miRNA對心肌細(xì)胞缺血再灌注損傷的干預(yù)作用機制研究進(jìn)展

符珍珍，彭瑜，張鉦

1 蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心臟中心，蘭州730000；2 蘭州大學(xué)第一醫(yī)院心臟中心

急性心肌梗死（AMI）是全球心血管疾病患者死亡的主要原因之一［1］，隨著各種藥物和再灌注技術(shù)的應(yīng)用，AMI患者急性期病死率有所下降，但仍然高，高病死率與心肌梗死面積的增加密切相關(guān)［2］。研究表明，心肌缺血再灌注損傷（MIRI）是導(dǎo)致再灌注后心肌梗死面積增加的主要原因［3-4］。MIRI可引發(fā)一系列不良生物學(xué)效應(yīng)，包括氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)加劇、凋亡相關(guān)信號通路激活、細(xì)胞內(nèi)鈣超載、線粒體功能障礙、細(xì)胞膜功能損害及微血管損傷等，這些因素加重組織缺氧損傷并擴大了梗死面積［5-7］。微小RNA（miRNA）是一類分子量在21～25 nt的非編碼RNA［8］，參與基因轉(zhuǎn)錄后表達(dá)調(diào)控，能通過促進(jìn)體內(nèi)各種mRNA的降解和沉默［9］，導(dǎo)致細(xì)胞生理功能改變，并最終影響疾病的發(fā)生發(fā)展［10］。研究發(fā)現(xiàn)，AMI合并缺血再灌注損傷（RI）的患者存在約70多種miRNA表達(dá)失衡［11］，而miRNA分子表達(dá)的上調(diào)或下調(diào)，可通過一系列復(fù)雜過程減輕MIRI損傷（見OSID碼圖1）。其中miR-21、miR-208和miR-133表達(dá)具有心臟特異性，參與心肌細(xì)胞凋亡、肥大和心臟纖維化［12-13］；miR-21在缺血心肌組織中表達(dá)量減少［13］。miR-199、miR-210在MIRI組織中表達(dá)量增多，且miR-210異常表達(dá)存在顯著的性別差異［14］；miR-92a、miR-342在AMI恢復(fù)早期表達(dá)減少［15-16］，miR-125a-5p的表達(dá)量先減少，恢復(fù)灌注后增多［6］；另外，miR-1、miR-133、miR-199、miR-208、miR-221/222、miR-342、miR-486的表達(dá)變化也已被證明可以減輕MIRI［14，17-19］。然而，目前對miRNA各分子聯(lián)合應(yīng)用的研究較為缺乏，認(rèn)識這些miRNA的特點及不同miRNA分子之間的協(xié)調(diào)作用或許能夠為未來miRNA治療MIRI提供新的思路?，F(xiàn)就miRNA對MIRI的干預(yù)作用機制相關(guān)研究綜述如下。

1 miRNA調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡減輕MIRI

在缺血再灌注（H/R）誘導(dǎo)的細(xì)胞和MIRI小鼠心臟中，觀察到心肌細(xì)胞數(shù)目減少，Bcl-2蛋白家族中促凋亡作用的Bcl-2L11、Bnip3、Bax、Caspase-3等蛋白表達(dá)增加，后兩者的活性也增高［16，20］，而抑制凋亡作用的Bcl-2等蛋白表達(dá)量減少［21］。研究發(fā)現(xiàn)，Bcl-2家族蛋白形成寡聚體或異二聚體，導(dǎo)致線粒體電壓依賴的負(fù)離子通道開放，細(xì)胞膜電位的喪失和細(xì)胞色素C的釋放，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［22］。部分miRNA分子能夠通過抑制程序性細(xì)胞死亡因子4（PDCD4）、磷酸酶和緊張素同源物（PTEN）、Toll樣受體4（TLR4）、腫瘤壞死因子（TNF）超家族家族成員FASLG蛋白、分泌型磷蛋白1（SPP1）等蛋白表達(dá)，減少凋亡蛋白的活性及表達(dá)量，減少細(xì)胞凋亡，減輕MIRI。

1.1 調(diào)控PDCD4表達(dá) PDCD4屬于促凋亡基因的表達(dá)產(chǎn)物，能夠?qū)е孪掠蜽nt信號通路的激活，在細(xì)胞程序性死亡中發(fā)揮重要作用［13］。Wnt信號通路包括經(jīng)典通路和非經(jīng)典通路兩種模式。Wnt3a、Wnt3等配體通過β-連接蛋白（β-catenin）參與的通路是Wnt家族信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的經(jīng)典通路，又稱為Wnt/β-catenin通路；細(xì)胞外相關(guān)因子和Wnt5a、Wnt11等Wnt配體通過Wnt/Ca2+傳導(dǎo)信號為非經(jīng)典通路，其轉(zhuǎn)導(dǎo)的信息通過增加細(xì)胞核內(nèi)凋亡相關(guān)靶基因的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［23］。研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)的miR-21使PDCD4表達(dá)減少，導(dǎo)致Wnt3a、Wnt5和β-連環(huán)蛋白表達(dá)減少，從而降低凋亡蛋白表達(dá)，最終導(dǎo)致細(xì)胞活性增加，細(xì)胞凋亡減少，減輕心肌細(xì)胞的缺血再灌注損傷［13］。

1.2 調(diào)控PTEN表達(dá) PTEN是一種具有雙重特性磷酸酶活性的抑癌基因，表達(dá)一種具有脂質(zhì)磷酸酶和蛋白磷酸酶雙重作用的脂質(zhì)磷酸酶。該酶使磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）產(chǎn)生的第二信使PIP3的3′端去磷酸化轉(zhuǎn)變成PI（4，5）P2而被降解，進(jìn)一步減弱PI3K/AKT信號通路的信息傳遞。MIRI時miR-21、miR-486表達(dá)上調(diào)，抑制PTEN的表達(dá)，激活PI3K/AKT信號通路，抑制凋亡蛋白表達(dá)，從而減少心肌細(xì)胞凋亡［19，24］。

1.3 調(diào)控TLR4表達(dá) TLR4是Ⅰ型跨膜蛋白，屬于Toll樣受體家族，作用于下游的核因子κB（NF-κB）家族成員，參與蛋白表達(dá)調(diào)控。目前研究發(fā)現(xiàn)，miR-21、miR-125和miR-146表達(dá)增多時，可降低NF-κB的結(jié)合活性，而反之也可被激活的NF-κB下調(diào)其表達(dá)量［25］。在MIRI狀態(tài)下，miR-21和miR-182表達(dá)增加，抑制TLR4的表達(dá)，進(jìn)一步降低NF-κB或JNK/SAPK通路活性，減少細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致Bcl-2/Bax比值明顯降低［26-27］。另外，不同miRNA分子可通過不同的NF-κB上游分子，參與MIRI的細(xì)胞凋亡過程。如miR-125表達(dá)增加通過抑制TNF受體相關(guān)因子6［28］，miR-221過表達(dá)通過抑制p58表達(dá)［29］，miR-125表達(dá)量增高阻止p53的表達(dá)，最終導(dǎo)致NF-κB及其下游分子活性減低，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)減弱，促進(jìn)凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)，從而參與細(xì)胞凋亡過程。

1.4 調(diào)控FASLG、SPP1表達(dá) miR-21表達(dá)量增加可通過抑制FASLG、SPP1表達(dá)，促進(jìn)血管生成的重要調(diào)節(jié)因子成纖維細(xì)胞生長因子1的表達(dá)，維持心肌功能和結(jié)構(gòu)的完整性［30］，而miR-210表達(dá)量減少亦可促進(jìn)血管內(nèi)皮生長因子和蛋白酪氨酸磷酸酶1B表達(dá)，促進(jìn)血管生成，與miR-21具有協(xié)同作用。miR-125表達(dá)增高通過抑制乙酰化轉(zhuǎn)移酶表達(dá)［25］，最終導(dǎo)致抑制凋亡蛋白表達(dá)量增多、促凋亡蛋白表達(dá)減少，減輕線粒體損傷，減少細(xì)胞凋亡，減少梗死面積，減輕MIRI［31］。

2 miRNA調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和線粒體能量代謝減輕MIRI

研究發(fā)現(xiàn)miR-21、miR-125、miR-182、miR-210的表達(dá)量改變，能夠通過改變線粒體內(nèi)關(guān)鍵酶活性、巨噬細(xì)胞極化，從而調(diào)控線粒體能量代謝、抑制氧自由基產(chǎn)生和炎癥反應(yīng)，減輕MIRI。

miR-21表達(dá)增加后，乳酸脫氫酶和丙二醛表達(dá)減少，乳酸脫氫酶活性降低，而超氧化物歧化酶表達(dá)量和活性均增加［21］，進(jìn)而抑制糖酵解和氧化應(yīng)激，清除細(xì)胞內(nèi)氧自由基；另外，miR-21還可減少炎癥因子IL-1β、IL-6、IL-8的生成［32］，減少NADPH氧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶表達(dá)，減少內(nèi)源性活性氧產(chǎn)生，并增強抗氧化系統(tǒng)對抗體內(nèi)炎癥和氧化應(yīng)激損害［32］，最終通過調(diào)節(jié)線粒體能量代謝和減少氧化應(yīng)激，減輕MIRI。當(dāng)miR-125和miR-182表達(dá)增高時，通過增加Krüppel樣因子13和STK17A蛋白表達(dá)，促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞向M2型轉(zhuǎn)化，抑制炎癥反應(yīng)、促進(jìn)心功能修復(fù)，減輕缺血再灌注損傷［17，26］。

線粒體甘油-3-磷酸脫氫酶2（GPD2）是線粒體內(nèi)一種重要的酶，主要功能是將甘油-3-磷酸還原為二磷酸甘，產(chǎn)生的二磷酸甘油可以進(jìn)一步參與三酸甘油酯合成或被用于線粒體內(nèi)能量的產(chǎn)生。miR-210被認(rèn)為是人類心肌損傷標(biāo)志物，在不同物種間具有高度同源性［33］。有學(xué)者在MIRI雄性小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，miR-210表達(dá)量增多，靶向引起GPD2的轉(zhuǎn)錄減少，線粒體中活性氧含量減少，減輕MIRI［14］。

3 miRNA調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬和細(xì)胞增殖減輕MIRI

研究發(fā)現(xiàn)，miR-210表達(dá)增加可促進(jìn)E2F3的蛋白表達(dá)，E2F3蛋白可快速促進(jìn)靜息細(xì)胞從G1期向S期過渡［34］，從而誘導(dǎo)內(nèi)源性心肌細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期，單核細(xì)胞數(shù)增多，內(nèi)源性心肌細(xì)胞增殖［35］。miR-125表達(dá)增加抑制自噬調(diào)節(jié)因子2表達(dá)，后者屬于p53誘導(dǎo)的跨膜蛋白，能夠介導(dǎo)細(xì)胞自噬［6］。miR-210也可通過減少自噬相關(guān)蛋白輕鏈3、p62和Beclin-1的表達(dá)量，減少細(xì)胞自噬［36］，miRNA分子亦可通過減輕細(xì)胞自噬、增加細(xì)胞增殖，減輕缺血再灌注損傷。

4 其他機制

miR-1在肌肉組織中特異表達(dá)，目前認(rèn)為MIRI發(fā)生時，miR-1在循環(huán)中表達(dá)增高，致使易洛魁同源盒基因5（Irx5）和心肌間隙連接蛋白43的表達(dá)量減少，Irx5表達(dá)減少可阻斷鉀電壓門控通道亞家族D成員2產(chǎn)生心臟復(fù)極梯度，降低的Ito電流和持續(xù)的動作電位，最終導(dǎo)致再灌注性心律失常［18］。另外，miR-204-5p/FBXW79［37］、miR-146a-5p［38］及miR-217［39］等miRNA被證實能夠通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激及細(xì)胞凋亡參與MIRI的過程。

在MIRI中，氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、心臟纖維化及心肌細(xì)胞凋亡均為患者不可逆性心功能不全的重要機制?，F(xiàn)有研究表明，miRNA分子參與MIRI的發(fā)病機制存在一種miRNA分子同時參與多種機制通路和一種機制通路同時被多種miRNA分子調(diào)節(jié)的關(guān)系。另外，研究發(fā)現(xiàn)部分藥物具有減輕MIRI的作用，實驗研究證實缺血預(yù)處理、異呋喃預(yù)處理、部分麻醉藥物、葛根素、前列腺素E1、右美托嘧啶［12，21，32，40］及其他非編碼RNA分子［13，41］能通過調(diào)節(jié)miRNA表達(dá)，減輕心肌缺血再灌注大鼠心肌細(xì)胞凋亡，減輕MIRI。但目前相關(guān)技術(shù)并不完善，存在各種問題而無法應(yīng)用于臨床，但對于缺血再灌注損傷機制研究具有很大貢獻(xiàn)。目前miRNA相關(guān)藥物在腫瘤治療中已開展臨床試驗［42］，其能否應(yīng)用于缺血再灌注損傷的治療仍值得期待。