microRNA在早期診斷急性心肌梗死中的研究進(jìn)展

曹 彬，郭仁維

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·綜述與進(jìn)展·

microRNA在早期診斷急性心肌梗死中的研究進(jìn)展

曹 彬，郭仁維

microRNA在調(diào)節(jié)細(xì)胞和生物體生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用，在心血管疾病中亦有顯著的表達(dá)變化，在心肌梗死診斷中，已成為極具潛力的標(biāo)志物。本文就microRNA與心肌梗死所致心肌缺血再灌注損傷、心室重構(gòu)、心肌纖維化、心力衰竭等關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述

心肌梗死；microRNA；心室重塑；心肌纖維化、心力衰竭

在發(fā)達(dá)國家，急性心肌梗死(AMI)早已成為死亡的首要原因，并且在我國的發(fā)病率也逐年上升。心肌梗死(MI)即心肌缺血壞死，在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化的基礎(chǔ)上，多因斑塊的破裂，導(dǎo)致出血及管腔內(nèi)血栓形成阻塞血管，繼而心肌因冠狀動(dòng)脈血流中斷發(fā)生壞死。如何及時(shí)有效做出明確的診斷，對心肌梗死的預(yù)后至關(guān)重要。肌鈣蛋白因其具有較高的敏感性、特異性，已作為“金標(biāo)準(zhǔn)”急性心肌梗死診斷中廣泛應(yīng)用，但因其表達(dá)的滯后性，在心肌梗死早期診斷中并非盡善盡美。然而近年來研究表明，microRNA(micRNA)在調(diào)節(jié)細(xì)胞和生物體生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用，在心血管疾病中亦有顯著的表達(dá)變化，在心肌梗死診斷中，已成為極具潛力的標(biāo)志物。

microRNA是近年來發(fā)現(xiàn)的一組內(nèi)源性高度保守的非編碼的小分子單鏈，由21個(gè)～25個(gè)核糖核苷酸組成，通過抑制mRNA的翻譯或者促使其降解，從而調(diào)控基因表達(dá)和蛋白質(zhì)翻譯過程，作為一個(gè)RNA調(diào)節(jié)因子，在細(xì)胞調(diào)節(jié)和生物體內(nèi)重要的生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用[1]。自1993年Lee在線粒蟲第一次發(fā)現(xiàn)microRNA至今，已有1000多種 microRNA被發(fā)現(xiàn)，幾乎存在于所有真核生物中[2-3]，microRNA與靶基因之間并沒有專一性，一個(gè)靶基因受多個(gè)microRNA調(diào)節(jié)，一個(gè)microRNA也可調(diào)節(jié)多個(gè)靶基因[4]。近年來，關(guān)于micRNA的研究已成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)及生理學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。大量研究證實(shí)：一些micRNA的表達(dá)在心血管疾病中發(fā)揮著重要作用[5]。本文就microRNA與心肌梗死所致心肌缺血再灌注損傷、心室重構(gòu)、心肌纖維化、心力衰竭等關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 microRNA與急性心肌梗死

近年來，報(bào)道指出20余種 microRNA可作為診斷心肌梗死的潛在生物標(biāo)志物。由于，microRNA在血清中有抵抗RNA酶的作用，可能與外分泌體和微粒的包裹有關(guān)，且不易受放置時(shí)間長短、溫度、pH等條件的影響，具有較好的穩(wěn)定性、可定性、定量分析等優(yōu)點(diǎn)[6]。Zile等[7]發(fā)現(xiàn)microRNA-21在心肌梗死后前期表達(dá)下降，第5天明顯上升，并超過基線，以后逐漸恢復(fù)至正常水平。在心肌梗死病人血清中亦發(fā)現(xiàn)microRNA-208明顯升高，且長期高于正常，與左心室舒張末期容積呈正相關(guān)，說明microRNA-208可能參與心肌梗死后心肌重塑。Ai等[8]通過研究心肌梗死、穩(wěn)定型心絞痛(UA)及非冠心病病人血清中microRNA-1的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)心肌梗死病人血清中microRNA-1水平明顯高于心絞痛病人，并且microRNA在非冠心病病人中很少表達(dá)，并對其特異性做ROC曲線分析，其ROC曲線下面前為0.774，說明microRNA-1是診斷AMI的潛在生化指標(biāo)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)miRNA-499除了在骨骼肌中有少量的釋放外，幾乎完全存在于心肌中[9]；Wang等[10]進(jìn)一步證實(shí)microRNA-499幾乎不在非冠心病病人血清中表達(dá)。并且陳曦等[11]通過53例AMI和20例UA的病人病例組和30名健康人作為對照組來觀察microRNA-499、肌鈣蛋白I(CTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)在外周血中的表達(dá)情況，證實(shí)了AMI病人外周血中microRNA-499的表達(dá)水平明顯高于UA病人及健康人群，并且證實(shí)了外周血中microRNA-499的表達(dá)與CTnI及CK-MB呈正相關(guān)性。D’Alessandra等[12]通過PCR檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)急性心肌梗死病人血清中miroRNA-1、microRNA-133和microRNA-5P的表達(dá)水平上調(diào)，但是microRNA-122、microRNA-375的水平下調(diào)，并且病人溶栓或經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)(PCI)前后血清中microRNA含量變化與cTnI有正相關(guān)性。以上結(jié)果在大鼠模型上得到進(jìn)一步的驗(yàn)證。Li等[13]探索特異性較高的microRNA(microRNA-1、microRNA -133a、microRNA -208b和microRNA -499)在AMI中的診斷價(jià)值與肌鈣蛋白T的比較中發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死病人血漿中microRNA-1、microRNA-133a、microRNA-208b和microRNA-499水平高于健康志愿者(P<0.001)，可能是急性心肌梗死病人有益的生物標(biāo)志物，但這些小RNA對急性心肌梗死的診斷不如心肌肌鈣蛋白T明顯。這些結(jié)果也在Gidl等[14]研究中得到證實(shí)，并且Gidl等還發(fā)現(xiàn)了microRNA-208b、microRNA-499-5p對左心室舒張末期容積有顯著影響，發(fā)生心肌梗死30 d內(nèi)它們的水平越高，左心室舒張末期容積增加越顯著，病人死亡或發(fā)生心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)越高。而Xiao等[15]發(fā)現(xiàn)心肌梗死后24 h內(nèi)microRNA-208a和microRNA-499預(yù)測心肌梗死面積優(yōu)于肌鈣蛋白I和肌鈣蛋白T。這些結(jié)果表明：某些microRNA可以作為診斷AMI的生物標(biāo)記物。試驗(yàn)證實(shí)[10]，心肌組織中micRNA-144在心衰和心肌梗死中發(fā)揮著重要的病理生理作用。

2 microRNA與心肌梗死后心臟病理變化

最近研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)血中存在microRNA，它作為一種調(diào)節(jié)因子在心臟發(fā)育、血管分化及再生中發(fā)揮著重要作用[16]。眾所周知，血管內(nèi)膜損傷導(dǎo)致的血管一系列炎癥反應(yīng)促進(jìn)了粥樣斑塊的形成，發(fā)生心肌梗死后，上述炎癥反應(yīng)進(jìn)一步放大。Harris等[17]認(rèn)為microRNA-126具有抑制血管炎癥反應(yīng)的作用，其作用機(jī)制是通過降低血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附因子-1(VCAM-1)的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的，在血管炎癥反應(yīng)過程中起重要作用。急性心肌梗死時(shí)，血管發(fā)生炎癥反應(yīng)，VCAM-1活性增加，機(jī)體產(chǎn)生應(yīng)激反饋調(diào)節(jié)，外周循環(huán)中microRNA-126的表達(dá)減少。心肌缺血再灌注損傷時(shí)，microRNA可以通過多種途徑發(fā)揮作用：如調(diào)控血管內(nèi)皮損傷、激活白細(xì)胞、促進(jìn)活性氧產(chǎn)生以及激活補(bǔ)體等[18]。Salloum等[19]在心臟缺氧及亞急性缺血處理的動(dòng)物模型中研究發(fā)現(xiàn)，microRNA-1、microRNA-133、microRNA-21等通過調(diào)節(jié)心臟傳導(dǎo)、心臟結(jié)構(gòu)及新生血管生成，防止心臟局部缺血；同時(shí)，它們還有促進(jìn)內(nèi)皮型一氧化氮合酶、低氧誘導(dǎo)因子、熱休克蛋白-70(HSP-70)、熱休克蛋白-20(HSP-20)等心血管系統(tǒng)重要蛋白合成作用。種種觀點(diǎn)表明microRNA-21對缺血再灌注損傷的心肌有保護(hù)作用，主要體現(xiàn)在HSP-70和內(nèi)皮誘導(dǎo)型一氧化氮合酶可能通過某種機(jī)制參與microRNA-21的表達(dá)。如Villar等[20]發(fā)現(xiàn)用熱休克或預(yù)處理誘導(dǎo)microRNA-21 表達(dá)可明顯減少心肌梗死面積。Ji等[21]研究了老鼠頸動(dòng)脈球囊血管成形術(shù)后microRNA的基因表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)micRNA-21 明顯上調(diào)，在培養(yǎng)的平滑肌細(xì)胞中敲除microRNA-21，平滑肌細(xì)胞增殖減少、凋亡增加。 結(jié)果表明microRNA-21具有促進(jìn)增殖和抗凋亡的作用。 他們發(fā)現(xiàn)microRNA-21 是通過 FFEN、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。

3 microRNA與心肌間質(zhì)纖維化

心肌間質(zhì)纖維化，是心肌梗死病人心功能下降的一個(gè)主要原因，它導(dǎo)致心臟收縮及舒張功能減弱，心功能下降，影響病人的預(yù)后。轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的合成。研究指出[22]，microRNA-101可以通過TGF-β通路抑制心肌成纖維細(xì)胞增殖和膠原蛋白沉積，抑制心臟纖維化，改善心臟功能，改善住院率和遠(yuǎn)期病死率。而microRNA-21則恰恰相反，通過調(diào)控TGF-β通路，促進(jìn)纖維細(xì)胞增殖和增加基質(zhì)沉積。這種觀點(diǎn)在Patrick等[23]的研究中得到證實(shí)，他們發(fā)現(xiàn)在正常的心臟組織中microRNA-21低表達(dá)，但是在心室肥厚、心力衰竭及梗死后，其表達(dá)明顯增高。吳揚(yáng)等[24]研究發(fā)現(xiàn)microRNA-21可以負(fù)性調(diào)節(jié)L-型鈣通道的表達(dá)，減少心肌細(xì)胞內(nèi)鈣離子含量，從而抑制其收縮，延緩心室肥厚。van Rooij 等[25]闡述了microRNA 在心肌梗死后纖維化反應(yīng)中的作用，發(fā)現(xiàn)心肌梗死后第 3 天～第14 天小鼠梗死區(qū)的邊界和偏遠(yuǎn)地區(qū)有microRNA譜表達(dá)，尤其是microRNA-21、microRNA-214、和microRNA-223梗死邊界區(qū)表達(dá)增加，而micRAN-29b 和micRNA-143 表達(dá)下降。更值得注意的是，micRNA-29 在梗死區(qū)的邊界和偏遠(yuǎn)地區(qū)表達(dá)都明顯下降[27]。microRNA-29 作為纖維化的調(diào)節(jié)因素，可能會(huì)成為治療心肌梗死后心肌重構(gòu)的靶點(diǎn)。van Rooij等[25]的研究也證實(shí)micRNA-29可抑制心肌纖維化。他們研究發(fā)現(xiàn)心肌梗死后隨著microRNA -29 表達(dá)下調(diào)，蛋白質(zhì)如膠原、原纖維蛋白和彈力蛋白表達(dá)增加。如果人為使microRNA-29b 的下調(diào)，組織中膠原的表達(dá)顯著增加，這說明microRNA-29 的下調(diào)使膠原 mRNA的表達(dá)上升。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子-β 可抑制microRNA -29 表達(dá)，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為成肌纖維細(xì)胞，在心肌纖維化過程中起到重要作用。以上研究表明microRNA -29 可抑制心肌纖維化。

4 microRNA與心力衰竭

心肌梗死病人容易發(fā)生猝死和長期并發(fā)癥，如心力衰竭，是影響心肌梗死病人預(yù)后的主要因素之一。Gidl等[14]發(fā)現(xiàn)，在使用左心室輔助裝置(LVAD)進(jìn)行機(jī)械支持的心力衰竭病人中，micRNA-137a可促進(jìn)α1-抗胰凝乳蛋白酶(ACT)表達(dá)，ACT分重構(gòu)心室、抑制心室重構(gòu)，減輕心衰程度，這表明microRNA-137a在改善心力衰竭和心室重構(gòu)的病理過程中發(fā)揮有利作用。研究發(fā)現(xiàn)[19]，心肌梗死模型小鼠進(jìn)行 Let-7c 抑制劑注射后，與未使用抑制劑小鼠相比，模型組小鼠左室射血分?jǐn)?shù)和心輸出量明顯升高，提示Let-7c 抑制劑能抑制心肌細(xì)胞凋亡和心肌纖維化，改善心功能，說明抑制 Let-7cmicroRNA家族可以預(yù)防心肌梗死后心衰的發(fā)生和進(jìn)展。Fleissner等[26]發(fā)現(xiàn)microRNA-24可以通過靶向作用轉(zhuǎn)錄因子GATA2和依賴p21激活 PAK4(p21活化激酶4)激酶，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。在斑馬魚胚胎中發(fā)現(xiàn)，提高micRNA-24表達(dá)后可能因?yàn)榧?xì)胞凋亡增加而損害血管生成發(fā)育。因此，micRNA-24可能影響心肌梗死面積以及AMI后心肌重構(gòu)和心功能的恢復(fù)。

5 microRNA 與心肌梗死治療

microRNA通過調(diào)控靶基因在心臟的病理生理過程扮演著重要的角色，且近些年來，microRNA在心血管領(lǐng)域可作為靶基因的治療，已成為研究熱點(diǎn)之一。Hu等[27]在大鼠的心肌梗死模型中發(fā)現(xiàn)，microRNA-210通過上調(diào)其表達(dá)來促進(jìn)心肌缺血區(qū)域的血管再生，并且具有抑制心肌凋亡的作用，能最大限度地挽救瀕死心肌細(xì)胞，從而延緩了心臟的重塑。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，microRNA-210潛在靶基因主要有 Efna3、Ptp1b、Dapk1 和 Ctgf，這些基因多在血管再生和抑制細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用，因此，microRNA-210可能成為AMI治療的基因靶點(diǎn)。micRNA-1和micRNA-133不僅在心肌肥厚、心力衰竭起著重要調(diào)控作用[28]，還影響心肌電活動(dòng)的調(diào)節(jié)[29]。若是能研究出其基因調(diào)控靶點(diǎn)，將大大減少高血壓性心肌病和心律失常的病死率。Hinkel等[30]認(rèn)為 microRNA 可作為新的治療靶點(diǎn)，在小鼠心肌梗死模型中灌注 LncRNA-92a后發(fā)現(xiàn)，灌注的梗死區(qū)域 LncRNA-92a表達(dá)水平下降、心肌梗死面積減小以及幸存心肌細(xì)胞較多，由此可見，LncRNA-92a具有保護(hù)心肌細(xì)胞、促進(jìn)新生血管形成及抗炎作用，可將LncRNA-92a作為心肌梗死后保護(hù)心肌的治療靶點(diǎn)。穩(wěn)定的microRNA模擬物或拮抗劑，可以通過調(diào)節(jié)microRNA 的表達(dá)，在心臟各病理變化過程中起到一定的心肌保護(hù)作用，使心肌細(xì)胞免受缺血再灌注損傷，因此將microRNA 作為治療靶點(diǎn)在現(xiàn)有的醫(yī)療條件下具有重要的臨床意義。

6 小 結(jié)

大量研究表明，microRNA在心肌梗死的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，在早期診斷急性心肌梗死診斷中發(fā)揮著重要作用，通過探索microRNA 在心肌梗死病理作用機(jī)制，為心肌梗死的靶向治療提供新思路。然而其分子機(jī)制仍有很多未知，還需要進(jìn)一步探索。

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(本文編輯郭懷印 )

山西醫(yī)科大學(xué)附屬汾陽醫(yī)院(山西汾陽 032200)

郭仁維，E-mail：grhw0303@qq.com

R542.2 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2017.01.012

1672-1349(2017)01-0044-04

2016-07-18)

引用信息：曹彬，郭仁維.microRNA在早期診斷急性心肌梗死中的研究進(jìn)展[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2017，15(1)：44-47.