王 超，苗 齊

(中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院北京協(xié)和醫(yī)院心外科，北京100730)

心力衰竭(heart failure，HF)是全世界范圍最常見的死亡原因之一，在美國超過5 ×106的人口被診斷為心衰，1年死亡率為40% ～60%。導致HF 的原因很多，最常見的原因為心肌細胞的肥大和凋亡。miRNAs 是一類高度保守的非編碼小RNA，可在基因轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)基因的表達和翻譯。研究證明miRNAs 在心血管的發(fā)育和病生理中也起著重要調(diào)節(jié)作用［1］。miRNAs 可在人體細胞外的各種體液中穩(wěn)定存在，且細胞外miRNAs 水平的改變與疾病及損傷有相關性。增加對miRNAs 功能及其在心血管疾病中作用的理解，不僅揭示miRNAs 在心血管生長、分化及增殖調(diào)控網(wǎng)絡中的分子機制，并為診斷及治療提供了新的機遇。

1 miRNAs 在診斷方面的作用

已發(fā)現(xiàn)的1 000 多種人類miRNAs 中，有接近200 種在心肌表達，70%與心肌細胞肥大增生或HF相關。心肌損傷后在心肌和血液中都可檢測到miRNAs 表達水平的改變，提示miRNAs 有可能成為診斷心血管疾病新的標志物。對比研究擴張型、缺血性心肌病、主動脈瓣狹窄患者和正常人miRNAs發(fā)現(xiàn)428 種miRNAs 的表達水平改變，其中87 例在心臟表達，準確率達70%［2］。心肌損傷后miRNAs存在表達水平上的變化，因此檢測血中miRNAs 的表達量可了解和評價心功能，明確心肌損傷的種類和程度，為治療提供指導及方向。心肌肌鈣蛋白T 和I(cardiac troponin T and I，cTnT，cTnI)已被廣泛接受為診斷心肌缺血最可靠的生物學指標，心肌損傷后3 ～6 h血中就可檢測到cTnT和cTnI［3］。已發(fā)現(xiàn)的表達于人類心肌的miRNAs，70%在心臟疾病或心肌肥厚、HF 中存在不同程度的上調(diào)或下調(diào)［4］。缺血誘發(fā)大鼠心肌損傷后血中miR-208 表達顯著升高，腎臟損傷后則無，提示miR-208 的表達水平改變是心肌損傷后的特異反應，并且血中的miR-208 與cTnI 有很好的相關性［5］，因此miR-208 可作為急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)血液檢查的標志物。正常個體中檢測不到miR-208，且表達水平不受其他組織損傷的影響，與正常人相比90.9%的AMI 患者可檢測到miR-208，并且在AMI 出現(xiàn)癥狀后4 h內(nèi)100%的患者都可檢測到miR-208 表達水平的改變，這時cTnI 尚未升高到可診斷的水平［6］，對于AMI miR-208不僅具有高度的特異性且有很高的敏感性，并且AMI 死亡率隨著血液循環(huán)中miR-208 表達水平的升高而升高［7］。據(jù)此可認為miR-208 可能成為比cTnI 更敏感、早期診斷AMI 的指標，并對預后有一定指導意義。

同時，AMI 患者血液中可檢測到miR-1 明顯升高并且與肌酸激酶-MB(creatine kinase-MB，CK-MB)明顯相關［8］，血漿中miR-1 的水平與QRS 波群也存在相關性［9］。除miR-1 外心肌缺血后還可觀察到miR-1/133a/208b/499-5p 明顯上調(diào)，相比正常對照組miR-208b 在12 h內(nèi)診斷ST 段抬高性心肌梗死的敏感率和特異率達100%［10］。AMI 動物模型中，結扎冠狀動脈后6 ～18 h miR-1/133a/133b 的表達水平達峰值，相比下肢缺血模型中miR-1/133a/133b表達早期呈下降趨勢，1 天內(nèi)回到基線水平［11］。據(jù)此有理由相信心臟中特異表達的miRNAs 隨著研究的深入最終能夠成新的診斷心臟疾病的有效手段，在將來還有可能應用miRNAs 在心肌中的特異性調(diào)節(jié)作用有效地治療心臟疾病。

2 miRNAs 與心肌缺血和心肌細胞凋亡

心肌細胞凋亡是心肌缺血再灌注損傷的中心事件，隨著凋亡的增加心功能逐漸下降以致出現(xiàn)HF。miR-214 對防止細胞內(nèi)鈣超載及心肌細胞死亡有極重要的作用，缺乏miR-214 時小鼠對缺血再灌注損傷非常敏感，出現(xiàn)心肌細胞凋亡增加、纖維化增多和泵功能喪失，miR-214 能直接抑制鈉鈣交換蛋白(NCX1)mRNA，miR-214 基因敲除的小鼠在缺血再灌注期間NCX1 的表達增加使鈉鈣反向轉(zhuǎn)運持續(xù)在高水平活動導致胞內(nèi)Ca2+超載，使細胞凋亡增加［12］。具有心肌特異性的miR-1 和miR-133a 通過調(diào)節(jié)凋亡相關基因減少心肌細胞凋亡從而在缺血后心肌保護及對抗缺血再灌注損傷的過程中發(fā)揮著重要作用［13］。另外miR-24 也可抑制心肌細胞凋亡，心肌細胞內(nèi)轉(zhuǎn)染miR-24 48 h后細胞數(shù)量增加53%，抑制miR-24 可使細胞數(shù)量減少45%［14］，miR-24還可直接調(diào)節(jié)Bim 的表達，對細胞凋亡起到一定的調(diào)節(jié)作用。miRNAs 在心臟疾病的病理演變過程中作為一個關鍵的調(diào)節(jié)者起著極其重要的作用，miRNAs 不僅在心肌細胞凋亡的過程中有表達水平上的變化，并且可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運蛋白或凋亡蛋白等減少凋亡。

3 miRNAs 與心肌肥厚、纖維化和心室重構

長期壓力超負荷可導致心肌肥厚、纖維化及心室重構，出現(xiàn)心肌細胞凋亡使心功能逐漸降低。miR-27b 過度表達足以誘發(fā)心肌肥厚和心功能障礙，并且心肌細胞中轉(zhuǎn)化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)可明顯阻抑miR-27b 的表達，在主動脈縮窄誘發(fā)HF 的小鼠模型中阻抑miR-27b 可減緩心臟結構和功能惡化的進展［15］，但miR-27b 是否可以在肺動脈高壓導致的右心肥厚中起到相同的作用尚無報道。

另外miR-1/133/208/30/206 等在心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展過程中也有調(diào)節(jié)作用。其中，胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor 1，IGF1)和胰島素樣生長因子1 受體(insulin-like growth factor 1 receptor，IGF1R)就受miR-1 的調(diào)節(jié)，在心肌肥厚和HF 的模型中miR-1 和IGF1 的水平反向相關，其機制可能是通過阻遏IGF1 和IGF1R 的翻譯從而調(diào)節(jié)IGF 信號通路(心肌細胞生長和分化的關鍵調(diào)節(jié)途徑)的狀態(tài)實現(xiàn)的［16］。miR-1 在心臟發(fā)育過程中的重要作用及其在心肌肥厚發(fā)生發(fā)展過程中的作用已得到了廣泛認可和證實。新生大鼠心室肌細胞miR-1 過表達能消除內(nèi)皮素-1 誘導的心肌細胞肥大并能減少由內(nèi)皮素-1 誘導的死亡基因的表達［17］。目前miR-1在人類HF 發(fā)生和發(fā)展過程中的作用尚未得到清晰闡釋，有研究報道，發(fā)生HF 時miR-1 的表達水平下降，有些報道的結果卻相反，在其他miRNAs 的相關研究結果中也存在著類似的情況。說明進一步深入研究miRNAs 在心肌肥大、心肌細胞凋亡發(fā)生發(fā)展過程中的作用和機制是必要的。

心肌肥厚增加了凋亡的發(fā)生并且最終導致了心功能障礙及HF。轉(zhuǎn)基因大鼠心臟中miR-208a 過表達可導致肥大性生長，在miR-208a 轉(zhuǎn)基因小鼠和循環(huán)壓力超負荷兩種條件下均可以檢測到miR-208b在心臟的表達［18］。應用H2O2處理細胞的過程中發(fā)現(xiàn)miR-30 家族成員的表達下調(diào)，經(jīng)證實miR-30 家族作用于P53 并抑制其表達［17］，miR-30 的下調(diào)發(fā)生于細胞凋亡之前，說明miR-30 家族成員有可能參與細胞凋亡的發(fā)生。目前的研究已經(jīng)證實，miRNAs與心肌肥厚、心肌細胞凋亡和HF 間存在明確的相關性，miRNAs 表達水平的變化既可以作為診斷的標志物，也可通過其調(diào)節(jié)相關mRNA 的表達、翻譯和相關蛋白的表達減少心肌細胞凋亡、延緩心肌肥厚和HF 的發(fā)生。影響miRNAs 表達水平的因素非常復雜，目前尚未完全明確所有miRNAs 作用的機制，所以其在臨床上的推廣應用還需要更多的證據(jù)和相關研究。

4 結論和前景

近年來關于miRNAs 的研究進展迅速。miRNAs是細胞生長、分化及增殖過程中的重要調(diào)節(jié)者，而且對胚胎發(fā)生和形成的過程以及對整個生命過程中的各個階段都具有重要的調(diào)節(jié)作用。雖然對于miRNAs 在心臟疾病中的調(diào)節(jié)機制尚未得到完全闡明，并且應用于臨床診斷仍需要建立一個程序化并且完善的取樣標準，制定一個更加精確的miRNAs 定性、定量的評價方法以及更深入的研究其準確性和可重復性，但miRNAs 作為心血管疾病(如心肌梗死、心肌肥厚、心力衰竭等)潛在重要的生物學標志物有很大的研究空間和利用價值。就治療而言，需要更加深入準確的了解miRNAs 治療心臟疾病的作用及調(diào)節(jié)機制，研究調(diào)節(jié)miRNAs 在人體內(nèi)表達水平的最佳方式?？偠灾痪玫膶韒iRNAs 將對心血管生物學產(chǎn)生深遠的影響，臨床上心血管疾病的診斷和治療也將進入一個全新的時代。

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