MicroRNAs與老年心血管疾病研究進(jìn)展

張丹丹 李雷

隨著社會(huì)老齡化的加劇，老年心血管疾病發(fā)病率不斷增加。心血管疾病的發(fā)生發(fā)展過程受腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）、內(nèi)皮素、緩激肽、兒茶酚胺、基質(zhì)金屬蛋白酶、細(xì)胞內(nèi)鈣、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子及結(jié)締組織生長(zhǎng)因子等多種因素的調(diào)控。研究表明，微小RNA（microRNA，miRNA）在心血管系統(tǒng)中表達(dá)豐富，在許多心血管疾病（如動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓、冠心病、心力衰竭、心律失常等）的發(fā)生發(fā)展中均發(fā)現(xiàn)miRNA表達(dá)水平的變化［1］。目前的研究表明，miRNA的表達(dá)和調(diào)控在心血管疾病中發(fā)揮重要作用，miRNA很可能是一種潛在的具有高敏感性的心血管疾病早期診斷和治療的新型生物標(biāo)志物［1-2］。本文就miRNA在老年心血管疾病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 miRNA概述

miRNA最早于1993年在線蟲中發(fā)現(xiàn)，之后迅速成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。它是一類具有反轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)活性的內(nèi)源性單鏈非編碼小RNA，長(zhǎng)度約18～24個(gè)核苷酸，在進(jìn)化上高度保守，通過與靶基因3'非翻譯區(qū)（3'UTR）結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控各種基因的表達(dá)水平。一般來說，miRNAs由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄成初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，再被Drosha和Disher內(nèi)切酶進(jìn)一步處理，產(chǎn)生一個(gè)短的RNA雙鏈。雙鏈中的一條被加載到RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物中與靶mRNA結(jié)合，而另一條通常（但并不總是）被降解［3］。目前在人體中已發(fā)現(xiàn)2500多種miRNA。一種miRNA可參與多種基因的表達(dá)調(diào)控，而一個(gè)基因又可被多種不同的miRNA調(diào)控［4］。miRNA 主要產(chǎn)生于血細(xì)胞、心、肝、肺、腎等組織［5］，參與多種生物學(xué)功能，如胚胎干細(xì)胞分化、平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換、內(nèi)皮細(xì)胞過度反應(yīng)、RBC生成和心肌細(xì)胞增殖等過程［6-8］。在應(yīng)激或各種病理?xiàng)l件下，miRNA可參與調(diào)節(jié)不同的心臟病理變化，如收縮力、心律失常、心肌梗死、肥大和遺傳性心肌病等［9］。

最近幾十年，科學(xué)家陸續(xù)在心血管疾病動(dòng)物模型和病人心臟及血液中觀察到miRNA的表達(dá)變化，尤其是近期對(duì)于微囊泡和外泌體包裹的miRNAs研究［10］，發(fā)現(xiàn)其既可被鄰近細(xì)胞攝取，也可被遠(yuǎn)端細(xì)胞攝取，既可作用于細(xì)胞內(nèi)，也可作用于細(xì)胞外，提示從分子生物學(xué)層面，miRNA在心血管疾病病理生理的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中可能起至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。miRNAs在循環(huán)中非常穩(wěn)定，表現(xiàn)出許多生物標(biāo)志物共有的基本特征，且其表達(dá)具有組織、疾病特異性，且miRNA通過序列特異性擴(kuò)增方法容易檢測(cè)到，因此作為心血管疾病診斷和治療的生物標(biāo)志物具有諸多優(yōu)勢(shì)［11］。

2 miRNA與心血管疾病

2.1 動(dòng)脈粥樣硬化 動(dòng)脈粥樣硬化是一種由內(nèi)皮細(xì)胞損傷和內(nèi)皮下脂蛋白沉積引起的動(dòng)脈壁慢性炎癥性疾病，其形成機(jī)制是一個(gè)多階段的過程，涉及脂質(zhì)功能障礙、炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)和衰老等因素，與缺血性心臟病、高血壓、外周動(dòng)脈疾病和卒中等疾病有關(guān)。在血管系統(tǒng)中，衰老可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展，其機(jī)制是一氧化氮生物利用度降低和NF-κB活化增加，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞炎癥［12］。衰老過程中，細(xì)胞功能和細(xì)胞外基質(zhì)的變化使心房壁容易發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化病變。過去幾十年的研究已經(jīng)揭示了動(dòng)脈粥樣硬化斑塊形成和發(fā)展的關(guān)鍵信號(hào)和分子調(diào)控途徑。最近出現(xiàn)的miRNAs作為病理生理過程的重要調(diào)節(jié)因子，其在細(xì)胞黏附、增殖、脂質(zhì)攝取和流出以及炎癥介質(zhì)生成過程中的作用，為研究其對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化通路的影響提供了新的分子視角及新的治療靶點(diǎn)。一些研究表明，miRNA失調(diào)在動(dòng)脈粥樣硬化性疾病的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，包括從斑塊形成到失穩(wěn)、破裂的每一步。研究發(fā)現(xiàn)，miR-122是膽固醇和脂肪酸合成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，因此也能調(diào)節(jié)脂蛋白的穩(wěn)態(tài)［13］。MiR-223和miR-27b作為轉(zhuǎn)錄后關(guān)鍵的調(diào)控中心，可控制膽固醇和脂蛋白代謝的基因網(wǎng)絡(luò)。miR-223抑制參與膽固醇生物合成（HMGS1，SC4MOL）和 HDL-C 攝?。⊿RB1）的基因，敲除小鼠miR-223后其HDL-C水平升高，且肝臟和血漿TC水平升高［14-15］。在動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型中，靶向刪除miR-33可提高血漿HDL-C水平，增強(qiáng)其抗炎作用，減輕動(dòng)脈粥樣硬化的程度［13］。miR-181可通過調(diào)節(jié)動(dòng)脈粥樣硬化的細(xì)胞因子應(yīng)答來減輕動(dòng)脈粥樣硬化程度；miR-143/miR-145是血管平滑肌細(xì)胞收縮功能的主要調(diào)控因子［7］。在冠狀動(dòng)脈狹窄病變中，miR-21和miR-146a的表達(dá)與斑塊穩(wěn)定性有關(guān)，miR-155的表達(dá)水平與斑塊穩(wěn)定性呈負(fù)相關(guān)［16］。

2.2 高血壓 高血壓是老年人最常見的慢性疾病之一，是腦卒中、冠心病、心力衰竭和慢性腎功能衰竭的主要危險(xiǎn)因素［17］，其發(fā)生發(fā)展與血管硬化、內(nèi)皮功能障礙、心臟重構(gòu)、RAAS系統(tǒng)激活、炎癥、衰老等密切相關(guān)。體外和體內(nèi)研究證實(shí)，在與心血管疾病相關(guān)的各種病理?xiàng)l件下，miRNAs對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞基因的表達(dá)和功能具有決定性作用［18］。MiR-21與高血壓密切相關(guān)，參與高血壓及相關(guān)心血管并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展，包括RAAS、炎性細(xì)胞因子和內(nèi)皮功能障礙，但其作用靶點(diǎn)和機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究［19］。降低高血壓大鼠miR-208a水平不僅可預(yù)防病理性肌凝蛋白交換和心臟重塑，還能改善心臟功能和生存狀態(tài)［20］。有臨床研究表明，原發(fā)性高血壓病人外周血miR-34a表達(dá)上調(diào)。最近研究還發(fā)現(xiàn)，在缺氧誘導(dǎo)的肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中，miR-1表達(dá)下調(diào)，促進(jìn)精氨酸激酶1（SphK1）表達(dá)，而SphK1的上調(diào)與肺動(dòng)脈高壓病人血管重塑相關(guān)，因此miR-1高表達(dá)可能是誘導(dǎo)肺動(dòng)脈高壓發(fā)生發(fā)展的原因之一［21-22］。在人的血清或血漿中，檢測(cè)到 miR-130a、miR-210、miR-150、miR-191、miR-23b、miR-451等的高表達(dá)，可作為早期診斷高血壓的生物標(biāo)志物［21］。另外，miRNAs作為一種生物標(biāo)志物，也可用于高血壓相關(guān)卒中的早期檢測(cè)［21］。

2.3 冠心病 冠心病是指冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、炎癥、栓塞等引起血管管腔狹窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或壞死而導(dǎo)致的心臟病，多見于老年人。臨床上分為急性冠脈綜合征和慢性冠脈疾病。近年來，多個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)果表明，miRNAs表達(dá)水平的變化與包括冠心病在內(nèi)的人類心血管疾病有關(guān)［23］。研究發(fā)現(xiàn)，在冠心病病人的血清和血漿中，miR-126、miR-17、miR-19a 和miR-155 表達(dá)上調(diào)［24］。

在急性心肌梗死中，miR-1、miR-208a、miR-208b、miR-499、miR-134和miR-186等表達(dá)均有變化。miR-1和miR-133與心肌梗死面積、LVEF和死亡率相關(guān)［25］。也有研究者認(rèn)為，冠脈內(nèi)miR-133水平升高是支架內(nèi)再狹窄良好的預(yù)測(cè)因子［26-27］。Liu 等［28］研究認(rèn)為，miR-21與肌鈣蛋白水平呈正相關(guān)，可作為一種新型心肌梗死后心臟重構(gòu)的預(yù)測(cè)標(biāo)志物。Silverman等［29］的研究發(fā)現(xiàn)，miR-150-5p、miR-29a-3p和miR-30a-5p與心律失常猝死風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。而在其他冠狀動(dòng)脈疾病中，miR-451、miR-21、miR-636、miR-380、miR-17、miR-21、miR-29b、miR-192和miR-194等表達(dá)也有變化，且表達(dá)變化不盡相同。與單一的miRNA相比，將循環(huán)中的幾個(gè)或多個(gè)miRNA作為miRNAs小組同時(shí)分析，可用于冠心病的早期發(fā)現(xiàn)，評(píng)估其嚴(yán)重程度和預(yù)后的指標(biāo)，從而提高冠心病的預(yù)測(cè)能力［30］。也有研究提到，miRNA預(yù)測(cè)急性心肌梗死后心力衰竭具有性別差異［31］。對(duì)于位于X染色體上的miRNA，因?yàn)樗鼈兛梢蕴颖躕染色體的失活，并受性激素的調(diào)節(jié)，因此會(huì)出現(xiàn)性別特異性的表達(dá)特征［31］。

2.4 心力衰竭 老年心血管疾病病人機(jī)體功能衰弱，疾病終末階段常常是心力衰竭，預(yù)后差，病死率高。由于目前已知的生物標(biāo)志物成本高，且特異性低，難以用于早期診斷。目前臨床評(píng)估仍是缺血性心力衰竭最準(zhǔn)確的診斷方法。根據(jù)LVEF可將心力衰竭進(jìn)一步區(qū)分為射血分?jǐn)?shù)降低的心衰（HFrEF）、射血分?jǐn)?shù)中間值的心衰（HFmEF）和射血分?jǐn)?shù)保留的心衰（HFpEF）。隨著近年來對(duì)miRNAs研究的不斷深入，特別是其作為基因表達(dá)調(diào)控因子的潛在作用，miRNAs在循環(huán)系統(tǒng)中作為疾病生物標(biāo)志物的潛力顯著增加。miRNA分子表達(dá)異常會(huì)導(dǎo)致心臟病理過程的改變，這些過程與心肌梗死后由心肌肥厚向心力衰竭的轉(zhuǎn)變有關(guān)［32］。在一項(xiàng)回顧性分析中，發(fā)現(xiàn)了58個(gè)miRNA與缺血性心力衰竭的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，其中研究最多的是miR-499、miR-1、miR-133a 和 miR-208b［33］。心力衰竭病人中，miR-423-5p和miR-499表達(dá)上調(diào)［24］。有研究發(fā)現(xiàn)，血漿miR-20a-5p的表達(dá)水平與梗死后心力衰竭大鼠左心室重構(gòu)有關(guān)［34］。此外，梗死后心力衰竭病人血漿miR-20a-5p、miR-340-5p和let-7i-5p水平明顯升高，這3個(gè)miRNAs的靶基因與雷帕霉素、NF-κB、TNF、細(xì)胞凋亡和p53信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)。另外miR-20a-5p的表達(dá)水平與左室舒張末期內(nèi)徑和左室舒張末期容積呈正相關(guān)，與左心室狹窄程度亦顯著相關(guān)［34］。研究發(fā)現(xiàn)，心肌肥厚病人血清miR-29a表達(dá)水平明顯高于單純高血壓病人，且miR-29a可在高壓狀態(tài)下促進(jìn)心室肌細(xì)胞的重構(gòu)和肥大，參與心力衰竭的發(fā)生發(fā)展［35-36］。心肌梗死后心力衰竭病人miR-155水平升高，左室舒張功能降低，心功能變差［37］。MiR-423、miR-1254 和 miR-1306 表達(dá)水平的改變可作為心力衰竭病人的預(yù)后評(píng)估標(biāo)志物［38-39］；miR-650 、miR-1228、miR-662、miR-518、miR-3148、miR-21和miR-299-3p與N端前腦利鈉肽（NT-pro-BNP）相關(guān)［40］，通過將NT-pro-BNP與miR-146a、miR-221、miR-375、miR-423-5p、miR-30c和miR-328等 miRNA表達(dá)水平相結(jié)合，可優(yōu)化對(duì)心力衰竭的診斷［38，41］。

2.5 心律失常 心律失常是老年心血管疾病中重要的一組疾病，常與其他心血管疾病伴發(fā)。MiR-1/133a可通過調(diào)節(jié)心臟動(dòng)作電位的各時(shí)相來控制心臟電傳導(dǎo)和自律性［42］。心律失常病人中，miR-1、miR-130a 和 miR-378等表達(dá)上調(diào)［24］。MiR-208a的心臟過表達(dá)可引起小鼠心肌細(xì)胞的增殖和心律失常［15］。也有研究認(rèn)為，miR-1可通過調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因突出融合蛋白（STX6）調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子并參與心律失常的發(fā)生［43］。心房顫動(dòng)（房顫）是老年病人最常見的持續(xù)性心律失常，新發(fā)房顫最重要的危險(xiǎn)因素是老齡化，同時(shí)人口老齡化也是房顫病人數(shù)量不斷增加的重要原因。鋅指同源框3基因（ZFHX3）功能缺失、突變與房顫風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。ZFHX3基因敲除后的小鼠miR-133a和miR-133b表達(dá)顯著下調(diào)，miR-184表達(dá)上調(diào)最顯著，而133a/b模擬物可逆轉(zhuǎn)ZFHX3基因缺失介導(dǎo)的心臟重構(gòu)和房性心律失常的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［44］。在心包炎大鼠模型中，miR-21和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子、轉(zhuǎn)錄激活子3（STAT3）表達(dá)均上調(diào)，miR-21表達(dá)下調(diào)，減少了STAT3的磷酸化，可改善心房纖維化，減少心房傳導(dǎo)的不均一性以及房顫發(fā)生率［45］。此外有研究證實(shí)，心肌受損后miR-21表達(dá)上調(diào)也與房顫的發(fā)生有關(guān)［46］。

3 展望

大量證據(jù)表明，miRNA在心血管系統(tǒng)中表達(dá)豐富，且在疾病進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。因此深入理解miRNA與老年心血管疾病的關(guān)系對(duì)于優(yōu)化疾病預(yù)防、診斷與治療至關(guān)重要。雖然miRNA與相關(guān)的心血管疾病關(guān)系的研究取得了一定進(jìn)展，但目前關(guān)于miRNA與老年心血管疾病的潛在網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的認(rèn)識(shí)并不完整，miRNA靶向藥物亦處于研發(fā)階段，因此目前在臨床上的應(yīng)用仍受到多方面的限制。全面系統(tǒng)地研究闡明miRNA功能分子機(jī)制，明確miRNA作為不同病理生理狀態(tài)的生物標(biāo)志物的作用，將有助于我們深入了解老年心血管疾病發(fā)生發(fā)展的進(jìn)程，并為疾病的預(yù)防、診斷與治療提供新的思路。