miR-132在心臟疾病中的研究進(jìn)展

牟山琪，張楠，廖海含，唐其柱

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院心血管內(nèi)科 代謝與相關(guān)慢病湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430060)

2020年世界衛(wèi)生組織發(fā)布的統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，2016年全球估計(jì)有4 100萬(wàn)人死于非傳染性疾病，占總死亡人數(shù)的71%，其中心腦血管疾病死亡人數(shù)為1 790萬(wàn)［1］。中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒顯示，2019年部分城市居民中心臟疾病死亡率高達(dá)148.51/10萬(wàn)，僅次于惡性腫瘤的161.56/10萬(wàn);部分農(nóng)村居民中心臟疾病死亡率高達(dá)164.66/10萬(wàn)，位居榜首［2］。因此，急需提高心臟疾病的診療技術(shù)，以控制心臟疾病的發(fā)病率和死亡率。針對(duì)心臟疾病的基礎(chǔ)和臨床研究仍是目前醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)。微RNA(microRNA，miRNA/miR)－132最初在神經(jīng)組織中被發(fā)現(xiàn)，廣泛參與神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)育、成熟和死亡過(guò)程［3－4］。此外，miR－132在呼吸、消化、泌尿、內(nèi)分泌、免疫等系統(tǒng)中均起到一定的作用［5－11］。研究發(fā)現(xiàn)，miR－132參與一些重要的心臟疾病和病理的發(fā)生發(fā)展，包括心肌梗死［12］、心肌缺血再灌注損傷［13］、心力衰竭［14］、糖尿病心肌?。?5］以及心房顫動(dòng)［16］等。現(xiàn)就miR－132在心臟疾病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 miR-132概述

miRNA是一類(lèi)由20～24個(gè)核苷酸組成的單鏈非編碼小分子RNA，參與目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。在大多數(shù)情況下，miRNA通過(guò)其種子區(qū)域——5＇端第2至第8個(gè)核苷酸區(qū)域與mRNA 3＇端非編碼區(qū)結(jié)合，并根據(jù)互補(bǔ)程度不同，最終導(dǎo)致目標(biāo)mRNA的翻譯抑制或降解［17］。自1993年miRNA第一次被發(fā)現(xiàn)后，已經(jīng)在人類(lèi)基因組中識(shí)別了超過(guò)1 500種miRNA［18］。

miR－132位于人類(lèi)基因組中第17號(hào)染色體p13.3基因間區(qū)，表達(dá)受環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合子的調(diào)控［19］。成熟的miR－132序列長(zhǎng)度為22 bp，由長(zhǎng)度為66 bp的前體序列加工而成，且在人類(lèi)、類(lèi)人猿、大鼠、小鼠以及其他物種中維持相同的序列結(jié)構(gòu)［20］。在人體中，miR－132由hsa－miR－132－5p和has－miR－132－3p兩個(gè)同源miRNA組成，后一種miRNA是miR－132/212簇的重要組成部分(miR－212是與miR－132進(jìn)化上同源且具有高度相似序列和功能的miRNA)。miR－132最初在小鼠的神經(jīng)組織中被發(fā)現(xiàn)［3］，因此既往關(guān)于miR－132的研究主要集中在神經(jīng)領(lǐng)域。miR－132廣泛參與神經(jīng)元的分化、成熟、功能調(diào)節(jié)以及軸突生長(zhǎng)、神經(jīng)遷移等生理過(guò)程［4］。在癌癥方面，miR－132可通過(guò)其靶點(diǎn)人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源(phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome ten，PTEN)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲［5－6］;在免疫系統(tǒng)中，miR－132可抑制核糖體蛋白的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)保護(hù)性輔助性T細(xì)胞1免疫［7］;在呼吸系統(tǒng)，miR－132可通過(guò)靶向細(xì)胞因子信號(hào)通路抑制因子5參與慢性阻塞性肺疾病的病理生理過(guò)程［8］;在內(nèi)分泌方面，miR－132可調(diào)節(jié)腎上腺和卵巢類(lèi)固醇激素生成［9］;在骨骼系統(tǒng)，miR－132可調(diào)節(jié)血小板結(jié)合蛋白基序的解聚蛋白樣基質(zhì)金屬蛋白酶5的表達(dá)，促進(jìn)大鼠間充質(zhì)干細(xì)胞的軟骨分化［10］，miR－132還可通過(guò)協(xié)同多靶點(diǎn)抑制誘導(dǎo)肝脂肪變性和高脂血癥［11］等。此外，miR－132在心血管疾病中也具有廣泛的作用。

2 miR-132在心臟疾病中的研究

2.1 miR－132在心肌梗死中的研究 心肌梗死是由冠狀動(dòng)脈閉塞，血流中斷引起的部分心肌嚴(yán)重而持久性缺血，進(jìn)而導(dǎo)致心肌發(fā)生局部壞死，大量心肌細(xì)胞丟失［21］。心肌梗死是導(dǎo)致心源性死亡的惡性心血管事件，其早期診斷和預(yù)后評(píng)估仍是臨床工作的難點(diǎn)。

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，miR－132與心肌梗死關(guān)系密切。臨床試驗(yàn)中，Zeller等［22］分析了不穩(wěn)定型心絞痛和非冠狀動(dòng)脈胸痛患者的血清，鑒定出8種有助于診斷不穩(wěn)定型心絞痛的miRNA，其中miR－132、miR－150和miR－186的組合對(duì)不穩(wěn)定型心絞痛的診斷能力最強(qiáng)。另一項(xiàng)對(duì)急性冠狀動(dòng)脈綜合征和穩(wěn)定型心絞痛患者的隨訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，miR－132能有效地評(píng)估冠心病的死亡風(fēng)險(xiǎn)［23］。Li等［24］從35例急性心肌梗死患者和55例匹配的對(duì)照中分離血漿樣品，發(fā)現(xiàn)在急性心肌梗死早期血漿miR－132－5p維持較低水平，且其水平與血漿心肌肌鈣蛋白I相關(guān)。上述臨床證據(jù)提示，miR－132與心肌梗死關(guān)系密切，有望成為心肌梗死早期診斷和預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)后的指標(biāo)。

基礎(chǔ)研究同樣證實(shí)miR－132與心肌梗死關(guān)系密切。但在不同的研究中，miR－132在心肌梗死模型中表達(dá)變化及作用機(jī)制的結(jié)果不同。Chen等［12］研究發(fā)現(xiàn)，在心肌梗死小鼠模型中，心肌梗死后7 d內(nèi)梗死區(qū)、邊緣區(qū)和非梗死區(qū)的miR－132表達(dá)水平逐漸下降。與野生型小鼠相比，miR－132敲除小鼠心肌梗死后心肌損傷嚴(yán)重，心功能進(jìn)一步惡化;而給予miR－132類(lèi)似物能有效減輕小鼠心肌梗死后的心功能障礙，減小梗死面積。同樣，Zhao等［25］證明，在心肌梗死大鼠模型中miR－132低表達(dá)，miR－132可通過(guò)下調(diào)白細(xì)胞介素－1β抑制心肌細(xì)胞凋亡，改善心肌梗死大鼠的心肌重塑。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究顯示，在受H2O2攻擊的心肌細(xì)胞中miR－132－3p表達(dá)下調(diào)，過(guò)表達(dá)miR－132－3p可以顯著提高細(xì)胞活力，抑制細(xì)胞凋亡并減少H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞中活性氧類(lèi)的產(chǎn)生［26］。以上實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果提示，miR－132可改善心肌梗死后的心肌重塑。而Wang等［27］研究發(fā)現(xiàn)，在心肌梗死誘發(fā)的心力衰竭大鼠心臟和血管緊張素Ⅱ刺激的大鼠心臟成纖維細(xì)胞中miR－132表達(dá)水平升高，上調(diào)的miR－132通過(guò)抑制PTEN表達(dá)調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇－3－激酶/蛋白激酶B信號(hào)通路，改善心臟功能障礙，減輕心臟纖維化。miR－132的上調(diào)可能是治療心力衰竭和心臟纖維化的一種策略。Lei等［28］研究發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)條件下，與野生型對(duì)照組相比，miR－132/212敲除小鼠心臟收縮功能顯著增強(qiáng)。而在心肌梗死模型中，冠狀動(dòng)脈閉塞1 d后，miR－132/212敲除小鼠心肌細(xì)胞死亡增加，4周后新生血管的數(shù)量較野生型小鼠減少，但兩者的梗死面積和心功能比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明miR－132/212的缺失并不影響永久性冠狀動(dòng)脈閉塞后小鼠的整體心肌功能。

以上研究結(jié)果不一致的原因主要與miR－132作用的多樣性及心肌組織中不同的細(xì)胞類(lèi)型有關(guān)。心肌梗死時(shí)，miR－132在心肌細(xì)胞中低表達(dá)，而在成纖維細(xì)胞中高表達(dá)。miR－132在心肌梗死前和期間的作用多且復(fù)雜，包括對(duì)細(xì)胞死亡和血管生成的抑制作用以及對(duì)心臟收縮力和自噬反應(yīng)的積極作用，這些作用之間相互影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定性增加。因此，考慮miR－132在心肌梗死中的作用時(shí)，必須注意其功能的多樣性和時(shí)空特異性。

2.2 miR－132在缺血再灌注中的研究 心肌缺血再灌注損傷指冠狀動(dòng)脈部分或完全阻塞后，在一定時(shí)間又重新再通時(shí)，缺血心肌得以恢復(fù)正常灌注，但其組織損傷反而呈進(jìn)行性加重的病理過(guò)程?；谖覈?guó)急性心肌梗死的龐大人群基數(shù)，溶栓和介入治療引發(fā)的缺血再灌注損傷亦是臨床上常見(jiàn)的疾病，對(duì)患者健康具有極大的負(fù)面影響，且目前仍無(wú)有效的治療方法［29］。

miR－132已被證明在心肌缺血再灌注損傷中起重要作用。在H9c2心肌細(xì)胞模型中發(fā)現(xiàn)，氧和葡萄糖剝奪明顯增強(qiáng)了H9c2細(xì)胞中miR－132的表達(dá)，miR－132可以通過(guò)靶向叉頭框蛋白O3A(forkhead box O3A，F(xiàn)oxO3A)對(duì)氧糖剝奪造成的H9c2細(xì)胞損傷發(fā)揮保護(hù)作用［30］。在低氧誘導(dǎo)的原代大鼠心肌細(xì)胞中miR－132表達(dá)增加，通過(guò)靶向Na+－Ca2+交換器1預(yù)防缺氧條件下的Ca2+超負(fù)荷，減輕缺氧誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞Ca2+超載和凋亡，從而發(fā)揮心肌細(xì)胞保護(hù)作用［13］。在缺血再灌注模型小鼠心肌組織中，miR－132顯著上調(diào)，抑制miR－132可以通過(guò)靶向去乙?；?激活過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活物－1α/核因子紅系2相關(guān)因子2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而抑制氧化應(yīng)激及焦亡，減輕心肌缺血再灌注損傷［31］。因此，在缺血再灌注損傷中，靶向miR－132有望對(duì)缺血再灌注造成的心肌損傷發(fā)揮保護(hù)作用。

此外，miR－132通過(guò)外泌體的形式參與新生血管的生成，從而發(fā)揮保護(hù)作用。研究發(fā)現(xiàn)，人隱靜脈來(lái)源的周細(xì)胞祖細(xì)胞的移植可以通過(guò)分泌miR－132對(duì)心臟發(fā)揮保護(hù)作用，改善心功能［32］。載有miR－132的外泌體(作為miRNA轉(zhuǎn)移的載體)可以顯著增加內(nèi)皮細(xì)胞管的形成。用包含miR－132的外泌體預(yù)處理臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，可以顯著提高臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞在裸鼠體內(nèi)的血管生成能力［33］。在小鼠缺血心臟移植miR－132外泌體可顯著增強(qiáng)梗死周?chē)鷧^(qū)域的新血管形成，并保留心臟功能［33］。以上研究表明，miR－132可通過(guò)對(duì)缺血心肌細(xì)胞的直接保護(hù)和促進(jìn)血管再生兩條途徑在缺血再灌注損傷中發(fā)揮保護(hù)作用。

2.3 miR－132在心力衰竭中的研究 心力衰竭的臨床綜合征可由心包、心肌、心內(nèi)膜或心臟瓣膜病變引起，急性心肌梗死或慢性刺激導(dǎo)致的心臟結(jié)構(gòu)重塑所誘發(fā)的心力衰竭占臨床病例的絕大部分［34］。臨床研究數(shù)據(jù)顯示，循環(huán)miR－132水平隨心力衰竭嚴(yán)重程度的增加而升高，但miR－132對(duì)患者死亡結(jié)局的預(yù)測(cè)效果不佳，僅與心力衰竭患者的再入院風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)［35］。miR－132抑制劑——反義寡核苷酸CDR132L的臨床Ⅰb期試驗(yàn)結(jié)果顯示，與接受0.9%氯化鈉溶液處理的對(duì)照組相比，接受CDR132L治療的慢性心力衰竭患者左心室射血分?jǐn)?shù)上升，QRS波縮窄，心力衰竭標(biāo)志物和纖維化標(biāo)志物水平明顯下降［36］。而Liu等［37］研究發(fā)現(xiàn)，心力衰竭患者血液中miR－132表達(dá)下調(diào)，但該研究納入的樣本量較少，存在一定的偏倚，需要擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步驗(yàn)證。上述研究結(jié)果提示，miR－132可能參與心力衰竭的發(fā)生發(fā)展。

病理性心臟重構(gòu)是左心室受內(nèi)外心血管損傷或致病因素影響而發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能改變的過(guò)程，是臨床心力衰竭發(fā)生的前兆。心肌肥厚是一種旨在減少心室壁應(yīng)力和增加心排血量的代償機(jī)制。然而，長(zhǎng)期的心肌肥厚可發(fā)展為收縮功能障礙、心臟失代償，最終發(fā)展為心力衰竭，因此研究心力衰竭的前期心肌肥厚意義重大［38］。Ucar等［14］發(fā)現(xiàn)，在不同的促心肌肥厚因素(包括血管緊張素Ⅱ、胰島素樣生長(zhǎng)因子－1、去氧腎上腺素、異丙腎上腺素和壓力負(fù)荷)的刺激下，心肌細(xì)胞中miR－132表達(dá)上調(diào)，提示miR－132參與心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展。Narasimhan等［39］研究發(fā)現(xiàn)，異丙腎上腺素通過(guò)促進(jìn)大鼠在體和原代心肌細(xì)胞內(nèi)活性氧類(lèi)的升高，導(dǎo)致環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合子磷酸化增加，miR－132上調(diào)，從而促進(jìn)心肌肥厚。miR－132過(guò)表達(dá)可增加H9c2細(xì)胞的細(xì)胞大小，抑制細(xì)胞凋亡;心肌細(xì)胞特異性過(guò)表達(dá)miR－132的轉(zhuǎn)基因小鼠均表現(xiàn)為明顯的心力衰竭癥狀，心臟體積增大，心臟組織肥厚指標(biāo)(心房鈉尿肽、腦鈉肽、β－肌球蛋白重鏈)表達(dá)水平升高，“胚胎”基因重新激活，從而導(dǎo)致小鼠預(yù)期壽命縮短，而miR－132敲除鼠成年后心重體重比減小，表現(xiàn)出對(duì)壓力負(fù)荷誘導(dǎo)心肌肥厚和心力衰竭的保護(hù)作用，證實(shí)了miR－132的促肥厚效應(yīng)［14］。miR－132促肥厚的機(jī)制涉及兩個(gè)方面:一方面miR－132通過(guò)直接下調(diào)心肌細(xì)胞內(nèi)FoxO3的表達(dá)，減少鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶A的降解，導(dǎo)致鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶/活化T細(xì)胞核因子信號(hào)過(guò)度激活;另一方面FoxO3受抑制后導(dǎo)致心肌細(xì)胞自噬水平下降，加重心肌細(xì)胞的代謝紊亂，兩者共同作用促進(jìn)心肌肥厚的發(fā)展。因此，miR－132拮抗劑有望用于心肌肥厚的治療。注射選擇性miRNA拮抗劑阻斷miR－132的作用可預(yù)防心肌肥厚和心力衰竭的發(fā)生［14］。同樣，使用miR－132拮抗劑能夠減輕血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心肌肥厚［40］。

間質(zhì)纖維化是心臟重構(gòu)重要的病理生理過(guò)程。成纖維細(xì)胞是導(dǎo)致心臟間質(zhì)纖維化的主要細(xì)胞，其在受到炎癥、氧化應(yīng)激或神經(jīng)內(nèi)分泌等因素的刺激時(shí)，會(huì)發(fā)生增殖并向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)心臟間質(zhì)的降解和膠原沉積，改變心室壁的結(jié)構(gòu)和室壁應(yīng)力，在維持組織結(jié)構(gòu)完整性的同時(shí)降低心臟的功能儲(chǔ)備，并最終導(dǎo)致心力衰竭的發(fā)生［41］。研究顯示，miR－132過(guò)表達(dá)可導(dǎo)致成纖維細(xì)胞增大，參與調(diào)控血管緊張素Ⅱ介導(dǎo)的肥大和纖維化信號(hào)通路［42］。miR－132拮抗劑能夠減輕血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心臟成纖維細(xì)胞活化［40］。在miR－132拮抗劑的臨床前研究中，miR－132拮抗劑呈劑量依賴(lài)性地減輕了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物心肌梗死后心臟重構(gòu)，改善心功能;基因富集結(jié)果表明，miR－132拮抗劑參與干細(xì)胞白血病蛋白因子中斷位點(diǎn)、TEK受體酪氨酸激酶、內(nèi)皮一氧化氮合酶3、FoxO3、肌質(zhì)/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+ATP酶2等與心臟重構(gòu)高度相關(guān)的基因調(diào)控，但在終點(diǎn)時(shí)不同劑量的治療組與對(duì)照組間瘢痕組織大小比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明miR－132拮抗劑治療不影響心肌梗死后心臟纖維化瘢痕的演變或梗死區(qū)及其周?chē)难苤亟ǎ?3］。但部分實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)相反的結(jié)果。有實(shí)驗(yàn)證實(shí)，miR－132轉(zhuǎn)染H9c2心肌細(xì)胞后，纖維化信號(hào)分子轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子－β1和Smad3表達(dá)顯著降低，提示miR－132可能抑制心臟纖維化［37］。Qiao等［16］研究發(fā)現(xiàn)，在血管緊張素Ⅱ刺激下miR－132代償性升高，靶向結(jié)締組織生長(zhǎng)因子，抑制心臟成纖維細(xì)胞的活化。另外，miR－132下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶9的表達(dá)可能會(huì)抑制細(xì)胞外基質(zhì)的降解［44］，而PTEN下調(diào)引起的磷脂酰肌醇－3－激酶/蛋白激酶B通路激活［45］以及甲基CpG結(jié)合蛋白2下調(diào)［46］均會(huì)抑制心臟纖維化。

2.4 miR－132在其他心臟疾病中的研究 miR－132也參與其他心臟疾病的發(fā)生發(fā)展。糖尿病相關(guān)心肌損傷的研究發(fā)現(xiàn)，在2型糖尿病心肌病早期患者血漿中miR－132水平降低;動(dòng)物模型顯示miR－132的下降發(fā)生在糖尿病心臟微血管病變前，提示miR－132可能參與糖尿病微血管病變的發(fā)生［15］。體外應(yīng)用miR－132處理離體糖尿病小鼠主動(dòng)脈環(huán)和高糖刺激的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞可以恢復(fù)其血管生成潛能［15］。在阿霉素誘導(dǎo)的擴(kuò)張型心肌病中，miR－132抑制PTEN表達(dá)，激活磷脂酰肌醇－3－激酶/蛋白激酶B通路，促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡［45］。因此，miR－212/132的過(guò)表達(dá)可延緩阿霉素誘導(dǎo)的心臟毒性的發(fā)展，可能是限制阿霉素介導(dǎo)的心臟不良反應(yīng)的治療切入點(diǎn)。動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)模型的研究發(fā)現(xiàn)，大鼠頸動(dòng)脈導(dǎo)管損傷后miR－132表達(dá)上調(diào)，其可能靶向富亮氨酸重復(fù)相互作用蛋白－1，抑制血管平滑肌細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而抑制動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生［47］。另外，體外周細(xì)胞－內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)，內(nèi)皮細(xì)胞中過(guò)表達(dá)miR－132可通過(guò)直接抑制Ras GTP酶激活蛋白和Spred1蛋白，增強(qiáng)Ras－促分裂原活化的蛋白激酶信號(hào)通路，從而促進(jìn)血管生成［48］。在心房顫動(dòng)患者和心房顫動(dòng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的心耳組織中miR－132水平降低［16］。在老年自發(fā)性高血壓大鼠心臟組織中miR－132表達(dá)上調(diào)［49］。

3 小 結(jié)

miR－132與心臟相關(guān)疾病關(guān)系密切，在心肌梗死和缺血再灌注中能夠輔助診斷和評(píng)估疾病預(yù)后，可通過(guò)多條途徑保護(hù)心肌細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷;在心臟重構(gòu)和心力衰竭方面，可能促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大，而抑制心臟纖維化的發(fā)展;但由于miR－132靶點(diǎn)的多樣性，其作用仍存在爭(zhēng)議，具體作用機(jī)制尚不明確。此外，由于miR－132作用的多樣性，在同一模型下的不同細(xì)胞或同一疾病的不同發(fā)展階段，miR－132的表達(dá)及其作用可能不同。因此，時(shí)間特異性和組織特異性地研究miR－132在特定細(xì)胞中的作用，對(duì)于靶向miR－132治療相關(guān)心血管疾病至關(guān)重要。