miRNA 在急性心肌梗死早期診斷中的作用及其機制研究

李 穎，張再偉

（1.濟寧醫(yī)學院臨床醫(yī)學院，山東 濟寧 272000；2.濟寧市第一人民醫(yī)院心內(nèi)科，山東 濟寧 272002；3.濟寧市第一人民醫(yī)院心血管病研究所，山東 濟寧 272002）

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）是由冠狀動脈急性、持續(xù)性缺血缺氧所引起的以心肌細胞死亡為基礎(chǔ)病理變化的缺血性疾病。臨床上主要表現(xiàn)為持續(xù)而劇烈的胸骨后疼痛，伴有特異性心臟標志物增高及心電圖的動態(tài)衍變，常并發(fā)惡性心律失常、休克或心力衰竭等嚴重威脅患者生命的癥狀[1]。早期、及時的診斷對控制急性心肌梗死的發(fā)展、采取適當?shù)木戎未胧┚哂兄匾饬x。微小RNA（microRNA）是長度約為18～22 個核苷酸的非編碼RNA。已有研究表明，miRNA 參與多種生物學過程，包括細胞增殖、凋亡和炎癥反應(yīng)等，并與疾病密切相關(guān)，尤其在心血管疾病中發(fā)揮重要作用。AMI患者與健康人部分miRNAs 存在表達水平的差異性，上調(diào)或抑制部分miRNAs 的表達水平，可減少心肌細胞的損傷，這提示miRNAs 可作為AMI 早期檢測及AMI 發(fā)生后心功能不全的生物標志物，并可能成為AMI 新的治療靶點。本文主要綜述miRNAs 在AMI 中的研究進展，旨在為臨床早期診斷及治療AMI 提供新的思路。

1 miRNA 在急性心肌梗死早期診斷中的價值

目前，急性心肌梗死的診斷方法主要包括缺血性胸痛的病史，心電圖的動態(tài)衍變及心肌壞死的血清心肌標志物濃度的動態(tài)改變。其中天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶（AST）、肌酸激酶（CK）、肌酸激酶同工酶（CKMB）、肌鈣蛋白Ⅰ（cTnⅠ）和肌鈣蛋白T（cTnT）為傳統(tǒng)的診斷AMI 的血清標志物[2，3]，這些標志物在AMI發(fā)生幾小時后才會升高，并且在肝臟疾病、休克、心肌炎等疾病中也可升高[4]，易導致假陽性影響診斷的特異性。因此，迫切需要一種易檢出、穩(wěn)定性好、組織特異性強，并且可在疾病發(fā)生早期檢測到的生物標志物。研究表明[5-7]，miRNAs 具有組織和細胞特異性，可作為檢測AMI 的潛在生物標志物。Zhong Z等[8]利用RNA 測序的方法對16 例AMI 患者和6 例非AMI 患者的miRNA 表達譜進行檢測，結(jié)果顯示，與非AMI 組相比，AMI 組共有181 個差異表達的miRNAs，其中上調(diào)的miRNAs 有96 個，下調(diào)的miRNAs 有85 個。Wang X 等[9]對50 例AMI 患者和50 例非AMI 患者的miRNA-499、miRNA-22 相對水平進行檢測，證實兩者對AMI 的診斷均具有較高的敏感性和特異性。另有研究表明[10]，miRNA-499 幾乎只在心臟產(chǎn)生，并且在其研究的AMI 患者中均可檢測到，對于單個、獨立的miRNA，miRNA-499 可能比其他miRNA 具有更好的診斷準確性[5]。Su T 等[11]將3 h 內(nèi)急性胸痛患者分為AMI 組和非AMI 組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，AMI 組miRNA-1 表達水平顯著高于非AMI。Yang J 等[12]通過體外細胞試驗建立小鼠AMI 模型，發(fā)現(xiàn)心肌細胞損傷后miR-134-5p 的表達水平上調(diào)；在小鼠心肌梗死區(qū)、循環(huán)中同樣檢測到miR-134-5p 的表達水平上調(diào)。大量研究表明，miRNA 在心肌梗死早期診斷中的重要價值，其中在心肌梗死發(fā)生后表達上調(diào)的miRNA 有miRNA-126、miRNA-21[13，14]、miRNA-32-5p[15]、miRNA-142[16，17]、miRNA-122-5p[18]、miRNA-19b-3p、miRNA-186-5p[19]、miRNA-223、miRNA-483-5p[20]；在心肌梗死發(fā)生后表達下調(diào)的miRNA 有miRNA-375[21]、miRNA-125b[22]、miRNA-22-5p[18]、miRNA-133、miRNA-208[23]?？傊?，大量臨床對照研究證實，miRNA 在AMI 患者與健康人群之間存在差異性表達，這為miRNA 成為AMI潛在診斷標志物奠定了理論基礎(chǔ)。

2 miRNA 在心肌梗死發(fā)生發(fā)展過程中的作用

2.1 miRNA 與動脈粥樣硬化 心肌梗死主要是由于動脈粥樣硬化斑塊破裂、潰瘍導致冠狀動脈內(nèi)血栓形成，使心肌血流減少或遠端血小板栓塞，心肌長時間缺血缺氧從而導致心肌壞死[24]。miRNA 可調(diào)控冠狀動脈粥樣硬化形成和發(fā)展的過程，干擾心肌梗死的發(fā)生[25]。部分miRNA 可加重動脈粥樣硬化，其中miRNA-122 通過調(diào)節(jié)膽固醇和脂肪酸代謝，促進總膽固醇和甘油三酯的形成[26，27]。miRNA-370 可直接或間接通過miRNA-122 控制成脂基因的表達，導致甘油三酯蓄積[28]。miRNA-33 可調(diào)節(jié)肝臟中HDL生物發(fā)生和細胞膽固醇流出，增加斑塊大小和脂質(zhì)含量[29]。miRNA-126 水平與冠狀動脈粥樣硬化狹窄程度呈正相關(guān)[8]。miRNA-21-3p 通過靶PTEN 促進VSMC 遷移和增殖，從而加速動脈粥樣硬化的發(fā)展[30]。部分miRNA 可通過預(yù)防或治療動脈粥樣硬化對心肌梗死起保護作用。miRNA-30C 具有下調(diào)磷脂合成和脂蛋白分泌的功能[31]。miRNA-146 通過負性調(diào)節(jié)Toll 樣受體4，減少氧化型低密度脂蛋白積累發(fā)揮作用[32]。Loyer X 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠體內(nèi)特異性阻斷miRNA-92a 的表達可以改變動脈粥樣硬化的發(fā)展，縮小斑塊的大小。miRNA-712 的表達下調(diào)，可有效抑制冠狀動脈粥樣硬化病變的發(fā)展[34]?？傊?，miRNAs 參與動脈粥樣硬化的形成，為miRNAs 在心血管疾病過程及臨床治療中的潛在應(yīng)用提供了重要理論依據(jù)。

2.2 miRNA 與炎癥反應(yīng) 炎癥反應(yīng)在AMI 的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用。AMI 發(fā)生后，梗死的心肌細胞激活免疫系統(tǒng)引發(fā)炎癥反應(yīng)，清除壞死的心肌細胞和基質(zhì)碎片。研究表明[35，36]，過激的炎癥反應(yīng)會增加基質(zhì)降解、抑制膠原沉積、激活促凋亡通路，加重心肌損害和心室重構(gòu)，導致功能障礙。Hu G 等[37]研究發(fā)現(xiàn)，抑制miRNA-124-3p 的表達對缺氧誘導的H9c2 心肌細胞具有保護作用，進一步研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-124-3p 通過靶向NKRF、抑制NF-κB 通路，抑制心肌細胞炎癥反應(yīng)，對心肌梗死起保護作用。miRNA-140 也可通過抑制NF-κB 信號通路，抑制心肌細胞炎癥和細胞凋亡，發(fā)揮心肌保護作用[16]。TLR 通過刺激miRNA-147 表達上調(diào)，防止過度炎癥反應(yīng)，起到保護心肌細胞的作用[38]。Zhong Z 等[8]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-147 過表達可通過靶向HIPK2 抑制心肌炎癥和細胞凋亡，從而保護心肌細胞，改善心功能。miRNA-184 靶向調(diào)節(jié)FBXO28，miRNA-30e-5p靶向抑制PETN，miRNA-200a 通過調(diào)節(jié)Keap1/Nrf2和β-catenin 信號通路，均可抑制心肌細胞的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，從而減少心肌細胞凋亡和心肌損傷[39-41]。研究發(fā)現(xiàn)[34]，仍有部分miRNA 通過誘導炎癥反應(yīng)的發(fā)生，加速心肌梗死發(fā)展進程。如miRNA-712 可通過抑制其下游TIMP3 表達，加重內(nèi)皮細胞炎癥；miRNA-32-5p 可通過靶向KLF2 參與心肌梗死的炎癥反應(yīng)，其表達水平與心肌損傷促炎因子的表達水平呈正相關(guān)[15]。

2.3 miRNA 與新生血管形成 冠狀動脈缺血缺氧發(fā)生后，觸發(fā)內(nèi)皮細胞凋亡，同時缺氧可通過誘導形成新生血管來滿足實質(zhì)細胞的代謝需求。研究表明[42]，miRNA 是血管重構(gòu)和血管生成的重要調(diào)節(jié)因子。miRNA-126 是內(nèi)皮細胞中表達水平較高的miRNAs之一，可通過抑制VEGF 因子，在維持血管完整性中發(fā)揮重要作用[43，44]。miRNA-210 也被證實具有血管生成特性，小鼠發(fā)生心肌梗死后，過表達miRNA-210 通過靶向抑制e 蛋白-A3，增加缺血后的新生血管生成，并有改善心肌梗死后心功能的作用[45]。也有miRNA 在新生血管生成中起抑制作用，如miRNA-24可觸發(fā)內(nèi)皮細胞凋亡、抑制血管生成，而抑制miRNA-24 的表達，心肌梗死周圍區(qū)毛細血管和小動脈密度增加，心功能得以改善。進一步研究顯示，miRNA-24 通過靶向GATA2 和PAK4 發(fā)揮抑制新生血管生成的作用[46]。

2.4 miRNA 與心肌纖維化 心肌纖維化指的是膠原纖維在患者心肌組織中過量沉積，其中膠原的容積分數(shù)、濃度、各類膠原的排列順序以及比例均發(fā)生變化。心肌纖維化發(fā)生后心肌僵硬度增加，順應(yīng)性降低，進一步加重可損害心肌收縮功能，降低心排出量[47]。在大鼠心肌梗死模型研究中發(fā)現(xiàn)[48]，心肌梗死邊緣區(qū)miRNA-150 的表達顯著降低，過表達miRNA-150可降低膠原體積分數(shù)，抑制心肌纖維化，減輕細胞凋亡，顯著改善大鼠心功能及心肌梗死后的心室重塑。高表達miRNA-29b 可通過靶向SH2B3，降低膠原體積分數(shù)，減輕心肌梗死大鼠心力衰竭和心功能不全[18]。另外，miRNA-133 和miRNA-30c 可負反饋調(diào)控促纖維化生長因子CTGF，通過抑制翻譯和降解其mRNA 減少CTGF 的量，控制心肌細胞外細胞基質(zhì)結(jié)構(gòu)變化，限制心肌過度纖維化[31]。

3 總結(jié)與展望

目前已有的AMI 診斷和治療方法已日趨完善，但世界范圍內(nèi)AMI 的發(fā)病率和死亡率仍呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢，嚴重危害人們的生命安全，降低了人們的生活質(zhì)量。現(xiàn)有AMI 的診斷主要依靠心電圖的異常改變，結(jié)合生物標志物的檢測及典型的胸痛等癥狀，良好的生物標志物的檢測有助于臨床醫(yī)生實現(xiàn)早期診斷、評估預(yù)后及針對不同患者病情制定個體化治療方案，實現(xiàn)患者最大獲益化。但現(xiàn)有廣泛應(yīng)用的生物標志物仍存在缺陷，急需尋找新型標志物完善AMI 早期診斷及治療過程中的短板。諸多研究認為，miRNA 在心肌梗死的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的作用，為AMI 的診斷及治療提供了新思路，具有潛在的應(yīng)用價值。miRNA 作為一種非表達RNA，參與心臟的早期發(fā)育，并且部分miRNA 僅在心臟中可檢測到，進一步證實miRNA 作為心臟標志物的價值。AMI 發(fā)生后，miRNA 通過上調(diào)或下調(diào)其表達水平，調(diào)控心臟病理性過程，對受損心臟起到保護或進一步加重損害的作用，并且參與心臟損傷后修復(fù)過程。盡管如此，miRNA 在應(yīng)用于臨床之前仍有許多問題需要解決。首先，miRNA 在血液中的總量較低，雖然目前miRNA 提取和擴增的方法已經(jīng)成熟，但因循環(huán)中miRNA 含量過低而導致無法檢測的情況時有發(fā)生，并且目前檢測費用昂貴，與現(xiàn)有的AMI 實驗室檢測方法相比，耗費更多的時間和金錢，因此需要探索更準確、便捷、經(jīng)濟、快速的檢測方法，以達到更早期診斷AMI 的目的。其次，由于不同的實驗室所使用的檢測方法各不相同，導致不同的研究之間缺乏一致性，所以需要制定一種通用的標準。另外，目前已有研究表明，外泌體、聚合物納米顆?？梢詫iRNA 遞送到靶細胞發(fā)揮作用，但遞送效率及成功率并不理想，有待進一步開發(fā)更加安全高效的遞送方式。再者，現(xiàn)有的大多數(shù)關(guān)于調(diào)整miRNA 表達水平在AMI 中的研究均是基于細胞及動物實驗，極少一部分是以AMI 患者為研究對象，且已有的以患者為研究對象的研究樣本量也比較少，樣本量不足會導致結(jié)果的偏差，因此有待更大樣本量基于臨床的研究，為miRNA 成為臨床早期診斷AMI 的可靠生物標志物提供證據(jù)。最后，循環(huán)中的miRNA 的來源是多種多樣的，目前的認識仍不足，需要開展更多的研究來揭示各種miRNA 的來源及其作用。這些問題均是miRNA 與AMI 關(guān)系的研究成果臨床轉(zhuǎn)化過程中的挑戰(zhàn)，亟待在今后的研究及工作中解決。