MicroRNA調(diào)控心肌缺血/再灌注損傷和參與預(yù)處理保護(hù)的研究進(jìn)展*

張海濤，湯楚中、2△，袁 彪

（1.中國(guó)人民解放軍海軍總醫(yī)院，北京 100048；2.安徽醫(yī)科大學(xué)海軍臨床學(xué)院；3.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院）

MicroRNA調(diào)控心肌缺血/再灌注損傷和參與預(yù)處理保護(hù)的研究進(jìn)展*

張海濤1，湯楚中1、2△，袁 彪3

（1.中國(guó)人民解放軍海軍總醫(yī)院，北京 100048；2.安徽醫(yī)科大學(xué)海軍臨床學(xué)院；3.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院）

MicroRNA；心肌缺血/再灌注；預(yù)處理保護(hù)；缺血性心肌病

缺血性心臟病(ischemic heart disease，IHD)是心血管疾病最主要的表現(xiàn)形式之一，是由冠狀動(dòng)脈狹窄、供血不足所引發(fā)的心肌功能障礙和/或器質(zhì)性病變，又稱(chēng)冠狀動(dòng)脈性心臟病[1]。缺血不僅造成缺氧和能量代謝障礙，同時(shí)造成了毒性代謝產(chǎn)物蓄積、Ca2+超載及炎癥反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致心肌組織壞死。對(duì)于缺血心肌首要的是及時(shí)恢復(fù)血供，及時(shí)給心肌補(bǔ)充氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但是突然恢復(fù)血流也會(huì)帶來(lái)新的損傷。Jennings[2]首先提出了缺血/再灌注損傷的概念，當(dāng)心肌組織長(zhǎng)時(shí)間缺血后，重新得到血供不但不能減輕心肌損傷，反而可加劇缺血性損傷，目前，其具體的分子機(jī)制正逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。大量研究證明，缺血/再灌注損傷與再灌注后氧自由基攻擊、炎癥反應(yīng)、Ca2+超載、能量代謝障礙及細(xì)胞凋亡進(jìn)程等有關(guān)。小RNA(microRNA,miRNA)，尤其是miRNAs在心血管疾病發(fā)生發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，也是目前研究的熱點(diǎn)之一。大量文獻(xiàn)表明，miRNAs在心血管系統(tǒng)中對(duì)細(xì)胞分化、遷移、增殖及凋亡等都有調(diào)控作用，因此，miRNAs可能給心血管疾病的診斷和治療帶來(lái)新的契機(jī)。近年來(lái)，miRNAs被大量報(bào)道參與了心肌缺血/再灌注損傷及缺血預(yù)處理和后處理等保護(hù)措施中，本文就miRNA及其在缺血/再灌注損傷和缺血預(yù)處理保護(hù)中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 miRNA概述

miRNA是一類(lèi)高度保守的在轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控過(guò)程中發(fā)揮功能的非編碼小分子RNA，種類(lèi)繁多，可通過(guò)保守的6-8bp種子序列影響基因蛋白編碼，通過(guò)去活靶基因mRNA3’非編碼區(qū)（UTRs）堿基互補(bǔ)序列引導(dǎo)沉默復(fù)合體（RISC）降解mRNA或阻礙其翻譯的方式調(diào)節(jié)特定的基因表達(dá)，并且，miRNA的表達(dá)具有組織特異性[3]。miRNA靶序列通常位于mRNA的3'-UTR，其調(diào)節(jié)的靶mRNA數(shù)量可能占人類(lèi)基因組的1/3以上[4]。研究發(fā)現(xiàn)，多種疾病的發(fā)生發(fā)展中都有miRNAs的參與，因此，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始關(guān)注其在心血管疾病中的作用。miRNAs在正常生理、病理狀態(tài)，包括癌癥及心血管疾病中起重要作用，可參與動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成[5]、心肌梗死后血管再生[6]及心肌重構(gòu)等病理進(jìn)程[7]，血液中的循環(huán)miRNA還可用于心血管疾病，如心肌梗死的早期診斷等[8-10]。

2 miRNA參與調(diào)節(jié)心肌缺血/再灌注損傷

缺血性心肌病是心血管系統(tǒng)最主要的致死原因，miRNA在心肌缺血過(guò)程中主要參與了心肌細(xì)胞的凋亡、心肌纖維化等。缺血/再灌注時(shí)，部分miRNA在心肌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，如miRNA-1、miRNA-494、miRNA-21等；而部分miRNA則表達(dá)下調(diào)，如miRNA-133、miRNA-320等。

在大鼠缺血/再灌注損傷模型中，過(guò)表達(dá)miRNA-21的大鼠左心室厚度、心肌梗死面積、左心室/體質(zhì)量比、I型和Ⅲ型膠原蛋白與對(duì)照組比較均明顯降低；心梗1周后，左室收縮功能明顯改善，細(xì)胞凋亡比率明顯降低，表明miRNA -21對(duì)缺血誘導(dǎo)下的心肌細(xì)胞凋亡具有抑制作用[7]。有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-494過(guò)表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠在缺血/再灌注之后，小鼠的左室收縮力和心功能明顯改善，伴隨乳酸脫氫酶LDH活性和凋亡因子釋放的減少，心肌梗死面積顯著縮小。同時(shí)，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞過(guò)表達(dá)miRNA-494能顯著抑制缺血/再灌注后升高的caspase-3的活性和降低細(xì)胞凋亡比率。通過(guò)進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-494限制調(diào)節(jié)了3種促凋亡蛋白-PTEN、ROCK1、CaMKII和2種抗凋亡蛋白-FGFR2和LIF[11]。在心肌缺血/再灌注過(guò)程中也有損傷性的miRNA。例如，miRNA-1轉(zhuǎn)基因小鼠在經(jīng)過(guò)30min缺血、24h再灌注后，心肌損傷明顯加劇，LDH活性、肌酸激酶水平、凋亡蛋白caspase-3和心肌凋亡率、心肌梗死面積明顯增加；而采用鎖核酸（LNA，一種miRNA制劑）抑制野生小鼠心臟miRNA-1后，能夠挽救缺血/再灌注導(dǎo)致的心肌損傷[12]。還有研究發(fā)現(xiàn)，人為降低心肌細(xì)胞內(nèi)源性miRNA-320的表達(dá)，可明顯減少細(xì)胞凋亡，但miRNA-320過(guò)表達(dá)的表現(xiàn)正好相反[13]。

3 miRNA參與心肌保護(hù)

3.1 miRNA參與缺血預(yù)處理的心肌保護(hù)

3.1.1 缺血預(yù)適應(yīng)對(duì)心肌的保護(hù)作用：1986年，Murry等[14]首先觀察到狗心肌在短時(shí)間不致命的缺血后，對(duì)隨后發(fā)生的持續(xù)性較嚴(yán)重的缺血和再灌注性處理，不但不會(huì)加重心肌損害，反而會(huì)增強(qiáng)心肌對(duì)缺血性損害的抵抗性，從而起到保護(hù)作用，因此稱(chēng)之為缺血預(yù)適應(yīng)(ischemic preconditioning，IPC)。IPC被定義為，在心臟缺血前給予幾個(gè)循環(huán)的短時(shí)間缺血/再灌注處理，能夠有效減小急性缺血心肌組織再灌注后的心肌梗死面積，減輕心律失常發(fā)生率，改善左心室收縮功能。后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，這種缺血預(yù)適應(yīng)不僅發(fā)生在狗，在豬、犬、兔、鼠等動(dòng)物也發(fā)生了類(lèi)似的預(yù)適應(yīng)[15-17]。除了缺血、缺氧，高溫、牽扯、化學(xué)物質(zhì)等都可引起類(lèi)似的預(yù)適應(yīng)[18-19]，現(xiàn)認(rèn)為它是一種古老的在種族進(jìn)化過(guò)程中保留下來(lái)的細(xì)胞對(duì)應(yīng)激性刺激的一種自我保護(hù)反應(yīng)。由于動(dòng)物種屬和實(shí)驗(yàn)條件（如在體或離體心臟、麻醉與否及麻醉程度等）不同，預(yù)適應(yīng)的表現(xiàn)也不盡相同，但主要的表現(xiàn)是降低心肌梗死面積、減少再灌注性心律失常發(fā)生率、改善心肌細(xì)胞的收縮功能等。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，IPC的保護(hù)作用存在于兩個(gè)時(shí)期：IPC后3小時(shí)以?xún)?nèi)，即IPC的早期保護(hù)作用；IPC后24小時(shí)再度出現(xiàn)的保護(hù)作用，以及IPC的延遲保護(hù)作用，亦稱(chēng)心肌保護(hù)的第二窗口[20-22]。

3.1.2 miRNA參與缺血預(yù)處理的心肌保護(hù)：有研究報(bào)道，IPC后miRNA-210表達(dá)增加，并且能夠通過(guò)激活蛋白激酶B及HIF-1的核易位來(lái)降低細(xì)胞的凋亡比率，且抑制HIF-1和miRNA-210都會(huì)取消缺血預(yù)處理的心肌保護(hù)效應(yīng)[23]。另有研究證實(shí)，miRNA-107和miRNA-210能夠調(diào)節(jié)HIF-1的表達(dá)，參與IPC介導(dǎo)的細(xì)胞保護(hù)效應(yīng)，且HIF-1的作用涉及Akt的參與，通過(guò)激活A(yù)kt信號(hào)通路來(lái)介導(dǎo)保護(hù)效應(yīng)[24-25]。盡管缺血預(yù)處理具有顯而易見(jiàn)的對(duì)抗心肌缺血/再灌注損傷的優(yōu)點(diǎn)，但由于該操作對(duì)人體具有創(chuàng)傷性，且誘導(dǎo)保護(hù)作用的時(shí)間窗口及保護(hù)作用維持的時(shí)間短暫，不利于實(shí)際臨床應(yīng)用。因此，尋找替代缺血處理的心肌保護(hù)方式是研究者們努力的目標(biāo)。藥物調(diào)控miRNA進(jìn)而影響心肌缺血/再灌注近幾年來(lái)成為關(guān)注的熱點(diǎn)，研究者們對(duì)于藥物及小分子化合物是否會(huì)對(duì)miRNA的表達(dá)產(chǎn)生影響，從而進(jìn)一步控制疾病的發(fā)展這一問(wèn)題產(chǎn)生了很大興趣，目前已有報(bào)道證實(shí)了這一現(xiàn)象的可能。

有研究報(bào)道，藥物丹參酮IIA可減輕心肌細(xì)胞缺血缺氧損傷，改善心臟收縮功能，機(jī)制是丹參酮IIA通過(guò)抑制p38 /MAPK信號(hào)通路，抑制心肌細(xì)胞中miRNA-1在缺氧誘導(dǎo)下的上調(diào)，從而發(fā)揮心肌保護(hù)效應(yīng)[26]。也有報(bào)道大鼠心肌梗死模型中，丹參酮IIA可下調(diào)miRNA-1，部分恢復(fù)急性缺血時(shí)Kir2.1蛋白的表達(dá)及IK1電流強(qiáng)度，從而降低缺血性心律失常的發(fā)生及心臟猝死率[27]。因此，通過(guò)調(diào)控miRNA的表達(dá)來(lái)抵抗心肌缺血/再灌注損傷，為藥物研發(fā)提供了新思路和策略。

3.2 miRNA參與熱休克預(yù)處理心肌保護(hù) 近年來(lái)有研究證明[28]，miRNA通過(guò)提高心肌細(xì)胞在缺血/再灌注損傷后的存活率，參與了熱休克誘導(dǎo)的心肌保護(hù)作用。有研究者在熱休克處理（42°C，15min）后的小鼠心臟分離出miRNA，并將其注射到非熱休克小鼠中，發(fā)現(xiàn)可改善小鼠的缺血耐受性，miRNA治療的小鼠和非熱休克對(duì)照組比較，心肌梗死面積顯著縮小；此外，注射miRNA-21（外源化學(xué)合成）也能顯著降低梗死面積，當(dāng)同時(shí)應(yīng)用antagomir-21處理后，miRNA-21的保護(hù)作用即被取消[29]。

3.3 miRNA參與低氧預(yù)處理心肌保護(hù) 低氧可誘導(dǎo)IPC類(lèi)似的心肌保護(hù)作用，使心臟預(yù)適應(yīng)之后可抵抗此后發(fā)生的缺血/再灌注損傷，這種低氧誘導(dǎo)的心肌保護(hù)作用被認(rèn)為是HIF-1介導(dǎo)的[30]。miRNA-199a被報(bào)道是低氧預(yù)處理誘導(dǎo)保護(hù)作用的一個(gè)潛在的靶點(diǎn)，HIF-1是miRNA-199a的直接下游靶點(diǎn)，低氧之后miRNA-199a表達(dá)量迅速升高，阻止誘導(dǎo)型iNOS的表達(dá)，抑制Bcl-2的表達(dá)，從而保護(hù)缺血心肌[31-32]。

4 小結(jié)

miRNA是具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)活性的內(nèi)源性小RNA，其眾多的靶基因參與了細(xì)胞的多種功能活動(dòng)。在心肌梗死、心肌梗死后纖維化、心肌細(xì)胞凋亡、缺血性心律失常、血管再生等與心肌缺血相關(guān)的病理過(guò)程中，多種miRNA的表達(dá)發(fā)生了明顯變化，且具有顯著的功能意義。缺血預(yù)適應(yīng)（IPC）是一種強(qiáng)有力的內(nèi)源性心臟保護(hù)現(xiàn)象，miRNA被報(bào)道參與了IPC的心肌保護(hù)作用，它能復(fù)制出類(lèi)似IPC的作用。核酸類(lèi)藥物的研究目前已經(jīng)趨向成熟，并且已經(jīng)進(jìn)入臨床前研究，因此，通過(guò)穩(wěn)定的miRNA類(lèi)似物或者抑制劑，如反義核苷酸進(jìn)行干預(yù)，有望為治療心肌缺血/再灌注提供新思路。相信通過(guò)深入研究缺血/再灌注中miRNA的調(diào)控機(jī)制，有可能找到針對(duì)miRNA的潛在治療缺血性心臟病的靶點(diǎn)。

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R54

A

1004-6879（2017）03-0238-04

2017-01-03）

* 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（81370237）

△ 通訊作者