miRNA在早發(fā)冠心病中的研究進(jìn)展

羅亞 綜述 許官學(xué) 審校

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，貴州 遵義 563300

目前我國心血管病死亡率占據(jù)居民死亡原因第一位，超過腫瘤及其他疾病，占居民因病導(dǎo)致死亡原因的40%以上。據(jù)預(yù)測，現(xiàn)我國心血管病患病人數(shù)大約為2.9 億，這部分人群中冠心病(coronary heart disease，CHD)患者超過1 000 萬，而急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)死亡率上升趨勢明顯，且發(fā)病年齡逐漸年輕化[1]。根據(jù)美國膽固醇教育計(jì)劃成人治療組第三次報(bào)告(NECP-ATP Ⅲ)中把早發(fā)冠心病(premature coronary artery disease，PCAD)定義為發(fā)生冠心病(coronary heart disease，CHD)時(shí)男性患者年齡≤55 歲，女性患者≤65 歲[2]。這類患者無論是在生活質(zhì)量、治療費(fèi)用、預(yù)后情況或是心臟病不良事件發(fā)生率均較晚發(fā)冠心病患者高。近年來，miRNA (microRNA)作為心血管疾病的研究熱點(diǎn)，其通過直接或間接調(diào)控其危險(xiǎn)因素進(jìn)而促進(jìn)冠心病的發(fā)生。本文就miRNA 在早發(fā)冠心病危險(xiǎn)因素中的作用機(jī)制及疾病進(jìn)展進(jìn)行綜述，為冠心病的預(yù)防及治療提供理論基礎(chǔ)。

1 miRNA簡介

miRNA 是從長鏈RNA 轉(zhuǎn)錄的莖環(huán)結(jié)構(gòu)加工而成，長度約為22個核酸的小分子內(nèi)源性調(diào)控RNA，可以通過靶向mRNA 的修飾或翻譯阻遏在生物體內(nèi)發(fā)揮重要的調(diào)控作用[3]。它是多細(xì)胞生物中數(shù)量較多的一類基因調(diào)控分子之一，可能影響著許多蛋白質(zhì)編碼基因的輸出。LEE 等[4]于1993 年在線蟲中發(fā)現(xiàn)miRNA，命名為Lin-4基因，這種基因不參與翻譯蛋白質(zhì)，而是通過翻譯抑制核蛋白基因的表達(dá)調(diào)控線蟲的發(fā)育。REINHART 等[5]也在線蟲中發(fā)現(xiàn)另一種miRNA，將其命名為Let-7基因，也發(fā)現(xiàn)其可以通過某種機(jī)制調(diào)控線蟲的發(fā)育。miRNA 被認(rèn)為是存在生物體內(nèi)并通過多種機(jī)制共同調(diào)控生物的發(fā)育。近年來，隨著人們對miRNA 的認(rèn)識及研究方法的不斷改進(jìn)，越來越多的miRNA 被發(fā)現(xiàn)，目前為止已知的miRNA至少達(dá)1 000 種以上。

miRNA基因位于除了Y染色體的人染色體中，最初由細(xì)胞編碼miRNA經(jīng)RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄成為初級miRNA(pri-miRNA)，pri-miRNA在細(xì)胞核中被進(jìn)一步加工成“發(fā)夾結(jié)構(gòu)”，除小部分通過“miRtron 途徑”的mRNA 剪切機(jī)制產(chǎn)生前體miRNA(pre-miRNA)外，另大多數(shù)經(jīng)核糖核酸酶ⅢDrosha 處理而來。pre-miRNA 長度為55～80 個核酸，經(jīng)核糖核酸酶ⅢDicer 處理成長度為21～22 個核酸的miRNA/miRNA*雙鏈結(jié)構(gòu)，然后在解旋酶的作用下miRNA/miRNA*雙鏈結(jié)構(gòu)解旋，經(jīng)過加工后獲得成熟miRNA，被標(biāo)記為miRNA*的鏈則被降解[6]。成熟的miRNA 被結(jié)合到RNA 誘導(dǎo)沉默復(fù)合物(RISC)上，引導(dǎo)RISC 識別降解或翻譯抑制靶向mRNA，從而干擾翻譯過程達(dá)到翻譯阻遏的目的[7]。

2 miRNA與早發(fā)冠心病關(guān)系

大量研究表明，miRNA 在冠狀動脈斑塊形成、血管壁炎癥中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用，血漿miRNA水平和冠狀動脈病變程度有關(guān)[8]，循環(huán)miRNA在冠心病的早發(fā)中具有早期診斷和預(yù)測價(jià)值。近年來miRNA 成為冠心病的研究熱點(diǎn)之一，希望可以通過基因水平調(diào)控機(jī)制預(yù)防冠心病發(fā)病的年輕化。

2.1 川崎病致早發(fā)動脈粥樣硬化 川崎病(Kawasaki disease，KD)是一種好發(fā)于兒童的急性自身免疫性疾病，通常發(fā)病年齡在5歲以下，發(fā)病機(jī)制目前尚不明確，其病理改變?yōu)樾貉苎?，受累血管為中小血管，以冠狀動脈為主，可引發(fā)冠狀動脈粥樣硬化狹窄、冠狀動脈瘤及冠狀動脈擴(kuò)張等。如果不進(jìn)行早期干預(yù)，則會導(dǎo)致患者CHD 發(fā)生年齡提前，甚至誘發(fā)急性心肌梗死、缺血性心肌病、心源性猝死等[9]發(fā)生。有研究表明，KD 患者在治愈多年后血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙及慢性炎癥反應(yīng)仍然存在[10]。ROWLEY 等[11]在因KD 死亡患兒中分離出冠狀動脈，使用改良核酸酶保護(hù)定量分析方法檢測冠狀動脈組織上的miRNAs表達(dá)顯示在KD 患兒冠狀動脈有26 個miRNAs 上調(diào)，但沒有證據(jù)表明上調(diào)miRNAs 與冠狀動脈損害有關(guān)。NAKAOKA等[12]將急性KD患者分為冠狀動脈損害組和非冠狀動脈損害組，并檢測其血漿miRNA 水平，結(jié)果表明在冠狀動脈損害組中有16 個miRNAs 上調(diào)，為確定mRNA 冠狀動脈損害潛在靶點(diǎn)，對這16個miRNAs 進(jìn)一步分析，在這16 個miRNAs 中只有miRNA-145-5p、miRNA-320a、miRNA-320b 符合 標(biāo)準(zhǔn)。miRNA-145-5p 在川崎病血漿中高度表達(dá)，在冠狀動脈損害組血漿水平高于非冠狀動脈損害組約1.23倍。他們同時(shí)發(fā)現(xiàn)冠脈損害組動脈壁中有中性粒細(xì)胞浸潤，分析發(fā)現(xiàn)miRNA-145-5p 可與溶酶體跨膜蛋白9B(TMEM9B)相互作用，刺激白介素-6(IL-6)的表達(dá)。miRNA-320a 可與骨成型蛋白受體1A (BMPR-1A)相互作用，并通過BMPR-1A 細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)表達(dá)有關(guān)，這些炎癥細(xì)胞因子可能相互作用，導(dǎo)致粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)上調(diào)，炎癥因子的上調(diào)與內(nèi)皮微粒(EMP)呈正相關(guān)。EMP也可以介導(dǎo)單核細(xì)胞進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞，并釋放炎癥介質(zhì)，從而導(dǎo)致血管損傷、血管細(xì)胞內(nèi)皮功能障礙等[13]，并且在急性KD 恢復(fù)期中，仍能檢測出EMP。綜上所述，miRNA 可以調(diào)控KD 的發(fā)生，引起血管、內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，參與冠心病的發(fā)生、進(jìn)展，誘發(fā)早發(fā)冠心病的發(fā)生。

2.2 血管細(xì)胞功能 miRNA 對血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)和血管平滑肌(VSMCs)具有調(diào)控作用。當(dāng)miRNA 失衡，可能會出現(xiàn)VEC、VSMCs 衰老，使血管老化，影響血管功能，導(dǎo)致血壓升高、動脈粥樣硬化等，促進(jìn)CHD 的發(fā)生發(fā)展[14-15]。范迎春等[16]分析CHD 組和對照組發(fā)現(xiàn)，CHD 組患者血漿miRNA-221 水平明顯高于對照組，且血漿miRNA-221 水平與冠狀動脈Gensin積分呈正相關(guān)，提示miRNA-221可能介導(dǎo)VEC的調(diào)節(jié)，在冠狀動脈病變中發(fā)揮作用。MACKENZIE等[17]在小鼠模型中用miRNA-221 和miRNA-222模擬轉(zhuǎn)染VSMCs，發(fā)現(xiàn)鈣沉積顯著增加，當(dāng)單個miRNA-221 和miRNA-222 模擬轉(zhuǎn)染VSMCs 時(shí)與對照組無明顯差異，表明miRNA-221 和miRNA-222 在血管鈣化起著協(xié)同作用。ZHANG 等[18]測量原發(fā)性高血壓組及對照組中的血漿miRNA-122，發(fā)現(xiàn)原發(fā)性高血壓組血漿中的miRNA-122 明顯高于對照組，但陽離子氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1(CAT-1)表達(dá)低于對照組，miRNA-122 和CAT-1 蛋白的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。原發(fā)性高血壓組年輕患者血漿中的CAT-1 表達(dá)水平明顯高于40歲年齡組，而miRNA的表達(dá)水平偏低，通過分析發(fā)現(xiàn)在原發(fā)性高血壓組患者中，miRNA-122的高表達(dá)可抑制CAT-1 的表達(dá)，導(dǎo)致VEC 功能障礙，促進(jìn)冠狀動脈病變形成。從上述研究發(fā)現(xiàn)miRNA 可調(diào)控VSMCs、VEC 的增殖、遷移、凋亡等，促進(jìn)冠狀動脈粥樣斑塊的形成及鈣化。

2.3 血小板 血小板是巨核細(xì)胞在成熟的過程中脫落的物質(zhì)，是凝血系統(tǒng)的重要組成部分，參與動脈粥樣斑塊的形成、破裂等，促進(jìn)CHD 的發(fā)生、進(jìn)展。血小板無細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，不能從頭轉(zhuǎn)錄基因，因此依賴miRNA來實(shí)現(xiàn)調(diào)控其聚集、黏附、分泌等功能，因此血小板miRNA 在血小板的生物合成和功能中扮演重要角色。血小板miRNA 還能調(diào)控血小板在凝血酶的刺激后釋放出含有血小板微粒(PMPs)的細(xì)胞外囊泡(EVs)，PMPs不僅參與止血和血栓的形成，還參與冠狀動脈炎癥的發(fā)生[19]。李麗等[20]研究發(fā)現(xiàn)與對照組相比，PCAD組血小板計(jì)數(shù)明顯降低，而血小板平均體積升高，經(jīng)多因素Losisitc 回歸分析發(fā)現(xiàn)，血小板計(jì)數(shù)是PCAD 獨(dú)立危險(xiǎn)因素，并且與冠狀動脈病變程度相關(guān)。TIAN等[21]在兔動脈斑塊模型中使用PCR法檢測血小板miRNA-126 和血小板miRNA-223 的表達(dá)，較正常對照組，動脈斑塊硬化組miRNA-126 和miRNA-223 表達(dá)下調(diào)，而靶基因血管細(xì)胞粘附分子-1(VCAM-1)和P2Y12 的表達(dá)上調(diào)，提示miRNA-126 和miRNA-223 的異常表達(dá)可能和動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生和進(jìn)展相關(guān)。深入研究發(fā)現(xiàn)miRNA-126 與冠狀動脈狹窄程度有關(guān)，促進(jìn)早期冠狀動脈粥樣硬化斑塊的形成。SONDERMEIJER 等[22]使用逆轉(zhuǎn)錄定量PCR方法檢測PCAD 組與正常對照組中血小板miRNA 表達(dá)水平，與對照組相比，PCAD組血小板miRNA-340*和miRNA624*顯著升高，提示著血小板miRNA 在早期通過某種機(jī)制調(diào)控著血小板對血管功能的影響。因而認(rèn)為，miRNA可與靶基因結(jié)合從而調(diào)控血小板對冠狀動脈的功能發(fā)揮作用，導(dǎo)致冠狀動脈血管功能障礙。

2.4 高尿酸血癥 隨著人類飲食結(jié)構(gòu)和生活方式的改變，高尿酸血癥的發(fā)病率逐年上升。高尿酸可導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙、冠狀動脈內(nèi)血栓形成、高血壓、冠狀動脈粥樣硬化等，已成為心血管病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，促進(jìn)冠心病發(fā)病年齡提前[23]。YU等[24]使用高濃度尿酸刺激內(nèi)皮細(xì)胞48 h 后使用微陣列對內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行miRNA 表達(dá)譜分析。研究結(jié)果顯示在高尿酸的刺激下miRNA-92a 下調(diào)，其下調(diào)導(dǎo)致Krüppel 樣轉(zhuǎn)錄因子2(KLF2)的表達(dá)升高，KLF2能下調(diào)血管內(nèi)皮因子A(VEGFA)抑制血管再生。張雪光等[25]同樣以高濃度尿酸刺激內(nèi)皮細(xì)胞24 h、48 h，然后用實(shí)時(shí)熒光檢測miRNA-155的表達(dá)，顯示miRNA-155表達(dá)上調(diào)，內(nèi)皮型一氧化氮酶(eNOS)表達(dá)下調(diào)，致使血漿一氧化氮(NO)含量下降，VEC功能發(fā)生障礙。崔艷等[26]在男性CHD 患者中發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定性心絞痛組血尿酸水平明顯高于穩(wěn)定性心絞痛組、急性心肌梗死組，證實(shí)了血尿酸對CHD 的發(fā)生及進(jìn)展有一定影響。周春娟等[27]對比CHD患者冠狀動脈病變數(shù)量及嚴(yán)重程度，發(fā)現(xiàn)其病變血管數(shù)量、病變程度與尿酸呈正相關(guān)，表明血尿酸水平對冠狀動脈病變特點(diǎn)有預(yù)測價(jià)值。綜上，血尿酸可通過miRNA調(diào)控機(jī)制，使得VEC功能障礙，加重冠狀動脈損害，促進(jìn)CHD的發(fā)生。

2.5 同型半胱氨酸 同型半胱氨酸(Hcy)是人體非必需含硫氨基酸，是體內(nèi)氨基酸循環(huán)產(chǎn)生的重要中間產(chǎn)物。大量研究證實(shí)，Hcy血漿水平與心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。血漿Hcy可導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能紊亂及氧化應(yīng)激增加，被認(rèn)為是動脈粥樣硬化發(fā)展和心血管不良事件發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[28]。LI等[29]檢測PCAD患者血漿Hcy明顯高于對照組，且冠狀動脈病變程度明顯較對照組嚴(yán)重，其中多支病變及雙支病變患者中血漿Hcy水平明顯高于單支病變患者。LIU等[30]在研究高血漿Hcy與動脈粥樣硬化關(guān)系中發(fā)現(xiàn)miRNA-145、miRNA-155、miRNA-133 和miRNA-217 的表達(dá)水平與Hcy 呈負(fù)相關(guān)，miRNA-217在動脈粥樣硬化患者的中的表達(dá)模式最為特異性，可能有助于預(yù)測高血漿Hcy患者動脈粥樣硬化的進(jìn)展。DUAN等[31]使用miRNA-217模擬物和抑制劑轉(zhuǎn)染人和大鼠主動脈平滑肌細(xì)胞，在轉(zhuǎn)染48 h后再暴露于Hcy 溶液中，24 h 后檢測血管平滑肌細(xì)胞的增殖情況，與對照組相比，Hcy 不影響VSMCs 的活力，經(jīng)miRNA-217模擬物轉(zhuǎn)染的VSMCs細(xì)胞增殖明顯受到抑制，miRNA-217 抑制劑沒有改變Hcy 對VSMCs 細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)。研究提示miRNA-217可以通過N-甲基-D-天冬氨酸受體的作用來調(diào)節(jié)Hcy對VSMCs細(xì)胞的增殖和遷移，該研究通過進(jìn)一步檢測VSMCs 細(xì)胞的遷移，發(fā)現(xiàn)miRNA-217 模擬物明顯抑制VSMCs 細(xì)胞的遷移，而miRNA-217 抑制物促進(jìn)VSMCs 細(xì)胞的遷移。

2.6 膽固醇代謝 膽固醇是類固醇激素和膽汁酸的前體，是組成細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的重要成分之一，主要由肝臟產(chǎn)生、代謝，對維持細(xì)胞膜的正常生理功能有重要作用。血漿膽固醇水平處于動態(tài)平衡之中，當(dāng)失衡導(dǎo)致血漿膽固醇水平含量過高時(shí)會出現(xiàn)高膽固醇血癥，過高的血漿膽固醇水平則引起動脈粥樣硬化，促進(jìn)冠心病的發(fā)生。ZHANG 等[32]檢測動脈粥樣硬化組和健康對照組血漿水平中的miRNA-217，動脈粥樣硬化組血漿miRNA-217水平明顯升高，為進(jìn)一步檢測miRNA-217 對動脈粥樣硬化細(xì)胞模型總膽固醇水平的影響，與對照組相比，使用氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)處理的總膽固醇水平明顯升高，而miRNA-217 抑制物明顯降低ox-LDL 誘導(dǎo)的總膽固醇水平，證實(shí)了miRNA-217 可以調(diào)控ox-LDL 水平影響血漿總膽固醇水平。此外，研究發(fā)現(xiàn)miRN-98不僅在腫瘤調(diào)控中起著重要作用，而且參與膽固醇的代謝。GENG 等[33]分析健康對照組與高膽固醇血癥患者中miRNA-98關(guān)系發(fā)現(xiàn)高膽固醇血癥患者的血清和肝臟miRNA-98 水平明顯降低，而高膽固醇血癥患者中固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-2 mRNA(SREBP-2 mRNA)水平明顯高于對照組，證實(shí)在膽固醇代謝中SREBP-2 mRNA 是miRNA-98 的靶基因，miRNA-98 可以調(diào)控SREBP-2 水平影響膽固醇的代謝。以上研究證明miRNA可以調(diào)控膽固醇的代謝，影響血漿總膽固醇水平，從而促進(jìn)冠心病的發(fā)生。

3 結(jié)語

近年來miRNA 被視為可應(yīng)用于臨床的新型生物學(xué)標(biāo)志物，而且越來越多的心臟相關(guān)miRNA被發(fā)現(xiàn)參與冠狀動脈粥樣硬化的調(diào)控，其調(diào)控機(jī)制與冠心病的發(fā)生年齡提前密切關(guān)聯(lián)，可指導(dǎo)冠心病的預(yù)防、監(jiān)測及治療。目前直接應(yīng)用于解決臨床問題仍然存在許多問題，但隨著人類對心臟相關(guān)miRNA更深入的研究和技術(shù)的不斷進(jìn)步，可為早發(fā)冠心病的發(fā)病機(jī)制及預(yù)防措施提供新的指導(dǎo)思路。