microRNA在心律失常中的作用＊

郭 鑫 綜述，楊 俊審校

（三峽大學(xué)心血管病研究所／三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科，湖北宜昌443000）

microRNA（miRNA）是一種進(jìn)化高度保守的內(nèi)源性非編碼單鏈RNA，在調(diào)控基因表達(dá)過程中發(fā)揮重要作用，廣泛參與心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展［1-2］，調(diào)控心肌細(xì)胞的增殖分化、心肌收縮及心電傳導(dǎo)等。研究發(fā)現(xiàn)，miRNA 通過影響離子通道基因表達(dá)及功能，參與心律失常的病理、生理過程。心肌細(xì)胞跨膜離子通道功能紊亂是心律失常發(fā)生的病理、生理基礎(chǔ)，miRNA 通過調(diào)控鈉、鉀、鈣等離子通道基因表達(dá)或功能，干擾離子通道電流傳導(dǎo)，影響心臟自律性、傳導(dǎo)性及有效不應(yīng)期等電生理特性，從而誘發(fā)心律失常。大量研究表明，miRNA 與心律失常的發(fā)生密切相關(guān)。在各種右心房疾病中，miRNA 表達(dá)譜存在明顯差異［3］，而在左心房疾病該差異則不顯著［4-5］。此外，在二尖瓣狹窄患者中，房顫和竇性心律失常miRNA 表達(dá)譜也不同［5-6］。因此，miRNA 可能在調(diào)控心臟興奮傳導(dǎo)及誘導(dǎo)心律失常過程中發(fā)揮重要作用。此外，miRNA 不僅直接影響離子通道基因表達(dá)和功能，還可作用于相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，間接調(diào)節(jié)離子通道基因，從而參與心律失常的病理、生理過程。本文對miRNA 在心律失常中的作用進(jìn)行綜述如下。

1 miRNA 功能

miRNA 是內(nèi)源性保守的單鏈（長約22個核苷酸）非編碼RNA，可靶向作用于mRNA 并在轉(zhuǎn)錄后翻譯水平抑制基因表達(dá)。人類基因組編碼1 424種miRNA 序列，可作用于約60%蛋白編碼基因［7］。每種miRNA 調(diào)控數(shù)十到數(shù)百種不同的靶基因，其5′末端7～8個核苷酸（“種子”區(qū)）與靶mRNA 的3′非編碼區(qū)（3′-untranslated region，3′UTR）互補(bǔ)序列結(jié)合，引起該mRNA 的剪切降解，131I-fibrinogen test導(dǎo)靶mRNA 降解，這取決于miRNA 與結(jié)合位點互補(bǔ)結(jié)合的程度、結(jié)合位點的數(shù)目及與結(jié)合位點的親和性。miRNA 與靶mRNA 互補(bǔ)性越強(qiáng)，其降解靶mRNA 的可能性越大；反之，miRNA 則易在翻譯水平抑制靶mRNA。

2 miRNA 與心律失常

2.1 miR-1與心律失常

2.1.1 miR-1與離子通道 miR-1可靶向作用的心臟離子通道基因及其編碼蛋白包括：縫隙連接蛋白a1（GJA1）／Cx43／IJ、內(nèi)向整流鉀通道J亞家族成員2（KCNJ2）／Kir2.1／IK1、鉀電壓門控通道亞家族H 成員2（KCNH2）人類ether-à-go-go-related基因（HERG）／IKr、鉀電壓門控通道KQT 樣亞家族成員1（KCNQ1）／KvLQT1／IKs及鉀電壓門控通道IsK 相關(guān)家族成員1（KCNE1）／mink／Iks。因此，miR-1 表達(dá)改變或基因缺陷均可影響心臟電活動相關(guān)的離子通道，從而誘發(fā)心律失常。

2.1.2 miR-1致心律失常 利用熒光素酶報告基因及蛋白質(zhì)印跡分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)：miR-1可靶向作用于GJA1和KCNJ2基因［8］。Cx43在細(xì)胞間電信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中至關(guān)重要，Kir2.1可調(diào)控心肌細(xì)胞膜電位變化，二者是調(diào)節(jié)心臟興奮性的重要因素。研究表明，miR-1在心肌梗死大鼠心臟組織中過表達(dá)可減慢心臟傳導(dǎo)速度，延長復(fù)極過程，誘發(fā)室性早搏和心律失常。另一方面，用特異性反義寡核苷酸抑制miR-1功能后，Cx43及Kir2.1表達(dá)水平恢復(fù)正常，QRS波及QT 間期延長等心電圖表現(xiàn)消失，心肌梗死后心律失常的發(fā)生也隨之降低。

此外，Zhao等［9］研究發(fā)現(xiàn)，miR-1-2可靶向作用于心臟復(fù)極轉(zhuǎn)錄因子iroquois同源異型盒5（Irx5），從而抑制鉀電壓門控通道Shal相關(guān)亞家族成員2（KCND2）和瞬時外流K＋電流（Ito）相關(guān)的鉀通道亞基Kv4.2。在miR-1-2突變體中，Irx5及Irx4蛋白表達(dá)水平增加，并伴隨KCND2表達(dá)水平的降低。以上研究表明，miR-1表達(dá)水平增加可抑制Irx5及Irx4表達(dá)，從而干擾小鼠心室去極化水平，并誘發(fā)心律失常。Terentyev等［10］發(fā)現(xiàn)，在心臟組織中，蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A，PP2A）調(diào)節(jié)亞基B56α是miR-1潛在的作用靶點，miR-1在翻譯水平抑制其mRNA 表達(dá)，導(dǎo)致鈣／鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）依賴性雷尼丁受體（ryanodine receptor，RyR2）過度磷酸化，并增強(qiáng)RyR2活性，促進(jìn)肌漿網(wǎng)內(nèi)（sarcoplasmic reticulum，SR）Ca2＋釋放，從而誘發(fā)心律失常。因此，miR-1在心律失常病理生理過程中發(fā)揮重要作用，并有望成為治療心律失常的新靶點。

2.2 miR-133與心律失常 miR-133在心肌和骨骼肌中顯著高表達(dá)，并可調(diào)控Kv4基因編碼的Ito，f（Kcnip2）等心肌離子通道活性。Matkovich等［11］研究發(fā)現(xiàn)，miR-133a表達(dá)增加可延長QT 間期。此外，在慢性心力衰竭的心肌細(xì)胞中，miR-1和miR-133均可作用于PP2A 的調(diào)節(jié)和催化亞基并降低其表達(dá)；藥物抑制PP2A 活性可引起舒張期Ca2＋峰改變，這表明miR-1和miR-133可能在調(diào)節(jié)Ca2＋通道中發(fā)揮作用。

此外，miR-133與房顫（atrial fibrillation，AF）的發(fā)生密切相關(guān)。AF最顯著的病理、生理學(xué)特征是心房結(jié)構(gòu)及電生理改變，其發(fā)病率隨年齡增加而增加。MiR-133在調(diào)控慢性AF心房結(jié)構(gòu)改變過程中發(fā)揮重要作用。Shan等［12］發(fā)現(xiàn)，miR-133可靶向作用并抑制轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGF-β1）及其Ⅱ型受體（TGF-βRⅡ）基因表達(dá)，抑制膠原蛋白合成，從而抑制AF心房重塑的病理過程。此外，在AF 動物模型中研究發(fā)現(xiàn)，與老年組犬比較，成年組犬miR-133 表達(dá)水平顯著降低［13］。然而，Cooley等［4］發(fā)現(xiàn)，與竇性心 律（sinus rhythm，SR）相比，miR-133在AF中的表達(dá)較低。

2.3 miR-208a與心律失常 研究表明，miR-208a在調(diào)控動作電位傳導(dǎo)過程中至關(guān)重要。miR-208a過表達(dá)可引起心律失常、心肌肥厚及纖維化，是心源性猝死的重要預(yù)測因子［14］。miR-208a基因缺失可增加AF 及其他心律失常發(fā)生的風(fēng)險［14］。

2.4 miR-328與心律失常 在AF動物模型及AF 患者組織樣本中均發(fā)現(xiàn)miR-328的表達(dá)上調(diào)。小鼠體內(nèi)miR-328過表達(dá)可增加AF發(fā)生率，其可降低L型Ca2＋通道電流、縮短心房動作電位時程。同時，給予miRNA 抑制劑持續(xù)處理則可降低AF發(fā)生率［15，5］。

2.5 其他miRNAs 研究發(fā)現(xiàn)，miR-212可作用于Kir2.1調(diào)控內(nèi)向整流鉀通道電流密度［5］。miR-21在AF 患者左心房中表達(dá)增加，抑制miR-21 表達(dá)則可降低心房纖維化和AF 發(fā)生［16-17］。此外，心肌與平滑肌組織中miR-17-92過表達(dá)可引發(fā)擴(kuò)張型心肌病、肥厚型心肌病及心律失常，并增加純合子和雜合子動物心房與心室異位搏動和心律失常的發(fā)生率。miR-17-92對下游靶點脂質(zhì)磷酸酶及張力蛋白同源物基因PTEN 與Cx43的異常調(diào)控可引起程序性電刺激轉(zhuǎn)基因動物持續(xù)性、致命性的室性心動過速或心室顫動［18］。此外，miR-155、miR-181與心臟傳導(dǎo)功能的缺失相關(guān)。特異性血管緊張素Ⅱ1型受體（angiotensin Ⅱreceptor 1，AT1R）基因多態(tài)性患者血液循環(huán)中miR-15表達(dá)水平升高，發(fā)生室性心動過速及猝死的風(fēng)險亦增加［19］。MiR-181a在心肌梗死后室性心動過速過程中也發(fā)揮作用。

3 展 望

心律失常是一個復(fù)雜的病理生理過程，心臟離子通道基因表達(dá)及功能異常是其發(fā)生基礎(chǔ)。大量研究均已證實，miRNAs通過直接及間接方式廣泛參與調(diào)控心肌細(xì)胞跨膜離子通道，從而影響心臟自律性、傳導(dǎo)性及有效不應(yīng)期等電生理特性，形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，參與心律失常病理生理過程。因此，具有重要調(diào)控功能的miRNA 可能作為藥物干預(yù)的新靶點［20］，并為心律失常的防治策略提供新思路。雖然miRNA 與心律失常發(fā)生密切相關(guān)，然而其具體作用機(jī)制研究尚待完善。多種miRNA 同時調(diào)控心律失常，而不同的miRNA 又參與調(diào)節(jié)不同病理狀態(tài)下各種類型的心律失常，因此，針對miRNA 在心律失常中的作用研究必將為心律失常的基因調(diào)控和治療提供更多途徑。

［1］ Quiat D，Olson EN.MicroRNAs in cardiovascular disease：from pathogenesis to prevention and treatment［J］.J Clin Invest，2013，123（1）：11-18.

［2］ Lujambio A，Lowe SW.The microcosmos of cancer［J］.Nature，2012，482（7385）：347-355.

［3］ Liu H，Chen GX，Liang MY，et al.Atrial fibrillation alters the microRNA expression profiles of the left atria of patients with mitral stenosis［J］.BMC Cardiovasc Disord，2014，14：10.

［4］ Cooley N，Cowley MJ，Lin RC，et al.Influence of atrial fibrillation on microRNA expression profiles in left and right atria from patients with valvular heart disease［J］.Physiol Genomics，2012，44（3）：211-219.

［5］ Kim GH.MicroRNA regulation of cardiac conduction and arrhythmias［J］.Transl Res，2013，161（5）：381-392.

［6］ Xiao J，Liang D，Zhang Y，et al.MicroRNA expression signature in atrial fibrillation with mitral stenosis［J］.Physiol Genomics，2011，43（11）：655-664.

［7］ Kozomara A，Griffiths-Jones S.miRBase：integrating microRNA annotation and deep-sequencing data［J］.Nucleic Acids Res，2011，39（Database issue）：D152-157.

［8］ Yang B，Lin H，Xiao J，et al.The muscle-specific microRNA miR-1regulates cardiac arrhythmogenic potential by targeting GJA1and KCNJ2［J］.Nat Med，2007，13（4）：486-491.

［9］ Zhao Y，Ransom JF，Li A，et al.Dysregulation of cardiogenesis，cardiac conduction，and cell cycle in mice lacking miRNA-1-2［J］.Cell，2007，129（2）：303-317.

［10］ Terentyev D，Belevych AE，Terentyeva R，et al.miR-1overexpression enhances Ca2＋release and promotes cardiac arrhythmogenesis by targeting PP2Aregulatory subunit B56α and causing CaMKII-dependent hyperphosphorylation of RyR2［J］.Circ Res，2009，104（4）：514-521.

［11］ Matkovich SJ，Wang W，Tu Y，et al.MicroRNA-133apro-tects against myocardial fibrosis and modulates electrical repolarization without affecting hypertrophy in pressure-overloaded adult hearts［J］.Circ Res，2010，106（1）：166-175.

［12］ Shan H，Zhang Y，Lu Y，et al.Downregulation of miR-133 and miR-590contributes to nicotine-induced atrial remodelling in canines［J］.Cardiovasc Res，2009，83（3）：465-472.

［13］ Xu GJ，Gan TY，Tang BP，et al.Changes in microRNAs expression are involved in age-related atrial structural remodeling and atrial fibrillation［J］.Chin Med J，2013，126（8）：1458-1463.

［14］ Oliveira-Carvalho V，Carvalho VO，Bocchi EA.The emerging role of miR-208ain the heart［J］.DNA Cell Biol，2013，32（1）：8-12.

［15］ Lu Y，Zhang Y，Wang N，et al.MicroRNA-328Contributes to adverse electrical remodeling in atrial fibrillation［J］.Circulation，2010，122（23）：2378-2387.

［16］ Adam O，L?hfelm B，Thum T，et al.Role of miR-21in the pathogenesis of atrial fibrosis［J］.Basic Res Cardiol，2012，107（5）：278.

［17］ Cardin S，Guasch E，Luo X，et al.Role for MicroRNA-21 in atrial profibrillatory fibrotic remodeling associated with experimental postinfarction heart failure［J］.Circ Arrhythm Electrophysiol，2012，5（5）：1027-1035.

［18］ Danielson LS，Park DS，Rotllan N，et al.Cardiovascular dysregulation of miR-17-92causes a lethal hypertrophic cardiomyopathy and arrhythmogenesis［J］.FASEB J，2013，27（4）：1460-1467.

［19］ Blanco RR，Austin H，Vest RN 3rd，et al.Angiotensin receptor type 1single nucleotide polymorphism 1166A／C is associated with malignant arrhythmias and altered circulating miR-155levels in patients with chronic heart failure［J］.J Card Fail，2012，18（9）：717-723.

［20］ Konstantinos S，Stefanie D.Vascular microRNAs：from disease mechanisms to therapeutic targets［J］.Circ Res，2014，114（1）：3-4.