MicroRNAs 與急性心肌梗死關(guān)系的研究進(jìn)展

薛婷勻，閆貞蓉，李廣妹，趙佳葉，孫啟玉

（承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院南院區(qū)檢驗(yàn)科，河北承德 067000）

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）是冠狀動(dòng)脈疾病最嚴(yán)重的表現(xiàn)，其引起的心肌組織損傷可促進(jìn)心力衰竭的發(fā)展。盡管近些年由于生活方式的改變、治療方式（如經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療）的發(fā)展使AMI的預(yù)后得到了改善，但是AMI依舊每年危害著全球700多萬人的身心健康，AMI 仍然是世界范圍內(nèi)高發(fā)病率和高死亡率的主要疾病之一[1]。微小RNA(microRNAs, miRNAs)是在20世紀(jì)90年代被發(fā)現(xiàn)的，miRNAs 的研究已經(jīng)迅速發(fā)展成為一個(gè)成熟而廣闊的領(lǐng)域。miRNAs存在于幾乎所有類型的細(xì)胞和細(xì)胞的病理生理活動(dòng)中，包括與心血管系統(tǒng)相關(guān)的細(xì)胞。本文將miRNAs 對(duì)AMI 病理生理進(jìn)程的影響進(jìn)行綜述，希望為臨床治療提供新思路。

1 miRNAs 的生物學(xué)特性

miRNAs 在1993年被Lee 等[2]在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)，它是一組保守的非編碼RNA，其長(zhǎng)度通常為18～25個(gè)核苷酸。miRNAs 調(diào)控基因表達(dá)的方式主要由阻斷mRNA 的翻譯或誘導(dǎo)mRNA 的降解來完成。目前研究表明，一個(gè)miRNA 分子可以對(duì)多個(gè)mRNA 進(jìn)行調(diào)控，因此，miRNAs對(duì)蛋白質(zhì)的調(diào)控過程十分復(fù)雜。miRNAs 可通過調(diào)控細(xì)胞的纖維化、增殖與凋亡等對(duì)疾病進(jìn)展造成影響[3]。

2 miRNAs 與AMI 的關(guān)系

miRNAs 可以阻斷mRNA 的翻譯或誘導(dǎo)mRNA 的降解，從而控制基因表達(dá)模式。AMI 是一種常見的心血管事件，可導(dǎo)致心臟重構(gòu)，從而導(dǎo)致慢性心力衰竭的發(fā)展，一些miRNA 已被證明可以控制導(dǎo)致AMI 病理生理后果的重要過程。miRNAs 可以促進(jìn)或抑制心肌細(xì)胞死亡，也可以調(diào)節(jié)缺血后的新生血管，心臟再生也可以通過控制心肌細(xì)胞增殖或干擾干細(xì)胞或祖細(xì)胞介導(dǎo)的心臟保護(hù)作用的miRNAs 來調(diào)節(jié)，miRNAs 也可用于將心臟成纖維細(xì)胞直接重編程為心肌細(xì)胞[3]。miRNAs 參與了AMI 發(fā)展的多個(gè)病理過程，現(xiàn)從下列幾個(gè)方面進(jìn)行探討。

2.1 miRNAs 參與心肌細(xì)胞凋亡

大量的實(shí)驗(yàn)和臨床研究表明，心肌細(xì)胞凋亡發(fā)生在心肌梗死區(qū)附近的邊界區(qū)。它通常由氧化應(yīng)激、缺血、缺氧損傷和再灌注引起，隨后加重心功能障礙[4]。miRNAs 對(duì)心肌細(xì)胞凋亡有重要的調(diào)控作用。Wu 等[5]通過結(jié)扎小鼠的左前降支建造心梗模型、慢病毒轉(zhuǎn)染等方法驗(yàn)證出miR-10b-5p 在梗死邊緣區(qū)表達(dá)明顯降低。在小鼠心肌梗死模型中過表達(dá)miR-10b-5p，可顯著降低心肌梗死面積，改善心功能，抑制細(xì)胞凋亡。在體外過表達(dá)miR-10b-5p，可拮抗缺氧誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡，并特異性抑制凋亡相關(guān)基因-磷酸酶和緊張素同源物(phosphatase and tensin homolog，PTEN)基因的表達(dá)，但過表達(dá)PTEN 會(huì)減弱這些作用。該研究同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，缺氧誘導(dǎo)的干擾缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxiainducible factor-1α，HIF-1α）的積累導(dǎo)致miR-10b-5p 的表達(dá)降低，HIF-1α 信號(hào)通路的激活可促進(jìn)Pri-miR-10b 和miR-10b-5p 的表達(dá)，抑制PTEN 的表達(dá)。 Guo 等[6]的研究發(fā)現(xiàn)，miR-155 在心肌梗死小鼠心臟和過氧化氫(H2O2)誘導(dǎo)的新生大鼠心室心肌細(xì)胞損傷中動(dòng)態(tài)升高。在H2O2的作用下，使用AMO-155(反義抑制劑寡脫氧核糖核苷酸)沉默miR-155 可顯著提高細(xì)胞活力，減少細(xì)胞凋亡，并且通過生物信息學(xué)分析預(yù)測(cè)到miR-155 可能是通過QKI 信號(hào)通路發(fā)揮作用。Song 等[7]通過向心肌梗死小鼠心梗區(qū)域注射富含miR-21的細(xì)胞外囊泡后發(fā)現(xiàn)，可顯著抑制細(xì)胞凋亡，顯著改善心功能，且在體外通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了miR-21 顯著降低程序性細(xì)胞死亡蛋白4的表達(dá)并減弱細(xì)胞凋亡。另有研究[8]發(fā)現(xiàn)，miR-200a 在小鼠心肌梗死周圍區(qū)和H2O2處理心肌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)。同時(shí)敲低miR-200a 可減少凋亡細(xì)胞數(shù)量，改變凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)。生物信息學(xué)分析顯示，miR-200a 可以與融合蛋白（fused in sarcoma，F(xiàn)us）mRNA 的3’-非翻譯區(qū)(3’-UTR)結(jié)合。Fus 在AMI 小鼠模型和H2O2處理的心肌細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)，miR-200a 的改變負(fù)向調(diào)控心肌細(xì)胞Fus 的表達(dá)。Yan 等[9]發(fā)現(xiàn)，miR-762 在缺氧處理時(shí)顯著上調(diào)，內(nèi)源性miR-762 敲低可顯著減輕缺氧處理引起的心肌細(xì)胞內(nèi)腺嘌呤核苷三磷酸水平下降、活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平升高、線粒體復(fù)合體I 酶活性降低和凋亡細(xì)胞死亡增加。miR-762 的強(qiáng)制表達(dá)顯著降低了內(nèi)源性NADH 脫氫酶亞基2 (NADH dehydrogenase subunit 2，ND2)的蛋白水平，而內(nèi)源性ND2 的敲低顯著增加了細(xì)胞凋亡。由此可見，miR-762 通過線粒體復(fù)合物I 的核心組裝亞基ND2參與了線粒體功能和心肌細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)。

2.2 miRNAs 參與心臟纖維化

AMI 會(huì)導(dǎo)致心臟組織重塑，并且通常會(huì)進(jìn)展為心力衰竭和死亡。重塑過程的一部分是纖維化組織的形成，而miRNAs 是心肌纖維化的重要調(diào)節(jié)因子[10]。Wang 等[11]發(fā)現(xiàn)，AMI 后第28天梗死邊緣區(qū)miR-29b 表達(dá)明顯降低，此外，心肌組織中miR-29b 過表達(dá)可顯著改善心肌功能受損，降低膠原體積分?jǐn)?shù)，下調(diào)Ⅰ 型膠原α1（collagen type I alpha 1,COL1A1）和平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin,α–SMA)的表達(dá)。隨后的熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)證實(shí)了miR-29b 與SH2B 銜接蛋白3(SH2B Adaptor Protein 3, SH2B3)的結(jié)合關(guān)系。此外，SH2B3 還能負(fù)調(diào)控COL1A1 和α-SMA 的表達(dá)。卵泡抑素樣1 (follistatin like protein 1, Fstl1)保護(hù)心肌細(xì)胞免受廣泛的病理性損傷，包括AMI。Fstl1 是miR-9-5p 的直接靶點(diǎn)，在缺氧大鼠心肌細(xì)胞(H9C2)細(xì)胞中轉(zhuǎn)染miR-9-5p 模擬物會(huì)加劇心肌細(xì)胞死亡、乳酸脫氫酶釋放、ROS 積累和丙二醛濃度。這些發(fā)現(xiàn)確定了miR-9-5p 是心肌細(xì)胞缺氧損傷的介質(zhì)，miR-9-5p 抑制可阻止心臟重塑[12]。Zhou 等[13]發(fā)現(xiàn)，miR-221 通過降低α-SMA 表達(dá)、凝膠收縮和膠原合成抑制肌成纖維細(xì)胞的激活，它可以提高大鼠心肌成纖維細(xì)胞的存活率，同時(shí)抑制它們的激活，從而減少不良的心臟纖維化。miR-143-3p 也被發(fā)現(xiàn)與AMI 后心肌纖維化密切相關(guān)[14]。人們?cè)谑瑱z中獲取心肌標(biāo)本，在人類心肌梗死樣本的梗死區(qū)檢測(cè)到miR-143-3p 水平的升高，且進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，miR-143-3p 通過側(cè)支發(fā)芽因子同源物3降解及其下游P38、ERK 和JNK 通路的激活促進(jìn)纖維化。沉默miR-143-3p 的表達(dá)可以緩解心肌梗死模型小鼠的纖維化瘢痕，miR-143-3p 過表達(dá)促進(jìn)人心肌成纖維細(xì)胞系增殖、遷移、轉(zhuǎn)化和細(xì)胞外基質(zhì)過度積累。Yuan 等[15]發(fā)現(xiàn)，miR‐590‐3p顯著抑制人心臟成纖維細(xì)胞的細(xì)胞增殖和遷移，顯著降低了α‐SMA、Col1A1、Col3A 的mRNA 和蛋白表達(dá)水平。此外，miR‐590‐3p 還被發(fā)現(xiàn)直接靶向E 盒結(jié)合鋅指蛋白1(Zinc Finger E-Box-Binding Homeobox 1, ZEB1)的3'UTR，重新壓制ZEB1 的翻譯，而干擾ZEB1 的表達(dá)可顯著降低細(xì)胞增殖、遷移活性，以及α‐SMA、Col1A1、Col3A mRNA 和蛋白的表達(dá)，從而抑制心臟成纖維細(xì)胞的細(xì)胞增殖、分化、遷移和膠原合成。在新生小鼠中，心臟特異性的miR-128 過表達(dá)會(huì)損害心肌細(xì)胞的增殖和心功能，而miR-128 缺失則通過增強(qiáng)染色質(zhì)修飾劑ZESTE12 同源物抑制因子(suppressor of zeste 12, SUZ12)的表達(dá)來延長(zhǎng)出生后心肌細(xì)胞的增殖，SUZ12 抑制p27(細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑)的表達(dá)并激活細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子-細(xì)胞周期蛋白E 和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2。此外，miR-128 的缺失還促進(jìn)了成年心肌細(xì)胞的細(xì)胞周期再進(jìn)入，從而降低了纖維化水平，減輕了AMI 的心功能障礙[16]。

2.3 miRNAs 參與新生血管生成

AMI 對(duì)冠狀動(dòng)脈微循環(huán)造成巨大損傷，導(dǎo)致梗死區(qū)血管解體和毛細(xì)血管稀疏。AMI 后的組織修復(fù)涉及一個(gè)強(qiáng)大的血管生成反應(yīng)，從梗死邊界區(qū)開始，延伸到壞死的梗死核心[17]。血管生成對(duì)于AMI 后存活心肌的血液供應(yīng)重建至關(guān)重要。Li 等[18]發(fā)現(xiàn)，miR-185-5p 在AMI 患者血漿中含量下降，miR-185-5p 模擬物在缺氧條件下靶向組織蛋白酶K 抑制細(xì)胞增殖、遷移和管狀形成，而miR-185-5p 抑制劑則相反。抑制miR-185-5p 的表達(dá)可以促進(jìn)新血管生成，促進(jìn)心功能的恢復(fù)。外泌體作為治療細(xì)胞的功能旁分泌單位，可以部分復(fù)制親本細(xì)胞的修復(fù)特性。有研究比較了來自健康供體心臟的外泌體(正常外泌體，NEXO)和來自衰竭心臟的外泌體(衰竭外泌體，F(xiàn)EXO)的治療效果[19]，發(fā)現(xiàn)NEXO 可減輕AMI 后左室重構(gòu)，而FEXO 可加重AMI。出現(xiàn)這種差別的主要原因是兩種外泌體中miR-21-5p 的失調(diào)，miR-21-5p 通過PTEN/Akt 通路促進(jìn)血管生成和心肌細(xì)胞存活，從而促進(jìn)外泌體介導(dǎo)的心臟修復(fù)。FEXO中miR-21-5p 含量下降，加重AMI。miR-322 在AMI 的外泌體治療中也有著重要角色。Youn 等[20]發(fā)現(xiàn)，miR-322 的一個(gè)重要靶點(diǎn)是CULLIN2(CUL2)，它負(fù)向調(diào)控HIF-1α 的表達(dá)，而CUL2 的表達(dá)降低會(huì)增加HIF-1α 的表達(dá)，從而促進(jìn)血管生成。向心梗小鼠的心臟注射過表達(dá)miR-322 的心臟祖細(xì)胞來源外泌體可對(duì)心臟起到保護(hù)作用。損傷后心臟再生的一種創(chuàng)新方法是誘導(dǎo)內(nèi)源性心肌細(xì)胞（endogenous cardiomyocyte,CM）細(xì)胞周期重新進(jìn)入。研究表明[21]，miR-210 的過表達(dá)會(huì)通過促進(jìn)CMs 增殖、細(xì)胞存活和血管生成來挽救成年小鼠心臟損傷后的心臟功能。有研究人員發(fā)現(xiàn)[22]，Wnt家族成員1(proto-oncogene int-1 homolog, Wnt1) 是miR-326-5p 的直接靶標(biāo)，且內(nèi)皮祖細(xì)胞（endothelial progenitor cells, EPCs）中Wnt1 的表達(dá)水平與miR-326-5p 的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，miR-326-5p 過表達(dá)可抑制Wnt1 對(duì)修復(fù)的抑制作用，且顯著增強(qiáng)EPCs 的血管生成能力。

2.4 miRNAs 參與炎癥反應(yīng)

AMI 會(huì)激活機(jī)體的免疫反應(yīng)，導(dǎo)致炎癥細(xì)胞如中性粒細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等改變自身的數(shù)量或分泌炎癥因子等方式促進(jìn)心室重構(gòu)，給心臟造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷[23]。研究表明[24]，凋亡誘導(dǎo)因子線粒體相關(guān)1（apoptosisinducing factor 1, AIFM1）過表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞因子細(xì)胞白介素1β、腫瘤壞死因子-α和細(xì)胞白介素6釋放的作用，而miR-145-5p 被確定為AIFM1 的靶標(biāo)，miR-154-5p 的升高可以抑制AIFM1 的表達(dá)，從而減輕AMI 時(shí)心肌細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。miR-26b 可通過抑制前列腺獨(dú)立過氧化物合酶2激活MAPK 通路，從而減輕心肌梗死小鼠的炎癥反應(yīng)，改善心肌重塑[25]。另有研究發(fā)現(xiàn)[26]，miR-1278 通過靶向白介素22和cxc 趨化因子配體-14調(diào)節(jié)心肌缺血時(shí)心肌細(xì)胞的炎癥，過表達(dá)miR-1287可以減輕心肌細(xì)胞的凋亡和炎癥反應(yīng)。Chu 等[27]發(fā)現(xiàn)，過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ, PPAR-γ)可通過抑制NF-κB 介導(dǎo)的炎癥和轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子–β1 介導(dǎo)的纖維化對(duì)心臟起到保護(hù)作用，心肌缺氧時(shí)其表達(dá)量顯著降低，而miR-130下調(diào)可顯著降低缺氧誘導(dǎo)的H9C2 炎癥和纖維化相關(guān)蛋白的表達(dá)，逆轉(zhuǎn)缺氧誘導(dǎo)的PPAR-γ 表達(dá)下降對(duì)心肌細(xì)胞造成損傷的現(xiàn)象。有研究表明，gasdermin D(GSDMD)在缺氧的心肌細(xì)胞中有強(qiáng)表達(dá)，GSDMD 上調(diào)可促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞焦亡和活力降低，相應(yīng)的乳酸脫氫酶釋放增加、ROS 產(chǎn)生增加和焦亡。Yue 等[28]通過熒光素酶測(cè)定表明，GSDMD 是miR-182-5p 的靶標(biāo)。此外，外泌體來源的miR-182-5p 被發(fā)現(xiàn)減少GSDMD 依賴性細(xì)胞焦亡和缺氧誘導(dǎo)的炎癥，且攜帶miR-182-5p 的間充質(zhì)干細(xì)胞衍生外泌體改善了心功能，減少了心肌梗死，并伴有體內(nèi)炎癥和細(xì)胞焦亡的減少。

3 展望

以上這些數(shù)據(jù)表明，miRNAs 在AMI 的各種生理和病理過程中發(fā)揮著重要作用。miRNAs 不僅是極佳的生物標(biāo)志物[29]，它還在抑制心肌細(xì)胞死亡、控制炎癥、促進(jìn)血管生成和重塑 AMI 后心臟等方面發(fā)揮著核心作用，因此，它是潛在的臨床治療靶點(diǎn)和預(yù)后指標(biāo)[30]。但毋庸置疑的是，其特異性仍需要大量的臨床試驗(yàn)去驗(yàn)證，并且miRNAs 在臨床實(shí)踐中的應(yīng)用在短期內(nèi)仍面臨重大挑戰(zhàn)。例如：(1)許多miRNAs 可能具有協(xié)同作用，通過聯(lián)合使用多種抗miRNAs 和 miRNAs 模擬藥物可達(dá)到最佳療效，但是這種聯(lián)合方法可能會(huì)增加治療副作用或者對(duì)身體其他系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷，并且會(huì)使臨床開發(fā)問題和治療監(jiān)管問題復(fù)雜化。 (2) miRNAs 的表達(dá)對(duì)外界環(huán)境變化和組織分化發(fā)育十分敏感，應(yīng)考慮到對(duì)其他細(xì)胞和組織的不利影響，因此，miRNAs 對(duì) AMI 相關(guān)疾病的影響應(yīng)通過更多樣化的研究方法進(jìn)行驗(yàn)證與探討。(3)若想利用miRNAs 對(duì)AMI 進(jìn)行治療，如何將miRNAs 快速、準(zhǔn)確、安全、高效地運(yùn)送至靶細(xì)胞是目前亟待解決的關(guān)鍵問題。通過目前對(duì)于miRNAs 治療問題的研究程度來看，外泌體[31]及復(fù)合物納米微粒[32]都對(duì)成為AMI 治療手段具有非常大的潛力，但是其安全性以及療效還要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)去進(jìn)行驗(yàn)證。