MicroRNA與心房顫動(dòng)心肌纖維化關(guān)系進(jìn)展

袁書國 何鳳屏 徐 新

1.粵北人民醫(yī)院心血管內(nèi)科，廣東韶關(guān) 512026；2.廣東醫(yī)學(xué)院，廣東湛江 524000；3.粵北人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，廣東韶關(guān) 512026

心房顫動(dòng)（簡稱房顫）作為最常見的心律失常之一，也是致死率、致殘率的重要原因。心房顫動(dòng)發(fā)生率隨著年齡增長而增多，成人發(fā)病率為0.3%～0.4%，60～74歲老年人發(fā)病率高達(dá)8.0%～11.0%[1]。房顫的易感因素既包括年齡及其他器質(zhì)性心臟病（心臟瓣膜病、高血壓性心臟病、心肌病、冠心病等）或其他（甲狀腺功能異常、酒精性心臟損害等），但發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，其機(jī)制包括心房內(nèi)電生理重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)、鈣離子穩(wěn)態(tài)失調(diào)、自主神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)、炎癥和氧化應(yīng)激等因素[2-4]。房顫的病理解剖學(xué)基質(zhì)主要是心房纖維化和心房擴(kuò)張，早期主要表現(xiàn)為電重構(gòu)及離子通道特征發(fā)生改變，隨著病程進(jìn)展，心肌細(xì)胞肥大，心房纖維化，膠原沉積等結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，提示心房纖維化形成在房顫心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)改變起重要作用，最終促進(jìn)房顫的發(fā)生與維持[5]。

微小RNA（MicroRNA或miRNA）是新發(fā)現(xiàn)的一類內(nèi)源性非編碼小RNA，它通過與靶mRNA的互補(bǔ)配對在轉(zhuǎn)錄后水平對基因的表達(dá)進(jìn)行負(fù)調(diào)控。miRNA通過對編碼房顫電重構(gòu)和結(jié)構(gòu)重構(gòu)基因調(diào)節(jié)，參與房顫的發(fā)生和維持，表現(xiàn)為促房顫或抗房顫、促纖維化或抗纖維化、促凋亡或抗凋亡。大量能調(diào)控離子通道、鈣轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控蛋白、層粘連蛋白和整合素及其他相關(guān)蛋白基因的miRNA已經(jīng)不斷被發(fā)現(xiàn)，提示miRNA有可能是房顫的新機(jī)制。

1 MicroRNA概述

1.1 MicroRNA的生成及功能

MicroRNA是一類長度為18～25個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼小RNA。miRNA在細(xì)胞核內(nèi)編碼miRNA的基因轉(zhuǎn)錄成初始 miRNA（pri-miRNA）。Pri-miRNA在Drosha RNase的作用下，剪切為具有莖環(huán)結(jié)構(gòu)的pre-miRNA。Pre-miRNA在Ran-GTP依賴的核質(zhì)/細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Exportin5的作用下,從核內(nèi)運(yùn)輸?shù)桨|(zhì)中，在Dicer酶的作用下，premiRNA被剪切成21～22個(gè)核苷酸的雙鏈miRNA，這種雙鏈隨即被引導(dǎo)進(jìn)入沉默復(fù)合體中，雙鏈解螺旋，其中一條成熟的單鏈miRNA保留在這一復(fù)合體中，另一條鏈立即被降解。

成熟的miRNA通過與靶基因mRNA分子的3'端非編碼區(qū)域（3'UTR）互補(bǔ)配對后降低mRNA分子穩(wěn)定性和翻譯抑制兩種方式參與靶基因表達(dá)調(diào)控.一個(gè)miRNA可以調(diào)控多個(gè)基因的表達(dá)，也可以通過幾個(gè)miRNAs的組合來精細(xì)調(diào)控某個(gè)基因的表達(dá)，miRNA可能通過多元化途徑調(diào)控靶基因表達(dá)。

1.2 MicroRNA在心臟中的表達(dá)

1993年，Lee等[6]首次發(fā)現(xiàn)miRNA，命名為lin-4。以后不斷發(fā)現(xiàn)新的成員，到目前為止，相關(guān)數(shù)據(jù)庫已公布8600個(gè)成熟的 miRNA，其中220種在心臟組織中表達(dá)，這些小分子miRNA在多種生物進(jìn)程包括發(fā)育、代謝、增殖、分化和凋亡中起到重要作用。Xiao等[7]通過miRNA芯片篩選結(jié)合核酸印跡驗(yàn)證的方法，以二尖瓣狹窄伴發(fā)房顫的患者右心耳與健康人右心耳比較，發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)的miRNA共136個(gè)，包括50個(gè)顯著上調(diào)，86個(gè)顯著下調(diào)。提示miRNA與房顫的發(fā)生與維持相關(guān)。目前發(fā)現(xiàn)miRNA不僅參與房顫的電重構(gòu)，也參與房顫的結(jié)構(gòu)重構(gòu)。心肌纖維化是房顫重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，miRNA如何調(diào)控房顫心肌纖維化，其作用機(jī)制尚未完全清楚。

2 MicroRNA與心肌纖維化

心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)表現(xiàn)為心房增大、心肌纖維化、縫隙連接蛋白表達(dá)和分布改變、細(xì)胞凋亡等組織結(jié)構(gòu)改變。心房局部間質(zhì)纖維化可導(dǎo)致電傳導(dǎo)不均一，有助于局部轉(zhuǎn)導(dǎo)阻滯或折返，為房顫的發(fā)生和維持提供了病理基礎(chǔ)。心房比心室更易于纖維化，其中包括5個(gè)途徑：轉(zhuǎn)化生長因子-β1（transformin growth factor-β1，TGF-β1）[8]； 結(jié)締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）[9]；腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）[10]；炎癥因子[11]；縫隙連接蛋白[12]；基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）[13]。MicroRNA參與調(diào)節(jié)上述多條纖維化信號(hào)通路的心肌纖維化過程。因此通過調(diào)控MicroRNA的表達(dá)，可以預(yù)防和逆轉(zhuǎn)心肌纖維化。

2.1 MicroRNA-21

心肌纖維母細(xì)胞異常增生及細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積是心肌纖維化形成的重要基礎(chǔ)。朱瓦力等[14]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在房顫患者中miRNA-21的表達(dá)水平較對照組顯著增高，MMP-2蛋白表達(dá)水平上調(diào)，影響膠原代謝，促進(jìn)心房纖維化，影響房顫的電重構(gòu)，增加房顫發(fā)生的可能性。Lasky等[15]發(fā)現(xiàn)，房顫患者左心室心肌組織miRNA-21表達(dá)量增加2.5倍以上，Spry1蛋白表達(dá)量下降，而心房肌膠原蛋白含量與miRNA-21的表達(dá)呈正相關(guān)，miRNA-21調(diào)節(jié)ERK-MAP激酶信號(hào)通路，下調(diào)Spry1的表達(dá)，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，膠原纖維含量增加，參與房顫的心肌纖維化。Ruperez等[16]在心肌梗死的小鼠模型中，抗miRNA-21可使miRNA-21表達(dá)明顯下調(diào)，而房顫持續(xù)的時(shí)間明顯縮短，心房纖維組織含量也明顯降低。綜上所述，miRNA-21可能通過多種作用途徑參與房顫的形成，成為干預(yù)房顫發(fā)生的新的靶點(diǎn)。

2.2 MicroRNA-133

MicroRNA-133通過多途徑參與心肌纖維化的形成。Duisters等[17]在人工培育的心肌細(xì)胞和心肌纖維母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，敲除MicroRNA-133基因，CTGF表達(dá)水平增加，細(xì)胞外基質(zhì)合成增加，促進(jìn)心肌纖維化的形成；而miRNA-133過表達(dá)，則CTGF表達(dá)水平減少。CTGF被認(rèn)為在心肌纖維化過程中起重要作用。Shan等[18]發(fā)現(xiàn)尼古丁注射犬房顫患者心肌miRNA-133和miRNA-590表達(dá)明顯下調(diào)，而TGF-β1和轉(zhuǎn)化生長因子β受體Ⅱ（TGF-βRⅡ）表達(dá)明顯上調(diào)，進(jìn)一步研究證實(shí)，miRNA-133和miRNA-590過表達(dá)通過轉(zhuǎn)錄后抑制靶基因TGF-β1和TGF-βRⅡ蛋白表達(dá)水平，促進(jìn)膠原蛋白合成，促進(jìn)心肌纖維化，參與房顫的易感基質(zhì)的形成，影響心肌細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，參與心律失常的發(fā)生。

2.3 microRNA-30

CTGF是一種通過調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)促心肌纖維化誘導(dǎo)蛋白[19]，在心纖維化過程中的起關(guān)鍵作用。Gu等[20]在人工培養(yǎng)的成熟心房肌纖維母細(xì)胞，血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的TGF-β1/Smad信號(hào)通路的激活及CTGF表達(dá)的增加，發(fā)現(xiàn)CTGF通過促進(jìn)心房纖維化，在房顫的結(jié)構(gòu)重構(gòu)發(fā)揮重要作用。提示CTGF在心肌纖維化過程中起重要作用，也可能成為逆轉(zhuǎn)AngⅡ-誘導(dǎo)心肌纖維化的一個(gè)新的靶點(diǎn)。Duisters等[21]發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)的心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，敲除miRNA-30，伴隨CTGF表達(dá)水平的增加。而miRNA-30過度表達(dá)，則CTGF表達(dá)水平降低，伴隨膠原蛋白生成的減少。進(jìn)一步研究，miRNA-30直接作用于CTGF的3'非翻譯區(qū)結(jié)合而抑制其表達(dá)。提示miRNA-30通過抑制CTGF基因的表達(dá)，減少纖維蛋白合成，抑制心肌纖維化，促進(jìn)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)。

2.4 microRNA-29

miRNA-29家族包括 miRNA-29a、miRNA-29b及miRNA-29c，是一個(gè)與纖維化疾病緊密相關(guān)的小分子，在心、肝、肺纖維化、系統(tǒng)性硬化等[22]發(fā)揮著重要的作用。有研究者在腎臟纖維化形成過程中發(fā)現(xiàn)，TGF-β1可以抑制表達(dá)的miR-29家族表達(dá)下調(diào)，從而促進(jìn)ECM成分的表達(dá)。Rooij等[23]發(fā)現(xiàn)，在小鼠心梗模型及人心肌梗死區(qū)周圍瘢痕組織中miRNA-29家族表達(dá)下降，而膠原蛋白，微纖維蛋白和彈性蛋白明顯上調(diào)。體內(nèi)外誘導(dǎo)miRNA-29表達(dá)上調(diào)，可使心肌纖維母細(xì)胞膠原表達(dá)減少；而miRNA-29的表達(dá)下調(diào)，則Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白和原纖蛋白miRNA水平明顯增高。表明miRNA-29是調(diào)節(jié)心肌纖維化的重要因子。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，房顫患者心房組織miRNA-29a表達(dá)降低，且與左房內(nèi)徑及房顫持續(xù)時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，其表達(dá)降低可能是房顫時(shí) TGF-β1的表達(dá)有關(guān)。miRNA-29a表達(dá)受到抑制，其抗纖維化作用被削弱，心房纖維化增加，使得房顫得以發(fā)生維持[24]。

2.5 MicroRNA-1

MicroRNA-1通過多種作用途徑參與心律失常。Yang等[25]發(fā)現(xiàn)，miRNA-1主要通過調(diào)節(jié)靶基因 GJA1和 KCNJ2，從而抑制縫隙連接蛋白43（Connexin43）和K通道亞單位Kit2.1的編碼，使心臟電信號(hào)傳導(dǎo)減慢，導(dǎo)致心律失常的發(fā)生。朱瓦力等[14]在風(fēng)濕性心臟病外科瓣膜置換術(shù)的治療患者，房顫心肌組織miRNA-1表達(dá)量顯著減少，而Kir2.1蛋白表達(dá)呈明顯的負(fù)相關(guān)，miRNA-1可能通過參與鉀離子通道電重構(gòu)，進(jìn)一步影響心房組織的電重構(gòu)。另有發(fā)現(xiàn)，房顫患者心房肌組織中，miRNA-1表達(dá)上調(diào)可影響心房肌膠原纖維的含量變化，促進(jìn)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)。提示miRNA-1可能參與房顫的形成。

2.6 MicroRNA-223

Lu等[26]通過研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)濕性心臟病合并房顫及心房快速起搏致犬房顫模型中miRNA-223、miRNA-328、miRNA-664表達(dá)都較對照組增高2倍以上，miRNA-223在房顫患者明顯升高。張瑩等[27]也發(fā)現(xiàn)，犬房顫模型組與假手術(shù)組相比有10個(gè)MicroRNAs有表達(dá)差異，其中miRNA-223也明顯升高，miRNA-223參與房顫的具體作用機(jī)制尚不清楚，可能是我們以后研究的一個(gè)新的方向。

除了上述MicroRNAs外，其他如miRNA-208在心肌梗死中具有促纖維化作用，也可能促進(jìn)房顫心肌纖維化的形成[28]。

3 展望

房顫是心血管疾病的常見病、多發(fā)病，發(fā)病率高，致殘率高。目前房顫的治療手段多樣，包括使用鈣通道阻滯劑、抗氧化治療、血管緊張素抑制劑、血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑、醛固酮拮抗劑等對治療房顫療效欠佳，導(dǎo)管消融復(fù)發(fā)率高、維持竇性心律難。發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，其中心肌纖維化被認(rèn)為是房顫發(fā)生的重要作用機(jī)制之一。MiRNA通過參與多條信號(hào)途徑調(diào)控房顫患者心肌纖維化過程，聯(lián)合檢測房顫的miRNA的表達(dá)，可能為房顫的危險(xiǎn)分級提供參考依據(jù)，因此研究房顫患者miRNA的表達(dá)水平及具體作用機(jī)制，通過調(diào)控miRNA的表達(dá)，預(yù)防和逆轉(zhuǎn)心肌纖維化。因此，miRNA有可能成為血管疾病新的治療靶目標(biāo)，從而為血管疾病的防治帶來新的方向。

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