MicroRNA與心肌梗死研究新進(jìn)展

張 睿 綜述，周建中 審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科 400016）

MicroRNA（簡稱miRNA）是一類生物進(jìn)化過程中高度保守的非編碼小分子RNA，其并不編碼蛋白質(zhì)，但通過對基因表達(dá)、蛋白質(zhì)翻譯及靶RNA的穩(wěn)定性的調(diào)控，參與到許多重要的生物過程中。自2006年以來，有研究發(fā)現(xiàn)miRNA在心血管疾病發(fā)生、發(fā)展過程中起到重要作用，使miRNA成為心血管研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。其中，miRNA與心肌梗死關(guān)系的研究特別引人注目，現(xiàn)就近年來與心肌梗死相關(guān)的miRNA進(jìn)行綜述，探討其在心肌梗死發(fā)生、發(fā)展過程中的作用機(jī)制及應(yīng)用展望。

1 miRNA概述

1993年，有學(xué)者在線蟲發(fā)育調(diào)控研究中發(fā)現(xiàn)了第1個miRNA，并命名為Lin－4，但直到7年后let－7的發(fā)現(xiàn)，才拉開了miRNA研究序幕。成熟miRNA長度約22nt左右，通過與靶mRNA的3′非翻譯區(qū)（3′UTR）特異性結(jié)合，切割或促進(jìn)mRNA降解，或者抑制其翻譯，降低編碼蛋白質(zhì)水平，實(shí)現(xiàn)對基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控，從而參與許多重要的生物進(jìn)程。

編碼miRNA的基因有的位于功能基因編碼區(qū)，有的則位于非編碼區(qū)，其可能成簇表達(dá)或獨(dú)立表達(dá)。miRNA的生成開始于細(xì)胞核內(nèi)，編碼miRNA的基因經(jīng)RNA聚合酶Ⅱ（或聚合酶Ⅲ）作用產(chǎn)生初級miRNA（pri－miRNA），再經(jīng)Drosha－DGCR8復(fù)合體剪切為70～100bp的具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的前體miRNA（pre－miRNA）。這些發(fā)夾結(jié)構(gòu)的RNA被核輸出蛋白Exportin5轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)后，Dicer酶將其剪切成21～25bp的雙鏈miRNA。其中一條鏈與RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物（RNA－induced silencing complex，RISC）相結(jié)合，成為成熟 miRNA，發(fā)揮miRNA的功能，另一條則被降解。

miRNA調(diào)控基因是通過降解或沉默特定基因來實(shí)現(xiàn)的。這種負(fù)性調(diào)控靶基因的表達(dá)取決于miRNA與靶mRNA的3′UTRs互補(bǔ)的程度。若RISC中miRNAs與靶mRNA匹配完全，形成的復(fù)合體可利用AgO2蛋白降解靶mRNA；反之，若兩者序列呈部分匹配，尤其是miRNAs的5′端2～8個被稱為種子序列的核苷酸與靶mRNA匹配完好，可通過抑制靶mRNA翻譯來沉默特定基因，此時相應(yīng)靶mRNA的水平不受影響，但不能翻譯為蛋白質(zhì)［1］。

2 miRNA與心肌梗死

2.1 miRNA作為心肌梗死生物學(xué)標(biāo)志物相關(guān)研究

2.1.1 miRNA－1 miRNA－1是肌肉及心肌組織中富含的一種 miRNA。Cheng等［2］在Triton X－100體外誘導(dǎo)的心肌壞死模型中發(fā)現(xiàn)，miRNA－1能釋放入培養(yǎng)液中，且能穩(wěn)定存在至少24h。在大鼠心肌梗死模型中，miRNA－1在心肌梗死后迅速表達(dá)，并在梗死后6h達(dá)到高峰，3d后降至基線水平。此研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，血液中miRNA－1水平在心肌梗死患者中獲得相似的結(jié)果，并與CK－MB成正相關(guān)。同樣地，D′Alessandra等［3］的研究發(fā)現(xiàn)心肌梗死患者循環(huán)中的miRNA－1的上調(diào)與cTnI水平相關(guān)，具有相同的峰值時間。以上研究均提示miRNA－1可能作為急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）新的生化標(biāo)記物。

2.1.2 miRNA－499 Adachi等［4］研究了 miRNA在急性冠脈綜合征和充血性心衰時的變化規(guī)律，期望找到新的可用于診斷心肌損傷的標(biāo)記物。該研究發(fā)現(xiàn)，miRNA－499對心肌有高度的特異性，并僅在AMI后表達(dá)明顯升高，而在充血性心衰和正常心臟中幾乎不表達(dá)。這意味著miRNA－499可預(yù)期同cTnI、CK－MB一樣可對AMI做出診斷。

2.1.3 miRNA－208 Ji等［5］在異丙腎上腺素誘導(dǎo)的 AMI大鼠中發(fā)現(xiàn)，AMI后miRNA－208在心臟中明顯升高，且升高的時間變化規(guī)律與cTnI相似。Wang等［6］通過對AMI模型大鼠和AMI患者心肌內(nèi)miRNA表達(dá)規(guī)律的研究，發(fā)現(xiàn)相較miRNA－1、－133、－499，miRNA－208具有更高的心臟特異性，其在正常心肌中無表達(dá)。在AMI模型大鼠中，miRNA－208在1h內(nèi)即可有高表達(dá)，3h時出現(xiàn)峰值，6～12h后逐漸下降，24h后消失。同樣在AMI患者中，miRNA－208具有90.9%敏感性及100.0%特異性，且在癥狀出現(xiàn)的最初4h內(nèi)敏感性更高。上述研究均提示miRNA－208可作為更具敏感性及特異性AMI的早期診斷的生物學(xué)指標(biāo)。

2.1.4 miRNA－133和 miRNA－328 Wang和 Li［7］對心肌梗死患者的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA－133及miRNA－328表達(dá)較對照組明顯增高。且在心肌梗死后7d降至正常水平。并且上述2種miRNAs在快速型心律失常、緩慢型心律失常及無心律失常的心肌梗死患者中沒有明顯差異。因此，他們亦可能成為心肌梗死新的標(biāo)記物。雖然，上述指標(biāo)之間存在一定差異，但是，miRNA作為心肌梗死的標(biāo)志物具有相當(dāng)強(qiáng)的潛力。

2.2 miRNA與心肌梗死后心律失常 心律失常是心肌梗死的主要臨床并發(fā)癥，發(fā)生率幾乎達(dá)到100%，但是目前關(guān)于miRNA與心肌梗死后心律失常的研究仍主要集中在miRNA－1上。

心肌梗死后，miRNA－1表達(dá)明顯增高，其作用靶點(diǎn)為間隙連接蛋白43（connexion 43，GJA1）及鉀離子通道亞基 Kir2.1（KCNJ2），通過增強(qiáng)對其轉(zhuǎn)錄后抑制作用，減慢電傳導(dǎo)促進(jìn)細(xì)胞膜電位去極化，最終增加了心肌梗死后心律失常的易感性［8］。Lu等［9］進(jìn)一步證明在心肌梗死后心律失常發(fā)生過程中，miRNA－1過表達(dá)與β腎上腺素能受體－cAMP－蛋白激酶A（PKA）信號通路及血清反應(yīng)因子（SRF）過表達(dá)相關(guān)。該信號通路及SRF活性增加，促使miRNA－1表達(dá)增多；而β受體阻斷劑普萘洛爾能阻斷此信號通路并抑制SRF的表達(dá)來下調(diào)miRNA－1。從而減少心肌梗死后心律失常的發(fā)生。Terentyev等［10］也在研究中發(fā)現(xiàn)心室肌細(xì)胞過表達(dá)miRNA－l可增加內(nèi)向鈣電流活動，促進(jìn)肌漿網(wǎng)鈣離子釋放，細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)環(huán)境被破壞，可觸發(fā)心律失常。Shan等［11］則從臨床中藥入手，發(fā)現(xiàn)丹參酮通過抑制SRF的表達(dá)，間接抑制miRNA－1的表達(dá)，維持了內(nèi)向整流鉀電流密度和Kir2.1蛋白的濃度，從而降低了缺血性心律失常的發(fā)生率。因此，miRNA－1有望成為心肌梗死后抗心律失常的治療新靶點(diǎn)。

2.3 miRNA與心肌梗死后心室重構(gòu)

2.3.1 miRNA－29 van Rooij等［12］最早報(bào)道 miRNA－29參與心肌梗死后纖維化的過程，研究發(fā)現(xiàn)小鼠左冠脈閉塞后，在梗死邊緣區(qū)miRNA－29表達(dá)下調(diào)，較正常心肌低2倍左右。利用miRNA－29b寡核苷酸體內(nèi)沉默miRNA－29后，多種膠原、原纖維蛋白和彈性蛋白表達(dá)明顯增高，促進(jìn)心肌纖維化；反之，體外轉(zhuǎn)染miRNA－29b類似物后則明顯抑制心肌纖維母細(xì)胞中的mRNA水平，從而抑制心肌纖維化。

2.3.2 miRNA－21 Roy等［13］研究發(fā)現(xiàn)，同源重失性磷酸張力蛋白基因（phosphatase and tensin homologue，PTEN）是在小鼠缺血/再灌注誘導(dǎo)的心臟重構(gòu)的心臟成纖維細(xì)胞上的miRNA－21的靶基因，通過抑制PTEN的表達(dá)，促進(jìn)Akt磷酸化，上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶－2（MMP－2）的表達(dá)，從而促進(jìn)心肌纖維化，心室重構(gòu)。

2.4 miRNA與心肌梗死后血運(yùn)重建

2.4.1 miRNA－126 Wang等［14］研究表明內(nèi)皮細(xì)胞特異性的miRNA－126通過增加血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等血管生長因子信號，抑制 Spred－1表達(dá)而促進(jìn)血管形成。若敲除miRNA－126基因，新生小鼠血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移受限，導(dǎo)致血管內(nèi)膜不完整、血管形成障礙。van Solingen等［15］的主動脈移植實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了miRNA－126對缺血誘導(dǎo)下血管新生的重要調(diào)控作用。

2.4.2 miRNA－92 Bonauer等［16］研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠心肌梗死及后肢缺血的模型中，miRNA－92抑制血管形成的作用明顯，若抑制其表達(dá)則能增加血管形成，改善左室功能、減少梗死面積、減少凋亡細(xì)胞數(shù)，促進(jìn)缺血受損組織的功能恢復(fù)。

2.4.3 miRNA－21 Ji等［17］研究了大鼠頸動脈球囊血管成形術(shù)后miRNAs的基因表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)miRNA－21明顯上調(diào)，在培養(yǎng)的平滑肌細(xì)胞中敲除miRNA－21，細(xì)胞增殖減少、細(xì)胞凋亡增加。表明在平滑肌細(xì)胞中miRNA－21具有促增殖和抗凋亡的作用。他們進(jìn)一步證明在血管成形術(shù)后，miRNA－21是通過PTEN、Bcl－2介導(dǎo)細(xì)胞增殖和凋亡，從而促進(jìn)和抑制血管壁新生內(nèi)膜形成。由此可見，miRNA－21可能會在未來成為抗支架內(nèi)再狹窄的新靶點(diǎn)。

2.5 miRNA與缺血再灌注

2.5.1 miRNA－1、miRNA－21和 miRNA－24 冠脈閉塞再通后，會引起缺血－再灌注損傷。Yin等［18］證實(shí)了在心肌梗死后，miRNA－1、miRNA－21和 miRNA－24表達(dá)上調(diào)，并有減少梗死灶范圍的作用。這種現(xiàn)象可能是通過上調(diào)內(nèi)皮一氧化氮合酶、HSP 70以及熱休克基因轉(zhuǎn)錄因子1發(fā)揮作用［19］。也有研究發(fā)現(xiàn)miRNA－21可通過其作用靶點(diǎn)PDCD4發(fā)揮抗細(xì)胞凋亡作用從而保護(hù)心臟免于缺血－再灌注損傷［20］。

2.5.2 miRNA－320 近來在體內(nèi)外活體研究中發(fā)現(xiàn)過表達(dá)miRNA－320可增強(qiáng)心肌細(xì)胞死亡和凋亡，增加梗死面積，缺血再灌注后其表達(dá)降低可以通過調(diào)控HSP320的合成保護(hù)受損心肌細(xì)胞的作用，包括抑制血小板聚集、釋放血管活性物質(zhì)以及加強(qiáng)心肌收縮功能等［21］。

2.5.3 miRNA－499 在缺血再灌注損傷模型中，Wang等［22］發(fā)現(xiàn)miRNA－499表達(dá)是下調(diào)的，calcineurin催化亞基的α、β亞型是miRNA－499的直接靶目標(biāo)。miRNA－499通過抑制calcineurin介導(dǎo)的Drp1去磷酸化，抑制心肌細(xì)胞凋亡。

2.5.4 miRNA－204 Xiao等［23］發(fā)現(xiàn)，在缺血再灌注模型中，miRNA－204表達(dá)下調(diào)，而LC3－Ⅱ表達(dá)則明顯增高。miRNA－204可能通過調(diào)控LC3－Ⅱ蛋白的表達(dá)實(shí)現(xiàn)對心肌細(xì)胞自噬作用的調(diào)節(jié)，以保護(hù)心肌避免缺血再灌注損傷。

2.5.5 miRNA－133 He等［24］研究中發(fā)現(xiàn)缺血再灌注導(dǎo)致miRNA－133在心肌細(xì)胞中低表達(dá)，但經(jīng)缺血后處理后則表達(dá)增加，減少了缺血再灌注損傷所致的左室心肌梗死面積，同時降低了CK和LDH的水平。將miRNA－133類似物或者AMO－133a在缺血再灌注之前轉(zhuǎn)入心肌中，前者使CASP9表達(dá)增加，抑制心肌凋亡的發(fā)生；后者反之。研究提示CASP9可能是miRNA－133在缺血再灌注調(diào)控中的潛在靶點(diǎn)。

3 miRNAs在心肌梗死中的臨床應(yīng)用及展望

3.1 miRNA作為診斷和預(yù)后的生物學(xué)指標(biāo) 在AMI時心肌特異性的miRNA出現(xiàn)升高或者降低，因此其可以作為心肌損傷新的標(biāo)志物。如miRNA－1，－499，－208，－133，－328等。其中最值得注意的是miRNA－208，在眾多潛在的心肌損傷標(biāo)志物中，其僅在心肌中表達(dá)，具有高度的特異性，和cTnI相比，能更快地反應(yīng)AMI的發(fā)生，且不受其他非特異性損傷的干擾，也不受腎功能的影響［5］，擁有巨大的應(yīng)用前景。

3.2 miRNAs作為新的治療靶點(diǎn) miRNAs作為心肌梗死新的治療靶點(diǎn)，主要是通過上調(diào)或者下調(diào)miRNAs的表達(dá)，調(diào)節(jié)相應(yīng)靶基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)，減輕缺血性心肌損害，達(dá)到治療目的。上調(diào)miRNA表達(dá)，主要通過miRNA模擬技術(shù)，采用人工合成的基因特異性miRNA（miRNA mimics，擬 miRNA），模擬體內(nèi)miRNA的作用方式，對目的基因或信號通路進(jìn)行封閉抑制，具有較高特異性。如Roy等［13］利用miRNA－21模擬技術(shù)有效抑制了PTEN－P13K－Akt－MMP2信號通路的表達(dá)，明顯減少了缺血再灌注后心肌梗死的梗死面積。而下調(diào)miRNA表達(dá)，主要通過antagomirs技術(shù)。其將antagomirs（與膽固醇偶聯(lián)的AMOs）注入小鼠體內(nèi)，可有效而特異地沉默內(nèi)源性miRNA。如antagomirs技術(shù)通過對miRNA－29的干預(yù)作用，能明顯抑制心肌纖維化。近年來miRNA海綿、miRNA橡皮擦及miRNA面紗等新技術(shù)的相繼出現(xiàn)，部分研究已證實(shí)其能有效地降低心肌梗死后相關(guān)miRNA的表達(dá)水平，具有良好的臨床應(yīng)用前景［25］。

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