李 瑩，宋春莉，劉 斌，蔡 丹，留志賢

（吉林大學(xué)第二醫(yī)院，吉林長(zhǎng)春130041）

微小核糖核酸與心血管疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

李 瑩，宋春莉＊，劉 斌，蔡 丹，留志賢

（吉林大學(xué)第二醫(yī)院，吉林長(zhǎng)春130041）

微小核糖核酸（microRNA，miRNA）為非編碼RNA（ncRNA），它長(zhǎng)度約22個(gè)核苷酸序列，與特定信使在相應(yīng)的位點(diǎn)結(jié)合，通過(guò)改變信使RNA的穩(wěn)定性來(lái)調(diào)節(jié)翻譯過(guò)程，發(fā)揮調(diào)控作用，是一種重要的調(diào)控因子。多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)miRNA作為ncRNA物種一個(gè)非常重要的部分［1］，其存在鼠、線蟲、果蠅等多個(gè)物種中，迄今為止估計(jì)人類miRNA序列編碼約有1000個(gè)，預(yù)測(cè)它們可能調(diào)控約20%－30%的人類基因［2］。miRNA家族主要作用是在損傷狀態(tài)下或某些疾病狀態(tài)下表現(xiàn)為量的特異性改變［3］。其調(diào)節(jié)至少一半的轉(zhuǎn)錄和合成，發(fā)揮調(diào)控工作與管理工作，協(xié)調(diào)很多常見的蛋白調(diào)節(jié)機(jī)制［4］。許多miRNA表達(dá)特定組織和特定階段發(fā)育表達(dá)［5］，miRNA發(fā)揮其功能通過(guò)調(diào)節(jié)基因表達(dá)的信使核糖核酸（mRNA）翻譯，很穩(wěn)固，他們通過(guò)mRNA調(diào)節(jié)特定細(xì)胞過(guò)程目標(biāo)識(shí)別導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成的抑制作用［6］。如：一個(gè)特定的miRNA可能與多個(gè)目標(biāo)mRNA結(jié)合（發(fā)散miRNA途徑），一個(gè)特定的mRNA可能與不同miRNA結(jié)合位點(diǎn)不同，并設(shè)置相關(guān)的miRNA可能影響一個(gè)給定的路徑在不同層次（收斂miRNA途徑），這些特征創(chuàng)建一個(gè)三維miRNA－mRNA轉(zhuǎn)換（相互交叉發(fā)生在一個(gè)細(xì)胞）的各個(gè)發(fā)展階段的變化，來(lái)調(diào)控細(xì)胞年齡、病理生理狀態(tài)［7］。最近的一次報(bào)道說(shuō)明與心血管相關(guān)的miRNA目標(biāo)mRNA經(jīng)審查，miRNA作為調(diào)控基因被證明是可能的，而且，他們還通過(guò)其他調(diào)控機(jī)制工作，如在細(xì)胞核調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，一旦目標(biāo)被綁定，miRNA可以通過(guò)調(diào)控作用影響溶酶體，因此，miRNA可以調(diào)節(jié)特定細(xì)胞生理、病理過(guò)程抑制蛋白合成作用。

1 miRNA在心肌發(fā)展和心肌疾病的調(diào)控

以往研究表明miRNA與許多疾病有關(guān)，如“心肌肥厚，炎癥，動(dòng)脈粥樣硬化等”，許多疾病都與miRNA失調(diào)相關(guān)［8］，miRNA在抑制轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)心血管的正常運(yùn)轉(zhuǎn)體內(nèi)平衡及影響心臟病的發(fā)病機(jī)理、診斷和預(yù)后的重要性都確立了科學(xué)證據(jù)。心力衰竭可由心肌肥厚、心肌梗死等引起，miRNA參與了這些病理過(guò)程，通過(guò)研究miR－1、miR－208與表達(dá)心肌肥厚受體之間存在的因果關(guān)系，miRNA在心肌肥厚中的重要地位首次評(píng)估，miRNA調(diào)節(jié)機(jī)制優(yōu)先表達(dá)了與心肌肥厚有關(guān)。

miR－208a被發(fā)現(xiàn)由一個(gè)基因編碼的肌球蛋白重鏈α內(nèi)含子，在心肌肥大，調(diào)控過(guò)程本身定位，miR－208靶蛋白為甲狀腺激素受體蛋白，miR－208與其結(jié)合可以阻斷心力衰竭模型的基因表達(dá)；miR－1和miR－133兩者通過(guò)調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞數(shù)量、類型，在心肌發(fā)育及心肌肥厚的調(diào)控中具有重要作用，同時(shí)還參與調(diào)節(jié)心肌電活動(dòng)。miR－1發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)胰島素樣生長(zhǎng)因子－1通路，直接抑制胰島素生長(zhǎng)因子－1及其受體分泌的調(diào)節(jié)目標(biāo)及與此相關(guān)的途徑，促進(jìn)心肌細(xì)胞的凋亡。研究證明miR－21和miR－29亞型與心肌重塑有直接聯(lián)系，這表明miRNA控制心肌重塑的不同組件。隨著進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA控制從根本上所有心血管生物學(xué)的關(guān)鍵方面如血管生成、代謝、衰老［9］，以及心肌重構(gòu)的炎癥過(guò)程：例如，有研究發(fā)現(xiàn)miR－155控制巨噬細(xì)胞的活動(dòng)，從而通過(guò)一種間接調(diào)節(jié)心肌肥厚。最近，通過(guò)對(duì)新生幼鼠和成年鼠外周血研究發(fā)現(xiàn)miRNA，miR－590－3p和miR－199a－3p亞型在心肌梗死周圍區(qū)域心肌細(xì)胞增殖，表達(dá)明顯增高［10］。這些結(jié)果，如經(jīng)證實(shí)，提示miRNA能恢復(fù)心肌梗死后左心室功能和促進(jìn)功能恢復(fù)。

2 miRNA 的血管病理生理學(xué)

有研究證明miRNA作用在調(diào)控平滑肌細(xì)胞增殖和成熟、血管重構(gòu)、骨髓細(xì)胞和內(nèi)皮功能過(guò)程。血管損傷后，平滑肌細(xì)胞增殖，對(duì)組織進(jìn)行修復(fù)，在細(xì)胞功能障礙時(shí)，miR－10a的微分表達(dá)式被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致的監(jiān)管促炎的內(nèi)皮細(xì)胞表型敏感地區(qū)通過(guò)抑制促炎的粘附分子。miRNA對(duì)血管有雙向作用：①與血管生成相關(guān)：如miR－92a、miR－20a、miR－126；②促血管生成因素而調(diào)整表達(dá)：如miR－155、miR－31、miR－20a、miR－132、miR－210。如血管生成、血管損傷、血管重塑、動(dòng)脈粥樣硬化等等血管發(fā)生病變時(shí)，miRNA表達(dá)改變。

循環(huán)miRNA有望作為心血管疾病的新的標(biāo)志物

miRNA在細(xì)胞外環(huán)境非常穩(wěn)定，它們可在血液和其他體液中檢測(cè)，其易于檢測(cè)、含量豐富、特異性強(qiáng)，或許可作為心血管疾病臨床診斷的新的生物標(biāo)志物。

2.1 心力衰竭

心肌缺氧、缺血可引起心功能衰竭。在缺氧情況下，心肌再生包括廣泛的心肌重塑，可減少心肌需氧，增加心臟收縮功能。在心衰實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)miRNA存在上調(diào)、下調(diào)基因表達(dá)，同樣調(diào)節(jié)人類心衰機(jī)制，其中上調(diào)基因（miR－129，miR－21，miR－210，miR－211，miR－423，miR－199等），下調(diào)基因（miR－182，miR－30，miR－526）。現(xiàn)在心力衰竭還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)特異性miRNA，miR－423－5p在心力衰竭患者被發(fā)現(xiàn)顯著增加［11，12］，但是miR－423－5p和miR－133a兩者都不與腦型利鈉肽水平、左室功能、或心肌重構(gòu)水平相關(guān)［13］。急性心衰病人，只有miR－499顯著升高（2倍），舒張性心功能不全時(shí)其他miRNA沒(méi)有顯著變化［14］。近來(lái)在無(wú)缺血的收縮性心力衰竭時(shí)發(fā)現(xiàn)miR－519e＊，miR－520d，miR－1231，miR－200b＊，miR－622，和miR－1228增加與腦型利鈉肽水平相關(guān)［15］。

2.2 心肌肥厚

miRNA作為調(diào)控因子，參與心肌肥厚的病理過(guò)程，在有關(guān)心肌肥厚動(dòng)物模型試驗(yàn)中，miRNA的檢測(cè)表達(dá)水平明確了上調(diào)和下調(diào)基因。有12個(gè)miRNA被發(fā)現(xiàn)在肥厚性心肌病患者明顯升高，但只有3個(gè)（miR－199a－5p，miR－27a，and miR－29a）與心肌肥厚有關(guān)，特別是miR－29a明顯與肥大和纖維化相關(guān)通過(guò)心臟核磁共振評(píng)估，在肥厚性心肌病中作為識(shí)別一個(gè)心肌重塑評(píng)估指標(biāo)的潛在生物標(biāo)志物［16］。

2.3急性心肌梗死

有報(bào)道證實(shí)在急性心肌梗死病人中miR－1，miR－133a，miR－499及miR－208a升高，由于心肌細(xì)胞壞死和大規(guī)模釋放血液［17，18］。最近調(diào)查時(shí)間依賴性釋放與急性心肌梗死相關(guān)的miRNA：miR－1，miR－133a，and miR－208a，在急性心梗心肌損傷時(shí)第一個(gè)4小時(shí)內(nèi)持續(xù)升高［19］。在傳統(tǒng)生物標(biāo)志物可以檢測(cè)急性心肌梗死之前。在一項(xiàng)研究中比較人類和小鼠循環(huán)miRNA，人類miR－1，miR－133a，和miR－133b高峰出現(xiàn)在肌鈣蛋白T之前，然而，鼠的miR－499在鼠發(fā)生心肌梗死時(shí)似乎是一個(gè)更加敏感標(biāo)志［20］。在急性心梗時(shí)、不穩(wěn)定型心絞痛、應(yīng)激性心肌病病人miR－1和miR－133a增加的［21］，循環(huán)水平miR－499和miR－208b與肌鈣蛋白T價(jià)值在心臟病人相關(guān)［14］。循環(huán)水平miR－133a已經(jīng)與預(yù)后磁共振標(biāo)記，例如梗死大小，血管障礙，心肌挽救指標(biāo)，但無(wú)法獨(dú)立預(yù)測(cè)臨床事件。miR－133a相比應(yīng)激性心肌病在急性心梗時(shí)明顯增加，從健康個(gè)體中把急性心肌梗死的病人區(qū)分出來(lái)的特異信號(hào)包括miR－1、miR－16、miR－26a、和miR－133a［22］。miR－208提出了作為新生物標(biāo)志物，因?yàn)樗蔀闄z測(cè)血漿中在癥狀出現(xiàn)前1至4小時(shí)，當(dāng)肌鈣蛋白低于界限值（因?yàn)樗切募√赜械模?，因?yàn)樗窃诮】凳茉囌吆图毙孕募」Ｋ啦∪藳](méi)有［17］。然而，預(yù)測(cè)效果評(píng)估m(xù)iRNAs（miR－1，miR－133a，miR－133b，miR－208a，miR－208b，and miR－499）在急性心梗仍存在爭(zhēng)論，因?yàn)椴环€(wěn)定心絞痛患者之間存在相當(dāng)大的重疊［23］，所以臨床應(yīng)用miRNAs作為標(biāo)記物仍然被限制，和其他標(biāo)記物分析（如高敏肌鈣蛋白T），是目前比定量聚合酶鏈反應(yīng)更容易進(jìn)行化驗(yàn)需要評(píng)估循環(huán)miRNA。

對(duì)于miRNAs預(yù)后價(jià)值評(píng)估，盡管miR－133a和miR－423存在時(shí)間依賴改變，但與左心室功能或腦利鈉肽水平無(wú)明顯相關(guān)性［13］。miR－208b被發(fā)現(xiàn)是一個(gè)溫和但重要的6個(gè)月死亡率的預(yù)測(cè)指標(biāo)，但是，在預(yù)測(cè)510病人6年死亡率試驗(yàn)中，miR－499和肌鈣蛋白T沒(méi)有顯著區(qū)別［24］。評(píng)估急性心肌梗死和循環(huán)miRNA聯(lián)系，一個(gè)前瞻性研究共進(jìn)行了有19種miRNA的相關(guān)試驗(yàn)，在急性心梗時(shí)miR－223和miR－197顯示負(fù)關(guān)聯(lián)，然而miR－126顯示明顯相關(guān)［25］。miR－126一個(gè)旋轉(zhuǎn)內(nèi)皮和血管完整性，在血小板主要是豐富的，但它的作用仍在爭(zhēng)論［26］。

展望

miRNA是一種新的調(diào)控因子，對(duì)于生物發(fā)育、細(xì)胞增殖、凋亡都有重要調(diào)控作用，直接參與很多心血管疾病的病理生理過(guò)程，隨著miRNA在心血管疾病中調(diào)控功能的探索研究，其與心血管疾病關(guān)系將得到進(jìn)一步完善及闡述，雖然它的作用存在爭(zhēng)論，相信隨著新檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，循環(huán)miRNA有望成為心血管疾病的新的生物標(biāo)志物，期待其早日應(yīng)用于臨床，為心血管疾病預(yù)測(cè)、早期診斷提供新的檢測(cè)手段。

［1］Guttman M，Rinn JL.Modular regulatory principles of large non－coding RNAs［J］.Nature，2012，482：339.

［2］Kozomara A，Griffiths－Jones S.miRBase：integrating microRNA annotation and deep－sequencing data［J］.Nucleic Acids Res，2011，39：D152.

［3］Leung AK，Sharp PA.MicroRNA functions in stress responses［J］.Mol Cell 2010；40：205.

［4］Turchinovich A，Weiz L，Langheinz A，et al.Characterization of extracellular circulating microRNA［J］.Nucleic Acids Res，2011，39：7223.

［5］Vickers KC，Palmisano BT，Shoucri BM，et al.MicroRNAs are transported in plasma and delivered to recipient cells by high－density lipoproteins［J］.Nat Cell Biol，2011，13：423.

［6］Hu Y.Epitranscriptional orchestration of genetic reprogramming is an emergent property of stress－regulated cardiac microRNAs［J］.PNAS，2012，109：19864.

［7］Huang X，Yuan T，Tschannen M，et al.Characterization of human plasma－derived exosomal RNAs by deep sequencing［J］.BMC Genomics，2013，14：319.

［8］Matkovich SJ，Hu Y，Dorn GW，2nd.Regulation of cardiac microRNAs by cardiac microRNAs［J］.Circ Res，2013，113：62.

［9］Boon RA，Iekushi K，Lechner S，et al.MicroRNA－34aregulates cardiac ageing and function［J］.Nature，2013，495：107.

［10］da Costa Martins PA，Salic K，Gladka MM，et al.MicroRNA－199btargets the nuclear kinase Dyrk1ain an auto－amplification loop promoting calcineurin／NFAT signalling［J］.Nat Cell Biol，2010，12：1220.

［11］Tijsen AJ，Pinto YM，Creemers EE.Circulating microRNAs as diagnostic biomarkers for cardiovascular diseases［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2012，303：H1085.

［12］Goren Y，Kushnir M，Zafrir B，et al.Serum levels of microRNAs in patients with heart failure［J］.Eur J Heart Fail，2012，14：147.

［13］Bauters C，Kumarswamy R，Holzmann A，et al.Circulating miR－133aand miR－423－5p fail as biomarkers for left ventricular remodeling after myocardial infarction［J］.Int J Cardiol，2013，3：1837.

［14］Corsten MF，Dennert R，Jochems S，et al.Circulating microRNA－208band microRNA－499reflect myocardial damage in cardiovascular disease［J］.Circ Cardiovasc Genet，2010；3：499.

［15］Vogel B，Keller A，F(xiàn)rese KS，et al.Multivariate miRNA signa tures as biomarkers for non－ischaemic systolic heart failure［J］.Eur Heart J，2013，34：2812.

［16］Roncarati R，Anselmi CV，Losi MA，et al.Circulating miR－29a，among other upregulated microRNAs，is the only biomarker for both hypertrophy andfibrosis in patients with hypertrophic cardiomyopathy［J］.J Am Coll Cardiol，2014，63：920.

［17］Wang GK，Zhu JQ，Zhang JT，et al.Circulating microRNA：a novel potential biomarker for early diagnosis of acute myocardial infarction in humans［J］.Eur Heart J，2010，31：659.

［18］Ai J，Zhang R，Li Y，et al.Circulating microRNA－1as a potential novel biomarker for acute myocardial infarction［J］.Biochem Biophys Res Commun，2010，391：73.

［19］Cheng Y，Tan N，Yang J，et al.A translational study of circulating cell－free microRNA－1in acute myocardial infarction［J］.Clin Sci（Lond），2010，119：87.

［20］Gidlof O，Andersson P，van der Pals J，et al.Cardiospecific microRNA plasma levels correlate with troponin and cardiac function in patients with ST elevation myocardial infarction，are selectively dependent on renal elimination，and can be detected in urine samples［J］.Cardiology，2011，118：217.

［21］Belevych AE，Sansom SE，Terentyeva R.MicroRNA－1and－133 increase arrhythmogenesis in heart failure by dissociating phosphatase activity from RyR2complex［J］.PloS One，2011，6（12）：e28324.

［22］Wagner J，Riwanto M，Besler C，et al.Characterization of levels and cellular transfer of circulating lipoprotein－bound microRNAs［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2013，33：1392.

［23］Widera C，Gupta SK，Lorenzen JM，et al.Diagnostic and prognostic impact of six circulating microRNAs in acute coronary syndrome［J］.J Mol Cell Cardiol，2011，51：872.

［24］Goretti E，Vausort M，Wagner DR，et al.Association between circulating microRNAs，cardiovascular risk factors and outcome in patients with acute myocardial infarction［J］.Int J Cardiol，2013，168：4548.

［25］Zampetaki A，Willeit P，Tilling L，et al.Prospective study on circulating microRNAs and risk of myocardial infarction［J］.J Am Coll Cardiol，2012，60：290.

［26］Eulalio A，Mano M，Dal Ferro M，et al.Functional screening identifies miRNAs inducing cardiac regeneration［J］.Nature，2012，492：376.

2014－01－24）

1007－4287（2015）02－0341－03

＊通訊作者