硫化氫與microRNA在心力衰竭中的作用

張濤 綜述 姚亞麗 審校

(1.蘭州大學(xué)，甘肅 蘭州 730000； 2.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院心內(nèi)科，甘肅 蘭州 730000)

心力衰竭(心衰)是心血管疾病的終末階段，被認(rèn)為是心血管疾病領(lǐng)域尚未攻克的堡壘，作為各種心臟疾病的結(jié)局和主要死亡原因，盡管這些年來(lái)，在治療方面取得了很大進(jìn)展，但患病率和死亡人數(shù)仍居高不下。國(guó)外近10年主要心血管病如冠心病死亡率呈下降趨勢(shì)，與此同時(shí)心衰的發(fā)生率反呈上升趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)近些年各地資料也顯示中國(guó)心衰的患病率顯著增加，目前5年病死率仍達(dá)60%～80%[1]。因此，需要更多的研究途徑和診治靶點(diǎn)，而硫化氫(H2S)和microRNA(miRNA)是近些年心衰領(lǐng)域研究的新方向，對(duì)兩者的相關(guān)研究有望為心衰的臨床診治提供新的手段。

1 H2S

H2S以往被認(rèn)為是一種有毒氣體，但研究發(fā)現(xiàn)生理量的H2S具有廣泛的生物學(xué)效應(yīng)，是被發(fā)現(xiàn)的體內(nèi)第三種氣體信號(hào)分子，內(nèi)源性H2S主要由半胱氨酸和同型半胱氨酸在胱硫醚-β-合成酶、胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)及3-巰基丙酮酸硫轉(zhuǎn)移酶三種關(guān)鍵酶的催化作用下生成[2]。研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)源性H2S具有抗細(xì)胞壞死、抗凋亡、抗氧化應(yīng)激、抗炎癥反應(yīng)、抗心肌纖維化、抑制心肌肥大等諸多作用，可以促進(jìn)血管再生，保護(hù)缺血再灌注損傷中線(xiàn)粒體的功能，對(duì)離子通道、血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等均有調(diào)節(jié)作用，而提供外源性的H2S，在動(dòng)物模型中表現(xiàn)出了治療心衰的潛在作用[3-7]。一些臨床試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，心衰患者存在血漿中H2S水平的變化，這些患者血漿中H2S水平明顯低于正常人，且與心功能分級(jí)、N末端腦鈉肽以及N末端腦鈉肽前體等呈負(fù)相關(guān)[8-10]。

2 miRNA

miRNA是一類(lèi)長(zhǎng)度約為21個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子，在體內(nèi)通過(guò)與蛋白質(zhì)編碼基因的miRNA的3’UTR區(qū)域部分互補(bǔ)結(jié)合控制翻譯、降解、定位等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄后水平精密調(diào)控基因的表達(dá)[11-12]。miRNA參與多種細(xì)胞過(guò)程，包括細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)、應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡等，而氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡以及炎癥反應(yīng)均是心衰發(fā)生和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[13]，在心血管疾病領(lǐng)域，已有許多miRNA被發(fā)現(xiàn)參與了心衰的發(fā)生和發(fā)展[14-17]。Tijsen等[18]發(fā)現(xiàn)miR423-5p在心衰患者中呈高表達(dá)，并且比其他心肌標(biāo)志物具有更好的靈敏度和特異度。Qiang等[19]發(fā)現(xiàn)，多種miRNA在心衰患者體內(nèi)的表達(dá)水平各不相同，其中miRNA-126低表達(dá)以及miRNA-508-5p高表達(dá)對(duì)患者的預(yù)后不利。Greco等[20]研究糖尿病心衰和非糖尿病心衰患者之間miRNA表達(dá)譜時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩組患者之間miRNA的表達(dá)水平不同，其中miRNA-216a在兩組中均明顯升高，而在糖尿病心衰患者心肌細(xì)胞中，miRNA-34b、miRNA-34c、miRNA-199b、miRNA-210、miR-650以及miRNA-223的表達(dá)水平高于對(duì)照組。這些研究說(shuō)明，心衰患者心肌細(xì)胞中不僅存在miRNA含量的變化，并且在伴隨不同疾病時(shí)，各miRNA的表達(dá)水平也不盡相同。

3 H2S和miRNA在心衰發(fā)生發(fā)展中的作用

研究發(fā)現(xiàn)，H2S可降低高血壓大鼠的血漿腎素活性，通過(guò)抑制腎素釋放和血管緊張素轉(zhuǎn)化酶活性使血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)生成減少，對(duì)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)這一心衰過(guò)程中重要的神經(jīng)體液機(jī)制進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到抑制心肌肥厚的作用[21-22]，而Cheng等[23]以及Tatsuguchi等[24]發(fā)現(xiàn)，在A(yíng)ngⅡ或去氧腎上腺素誘導(dǎo)下發(fā)生肥大的心肌細(xì)胞中，可見(jiàn)miRNA-21水平顯著上調(diào)，并顯示出抑制心肌細(xì)胞肥大的作用。H2S與miRNA-21最終都是通過(guò)抑制心肌肥厚這一心衰的重要病理生理改變，來(lái)達(dá)到改善心衰的作用，那么，H2S是否通過(guò)上調(diào)miRNA-21水平，起到改善心肌肥厚的作用就值得進(jìn)一步研究。

心衰過(guò)程常伴有心肌細(xì)胞的凋亡。B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2基因(Bcl-2)是一種癌基因，它具有抑制凋亡的作用，Zhou 等[25]發(fā)現(xiàn)，H2S通過(guò)上調(diào)心肌細(xì)胞中Bcl-2基因的表達(dá)，發(fā)揮抗心肌細(xì)胞凋亡的作用。而另一研究發(fā)現(xiàn)，在缺血再灌注損傷時(shí)Bcl-2的表達(dá)下調(diào)，而上調(diào)miRNA-1的表達(dá)，miRNA-1則通過(guò)上調(diào)H2S的含量，促進(jìn)Bcl-2表達(dá)上調(diào)，miR-1很可能是H2S的重要調(diào)節(jié)器[26]。

心衰的另一重要病理生理改變是心肌纖維化，在應(yīng)用AngⅡ誘導(dǎo)心肌纖維化建立的心衰模型中， 給予H2S供體硫氫化鈉(NaHS)后，顯示出抑制 AngⅡ誘導(dǎo)的α-平滑肌肌動(dòng)蛋白、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)和Ⅰ型膠原蛋白表達(dá)的作用[27]，而CTGF是促纖維化的重要調(diào)控因子。另一研究顯示，在動(dòng)物心臟病和人左心室肥大模型中，miRNA-133和miRNA-30 的表達(dá)下調(diào)，對(duì)CTGF的翻譯抑制減弱，促進(jìn)膠原合成，導(dǎo)致心臟纖維化的發(fā)生，兩者的表達(dá)水平直接影響心肌纖維化的程度[28]。這提示H2S可能是通過(guò)上調(diào)miRNA-133和miRNA-30的水平，來(lái)達(dá)到抑制CTGF的表達(dá)的作用，從而發(fā)揮延緩心肌纖維化的功能。

上述研究提示H2S與miRNA之間可能存在著相互調(diào)節(jié)關(guān)系，它們的這種關(guān)系可能在心衰的病理生理學(xué)中發(fā)揮重要作用，為進(jìn)一步研究H2S和miRNA在心衰中的作用機(jī)制提供一條新的路徑，是一個(gè)比較新的研究領(lǐng)域。

3.1 miRNA對(duì)H2S生物合成的調(diào)節(jié)

新近的一些研究發(fā)現(xiàn)，miRNA對(duì)H2S的生物合成起調(diào)節(jié)作用，miRNA可以通過(guò)調(diào)控CSE的基因表達(dá)來(lái)控制H2S的合成。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在小鼠心肌梗死的周邊區(qū)域，miRNA-30家族成員水平上調(diào)抑制了CSE的表達(dá)，而抑制miRNA-30家族的過(guò)度表達(dá)可增加CSE的含量，從而增加H2S的生成，達(dá)到保護(hù)小鼠心肌細(xì)胞的作用[29]。Wang 等[30]發(fā)現(xiàn)，雌激素通過(guò)與雌激素受體α的結(jié)合來(lái)調(diào)控特異性蛋白-1的轉(zhuǎn)錄，特異性蛋白-1直接結(jié)合到CSE的啟動(dòng)子區(qū)，從而上調(diào) CSE轉(zhuǎn)錄和H2S的生物合成，實(shí)驗(yàn)去除大鼠卵巢后，miRNA-22的表達(dá)上調(diào)，而miRNA-22可同時(shí)作用于雌激素受體α及特異性蛋白-1，抑制CSE和H2S的生物合成。以上研究表明，miRNA通過(guò)控制內(nèi)源性H2S的生成發(fā)揮抗心衰的作用。

3.2 H2S對(duì)miRNA的調(diào)節(jié)

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，H2S也可以對(duì)miRNA的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。使用NaHS(100 μmol/L)對(duì)新生大鼠進(jìn)行治療發(fā)現(xiàn)，它可以上調(diào)新生大鼠心肌細(xì)胞中心肌保護(hù)性miRNA-133a的表達(dá)水平，從而抑制苯腎上腺素誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大，使用miR-133a抑制劑可以部分減弱NaHS的抗心肌肥厚作用，實(shí)驗(yàn)表明H2S上調(diào)miRNA-133a水平和抑制細(xì)胞內(nèi)活性氧的增加，可能是H2S抑制心肌肥厚的機(jī)制[31]。此外，Kesherwani等[7]發(fā)現(xiàn)，用外源性H2S供體硫化鈉(30 μmol/L)對(duì)小鼠進(jìn)行治療，可升高其miRNA-133a水平，從而抑制同型半胱氨酸血癥誘導(dǎo)的心肌肥大。Kang等[32]發(fā)現(xiàn)，給予40 μmol/L的 NaHS預(yù)處理原代培養(yǎng)新生大鼠心肌細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)H2S可降低大鼠心肌細(xì)胞缺血再灌注損傷后miRNA-455的表達(dá)水平，miRNA-455增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡，高表達(dá)的miRNA-455降低了H2S的心肌保護(hù)作用，下調(diào)miRNA-455可減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡，提示miRNA-455可能參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡信號(hào)通路的調(diào)節(jié)，以上發(fā)現(xiàn)提示，H2S在心衰發(fā)生和發(fā)展中的作用是通過(guò)調(diào)控miRNA的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4 相關(guān)臨床研究

臨床研究需要找到安全、耐受性好以及血藥濃度穩(wěn)定的外源性H2S供體。新近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，給予新型外源性H2S供體藥物SG1002后，心衰患者(n=8)及正常組受試者(n=7)中H2S含量均增加，并且安全及耐受性較好，同時(shí)顯示出穩(wěn)定的血藥濃度，目前I期臨床研究已完成，但需要更大規(guī)模的臨床研究[33]。此外，一些研究發(fā)現(xiàn)，H2S供體型非甾體抗炎藥，可以通過(guò)體內(nèi)代謝生成H2S來(lái)減少傳統(tǒng)非甾體類(lèi)抗炎藥的心血管副作用，這些目前仍處于臨床前研究階段。而miRNA-208、miRNA-499和miRNA-195在心血管疾病中的作用也已進(jìn)入臨床前研究階段，miRNA和miRNA抑制劑相關(guān)療法還需進(jìn)一步研究[34]。

5 展望

心衰的診治較以前有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但現(xiàn)狀和預(yù)后仍不容樂(lè)觀(guān)。對(duì)H2S與miRNA之間這種調(diào)節(jié)關(guān)系的進(jìn)一步研究，有望從轉(zhuǎn)錄后水平這一新角度，對(duì)H2S和miRNA在心衰中的變化及作用機(jī)制進(jìn)行解釋?zhuān)箖烧叱蔀樾碌纳飳W(xué)標(biāo)志物以及治療靶點(diǎn)。目前這一領(lǐng)域存在很多空白，比如miRNA是否參與胱硫醚-β-合成酶和3-巰基丙酮酸硫轉(zhuǎn)移酶表達(dá)還不明確，未來(lái)還需要更多研究來(lái)闡明H2S與miRNA之間這一復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)基礎(chǔ)研究帶動(dòng)臨床研究，為H2S及miRNA相關(guān)藥物的研發(fā)，以及真正應(yīng)用到臨床治療心衰打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，以期改善心衰的預(yù)后和減輕這種疾病帶來(lái)的社會(huì)負(fù)擔(dān)。