid syndrome, APS），而这三种自身免疫性疾病与心血管事件发生的风险增加相关性最大。血管病变发生过程中，氧化应激、血脂异常、内皮功能障碍、炎症/血栓前介质（细胞因子/趋化因子）、脂肪印制、蛋白酶、黏附受体以及细胞内信号分子都与这些血管病变有关。在系统性自身免疫性疾病中，microRNAs（miRNAs）高表达，并且参与了上述与心血管事件相关的病理过程。本篇综述阐述了近期有关miRNA在心血管疾病中与系统性自身免疫疾病有关的相关研究，并且详细总结了miRNA作为系统性自身免疫性疾病患者中发生心血管疾病的生物标记物的临床证据。
原名：Role of microRNAs in the Development of Cardiovascular Disease in Systemic Autoimmune Disorders.
译名：系统自身免疫性疾病中microRNA的作用：心血管疾病的发展
期刊：International Journal of Molecular Sciences
IF: 4.183
发表时间：2020.3.16
通讯作者：Chary Lopez-Pedrera
通讯作者单位：西班牙科尔多瓦大学迈蒙尼德科尔多瓦挖生物医学研究所
DOI号：10.3390/ijms21062012
系统性自身性免疫疾病（Systemic autoimmune diseases, SADs）是一类异质性疾病，其特征是体液或细胞介导的针对各种自身成分的免疫反应。一些SADs包括系统性红斑狼疮（Systemic lupus erythematosus, SLE），类风湿性关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）以及抗磷脂综合征（Antiphospholipid syndrome, APS）都会导致动脉粥样硬化疾病的高发生率，从而导致更高的心血管疾病疾病的发病率和死亡率。 众所周知，血栓主要发生在心脏周围，大脑，以及外周血管中。心血管疾病的发生涉及多种危险因素（如高血压，肥胖，高脂血症，以及遗传因素），以及血栓的发生也会促进心血管疾病的发生发展。而SADs病人在临床中会出现高心血管事件的发生率，这可能与心血管疾病和自身免疫性疾病中相关的转录后调控以及表观遗传机制：组蛋白修饰，DNA甲基化改变和miRNA的活性改变。在这其中，miRNA发挥了重要的作用，miRNA是一种调节基因表达的非编码小RNA，是一系列分子信号通路和病理生理细胞活动的关键转录后调节因子，此外，在体循环中的miRNA已被认为是许多疾病的生物标志物。此篇综述总结了miRNA作为系统性自身免疫性疾病中动脉粥样硬化及血栓形成的生物标志物的相关研究和其作为治疗以及诊断此类的疾病的靶点的有关报道。
1 自身免疫疾病中心血管疾病的角色
自身免疫疾病中的风湿性关节炎，系统红斑狼疮以及抗磷脂综合征与心血管事件关系最为密切。这些自身免疫性疾病引起的心血管疾病是传统因素所导致的，如图1所示，包括高血压，高胆固醇血症，糖尿病，免疫失调，氧化应激，线粒体功能障碍，内皮细胞损伤，炎症（由细胞因子，趋化因子，脂肪因子，蛋白酶，粘附受体和大量细胞内信号引起），以及促凝血分子。接下来作者就从这三种自身免疫性疾病出发，详细总结了这三种疾病在心血管疾病发生时所扮演的角色，并且阐明了内在的机理。
图1 系统性自身免疫性疾病中动脉粥样硬化，血栓形成和心血管疾病发生的机制
1.1 抗磷脂综合征
抗磷脂综合征（APS）是一种自身免疫性疾病，临床以反复的血栓栓塞以及妊娠乏力为主要特征。其病理主要的生物标记物为aPLs，LA，aCL和anti-β2GPI。这些物质可以激活血小板，单核细胞以及内皮细胞，促进炎症因子的释放，最后导致血栓生成。不仅如此，这些成分也会通过MEK-ERK，NF-κB以及MAPK-p38信号通路诱导组织因子（在体内主要诱导凝血）和VEGF（血管内皮生长因子）的产生导致其他心血管疾病的发生。此外aPLs还会导致血管内皮细胞的氧化应激以及线粒体功能障碍从而加速炎症反应。Toll样受体2和4和激活免疫细胞和内皮细胞，促进细胞因子的产生，加速机体对病原体的识别，在APS患者中，单核细胞会过表达TLR2和TLR4，这两种受体会介导血管异常。在治疗中，可将其作为靶点以预防APS造成的血栓生成。而中性粒细胞外杀菌网络（NETs）是凝血过程中的关键激活物，也是血管及静脉血栓的关键组成成分。Knight及其同事已经证明，aPLs可以激活NETs诱发动脉血栓的形成。并且，大量研究表明，体内高浓度的aPLs-IgG与动脉粥样硬化斑块的存在密切相关，体外实验也表明aPLs 通过加速单核细胞氧化产生低密度脂蛋白来诱导内皮细胞和白细胞的活化从而加速泡沫细胞的形成。以上的研究表明，APS疾病中患者体内的aPLs在诱导体内发生心血管疾病的过程中扮演者重要的角色。
1.2 系统性红斑狼疮
在系统性红斑狼疮（SLE）患者中，心血管事件如动脉粥样硬化，冠状动脉钙化，内皮功能障碍以及主动脉壁增厚的发生率均增高。此篇综述总结了几个可能的因素：（1）白细胞/淋巴细胞减少或肾脏疾病；（2）长期使用皮质类固醇或羟基氯喹以及环磷酰胺或麦考酚酸盐；（3）oxLDL或I型IFN或NETs沉积造成的内皮损伤；（4）单核细胞和淋巴细胞产生的炎症因子及趋化因子。在SLE患者中，以上的因素都会加速心血管事件的发生。
1.3 风湿性关节炎
风湿性关节炎（RA）是心血管疾病的常见共病，这其中涉及多种机制，白细胞在这其中起关键作用。白细胞的自身免疫会导致炎症因子，氧化应激分子的产生，内皮功能障碍的发生，从而促进动脉粥样硬化的发展。在RA发生的急慢性期，单核细胞浸润关节，促进炎症因子产生，导致内皮细胞功能障碍，出现滑膜增生从而破坏关节。此外，单核细胞还会表达整合素CD11c/CD18，CD11把促进内皮的粘附进而迁移至动脉壁，巨噬细胞分化为泡沫细胞，从而推动了动脉粥样硬化的发展。最近有研究表明中性粒细胞在宿主防疫和急性炎症中发挥着重要作用。RA患者滑膜液中的中性粒细胞可引起网状病变，加重炎症反应。此外，在RA患者中发现的Netosis衍生物具有临床诊断的潜力，并且Netosis的含量与颈动脉内膜，中膜厚度显著相关。
2 MicroRNAs的生物发生过程
MiRNA是一类长度为18-22个核苷酸的短的非编码RNA，在转录后水平调控基因表达。在多种途径和生物过程的控制中起核心作用。如衰老，发育和凋亡。MiRNA也被认为是调控先天与适应性免疫的关键因素，它们的表达与功能与证明多种疾病有关，包括系统性自身免疫疾病和心血管疾病。人类miRNA主要由单个基因（单顺反子）或宿主基因内含子（mirtrons），它们也可以作为长转录本被称为聚类（多顺反子）。MiRNA的生物发生分为经典途径以及非典型途径。典型的miRNA生物发生始于RNA聚合酶II/III对长发夹初级miRNA（pri-miRNA）的转录，pri-miRNA被Drosha（RNA聚合酶III）与DGCR8（RNA结合蛋白DiGeorge Syndrome Critical Region 8）整合的复合体所剪切，产生一个前体miRNA（pre-miRNA）。一旦pre-miRNA在细胞核中形成，输出蛋白5（XPO5）/RanGTP复合物允许其输入到细胞质中，RNA聚合酶III Dicer将其裂解，产生一个中间体的miRNA双链。这个双链由AGO家族蛋白加工，在RNA诱导的沉默复合物中（RISC）产生一条成熟的miRNA。成熟的miRNA，Ago蛋白，Dicer与TRBP（RNA反式激活应答RNA蛋白）整合的复杂的RISC最终加速了miRNA对靶标的识别。除经典的发生途径之外，分为两种非经典途径，为不依赖Dicer和不依赖Drosha/DGCR8的途径。
3. 系统性自身免疫过程中microRNAs的生物发生过程失调
在自身免疫性疾病与心血管疾病中，miRNA生物发生过程发生改变已经被证实，这一过程中起主要作用的是miRNA产生酶Dicer。2008年Zhou等人发现，小鼠T细胞特异性敲除Dicer后，小鼠产生不受控制的自身免疫。与此结果一致的是，Mujio等人也证明，小鼠T细胞中Dicer的缺失导致了辅助性T细胞的异常分化，这些辅助性T细胞优先表达Th-1表型，并产生了显著的IFN，这些细胞凋亡率显著增高。有几项证据也表明，miRNA的生物发生机制在心血管病理学的发展中也起着重要的作用。Wei等人证实了apoe-/-小鼠巨噬细胞特异性Dicer缺失导致动脉粥样硬化病情加重，增加了脂质积累，增强了炎症反应，从而得出了Dicer具有动脉粥样硬化的保护作用，具有一定的治疗意义。其余研究也表明，心脏中Dicer缺失的小鼠会发生心力衰竭；内皮细胞特异性敲低Dicer会导致血管生成受到抑制，降低成管。在具体的miRNA研究中，作者所在课题组研究了在系统性自身免疫性疾病发生的背景下，miRNA生物发生的相关蛋白会发生什么样的改变。结果发现，在23例抗磷脂综合征（APS）患者和64例系统性红斑狼疮（SLE）患者与健康供试者（HD）的中性粒细胞中发现，APS与SLE患者的Dicer，Drosha，Ago-1，Ago-2和Xpo-5的mRNA水平相对于HD组中显著下降。并且在SLE患者中，以上蛋白的下调，与心血管事件的颈动脉中膜内膜增厚显著相关。在APS患者中则与动脉粥样硬化相关。而在40例风湿性关节炎（RA）与40例HD人群调查显示，RA患者外周血中性粒细胞中的Dicer与Ago-1显著下调，此外RA患者滑膜中性粒细胞中的Dicer，Ago-1，Ago-2和Xpo-5的水平也显著下调。以上研究表明miRNA含量与生物发生过程的改变与疾病活性（DAS-28，疾病活性评分），自身免疫功能和多种炎症标志物的表达水平相关。
4. MicroRNAs在系统性自身免疫疾病中的作用
前面已经总结了miRNA的改变会导致系统性自身免疫性疾病的许多生理过程的改变，并且起着关键性作用，以下作者进一步总结了具体是哪些miRNA在三种系统性自身免疫疾病起着什么样的作用。
4.1 抗磷脂综合征（APS）
最早发现的与抗磷脂综合征有关的microRNA是miR-19b和miR-20a。与HD相比，APS患者单核细胞中两种miRNA水平显著降低，且与细胞中的组织因子过表达呈负相关。在之后的相关研究中，有更多与APS患者发生心血管疾病相关的miRNA被鉴定出来，它们的主要靶点是与APS相关的免疫反应与氧化应激。在APS中出现不良妊娠的患者与正常孕妇对比，在血液循环中的miR-146a-3p水平显著增高。此外，有关的机制研究表明，aPLs可以显著诱导滋养层细胞表达更高水平的miR-146a-5p, miR-146a-3p, miR-155和miR-210。这些结果表明，miRNA表达的改变与APS患者的免疫病理密切相关。
4.2 系统性红斑狼疮（SLE）
已有多项研究证实，在（SLE）患者中miRNAs会在患者外周血，肾组织和血浆中发生改变。如在SLE患者的T细胞中的miR-873, miR29b, miR21, miR31, miR145, miR224, miR125a, mir142-3p/5p, miR126, miR148a和miR155会发生改变，这些改变主要参与炎症反应与T细胞的免疫反应并且参与细胞因子的产生过程。I型IFN通路被认为是SLE进展的有害因素，最近的研究表明，SLE患者的树突状细胞中的miR-361-5p, miR-128-3p和miR-181a-2-3p的表达降低与IFN信号通路有关。并且已有的研究也表明，SLE患者外周血中的miR146a和miR155的表达水平升高，并与患者的诊断和年龄相关。除此之外，仍有相当多的microRNA被认为是SLE的疾病标志物，包括与肾脏功能相关的microRNA。免疫系统中的microRNA，以及用于表型分类的microRNA。
4.3 风湿性关节炎（RA）
在RA患者中，大量的microRNA表达发生变化，并且这些改变与炎症因子，趋化因子相关。除了在T细胞与Th细胞等免疫细胞发生改变外，miRNA的改变还发生在风湿性关节炎滑膜成纤维细胞（RASFs）中，主要有miR-124a、miR-126、miR-146a、miR-152、miR-155和miR-221，这些改变会导致促炎细胞因子和基质金属蛋白酶（MMP）的产生。在滑膜组织中，miR-27a、miR-30a、miR-708和miR-206水平的改变，主要参与了RASFs对软骨的侵袭，增强了RASFs和滑膜巨噬细胞的自噬，增加了RASFs的存活和迁移，导致新生血管的形成。最后，血清中的miR-16、miR-22、miR-23、miR-27、miR-103、miR-125b、miR-194、miR-210、miR-223、miR-432和miR-886的水平的改变已被证明是血清中的潜在生物标志物，以及RA发展的预测因子。
5. miRNA对自身免疫中的自身抗体的作用以及其对自身免疫疾病的影响
在APS，SLE以及RA患者中自身抗体（aPLs，dsDNA以及ACPAs）会不会反过来对miRNA的表达有什么影响呢。作者所在团队对这三类疾病的自身抗体对血管内皮细胞以及免疫细胞中几种miRNA的表达及生物发生机制的影响进行了研究。结果发现，aPLs和dsDNA改变了参与动脉粥样硬化发展蛋白的miRNA的表达（miR-124a, -125a, -125b, -222, -146a, -155）。以及同样的实验在单核细胞中重复时发现miR-146a和miR-155的表达上调，而miR124a表达下调。以上研究说明，自身免疫疾病患者体内的自身抗体会通过控制特异性miRNAs表达来激活体内靶点，从而参与机体自身免疫过程。
6．细胞中的miRNA可作为系统性自身免疫性疾病及心脑血管疾病的生物标志物
自身免疫疾病与动脉粥样硬化疾病发展密切相关，导致心脑血管风险增加。MiRNA参与多种与心脑血管疾病病理相关的过程。如miR-let-7g, miR-17-3p, miR-31, miR-146a, miR-155, miR-181家族, 和miR-221/-222参与诱导内皮功能障碍过程；miR-let-7a/b，miR-19b，miR-20a, miR-98, miR-126, miR-142-3p, miR-199-3p, miR-199-5p, miR-200c, miR-221, miR-222和miR-328参与氧化应激过程；miR-21, miR-23a-5p, miR-27a/b, miR-33, miR-34, miR-146a, miR-155, miR-212, miR-451, miR-590和miR-758-5p参与单核细胞的招募，分化及激活过程；miR-let-7g, miR-17-3p, miR-31, miR-146a, miR-155, miR-181a-3p/-5p, miR-181b, miR-221和miR-222参与炎症与炎症因子分泌过程。有趣的是，它们中某些同时参与了以上所有过程，这表明它们之间存在相互合作，并且这种相关性在心脑血管疾病中具有相关性。因此在图2以及图3所表示的就是这些miRNA异常在自身免疫性疾病及心脑血管疾病中所起的作用。
图2 在抗磷脂综合征和系统红斑狼疮疾病过程中，免疫细胞的miRNA表达及生物发生机制的改变同时影响动脉粥样硬化及血栓形成过程。
图3 MiRNA的异常表达参与风湿性关节炎以及心脑血管疾病的发生发展。
6.1 系统红斑狼疮（SLE）与抗磷脂综合征（APS）中与心血管疾病疾病相关的miRNAs
在SLE患者中，直接影响动脉粥样硬化和心脑血管疾病的相关因素包括免疫复合物的形成，补体的激活以及多种细胞因子和趋化因子的表达和活性的改变。目前已经发现了参与SLE发病机制的miR-15、miR-21、miR-31、miR-125a、miR142、miR-146a、miR-155和miR-181同时也参与了T淋巴细胞的DNA甲基化，I型IFN通路和炎症反应。并且在这一过程中，与miRNA生物发生相关的有关分子表达也显著改变，包括Dicer，Drosha等。而在单核细胞中，miR-146a和miR155表达显著增加，这种增加与APS和SLE患者体内的特异性自身抗体水平，血浆氧化应激分子水平和炎症因子水平呈正相关，相反，在中性粒细胞和单核细胞中发现了miR-125a（参与炎症通路的激活）的表达显著降低，这种降低与血栓形成的发生率显著相关。以上研究表明，在SLE和APS患者中的miRNA的变化会同时影响自身免疫性疾病以及动脉粥样硬化两种疾病病理过程。
6.2 风湿性关节炎（RA）中与心血管疾病疾病相关的miRNAs
在RA患者中，免疫细胞中的几种miRNAs的表达水平与炎症和细胞因子的产生有关，其中的一些与心血管疾病的风险增加有关。大量的研究表明单核细胞在RA发病机制的关键作用，包括其向关节的浸润，促进滑膜炎症以及破坏关节。而最近的研究表明，在RA患者的CD16+单核细胞中的miRNAs相对于正常人表达显著改变。这些发生改变的miRNAs的靶点为血栓形成，炎症与免疫过程，并且与动脉粥样硬化的斑块存在有关。具体来说，CD16+单核细胞中的miR-30c-5p、miR-124a-3p、miR-128-3p和miR-328-3p表达降低，与体内的IFN，IL-6，PPAR和TF的mRNA表达升高相关。相反，miR27a-3p在CD14+单核细胞中表达降低与早期动脉粥样硬化的存在相关，这种改变与IL-8，MCP-1，VEGF以及TF的增加相关。以上的结果表明，CD14+和CD16+单核细胞中大量miRNAs的改变在预示动脉粥样硬化进展起着重要作用，并且可以驱动心血管疾病的进展。除此之外，冠状动脉综合征患者的血浆和外周单核细胞中miR-146表达显著增加，其中miR-146-5p通过调控一氧化氮的产生来影响内皮功能；miR-146a的过表达显著上调了Th1细胞的功能；miR-221和miR-222在动脉粥样硬化病变的内膜中显著升高，通过增加活性氧的产生促进内皮功能障碍；miR-223-3p可降低胆固醇生物合成，提高胆固醇外泄。这些miRNAs也促进了VSMCs的增殖，影响了内皮细胞的血管生成能力和平滑肌细胞的表型特性。以上结果表明，miR-146a、miR-155、miR-221、miR-222和miR-223可能参与了RA中心血管疾病的发病机制。
7. 循环中的miRNA可作为系统性自身免疫性疾病及心脑血管疾病的生物标志物
MiRNAs可以在不同的生物体液中检测到，包括血浆，血清，唾液，精液，眼泪，唾液，尿液以及脑脊液。它们由细胞和组织分泌，在细胞间交流起作用。在循环系统中，它们在微囊泡（外泌体、凋亡体、微粒）蛋白复合物（Ago2，NPM1）和脂蛋白复合物（LDL，HDL）中受到核糖核酸酶的保护。因此，在循环系统中的miRNA被认为是理想的生物标志物。最近的一项关于90例APS患者与42例HD人群分析中，证明了11个（miRNA 34a-5p、15a-5p、145a-5p、133b-3p、124-3p、206、20a-5p、19b-3p、210-3p、296-5p和374a-5p）可以区分APS患者与HD人群（特异性达80%）的miRNA。靶预测分析表明，这些miRNA是参与APS血栓病理的关键蛋白的潜在调节因子。而且，聚类分析中，不同血栓形成风险的患者组之间的miRNAs差异表达。以上结果表明，miRNAs可作为APS以及相关心脑血管的生物标志物。而在121例SLE患者的分析中，有50例患者出现动脉粥样硬化。并且根据文献对所有受试者进行分析发现，miR-125b、miR-101和miR-375这三种miRNAs表达的减少与动脉粥样硬化的存在相关。卡尔森的研究中，68例SLE患者中，31例出现了心血管疾病。其中miR-155、miR-383和miR-150水平的升高与血管事件(动脉血栓、心肌梗死或静脉血栓)的显著相关。总的来说，这些研究证实了循环系统中的microRNAs作为自身免疫性疾病中心血管事件发生的生物标志物的潜力。然而，仍需要借助生物信息学方法，应用更大患者人群进行进一步分析去印证所得到的结果。
8.MiRNA的治疗作用
已有多篇研究证实，可以通过调控炎症和心血管介质和循环中miRNAs的表达来治疗自身免疫性疾病。36例APS患者每天给与200 mg的泛素醇一个月，可以改变循环中miRNAs(17-5p、146b-5p、29a-3p、145-5p、199 -5p、494-3p、let-7f-5p)的表达，进而调控与这些miRNAs表达相关的促动脉粥样硬化血栓形成蛋白的表达。以及另一项研究中，每周35 mg的利妥昔单抗（RTX）会翻转SLE患者血浆中miRNAa（miR-106b-3p、149-3p、125b-5p、199 -3p和miR-124-3）的改变，这些miRNA参与炎症的血管功能的调控。在90例RA患者的抗TNF治疗中，患者血清中miR-16-5p、miR-23-3p、miR-125b-5p、miR-126-3p、miR-146a-5p、miR-223-3p表达上调。靶标预测分析表明，这些mirna可能控制mRNA靶标的表达，参与免疫和炎症反应、心血管系统发育和功能、结缔组织和肌肉骨骼系统。这些结果表明，对复杂的miRNA网络和靶点的治疗性调控可能是预防系统性自身免疫疾病中心血管事件发生的新策略。
近年来，对miRNA的研究更新了我们对自身免疫性疾病的病因和发病机制的认识。目前已经证实，大量的miRNA调控免疫细胞和血管细胞的增殖，分化等多种功能，从而在疾病发展的生理过程中发挥重要作用。因此miRNAs表达谱的研究可有助于识别新的生物标志物，并且这些生物标志物可作为这些疾病严重并发症发生的潜在预测因子。特异性的改变某些miRNA的表达，可能是某些疾病的新策略。MiRNA是生物过程网络的重要调控因子，而不是单个基因。因此在对miRNA作为生物标志物的研究应该进行相关疾病及其共病的整合分析，而这些功能整合机制尚不清楚，等待着研究者深入探究。
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