新型生物標(biāo)志物microRNA在射血分?jǐn)?shù)保留性心力衰竭中的研究進(jìn)展

馬倩 茍春麗 劉永銘

(1.蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000； 2.蘭州大學(xué)第一醫(yī)院老年心血管科 甘肅省老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，甘肅 蘭州 730000)

隨著人口老齡化日益加劇，近年疾病譜發(fā)生重大變化，心血管疾病躍居威脅老年人壽命及生命質(zhì)量的首位，心臟功能結(jié)構(gòu)退變?nèi)找嬲蔑@。心力衰竭(心衰)是一個(gè)全球健康問(wèn)題，其中射血分?jǐn)?shù)保留性心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF)占心衰的55%左右，且逐年增加[1]。目前HFpEF的病理生理機(jī)制尚不明確，新觀點(diǎn)認(rèn)為它是由衰老和共病(高血壓、糖尿病、肥胖、慢性阻塞性肺疾病、腎功能不全、心房顫動(dòng)及貧血等)等多因素驅(qū)動(dòng)下的全身慢性炎癥反應(yīng)、微血管功能障礙及心肌重構(gòu)引起的綜合征[2]。近年發(fā)現(xiàn)多個(gè)循環(huán)microRNA(miRNA)在HFpEF中升高，有望成為最具潛在價(jià)值的生物標(biāo)志物。現(xiàn)對(duì)新型生物標(biāo)志物miRNA的生物學(xué)優(yōu)勢(shì)及與HFpEF相關(guān)共病的關(guān)系，參與的重要機(jī)制以及應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行綜述，以期為HFpEF患者的診斷和治療提供新思路。

1 傳統(tǒng)生物標(biāo)志物與miRNA的生物學(xué)特征

血漿腦鈉肽和N末端腦鈉肽前體(NT-proBNP)是目前診斷心衰和判斷預(yù)后最廣泛的生物標(biāo)志物，但其在鑒別非急性心衰時(shí)準(zhǔn)確性較低，且受到多因素影響[3]。需其他生物標(biāo)志物來(lái)準(zhǔn)確識(shí)別HFpEF，研究證實(shí)將miRNA與NT-proBNP結(jié)合明顯提高了非急性心衰診斷的準(zhǔn)確性[4-5]。

miRNA是長(zhǎng)度為20～23個(gè)核苷酸序列內(nèi)源性小非編碼RNA[6]。細(xì)胞核中miRNA由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄加工后運(yùn)送到胞質(zhì)中被切割為成熟miRNA，調(diào)控靶miRNA降解和/或翻譯抑制及基因表達(dá)，參與干細(xì)胞分化和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個(gè)生物學(xué)過(guò)程。另外，成熟miRNA可釋放到循環(huán)中，以囊泡形式較穩(wěn)定存在，其序列在進(jìn)化上相對(duì)保守[2，7]。循環(huán)中miRNA半衰期長(zhǎng)，測(cè)定血漿miRNA的異常變化有助于某些疾病早期診斷和鑒別[7]。大量研究證明miRNA在HFpEF的特定病理生理過(guò)程中發(fā)揮作用(表1)。

表1 HFpEF的主要病理生理機(jī)制中涉及的miRNA

2 miRNA與HFpEF的關(guān)系

HFpEF是衰老和共病參與的臨床綜合征，miRNA作為重要調(diào)控因子參與HFpEF的進(jìn)展。研究證實(shí)，miR-18和miR-19參與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)信號(hào)通路促心肌間質(zhì)纖維化，調(diào)節(jié)心肌衰老[2]。此外，miRNA參與多個(gè)HFpEF共病的調(diào)控過(guò)程。心臟需高能量來(lái)維持自身功能和代謝，HFpEF中心肌能量代謝調(diào)節(jié)能力受損，而miRNA在心肌代謝中發(fā)揮作用[8]。據(jù)報(bào)道，超過(guò)50%的HFpEF患者超重或肥胖，其中約一半人患糖尿病，可預(yù)見HFpEF的心臟能量代謝會(huì)受影響[9]。對(duì)高血壓合并HFpEF患者的研究顯示，miR-26b、miR-208b和miR-499表現(xiàn)出明顯差異[1]。已證實(shí)慢性腎臟疾病誘導(dǎo)左室肥厚型HFpEF患者中miR-212過(guò)度表達(dá)，以左室肥厚和舒張功能障礙為特征的HFpEF是慢性腎臟疾病的常見并發(fā)癥[10]。左心功能障礙疾病(如HFpEF)導(dǎo)致的肺動(dòng)脈高壓是肺動(dòng)脈高壓最常見的原因，目前miR-206被確定為與HFpEF相關(guān)的肺動(dòng)脈高壓患者的潛在生物標(biāo)志物[11]。

3 miRNA在HFpEF中的病理生理機(jī)制

3.1 miRNA參與HFpEF性別危險(xiǎn)因素調(diào)控

HFpEF的患者多為老年女性，絕經(jīng)后激素水平改變通過(guò)多通路影響HFpEF的病理生理過(guò)程。雌二醇通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA使微血管免受炎癥反應(yīng)破壞及抑制間質(zhì)纖維化，絕經(jīng)期雌二醇缺乏導(dǎo)致炎癥和纖維化，參與HFpEF的病理生理過(guò)程[12]。胚胎發(fā)育期間，為避免女性X染色體基因量失衡，其中一條X染色體隨機(jī)失活，導(dǎo)致特定位點(diǎn)X連鎖相關(guān)miRNA表達(dá)增強(qiáng)，其在線粒體自噬中充當(dāng)輔助刺激因子，參與HFpEF的相關(guān)機(jī)制[13]。據(jù)報(bào)道，HFpEF合并糖尿病患者中女性更常見，X染色體特定位點(diǎn)調(diào)控miRNA表達(dá)增強(qiáng)可激活細(xì)胞對(duì)高糖的反應(yīng)性，從而造成微血管炎癥[14]。

3.2 炎癥

目前對(duì)HFpEF的病理生理機(jī)制更傾向于一種炎癥微血管模式：隨著心臟衰老，冠狀動(dòng)脈毛細(xì)血管密度降低激活TGF-β信號(hào)通路，限制內(nèi)皮細(xì)胞NO生物利用度，介導(dǎo)微血管炎癥[15]。已證實(shí)HFpEF循環(huán)中炎癥標(biāo)志物(如腫瘤壞死因子-α和白介素-6/18等)升高，包括共病導(dǎo)致的全身炎癥狀態(tài)均有miRNA參與[6]。據(jù)報(bào)道，HFpEF患者心肌樣本中內(nèi)皮黏附分子表達(dá)上調(diào)產(chǎn)生活性氧，降低鄰近心肌細(xì)胞對(duì)NO的生物利用度，導(dǎo)致肌聯(lián)蛋白低磷酸化增加心肌細(xì)胞張力，使心臟硬度增加，miRNA通過(guò)調(diào)節(jié)肌聯(lián)蛋白表達(dá)，參與HFpEF的病理生理過(guò)程[16]。

3.3 內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和心肌細(xì)胞纖維化

心臟細(xì)胞外基質(zhì)中成纖維細(xì)胞數(shù)量最多。HFpEF的微血管炎癥過(guò)程，單核細(xì)胞系統(tǒng)釋放TGF-β促進(jìn)成纖維細(xì)胞分化為膠原。TGF-β介導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化以及基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的轉(zhuǎn)錄抑制，使蛋白合成和水解平衡向基質(zhì)膠原轉(zhuǎn)變，是心肌間質(zhì)纖維化的主要調(diào)控因子[17]。研究顯示，TGF-β/Smad信號(hào)通路誘導(dǎo)生成豐富的miRNA，其中miR-21在HFpEF患者心臟富集，通過(guò)Smad2/3正向調(diào)節(jié)TGF-β通路。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在體內(nèi)抑制miR-21可防止壓力超負(fù)荷引起的心肌間質(zhì)纖維化和心功能不全的發(fā)生[17-18]。經(jīng)證實(shí)外源性miR-1可改善心肌細(xì)胞肥大、纖維化和凋亡[19]。可見，全身炎癥背景下，miRNA協(xié)同表達(dá)形成一個(gè)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致微循環(huán)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，進(jìn)而導(dǎo)致心肌細(xì)胞纖維化。

3.4 舒張功能受損

在心肌興奮收縮偶聯(lián)中，心肌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣釋放和再攝取受到復(fù)雜調(diào)控，與舒張功能密切相關(guān)。NO依賴的環(huán)-磷酸鳥苷在降低肌絲鈣敏感性和促進(jìn)肌肉松弛方面發(fā)揮作用[8]。HFpEF患者主要表現(xiàn)為舒張功能障礙，由于NO下游的環(huán)-磷酸鳥苷水平較低，導(dǎo)致磷酸化受損，肌漿網(wǎng)鈣再攝取延遲，導(dǎo)致心肌細(xì)胞早期松弛延遲。肌肉特異miR-1轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)鈣調(diào)節(jié)蛋白，同時(shí)負(fù)向調(diào)節(jié)基因Mef2a和Gata4的表達(dá)，它們作為關(guān)鍵基因介導(dǎo)鈣調(diào)節(jié)[20]。在去甲腎上腺素刺激下，心肌細(xì)胞中miR-22表達(dá)上調(diào)，從而調(diào)節(jié)肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶轉(zhuǎn)運(yùn)活性及鈣再攝取[21]。心肌細(xì)胞松弛是耗能過(guò)程，心肌能量不足可導(dǎo)致舒張功能受損，許多研究顯示miRNA參與心肌能量調(diào)節(jié)的多個(gè)環(huán)節(jié)，miR-29通過(guò)PGC-1α調(diào)節(jié)軸影響心肌能量代謝[4]。

4 miRNA對(duì)HFpEF的價(jià)值

HFpEF的診斷通常需復(fù)雜的心臟功能結(jié)構(gòu)檢查，現(xiàn)有的生物標(biāo)志物、超聲心動(dòng)圖和臨床參數(shù)不足以識(shí)別HFpEF患者及評(píng)估治療反應(yīng)。miRNA參與微血管病理生理過(guò)程，可作為微血管功能障礙的輔助診斷工具，用于HFpEF高危人群篩查[22-23]。大量研究表明循環(huán)中miRNA是識(shí)別HFpEF患者的潛在生物標(biāo)志物，作為NT-proBNP補(bǔ)充，有助于早期準(zhǔn)確診斷心衰亞型，改善預(yù)后。Wong等[24]對(duì)正常人群和HFpEF患者全血和相應(yīng)血漿樣本進(jìn)行miRNA分析發(fā)現(xiàn)，特定miRNA(miR-125a-5p、miR-190a和miR-638)可作為區(qū)分HFpEF和射血分?jǐn)?shù)降低性心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF)的潛在生物標(biāo)志物。Watson等[25]的研究使用定量miRNA陣列實(shí)驗(yàn)，根據(jù)HFpEF和HFrEF中miRNA差異表達(dá)，證實(shí)特定miRNA可用于區(qū)分HFpEF和HFrEF。臨床實(shí)踐中射血分?jǐn)?shù)可隨病情進(jìn)展或治療改變，不同心力衰竭亞型之間存在著轉(zhuǎn)換，表明不同病理生理機(jī)制可能在心衰亞型中起作用，而HFpEF和HFrEF轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制仍不明確，進(jìn)一步研究不同的miRNA在不同亞型之間的改變，將有助于闡明HFpEF和HFrEF轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制。目前，HFpEF的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，miRNA作為血管生成誘導(dǎo)劑或纖維化修飾物(如miR-21)可能成為治療新途徑[26]?；谝陨咸禺愋詍iRNA通路分析的研究，證實(shí)miRNA水平差異可能與HFpEF過(guò)程中幾條潛在途徑有關(guān)，有助于探索個(gè)性化治療潛在靶點(diǎn)[27]。

5 結(jié)語(yǔ)

目前對(duì)于HFpEF尚無(wú)有效治療方案，由于復(fù)雜的病理生理機(jī)制，單一通路、單一療法很難取得可喜療效，未來(lái)治療方向可能是多通路、個(gè)性化綜合治療方案。無(wú)論對(duì)病因的控制，還是對(duì)病理生理的干預(yù)，均需更可靠的臨床證據(jù)。目前對(duì)miRNA研究顯示其有望成為HFpEF患者診斷、預(yù)后、分層管理和評(píng)估個(gè)體化治療反應(yīng)的潛在生物標(biāo)志物。但對(duì)于miRNA的研究仍存在一些問(wèn)題尚待解決，需多中心、大規(guī)模的臨床試驗(yàn)及分析支持?？傊?，miRNA作為HFpEF的一種新型生物標(biāo)志物，具有較好的臨床前景。