微小RNA對(duì)心房顫動(dòng)的影響

王超 鐘國(guó)強(qiáng)

近年來,微小RNA(miRNA)在心房顫動(dòng)(簡(jiǎn)稱房顫)中的調(diào)控作用成為研究熱點(diǎn)[1],研究表明miRNA 與心房電重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)和自主神經(jīng)重構(gòu)密切相關(guān),從而導(dǎo)致房顫的發(fā)生。miRNA 參與廣泛的心房重構(gòu)過程,筆者主要綜述部分相關(guān)的miRNA 參與心房電重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)和自主神經(jīng)重構(gòu)以及作為房顫診療和預(yù)后判斷的潛在生物標(biāo)志物及治療靶點(diǎn)的作用。

1 miRNA與心房電重構(gòu)

1.1 miRNA-1 miRNA-1 是一種肌肉特異的miRNA,在心房和心室中都大量表達(dá)。對(duì)于心室肌細(xì)胞,miRNA-1 通過調(diào)控離子通道的表達(dá),使離子流發(fā)生變化,動(dòng)作電位時(shí)程延長(zhǎng),室內(nèi)傳導(dǎo)減慢,心電圖表現(xiàn)為QRS波增寬[2]。房顫的發(fā)生與內(nèi)向整流性鉀離子流(IK1)增加密切相關(guān),而miRNA-1可調(diào)節(jié)IK1通道的蛋白表達(dá)。冠狀動(dòng)脈疾病時(shí),miRNA-1表達(dá)減少,IK1通道亞單位Kir2.1上調(diào),使IK1電流增加,從而促進(jìn)房顫發(fā)生。研究結(jié)果表明,與對(duì)照組相比,持續(xù)性房顫患者miRNA-1水平明顯降低,而Kir2.1表達(dá)增加,即miRNA-1和Kir2.1 表達(dá)水平呈反比關(guān)系,這些結(jié)果提示,miRNA-1可靶向調(diào)節(jié)IK1通道,在房顫電重構(gòu)中起重要作用,可作為房顫潛在的治療靶點(diǎn),因而具有重大臨床意義[3]。Terentyev等[4]研究發(fā)現(xiàn),過表達(dá)miRNA-1可使基質(zhì)網(wǎng)蘭尼堿受體2(RyR2)過磷酸化激活,鈣離子釋放增減,導(dǎo)致房顫的發(fā)生。此外,外源性miRNA-1干預(yù)能逆轉(zhuǎn)壓力負(fù)荷導(dǎo)致的心臟肥大和纖維化,miRNA-1過表達(dá)后,通過降解Fbln-2的m RNA,抑制細(xì)胞外基質(zhì)的增加,抑制心肌纖維化,參與心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)[5]。

1.2 miRNA-328 Lu等[6]對(duì)有無房顫的人和犬進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)與無房顫的人和犬相比,有房顫的人和犬心房肌組織中miRNA-328分 別 升 高3.9 倍 和3.5 倍,L-型 鈣 離 子 通 道(LTCC)電流密度降低,動(dòng)作電位時(shí)程縮短。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),miRNA-328的同源靶基因分別是編碼心房肌細(xì)胞蛋白鈣離子通道α1c-和β1-亞基的CACNA1C和CACNB1基因,且miRNA-328 水平與LTCC 蛋白亞基表達(dá)呈反比,提示miRNA-328可能通過影響LTCC基因表達(dá)而致心房發(fā)生電重構(gòu),從而促進(jìn)房顫的發(fā)生。Mancarella等[7]同樣證實(shí)在心肌其他離子流沒有變化的情況下,抑制LTCC蛋白α亞基可以觸發(fā)心律失常,心電圖表現(xiàn)為竇性心動(dòng)過緩和房室傳導(dǎo)阻滯,并增強(qiáng)房顫發(fā)作的易感性。以上研究表明,miRNA-328過表達(dá)可抑制LTCC,使LTCC 電流降低,動(dòng)作電位時(shí)程縮短,促發(fā)房顫發(fā)生。

1.3 miRNA-499 miRNA 對(duì)心肌細(xì)胞離子通道基因表達(dá)起重要調(diào)節(jié)作用,并參與包括房顫在內(nèi)的心律失常的電重構(gòu)[8]。有研究發(fā)現(xiàn)心房肌細(xì)胞小電導(dǎo)鈣激活鉀離子通道3(SK3)的基因KCNN3 與房顫發(fā)生密切相關(guān)。Ling等[9]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-499在房顫患者心房組織中上調(diào),而SK3表達(dá)下調(diào)。體外細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn),在HL-1細(xì)胞中轉(zhuǎn)染miRNA-499模擬物可導(dǎo)致SK3表達(dá)下調(diào),而轉(zhuǎn)染miRNA-499抑制劑則上調(diào)SK3 的蛋白表達(dá)。采用熒光素酶基因檢測(cè)證實(shí)miRNA-499與KCNN3的3＇非翻譯區(qū)結(jié)合。這些結(jié)果表明房顫時(shí)心房miRNA-499 明顯上調(diào),導(dǎo)致SK3 下調(diào),觸發(fā)房顫發(fā)生,提示miRNA-499在房顫發(fā)生中起關(guān)鍵作用,促進(jìn)房顫時(shí)心房電重構(gòu)的發(fā)生。

1.4 miRNA-208 miRNA-208 為心臟特異性miRNA,有miRNA-208a和miRNA-208b兩種亞型,分別在心臟發(fā)育的不同階段表達(dá)。Ca?ón等[10]用熒光素酶研究測(cè)定證實(shí)L-型鈣離子通道α1c-和β1-亞基CACNA1C 和CACNB2 基因是miRNA-208a和miRNA-208b的直接靶標(biāo)。同時(shí)在4 例房顫患者和2例無房顫患者中進(jìn)行微陣列篩選,發(fā)現(xiàn)房顫時(shí)在許多miRNA 中,miRNA-208a和miRNA-208b增加最顯著的。此外,對(duì)培養(yǎng)心房肌細(xì)胞和慢性房顫患者心房肌細(xì)胞的研究表明,miRNA-208b過表達(dá)可抑制鈣離子通道1c-和β1-亞基CACNA1C 和CACNB2基因的表達(dá)和功能,同時(shí)降低肌漿網(wǎng)鈣泵SERCA2 的功能。這些結(jié)果表明miRNA-208在房顫電重構(gòu)中起重要作用。

2 miRNA與心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)

2.1 miRNA-26 在房顫犬的心房成纖維細(xì)胞中,瞬時(shí)受體電位C通道3(TRPC3通道)表達(dá)增加,促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖和分化,使心房纖維化,但TRPC3通道表達(dá)受核因子激活的T 細(xì)胞(NFAT)介導(dǎo)的miRNA-26調(diào)節(jié),當(dāng)下調(diào)或抑制miRNA-26后,TRPC3通道表達(dá)上調(diào),故miRNA-26可通過調(diào)節(jié)TRPC3通道的表達(dá)參與心房纖維化和心房重構(gòu)[11]。IK1是參與房顫電重構(gòu)的重要離子流,房顫時(shí)心房組織miRNA-26 表達(dá)下調(diào),IK1和通道蛋白表達(dá)增加,而下調(diào)或抑制miRNA-26,或使miRNA-26與IK1通道蛋白的結(jié)合位點(diǎn)突變,可增加KCNJ2/KIR2.1 蛋白表達(dá),提示KCNJ2 是miRNA-26的作用靶點(diǎn)。研究結(jié)果表明miRNA-26 調(diào)控KCNJ2蛋白表達(dá),下調(diào)miRNA-26表達(dá)導(dǎo)致KCNJ2蛋白表達(dá)上調(diào)及IK1電流增加,從而促進(jìn)房顫的發(fā)生[12],故miRNA-26下調(diào)不僅促進(jìn)心房組織成纖維細(xì)胞TRPC3上調(diào),而且上調(diào)心肌細(xì)胞IK1的蛋白表達(dá),使IK1電流增加。因此,miRNA-26下調(diào)可能是房顫發(fā)生的重要機(jī)制。

2.2 miRNA-133 miRNA-133 是在心房肌中表達(dá)較多的miRNA 之一,Chen等[13]研究miRNA-133在糖尿病誘發(fā)心肌纖維化中的作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn)糖尿病時(shí)miRNA-133a基因表達(dá)明顯降低,但反映心肌纖維化的主要指標(biāo)TGF-β1、FN1和COL4A1升高。且心肌miRNA-133a過表達(dá)可阻止細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶2和SMAD 2磷酸化。這些研究結(jié)果表明miRNA-133a可能是糖尿病誘導(dǎo)的心房纖維化潛在治療靶點(diǎn),從而減少房顫的發(fā)生。

Shan等[14]發(fā)現(xiàn)對(duì)犬使用尼古丁30天后可增加房顫的發(fā)生率,且繼續(xù)使用尼古丁后可誘導(dǎo)犬心房纖維化,其原因是由于使用尼古丁后房顫犬的心房組織中miRNA-133表達(dá)降低,心房纖維化因子TGF-β1 和TGF-βⅡ型受體上調(diào);而轉(zhuǎn)染miRNA-133 后心房纖維母細(xì)胞將降低TGF-β1 和TGF-βⅡ型受體水平以及膠原蛋白含量,提示miRNA-133下調(diào)可導(dǎo)致心房纖維化,促發(fā)房顫。

最新研究發(fā)現(xiàn),鋅指同源盒3(ZFHX3)基因突變可增加房顫的發(fā)生,而下調(diào)ZFHX3基因表達(dá)后,小鼠心房肌細(xì)胞中miRNA-133a和miRNA-133b顯著下調(diào)。采用DIANAmiRPath分析發(fā)現(xiàn)miRNA-133a和miRNA-133b下調(diào)同時(shí)增加了miRNA-133對(duì)腎上腺素、Wnt/鈣和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體1等的靶信號(hào)作用,這可能促進(jìn)心房纖維化,而將miRNA-133a/b轉(zhuǎn)染至ZFHX3 下調(diào)的細(xì)胞中,隨著miRNA-133a/b增加,miRNA-133對(duì)靶信號(hào)作用受到抑制,故使用miRNA-133a/b可減少ZFHX3下調(diào)依賴的房顫發(fā)生[15]。此外有研究發(fā)現(xiàn),miRNA-133a在血管緊張素II依賴的高血壓所致的心房肌纖維化中起重要作用,miRNA-133a可調(diào)節(jié)膠原蛋白1A1(Col1A1)的變化,當(dāng)miRNA-133a 下調(diào)時(shí)Col1A1表達(dá)上調(diào),促進(jìn)心肌纖維化,增加房顫發(fā)生[16]。

2.3 miRNA-21 Adam 等[17]研究miRNA-21及其下游靶蛋白Sprouty 1(Spry1)在房顫發(fā)生中的作用,發(fā)現(xiàn)房顫患者心房組織中miRNA-21表達(dá)比竇性心律增加2.5倍。miRNA-21表達(dá)增加使Spry1 蛋白表達(dá)減少,結(jié)締組織生長(zhǎng)因子、賴氨酸氧化酶和Rac1-GTP 酶增加,而直接抑制miRNA-21 可防止心房肌纖維化。提示血管緊張素Ⅱ激活Rac1,導(dǎo)致結(jié)締組織生長(zhǎng)因子和賴氨酸氧化酶介導(dǎo)的miRNA-21表達(dá)增加可促進(jìn)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)。Cardin等[18]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-21可通過下調(diào)Spry1蛋白表達(dá),促進(jìn)纖維增生,抑制miRNA-21可抑制心房纖維化,減少房顫發(fā)生。

2.4 miRNA-29 Dawson等[19]以快速起搏建立犬心力衰竭模型并研究miRNA-29的變化,在起搏后24 h檢測(cè)心房組織和心房成纖維細(xì)胞的miRNA-29b,發(fā)現(xiàn)與正常對(duì)照組相比,心力衰竭組的犬心房組織和心房成纖維細(xì)胞中miRNA-29b表達(dá)下調(diào),但miRNA-29b編碼的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白,包括COL1A1、膠原蛋白3A1(COL3A1)和纖維蛋白原的表達(dá)均顯著上調(diào)。對(duì)心房成纖維細(xì)胞采用慢病毒轉(zhuǎn)染下調(diào)miRNA-29b后發(fā)現(xiàn)COL1A1、COL3A1 和原纖維蛋白的m RNA 表達(dá)分別增加28%、19%和20%,且COL1A1 蛋白表達(dá)增加90%;而過表達(dá)miR-29b后COL1A1、COL3A1和纖維蛋白原的m RNA 分別降低65%、62% 和61%,且COL1A1蛋白降低60%。對(duì)心力衰竭或房顫患者miR-29b進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)心力衰竭或房顫患者血漿miRNA-29b下降,同時(shí)患有心力衰竭和房顫miRNA-29b則進(jìn)一步降低;在慢性房顫患者心房中miRNA-29b表達(dá)同樣明顯下調(diào),這些研究結(jié)果提示,miRNA-29在心房纖維化重構(gòu)過程中發(fā)揮重要作用,可能作為心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)的生物標(biāo)志和/或治療靶點(diǎn)。

3 miRNA與心臟自主神經(jīng)重構(gòu)

3.1 miRNA-30 Morishima等[20]研究發(fā)現(xiàn)房顫患者心房肌細(xì)胞中miRNA-30 的表達(dá)明顯上調(diào),其靶基因CACNA1C/Cav1.2和KCNJ3/Kir3.1的m RNA 和蛋白含量則明顯下調(diào)。通過轉(zhuǎn)染miRNAmiR-30前體下調(diào)KCNJ3/Kir3.1表達(dá),可使乙酰膽堿敏感的內(nèi)向整流性鉀離子電流(IKAch)下調(diào)。IKAch是心房決定心房肌細(xì)胞興奮性的重要離子流之一。心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)后IKAch上調(diào),促進(jìn)房顫的發(fā)生和維持。miRNA-30除參與心房自主神經(jīng)重構(gòu)外,還參與心房結(jié)構(gòu)重構(gòu),在房顫早期階段miRNA-30出現(xiàn)下調(diào),即觀察到的心房纖維化之前。miRNA-30 是抗纖維化的miRNA。miRNA-30的早期下調(diào)并不代表由例如細(xì)胞死亡,炎癥或纖維化引起的疾病后果,而可能是對(duì)不利的心臟重塑和組織纖維化的保守機(jī)制[21]。

3.2 miRNA-206 Zhang等[22]采用對(duì)犬右房快速起搏的方法誘發(fā)房顫,評(píng)估m(xù)iRNA-RNA 對(duì)心臟自主神經(jīng)重構(gòu)作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,右房快速起搏誘發(fā)房顫組犬的心房組織中miRNA-206表達(dá)顯著上調(diào)。用慢病毒轉(zhuǎn)染快速起搏誘發(fā)房顫組犬,使其心房?jī)?nèi)miRNA-206過表達(dá),可顯著縮短心房有效不應(yīng)期。同時(shí)免疫組織化學(xué)分析顯示,miRNA-206過表達(dá)使神經(jīng)再生增加2倍以上。此外,miRNA-206過表達(dá)可抑制超氧化物歧化酶1(SOD1)的表達(dá),表明SOD1是miRNA-206調(diào)節(jié)的靶蛋白。此外,miRNA-206過表達(dá)可增加ROS的水平,而下調(diào)miRNA-206則降低正常對(duì)照組和心房快速起搏組心房肌細(xì)胞ROS的水平。這些結(jié)果表明,miRNA-206過表達(dá)通過靶向SOD1 和產(chǎn)生ROS 促進(jìn)心房自主神經(jīng)重構(gòu)。GTP 環(huán)化水解酶1(GCH1)是四氫喋呤(BH4)合成的限速酶,而BH4是一氧化氮合成的輔酶,BH4和一氧化氮含量增加會(huì)對(duì)神經(jīng)再生產(chǎn)生不良影響。在心房快速起搏犬中,miRNA-206通過降低心房BH4和一氧化氮水平下調(diào)GCH1,從而促進(jìn)心臟自主神經(jīng)重構(gòu)。表明GCH1可以通過抑制心房自主神經(jīng)重構(gòu)阻止房顫的發(fā)生[23]。

4 其他

Hove-Madsen等[24]在房顫患者右心耳中觀察到的自發(fā)性鈣離子釋放的增加,可能是由于肌漿網(wǎng)Ry R2通道活性上調(diào)所致。miRNA 影響心房肌細(xì)胞鈣調(diào)控,當(dāng)心房肌細(xì)胞內(nèi)肌質(zhì)網(wǎng)Ry R2舒張性鈣離子釋放異常增加,細(xì)胞內(nèi)鈣離子失衡觸發(fā)延遲后去極使細(xì)胞內(nèi)鈣離子超載,導(dǎo)致房顫的發(fā)生。抑制小鼠miRNA-106b-25 后,心房組織中RyR2 和肌漿網(wǎng)鈣離子釋放異常增加,引起房顫發(fā)生[25]。

此外,最近一些研究表明部分與房顫病理生理有關(guān)的miRNA 與特定離子通道或細(xì)胞外基質(zhì)基因的調(diào)控?zé)o關(guān)。Chiang等[26]采用基因組學(xué)分析結(jié)合miRNA 微陣列研究房顫早期發(fā)生的分子機(jī)制,發(fā)現(xiàn)miRNA-mRNA 之間相互調(diào)節(jié)與房顫的發(fā)生有關(guān),陣發(fā)性房顫患者右心耳中miRNA-199a與FK506結(jié)合蛋白5(FKBP5)基因存在相互作用,并證實(shí)了FKBP5為miRNA-199a 的 靶 標(biāo)。Yamac 等[27]研 究 心 臟SIRT 1基因的蛋白表達(dá)水平與冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)后房顫發(fā)生之間關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn),與術(shù)后無房顫發(fā)生患者相比,在術(shù)后發(fā)生房顫的患者右心房中miRNA-199a的表達(dá)下調(diào),SIRT 1 表達(dá)顯著上調(diào)。這表明miRNA-199a下調(diào)及SIRT 1激活預(yù)示冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)后患者術(shù)后房顫的發(fā)生增加。

5 miRNA與房顫消融

近年來研究表明,miRNA 與房顫消融有關(guān),房顫消融后一些miRNA 水平可發(fā)生變化[28－31]。

miRNA-21參與房顫時(shí)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu),是房顫治療的潛在靶點(diǎn)[18]。Mc Manus等[28]發(fā)現(xiàn),與消融后無房顫發(fā)作的患者相比,有房顫發(fā)作患者血漿miRNA-21水平要低2倍。持續(xù)性房顫患者miRNA-21水平低于陣發(fā)性房顫患者,房顫患者心房組織中miRNA-21的表達(dá)低于消融后無房顫的患者。導(dǎo)管消融后患者血漿miRNA-21增加3倍。這些證據(jù)表明房顫發(fā)作強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間可能會(huì)影響miRNA-21表達(dá)。有研究發(fā)現(xiàn),持續(xù)性房顫患者miRNA-21水平與左房低壓區(qū)面積大小密切相關(guān),并影響持續(xù)性房顫導(dǎo)管消融結(jié)果[29]。

與miRNA-21類似,房顫患者血漿中miRNA-150比無房顫患者低,且心房組織中miRNA-150的表達(dá)也低于無房顫患者,房顫患者消融術(shù)后血漿miRNA-150明顯增加。且研究顯示,消融后miRNA-150減少與一年內(nèi)房顫復(fù)發(fā)顯著相關(guān)[28]。這表明miRNA-150 可作為評(píng)估房顫消融術(shù)后復(fù)發(fā)的潛在生物標(biāo)記。

與正常人相比,房顫患者血漿中miRNA-409-3p 和miRNA-432明顯下降,且是房顫發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,且導(dǎo)管消融術(shù)后血漿miRNA-409-3p和miRNA-432 可恢復(fù),并與正常人無明顯差異。因此,血漿miRNA-409-3p和miRNA-432可能是房顫發(fā)生的潛在標(biāo)志物,導(dǎo)管消融后可恢復(fù)正常[30]。

Namino等[31]研究發(fā)現(xiàn),與消融術(shù)后恢復(fù)竇性心律患者相比,房顫復(fù)發(fā)患者初級(jí)miRNA-126(pri-miR-126)明顯降低,其他miRNA 和pri-miRNA 則無明顯差異。表明primiRNA-126可較好地反映房顫消融術(shù)后患者的狀況,是評(píng)估房顫消融療效的重要生物標(biāo)記物。

6 結(jié)語

近年來研究表明,miRNA 與房顫的發(fā)生密切相關(guān),miRNA 通過參與心房電重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)、自主神經(jīng)重構(gòu)和調(diào)節(jié)心房肌細(xì)胞肌質(zhì)網(wǎng)鈣離子的釋放等機(jī)制導(dǎo)致房顫的發(fā)生。房顫患者miRNA 水平常發(fā)生異常,成功的導(dǎo)管消融可使患者miRNA 水平恢復(fù)正常,提示miRNA 可能是房顫的預(yù)防、診斷、治療和預(yù)后評(píng)估的潛在生物標(biāo)志和藥物治療靶點(diǎn)[32]。目前不同研究采用的miRNA 測(cè)定方法不同,但作為房顫早期診斷、監(jiān)測(cè)和預(yù)后評(píng)估的潛在生物標(biāo)記,未來研究方向有必要制定統(tǒng)一的miRNA 的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn),以避免因miRNA 測(cè)定方法不同導(dǎo)致miRNA 檢測(cè)誤差[33]。最后需強(qiáng)調(diào)不同miRNA 在房顫發(fā)生中的作用還取決于房顫發(fā)生的基礎(chǔ)病因,不可脫離房顫發(fā)生的基礎(chǔ)疾病,片面夸大miRNA 作為生物標(biāo)記在房顫診斷、治療和預(yù)后評(píng)估中作用[31－34]。