微小RNA-208家族與心血管疾病關(guān)系研究進(jìn)展

丁 雄 周 慧 周雪穎 舒 哲 岳 清 馬曉旭 武 英 李 云

華北理工大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院 河北唐山 063210；①護(hù)理與康復(fù)學(xué)院；②研究生學(xué)院

心血管疾病(CVD)是一類臨床常見(jiàn)疾病，發(fā)作后易造成殘疾甚至猝死，嚴(yán)重危害人類健康。目前因CVD死亡高居我國(guó)城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位，農(nóng)村為45.50%，城市為43.16%，且CVD患病率及死亡率仍處于上升階段[1]。微小RNAs(miRNAs)是一類長(zhǎng)度約22個(gè)核苷酸的基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控小分子RNA[2-3]，參與調(diào)控多種生理病理過(guò)程。目前發(fā)現(xiàn)的miRNAs的種類多達(dá)幾千種，其中miR-208家族近年來(lái)研究較多，且在miR-208家族與CVD發(fā)病的關(guān)系方面已取得了一定進(jìn)展。本文就miR-208家族在CVD中的研究進(jìn)展做一綜述。

1 miRNAs的形成與生物學(xué)功能

1.1miRNAs的由來(lái) 1993年，Lee等[2]在秀麗隱桿線蟲(chóng)體內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種不編碼的蛋白，但是可以形成小型轉(zhuǎn)錄RNA，研究者將其命名為lin-4。隨后Reinhart等[4]又發(fā)現(xiàn)類似具有轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能的小分子RNA，并將其命名為let-7。因并非由遺傳學(xué)家鑒定，研究者們并不了解其功能，只知道它們很小，稱其為miRNAs[3]。隨著生物信息、分子克隆等技術(shù)的發(fā)展，研究者們?cè)谥参铩⒄婢?、果蠅和人類等也發(fā)現(xiàn)miRNAs。目前，在人體中發(fā)現(xiàn)的miRNA已有3479種[5]。

1.2miRNAs的生物合成 miRNA的生物合成包括轉(zhuǎn)錄、切割、易位和成熟。首先，miRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ作用下轉(zhuǎn)錄生成包含2個(gè)核苷酸環(huán)狀結(jié)構(gòu)的初級(jí)產(chǎn)物pri-miRNA；其次，Drosha在輔助因子DGCR8的幫助下識(shí)別pri-miRNA，并將其莖環(huán)狀結(jié)構(gòu)剪切下來(lái)，pre-miRNA在轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Expoain-5幫助下轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)，被RNaseⅢ酶Dicer切割成長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的雙鏈miRNA；最后，該雙鏈RNA解旋，一條鏈與Argonaute蛋白結(jié)合，形成基因沉默復(fù)合物RISC，該復(fù)合物與靶基因mRNA的3'UTR區(qū)結(jié)合，形成成熟的miRNA，另一條鏈在復(fù)合物中降解[6]。

1.3miRNAs的生物功能 研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs具有廣泛的基因調(diào)控功能，參與多數(shù)基因表達(dá)后調(diào)控，包括各類生物，其中人類約90%基因受miRNAs的調(diào)控。成熟的miRNAs參與形成RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物，并作用于靶基因mRNA上發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。miRNAs調(diào)控靶基因表達(dá)最重要的是依賴于miRNA-mRNA的互補(bǔ)性，當(dāng)二者完全互補(bǔ)時(shí)，直接導(dǎo)致mRNA降解；若二者部分互補(bǔ)，則mRNA翻譯受限[7]。通過(guò)這種互補(bǔ)性從而實(shí)現(xiàn)對(duì)mRNA轉(zhuǎn)錄調(diào)控，發(fā)揮其重要的生物學(xué)功能。

2 miR-208家族表達(dá)及在CVD中的作用機(jī)制

2.1miR-208家族的表達(dá)情況 miR-208家族包括miR-208a、miR-208b和miR-499。人類miR-208a位于14號(hào)染色體q11.2區(qū)α-心肌肌蛋白重鏈基因(α-MHC/Myh6)的第29內(nèi)含子區(qū)內(nèi)；而miR-208b位于14號(hào)染色體q11.2區(qū)β-心肌肌蛋白重鏈基因(β-MHC/Myh7)的第31內(nèi)含子區(qū)內(nèi)；miR-499位于10號(hào)染色體q11.2區(qū)Myh7基因的第19內(nèi)含子區(qū)內(nèi)[8]。 miR-208家族是最重要的心臟富集型miRNAs之一，在心血管的健康和疾病中發(fā)揮著重要作用。miR-208家族在人、小鼠、大鼠和狗中的序列相似，其pri-miRNA在哺乳動(dòng)物中高度保守，并且具有嚴(yán)格的空間、時(shí)間和特定腔室性表達(dá)模式[9]。miR-208家族作為miRNAs的一員，是通過(guò)識(shí)別靶基因mRNA的3'UTR，抑制靶基因mRNA的翻譯甚至加速其降解，再轉(zhuǎn)錄后起到負(fù)反饋調(diào)節(jié)的作用[10]。近些年來(lái)，越來(lái)越多證據(jù)表明，miR-208家族在CVD中的重要作用和地位，未來(lái)有望作為潛在的生物標(biāo)志物。

2.2miR-208家族在CVD中的作用機(jī)制 目前關(guān)于miR-208家族與CVD作用機(jī)制尚不清楚。Callis等[11]研究證實(shí):①miR-208a和miR-208b是miR-208家族的成員，在心臟發(fā)育和心臟病理過(guò)程中差異表達(dá)，與它們各自宿主基因的表達(dá)平行；②miR-208a在心臟過(guò)度表達(dá)可誘發(fā)心臟肥大；③miR-208a誘導(dǎo)的β-MHC表達(dá)僅限于與纖維化相關(guān)的心肌細(xì)胞的一部分；④在miR208a -/-小鼠心臟β-MHC表達(dá)顯著下調(diào)；⑤miR-208a和miR-208b都靶向Thrap1和Myostatin，是肌肉生長(zhǎng)和肥大的兩個(gè)重要負(fù)調(diào)節(jié)劑；⑥其對(duì)于正常的心臟傳導(dǎo)是必需的，miR-208a功能獲得和喪失與心律不齊相關(guān)。另外研究報(bào)道，miR-208可通過(guò)調(diào)節(jié)肌球蛋白基因表達(dá)來(lái)影響肌肉功能和表達(dá)[12]；還有研究認(rèn)為是通過(guò)影響心肌細(xì)胞內(nèi)cAMP-PKA信號(hào)通路參與了心肌梗死的過(guò)程[13]。miR-499通過(guò)調(diào)節(jié)p53、鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶和Drp1的機(jī)制在心臟執(zhí)行凋亡程序中參與抑制缺氧和局部缺血引起的凋亡和心肌梗死[14]。

3 miR-208家族與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病

3.1急性心肌梗死 急性心肌梗死(AMI)是冠狀動(dòng)脈急性、持續(xù)性缺血、缺氧所引起的心肌壞死，可并發(fā)心律失常、心力衰竭或休克，嚴(yán)重者甚至危及生命。miR-208家族在AMI中高度表達(dá)。在心肌梗死小鼠模型和細(xì)胞模型研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組比，miR-208b表達(dá)上調(diào)，在心肌梗死患者血清中也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果[15]。與健康人群相比，AMI患者miR-208b表達(dá)水平增加9.6倍，該研究還發(fā)現(xiàn)miR-208b表達(dá)上調(diào)與AMI患者的生存率降低相關(guān)，但由于研究樣本量有限，需要更大的樣本量隨訪研究進(jìn)行驗(yàn)證[16]。研究發(fā)現(xiàn)，AMI患者入院后4h和24h后，血清miR-208a分別上調(diào)36倍和51倍。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，與無(wú)病理性心源性猝死患者相比，AMI患者的mi-208以及miR-499表達(dá)下調(diào)，該項(xiàng)研究指出，miR-499在區(qū)分心源性猝死和AMI、 miR-208在區(qū)分AMI和非AMI有很高的準(zhǔn)確性為臨床醫(yī)生和病理醫(yī)生的鑒別診斷方面提供了潛在的幫助[17-18]。

與健康對(duì)照組相比，AMI患者miR-499表達(dá)顯著上調(diào)，變化超過(guò)6.03倍，合并終末期腎病患者miR-499的變化更是高達(dá)350倍[19-20]。AMI患者入院4h和24h后，同miR-208一樣，在血清中miR-499表達(dá)上調(diào)，分別升高103倍和95倍，對(duì)梗死區(qū)域分析發(fā)現(xiàn)，在心肌梗死區(qū)的表達(dá)水平明顯低于偏遠(yuǎn)區(qū)或假手術(shù)組，可能是miR-499由受損的心臟釋放到循環(huán)中[17]。在一項(xiàng)關(guān)于循環(huán)miRNA診斷性研究發(fā)現(xiàn)，與健康人群或非AMI患者相比，AMI患者中的miR-499和miR-208b表達(dá)水平顯著上調(diào)；對(duì)AMI類型深入分析，ST段抬高型AMI患者比非ST段抬高型患者miR-499和miR-208b的表達(dá)上調(diào)明顯(P<0.001)；疼痛發(fā)作3h內(nèi)的患者中，93%的患者miR-499-5p陽(yáng)性，88%的患者心肌鈣蛋白Ⅰ(cTn1)陽(yáng)性，但他們之間差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.78)，經(jīng)ROC分析發(fā)現(xiàn)，與循環(huán)cTnT1具有相似的準(zhǔn)確性[21]。研究發(fā)現(xiàn)，這些miRNAs作為早期AMI的心肌標(biāo)志物并不優(yōu)于cTn1[22]。這些研究均表明，血漿中心臟特異性miR-208a升高可作為診斷AMI的新的生物標(biāo)志物，并且有較高的敏感性和特異性，miR-208a上調(diào)比cTn1出現(xiàn)早[23]。一項(xiàng)Meta分析研究表明，循環(huán)miR-499是診斷AMI患者的可靠生物標(biāo)志物[24]。

3.2心絞痛、急性冠狀動(dòng)脈綜合征(ACS) 研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組比，miR-208和miR-499在心絞痛患者表達(dá)上調(diào)(P<0.05)，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在心絞痛患者上述兩種miRNA表達(dá)上調(diào)水平高于AMI患者，作為潛在心絞痛診斷標(biāo)志物具有更高的靈敏性[25]。Bi等[26]研究得出ACS患者血清體中miRNA-208a表達(dá)顯著上調(diào)，根據(jù)miR-208a表達(dá)的倍數(shù)變化，ACS患者分為低miR-208a表達(dá)組(<3倍)和高miR-208a表達(dá)組(≥3倍)，臨床特征分析顯示，miR-208a高表達(dá)組患者年齡較大、1年生存率顯著降低；miR-208a對(duì)ACS的診斷及預(yù)后至關(guān)重要；但其研究樣本量較小，未對(duì)ACS的早期以及晚期進(jìn)一步細(xì)分，也未對(duì)評(píng)價(jià)ACS的其他參數(shù)進(jìn)行分析。對(duì)于miR-208a作為潛在生物標(biāo)志物還需要更大樣本量進(jìn)行驗(yàn)證并收集更多參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4 miR-208家族與心肌重塑性疾病

4.1肥厚型心肌病 肥厚型心肌病是長(zhǎng)期壓力負(fù)荷過(guò)重導(dǎo)致心臟的肥厚，使心肌需氧增加，冠狀動(dòng)脈供血量不足，最終導(dǎo)致心肌收縮力減退。在動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，小鼠心肌細(xì)胞中的miR-208過(guò)度表達(dá)，與肥厚型心肌病有關(guān)[27]。Huang等[28]研究發(fā)現(xiàn)，與健康人相比，左室肥厚患者外周血中miR-208的表達(dá)水平顯著升高(P<0.05)，該結(jié)果表明，miR-208可用作肥厚型心肌病的新型治療和診斷標(biāo)志物。另外有研究發(fā)現(xiàn)，高血壓患者miR-208b(r=0.426，P<0.001)和miR-499(r=0.433，P<0.001)表達(dá)水平與左室重量呈顯著正相關(guān)，該研究認(rèn)為這些miRNAs可能與高血壓患者的肥厚型心肌病有關(guān)[29]。

4.2心肌纖維化及擴(kuò)張型心肌病 心肌纖維化是由于不同程度的冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性狹窄引起心肌纖維持續(xù)性和/或反復(fù)加重的心肌缺血缺氧所產(chǎn)生的結(jié)果，最終發(fā)展為心力衰竭的慢性缺血性心臟病。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，miR-208a為心肌纖維化所必須，過(guò)度表達(dá)會(huì)增加心肌纖維化，可能是由于miR-208a通過(guò)增加endolin蛋白的表達(dá)，誘導(dǎo)大鼠心肌纖維化[30]。研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，擴(kuò)張型心肌病的小鼠和擴(kuò)張型心肌病患者心肌組織中miR-208b表達(dá)上調(diào)(P<0.05)[31]。

5 miRNA-208家族與心律失常

心律失常是指心臟活動(dòng)的起源和/或傳導(dǎo)障礙導(dǎo)致心臟搏動(dòng)的頻率和/或節(jié)律異常，其中房顫(AF)是普通人群中最常見(jiàn)的心律失常。在動(dòng)物模型和患者的研究中，miR-208被確定與房顫密切相關(guān)。在miR-208a-3p轉(zhuǎn)基因小鼠中鑒定出一級(jí)或二級(jí)房室傳導(dǎo)阻滯，研究還發(fā)現(xiàn)大多數(shù)miR-208基因敲除小鼠表現(xiàn)出一級(jí)房室傳導(dǎo)阻滯和AF[11]。一個(gè)較小樣本研究發(fā)現(xiàn)，與竇性心律患者相比，AF患者miR-208a-3p的表達(dá)水平上調(diào)[32]。Nishi 等[33]報(bào)道，與竇性心律患者相比，AF患者右房中的miR-208b表達(dá)上調(diào)。Radtke 等[34]發(fā)現(xiàn)持續(xù)性房顫患者陣發(fā)性發(fā)作時(shí)左心房miR-208a-3p表達(dá)上調(diào)。在心肌梗死患者中，與無(wú)室顫/室性心動(dòng)過(guò)速(VF/VT)的患者相比，所有VF/VT的患者miR-208a表達(dá)明顯下調(diào)；但與健康成人相比上調(diào)，與健康成人相比，有VF/VT患者和無(wú)VF/VT患者的miR-208a表達(dá)均上調(diào)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)[35]。與竇性心律相比，AF患者心房miR-499上調(diào)2.33倍[36]。這些研究證實(shí)，心律失常與miR-208家族的表達(dá)上調(diào)有關(guān)。

6 總結(jié)及展望

綜上所述，miR-208家族在CVD中發(fā)揮重要的作用，該家族維持心肌的正常傳導(dǎo)。它可能是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、心肌重塑性疾病和心律失常潛在生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。miR-208家族在AMI患者與健康人群中的表達(dá)不同，出現(xiàn)比cTn1早，這些miRNAs可作為診斷AMI早期的生物標(biāo)志物。然而，由于miR-208家族表達(dá)檢測(cè)還存在一定的分歧、病例的納入以及排除標(biāo)準(zhǔn)、疾病分級(jí)等不同，造成了各研究之間結(jié)論不完全一致。目前，由于miR-208家族與CVD的機(jī)制方面的研究較少、已有的研究不夠深入及樣本量較小等原因，需要更加深入、更大樣本的研究來(lái)加以驗(yàn)證部分研究結(jié)果。CVD是一類病因極其復(fù)雜的疾病，進(jìn)一步完善其病因?qū)W有助于推動(dòng)防治。因此，進(jìn)一步明確miR-208家族與CVD的關(guān)系以及作用機(jī)制，對(duì)其防治具有重要的意義。