外周血循環(huán)微核糖核酸對射血分?jǐn)?shù)保留性心力衰竭的價(jià)值

婁 婧 皇甫衛(wèi)忠 李 蕊

1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特 010059；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院全科醫(yī)學(xué)科，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010

2016年歐洲心臟病協(xié)會心力衰竭指南指出，左室射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction，EF）≥50%且伴心臟舒張能力下降、心肌肥厚及間質(zhì)纖維化的心力衰竭，稱為左室射血分?jǐn)?shù)保留性心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF）[1]，占65歲以上心力衰竭患者的75%以上，常見于婦女、肥胖患者、老年人和患有糖尿病或原發(fā)性高血壓的患者[2]。HFpEF發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，最新觀點(diǎn)認(rèn)為[3]，諸如原發(fā)性高血壓、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、貧血、慢性腎病等共病條件下引起全身性炎癥、心肌細(xì)胞重構(gòu)、心肌纖維化導(dǎo)致左心室充盈壓力增加，最終致左室舒張功能障礙。現(xiàn)有血清標(biāo)志物在鑒別容量負(fù)荷正常的HFpEF與射血分?jǐn)?shù)降低性心力衰竭（heart failure with reduced ejection fraction，HFrEF）存在偏差，微核糖核酸（miRNA）與HFpEF的各種病理生理過程相關(guān)，因此本文對近年的研究做一綜述，分析miRNA臨床價(jià)值。

1 miRNA調(diào)控特點(diǎn)及優(yōu)勢

目前診斷心力衰竭最可靠的生物標(biāo)志物仍是腦鈉肽（brain natriuretic peptide，BNP）以及前體腦鈉肽（N-terminal precursor brain natriuretic peptide，NT-proBNP），但對于容量負(fù)荷正常的HFpEF患者，其診斷準(zhǔn)確性存在偏差，需要結(jié)合臨床表現(xiàn)、心臟彩超、心肺運(yùn)動試驗(yàn)以助診。與細(xì)胞內(nèi)miRNA不同，外周血循環(huán)miRNA作為一種新型血清學(xué)標(biāo)志物，表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性和對內(nèi)源性核糖核酸酶（RNase）活性降解的抗性以及組織表達(dá)的特異性，在HFpEF共病分類管理中展現(xiàn)了BNP及NT-proBNP所不具有的優(yōu)勢[4]；研究[5]發(fā)現(xiàn)miRNA結(jié)合NT-proBNP可以提高非急性HFpEF患者診斷的準(zhǔn)確性，具有較好的臨床應(yīng)用前景。miRNA是一類小型非編碼單鏈核糖核酸，由RNA聚合酶Ⅱ（RNA polymerase Ⅱ）轉(zhuǎn)錄加工修飾后由細(xì)胞核通過Exportin-5復(fù)合物運(yùn)送至細(xì)胞質(zhì)被RNaseⅢ酶Dicer切割形成成熟miRNA，通過與蛋白質(zhì)編碼基因的mRNA配對來指導(dǎo)其轉(zhuǎn)錄后抑制[6]。一項(xiàng)對心肌組織活檢的轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究[7]選取了16例射血分≥45%的患者分為射血分?jǐn)?shù)保留組與對照組，分析基因差異，發(fā)現(xiàn)743個(gè)基因存在差異，對應(yīng)的生物功能包括心肌收縮，氧化磷酸化，細(xì)胞重構(gòu)和基質(zhì)組織，此項(xiàng)試驗(yàn)直接證明了HFpEF基因存在差異并且這些差異與現(xiàn)有的HFpEF病理生理機(jī)制相關(guān)。上述大量研究已經(jīng)證明miRNA在HFpEF病理生理過程中發(fā)揮作用，因此miRNA對于HFpEF的臨床應(yīng)用價(jià)值不可忽視。

2 miRNA與HFpEF相關(guān)的病理生理機(jī)制

HFpEF發(fā)生的中心環(huán)節(jié)是多種疾病引發(fā)全身慢性低級別炎癥和血管內(nèi)皮功能障礙，前者是包括代謝綜合征在內(nèi)的多種慢性疾病形成的病理特征，且伴隨著大量細(xì)胞因子、白細(xì)胞、趨化因子的浸潤，進(jìn)而形成了一種促炎環(huán)境；這種促炎環(huán)境可以通過代謝綜合征相關(guān)的氧化應(yīng)激加重血管內(nèi)皮功能障礙，上述病理生理過程累及心血管導(dǎo)致心肌灌注減少，心肌營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)減少，最終引起心肌肥厚、重構(gòu)、纖維化、能量代謝異常、肌節(jié)功能異常。綜上，共病誘發(fā)了一系列連鎖反應(yīng)的結(jié)果是心室舒張功能受損，形成HFpEF[8]。

2.1 免疫調(diào)控與炎癥

衰老和共病的共同影響，是心室舒張功能不全的第一步，HFpEF早期血漿中的炎癥標(biāo)志物升高明顯，全身慢性低級別炎癥與心臟炎癥隨后發(fā)生并釋放細(xì)胞因子、內(nèi)皮黏附分子共同促進(jìn)血管內(nèi)皮功能障礙和免疫細(xì)胞浸潤，免疫細(xì)胞通過旁分泌與心肌細(xì)胞交流，從而改變細(xì)胞周圍微環(huán)境進(jìn)一步促進(jìn)心肌纖維化及肥厚，這種微環(huán)境的狀態(tài)主要取決于巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)即促炎或是抗炎，miRNA通過靶向與微環(huán)境相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子、蛋白、特定細(xì)胞因子發(fā)揮促炎或抗炎作用，儲以微等[9]以細(xì)菌脂多糖刺激小鼠巨噬細(xì)胞系RAW264.7建立炎癥模型，發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞內(nèi)96個(gè)miRNA表達(dá)上調(diào)，30個(gè)miRNA下調(diào)，證明巨噬細(xì)胞通過miRNA參與炎癥應(yīng)答過程；HFpEF可由原發(fā)性高血壓導(dǎo)致的心臟重構(gòu)引起，巨噬細(xì)胞的積累和炎癥是原發(fā)性高血壓誘導(dǎo)心臟重構(gòu)發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵因素，C-X-C趨化因子受體4（C-X-C chemokine receptor 4，CXCR4）是巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，研究發(fā)現(xiàn)[10]，骨髓特異性CXCR4缺失可抑制HFpEF小鼠心臟巨噬細(xì)胞浸潤和炎癥反應(yīng)，從而改善心臟纖維化，改善心臟舒張功能；因此，miRNA在調(diào)控免疫相關(guān)微環(huán)境和炎癥活動中起著中心作用。

2.2 血管內(nèi)皮功能紊亂

HFpEF微血管內(nèi)皮功能紊亂已被廣泛認(rèn)可，氧化應(yīng)激增加、一氧化氮（NO）生物利用度失衡可能是其主要機(jī)制[8]，其中冠狀動脈微血管功能障礙（coronary microvascular dysfunction，MVD） 被認(rèn)為是HFpEF發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，線粒體酶SIRT3可以靶向內(nèi)皮細(xì)胞糖酵解途徑影響冠狀動脈微血管內(nèi)皮細(xì)胞能量代謝異常，促進(jìn)心肌纖維化、缺氧進(jìn)而導(dǎo)致左室舒張功能障礙[11]，內(nèi)皮細(xì)胞通過調(diào)節(jié)血管舒縮張力保持血液流動性、影響血管通透性，在心血管穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用；一項(xiàng)對HFpEF合并2型糖尿病的動物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷难芯堪l(fā)現(xiàn)：miRNA-30作為糖尿病臨床前模型中冠狀動脈微血管功能障礙的循環(huán)生物標(biāo)志物，可以促進(jìn)脂肪酸β-氧化以及血管內(nèi)皮功能障礙[12]；miRNA-126與血管內(nèi)皮的完整相關(guān)，對2型糖尿病患者使用miRNA-126抑制劑出現(xiàn)血管細(xì)胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）水平升高、單核細(xì)胞招募現(xiàn)象[13]，提示通過恢復(fù)內(nèi)皮細(xì)胞miRNA-126水平來治療內(nèi)皮功能紊亂是一種值得探索的方式；一項(xiàng)研究將與炎性相關(guān)的miRNA-138同微血管功能障礙聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)抑制miRNA-138可以降低內(nèi)皮NO合酶活性和NO合成，引起血管內(nèi)皮功能紊亂，因此miRNA-138對維持血管內(nèi)皮功能穩(wěn)態(tài)也具有一定潛力[14]。綜上，在共病導(dǎo)致氧化應(yīng)激與血管內(nèi)皮炎癥的背景下，多種miRNA共同參與維持血管內(nèi)皮功能的穩(wěn)態(tài)。

2.3 心肌能量代謝受損

正常人心肌處于長時(shí)間工作狀態(tài)，因此需要高能量來維持其收縮功能及離子穩(wěn)態(tài)；健康人心肌細(xì)胞代謝95%能量來源于線粒體代謝，底物包括大部分脂肪酸以及一部分葡萄糖、乳酸、酮體和氨基酸（主要是支鏈氨基酸），HFpEF患者由于氧氣供給不足引起代謝方式發(fā)生改變：心肌葡萄糖氧化降低而糖酵解、脂肪酸氧化增加[15]；心臟中線粒體含量很高，可以產(chǎn)生大量三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate，ATP）為心臟持續(xù)工作提供能量。定位于線粒體內(nèi)的去乙?；?，（sirtuin 3，SIRT3）是去乙?；讣易宓闹匾蓡T，在線粒體生物學(xué)的多個(gè)方面發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，研究發(fā)現(xiàn)miRNA-214作為SIRT3上游抑制因子可以直接靶向SIRT3下調(diào)其表達(dá)，導(dǎo)致線粒體功能障礙和能量代謝異常，引起血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心肌肥厚發(fā)生[16]。線粒體的形態(tài)和功能完整性受到高度動態(tài)的融合和裂變過程的調(diào)控，其中線粒體融合蛋白-2（mitofusion-2，Mfn2）是這些事件中的關(guān)鍵基因，最近的一項(xiàng)研究首次證實(shí)了miRNA-20b和Mfn2之間的直接靶標(biāo)關(guān)系以及在肥大心肌細(xì)胞中上調(diào)miRNA-20b會損害Mfn2介導(dǎo)的線粒體Ca2+再攝取能力，加重心肌肥厚[17]?？傊琺iRNA可以作用于線粒體相關(guān)基因或蛋白直接或者間接影響心臟能量代謝。

2.4 心肌細(xì)胞纖維化與舒張功能障礙

心肌細(xì)胞纖維化重要表現(xiàn)是膠原纖維增加與沉積，心臟膠原沉積可以從以下三個(gè)方面理解：單核細(xì)胞釋放的轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor beta，TGF-β）促使成纖維細(xì)胞向產(chǎn)生膠原的肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化。研究[18]證明miRNA-21與TGF-β相關(guān)：在衰竭心臟成纖維細(xì)胞中高表達(dá)的miRNA-21可以通過其靶蛋白Smad7正向調(diào)節(jié)TGF-β信號通路激活促進(jìn)膠原沉積的基因轉(zhuǎn)錄；Kumarswamy等[19]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)TGF-β被上調(diào)時(shí)，miRNA-21可通過PTEN/AKT通路刺激上皮細(xì)胞向成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化；長期壓力負(fù)荷過重誘導(dǎo)的內(nèi)皮素1、血管緊張素Ⅱ、醛固酮具有促纖維化作用，Dong等[20]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-21可通過上調(diào)抗凋亡基因Bcl-2的表達(dá)促進(jìn)HFpEF的發(fā)生，從而抑制心肌纖維化的凋亡，上述研究同時(shí)證實(shí)了抑制體內(nèi)miRNA-21可阻止壓力過載誘導(dǎo)的心臟間質(zhì)纖維化和心臟功能障礙的發(fā)展。NO生物利用度降低導(dǎo)致微血管炎癥誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞增殖，引起心肌間質(zhì)纖維化和左室舒張功能障礙，左心室的舒張依賴于橫橋分離和肌漿網(wǎng)Ca2+再攝取，N0依賴的環(huán)-磷酸鳥苷（cGMP）可降低肌絲鈣離子敏感性，促進(jìn)橫橋分離，影響心肌的主動松弛[21]。Ikeda等[22]發(fā)現(xiàn)miRNA-1可通過直接調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2和GATA結(jié)合蛋白4的表達(dá)抑制NO參與的相關(guān)鈣調(diào)通路；在主動脈收縮小鼠模型中，給予特異性藥物抑制miRNA-24可以保護(hù)肥厚心肌細(xì)胞中l(wèi)型Ca2+通道雷諾定受體信號通路結(jié)構(gòu)和功能的完整性，影響肌漿網(wǎng)Ca2+再攝取過程[23]。因此，miRNA可以通過不同方式參與HFpEF患者心肌纖維化與左室舒張功能障礙進(jìn)程。

2.5 miRNA驅(qū)動性別差異介導(dǎo)的HFpFE相關(guān)病理生理機(jī)制

雌激素在HFpFE相關(guān)病理生理機(jī)制中發(fā)揮重要作用，許多miRNA靶向特定基因啟動子的雌激素（estrogen，E2）反應(yīng)元件，通過結(jié)合E2驅(qū)動miRNA的表達(dá)；其次在胚胎時(shí)期為了使X連鎖基因的表達(dá)水平在兩性之間達(dá)到平衡會隨機(jī)使雌性哺乳動物的一條X染色體失活，導(dǎo)致X連鎖相關(guān)的miRNA表達(dá)增強(qiáng)，上述機(jī)制可能在調(diào)控HFpEF相關(guān)病理生理機(jī)制具有一定潛能[24]；總之，與HFpEF共病相關(guān)的血管炎性狀態(tài)可能誘導(dǎo)了性別差異相關(guān)的miRNA網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)整合了血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞中多組功能相關(guān)的基因調(diào)控，從而導(dǎo)致性別差異介導(dǎo)的HFpFE相關(guān)病理生理過程。

3 miRNA對HFpEF診斷、相關(guān)信號通路、治療的價(jià)值

現(xiàn)有的臨床參數(shù)并不足以評估具有不同合并疾病的HFpEF，需要新的生物標(biāo)志物進(jìn)行補(bǔ)充，miRNA參與多個(gè)HFpEF共病的調(diào)控過程，值得深入研究。Watson等[5]使用miRNA陣列實(shí)驗(yàn)預(yù)測三組患者隊(duì)列miRNA表達(dá)差異，上述研究還 發(fā)現(xiàn)miRNA-30c，miRNA-146a、miRNA-321、miRNA-221、miRNA-328和miRNA-375可 以 作為區(qū)分HFpEF與HFrEF的潛在生物標(biāo)志物。對HFpEF與miRNA相關(guān)通路的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)共有30個(gè)可能存在顯著失調(diào)的途徑[25]，下面就研究較多的2個(gè)信號通路進(jìn)行闡述，轉(zhuǎn)化生長因子-β信號通路：miRNA通過典型或非典型TGF-β通路刺激心肌成纖維細(xì)胞增殖與不成比例膠原合成，使促纖維化miRNA與抗纖維化miRNA處于動態(tài)平衡[26]。Yue等[27]首次證明了miRNA-101a作為心肌成纖維細(xì)胞中TGF-β信號通路的內(nèi)源性抑制劑可以反過來被TGF-β抑制，這種互相抑制共同指導(dǎo)心肌成纖維細(xì)胞的激活、增殖和膠原合成。體內(nèi)使用miRNA-101a模擬物治療可抑制大鼠主動脈弓縮窄術(shù)后早期出現(xiàn)的miRNA-101a表達(dá)下調(diào)，防止隨后的心肌纖維化，并保護(hù)左室功能。雷帕霉素靶蛋白（rapamycin，m TOR）信號通路：m TOR信號通路負(fù)責(zé)調(diào)控從胚胎期心血管發(fā)育到后期心臟穩(wěn)態(tài)的一系列生理和病理過程[28]，研究發(fā)現(xiàn)[29]細(xì)胞周期素依賴性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）抑制劑p27是miRNA-221在心肌細(xì)胞中的直接靶點(diǎn)，miRNA-221過表達(dá)可以通過p27/CDK2/m TOR軸來調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的自噬和心臟重構(gòu)，揭示了miRNA-221作用于m TOR信號通路促進(jìn)心力衰竭的機(jī)制。由于目前仍缺乏直接的證據(jù)證明HFpEF患者m TOR信號通路與miRNA相關(guān)性，因此是否可以說miRNA與HFpEF患者m TOR信號通路相關(guān)有待進(jìn)一步研究。對于HFpEF的治療難點(diǎn)在于共病的存在、診斷標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性、繁多的病理生理機(jī)制，未來的治療方案應(yīng)盡可能針對患者個(gè)體；miRNA作用于mRNA影響基因表達(dá)，反寡義核苷酸（antisense oligonucleotides，ASOs）可以干擾mRNA以及調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)表達(dá)的功能，研究發(fā)現(xiàn)[30]，開發(fā)單鏈ASOs可以直接結(jié)合靶miRNA抑制其功能，進(jìn)而抑制靶基因的表達(dá)；已有研究證實(shí)[31]，使用miRNA相關(guān)抑制藥物可降低患者低密度脂蛋白水平；目前基于miRNA水平的治療方案是一個(gè)很有前途的治療方向，有待進(jìn)一步探索與發(fā)現(xiàn)。

4 結(jié)語

從HFpEF的概念、診斷、病理生理機(jī)制、治療全面分析miRNA的價(jià)值有助于本文更加深入理解疾病本身，目前對于HFpEF的病因尚不明確，大規(guī)模的、多中心的臨床試驗(yàn)尚在進(jìn)行中；通過本文總結(jié)，筆者認(rèn)為在理解病理生理機(jī)制的方面應(yīng)著眼于與HFpEF發(fā)病和進(jìn)展相關(guān)的合并疾病及其與miRNA相關(guān)通路的研究，解決這一問題可能有助于本文從根本上識別易感個(gè)體和易感表型預(yù)防HFpEF發(fā)生；另一方面，miRNA作為一種新生物標(biāo)志物，可能有助于HFpEF早期診斷、分類管理、預(yù)后分析，因此應(yīng)高度關(guān)注其價(jià)值。