趙 雷，關(guān)添允，趙佳怡，李智博*

(1.吉林大學(xué)第二醫(yī)院 心血管內(nèi)科，吉林 長(zhǎng)春130041;2吉化集團(tuán)公司總醫(yī)院二院)

MicroRNA(MiRNA)是一組內(nèi)源性單鏈的非編碼小分子RNA，長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸，它們可以通過(guò)結(jié)合編碼蛋白的mRNA減少相應(yīng)mRNA的表達(dá)從而影響細(xì)胞功能。人類基因組中約含2500種miRNA，它們?cè)谂咛グl(fā)育、細(xì)胞增殖和分化、凋亡等生理過(guò)程中起著重要調(diào)節(jié)作用[1]?，F(xiàn)今心血管疾病在全球人群的發(fā)病率及致死率極高，其發(fā)生發(fā)展與心臟功能相關(guān)的基因表達(dá)密切相關(guān)。近年研究表明約200種miRNA在心血管系統(tǒng)中表達(dá)，它們參與調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞重構(gòu)、心肌細(xì)胞收縮力，維持心律、動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成、脂質(zhì)代謝和內(nèi)皮細(xì)胞的增生等過(guò)程?，F(xiàn)miRNA在心血管疾病發(fā)生發(fā)展中的重要性已被廣泛認(rèn)知，且已成為了心血管疾病領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)，本文就miRNA在心肌梗死、心力衰竭、心律失常、高血壓及動(dòng)脈粥樣硬化等心血管疾病中的研究進(jìn)展做如下綜述。

1 MiRNA的生物學(xué)特性

MiRNA基因在細(xì)胞基因組中高度保守，它們?cè)诩?xì)胞核中經(jīng)RNA聚合酶II的作用下形成有多聚合核苷酸尾和帽子結(jié)構(gòu)的miRNA初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物(pri-miRNA)，又經(jīng)核酸內(nèi)切酶——Drosha酶剪切裂解成約70個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的miRNA前體(pre-miRNA)[2]。MiRNA前體在輸出蛋白的作用下進(jìn)入胞漿中，由Dicer酶作用裂解為約22個(gè)核苷酸長(zhǎng)度的雙鏈miRNA。其中一條鏈形成成熟miRNA，而一條鏈被降解。多數(shù)成熟的miRNA與蛋白及Dicer形成沉默復(fù)合體(miRISC)后存在于細(xì)胞中，但也有部分miRNA在細(xì)胞損傷或死亡后釋放入血，它們隨血液循環(huán)通過(guò)細(xì)胞膜融合或受體結(jié)合作用于其他組織的細(xì)胞，從而發(fā)揮調(diào)控功能。MiRNA與靶mRNA的非編碼區(qū)結(jié)合后，使其裂解，從而減少相應(yīng)蛋白質(zhì)的翻譯[3]。每種miRNA可以調(diào)控細(xì)胞中數(shù)百個(gè)基因，且每種mRNA分子可受到多種miRNA的調(diào)控。MiRNA巨大的調(diào)控作用在疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

2 MiRNA與心肌梗死

急性心肌梗死致死率居全球第二，近年的再灌注治療(溶栓及介入治療)的應(yīng)用大大減低了急性心肌梗死的死亡率，但更早的再灌注治療并未明顯改善心肌梗死的預(yù)后。這可能與缺血/再灌注損傷后，心肌梗死面積擴(kuò)大、無(wú)復(fù)流、再灌注心律失常，甚至是心室重構(gòu)有關(guān)。心肌細(xì)胞的凋亡和壞死是心肌梗死中的重要事件，且在缺血/再灌注損傷后明顯增加，因此減少心肌細(xì)胞凋亡至關(guān)重要。多種MiRNA在心肌梗死后表達(dá)水平明顯改變：miR-24、miR-320、miR-29b表達(dá)減少，miR-15/16家族、miR-499、miR-208a、miR-21表達(dá)增多。研究發(fā)現(xiàn)將MiR-24水平恢復(fù)到生理水平后可以減少凋亡并減少瘢痕面積，這個(gè)過(guò)程是通過(guò)抑制促凋亡蛋白Bim完成的[1]。熱休克蛋白-20(HSP-20)是公認(rèn)的具有心臟保護(hù)作用的蛋白，miR-320可以減少HSP-20的表達(dá)促進(jìn)凋亡[1]。MiR-29富含于成纖維細(xì)胞中，抑制膠原編碼基因及細(xì)胞外基質(zhì)蛋白如原纖蛋白和彈性蛋白的生成，因此心梗后miR-29的表達(dá)下降導(dǎo)致了心肌重構(gòu)的增加[4]。MiR-15/16家族調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的增殖，抑制其表達(dá)可以減少心肌凋亡[5]。MiR-499對(duì)于心肌凋亡的影響尚不明確。一項(xiàng)研究表明miR-499減少凋亡和心肌梗死面積，而另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)miR-499的過(guò)表達(dá)可以導(dǎo)致心肌肥厚及心肌病[6]。miR-208a在心肌細(xì)胞中特異表達(dá)，可能通過(guò)減少甲狀腺激素受體相關(guān)蛋白1(THRAP1)的表達(dá)，增加β肌球蛋白重鏈(β-MHC)、心肌肥大和心肌纖維化[5]。心肌損傷后miR-208a進(jìn)入血液并可采外周血測(cè)定水平，對(duì)心血管疾病診斷和預(yù)后具有潛在價(jià)值。MiR-21在肥大心肌細(xì)胞中升高明顯，它可以增加金屬蛋白酶-2(MMP-2)的表達(dá)，增加心肌纖維化，同時(shí)通過(guò)促進(jìn)ERK-MAPK通路來(lái)加重心肌纖維化和心肌肥大。MiR-214可以通過(guò)減少鈣超載并抑制Bim蛋白和鈉鈣通道(NCX1)增加心肌梗死后組織存活，在缺血/再灌注損傷中對(duì)細(xì)胞起保護(hù)作用，且實(shí)驗(yàn)證實(shí)敲除miR-214后心肌梗死后組織損傷增加[6]。近期有人發(fā)現(xiàn)miR-298與miR-23a都可以抑制Bcl-2相關(guān)蛋白，從而具有減少心肌梗死后細(xì)胞凋亡的作用[7,8]。

3 MiRNA與心力衰竭

心力衰竭是多種心血管疾病的終末階段，其五年死亡率可達(dá)50%。miRNA在心力衰竭的患者外周血中濃度變化：miR-1在心梗后心衰患者中血漿濃度增加[9]；miR-30a在收縮性心力衰竭患者中的血清濃度上調(diào)[10]；miR221/222表達(dá)顯著減少[11]。以上研究提示miRNA可能成為心力衰竭新的生物學(xué)標(biāo)志物。

鈣離子調(diào)控異常引起的心臟收縮功能不全是導(dǎo)致心力衰竭的重要原因。miR-765及miR-25在心力衰竭的心臟中過(guò)表達(dá)。miR-765可以增加蛋白磷酸酶1(PP-1)活性引起鈣調(diào)控蛋白的去磷酸化從而調(diào)控心肌收縮力[12]，而MiR-25抑制肌漿網(wǎng)中的鈣攝取蛋白(SERCA-2a)，使心肌收縮力減弱[13]。

心力衰竭患者中神經(jīng)體液系統(tǒng)被激活：腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)和交感神經(jīng)系統(tǒng)(腎上腺素、去甲腎上腺素)激活后引起機(jī)體血管收縮、心肌收縮力增加，引起代償性心臟排血量增加，但同時(shí)又增加了心肌耗氧量及后負(fù)荷，加速了心肌細(xì)胞凋亡，促進(jìn)了心肌肥大及纖維化；利鈉肽(ANP,BNP,CNP)等的分泌可以擴(kuò)張血管，利尿，抗心肌肥大及心肌細(xì)胞纖維化，具有心肌保護(hù)和抗心肌損傷的作用。研究發(fā)現(xiàn)miR-132/212參與調(diào)解血管緊張素通路介導(dǎo)的心肌纖維化過(guò)程[14]。miR-21通過(guò)作用cGMP下游通路影響ANP和一氧化氮的濃度。miR-425可以下調(diào)ANP，這預(yù)示miR-425拮抗劑可能會(huì)成為治療心力衰竭的一種途徑[15]。MiR-30d可以減少TNF-α介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和MAP4K4蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞死亡減少心肌細(xì)胞重構(gòu)。心肌細(xì)胞受到機(jī)械牽拉后釋放MiR-30d入血，近期研究顯示其血漿濃度可能與急性心衰患者的預(yù)后[16]和心衰患者對(duì)心肌再同步治療的敏感性有關(guān)[17]，但機(jī)制尚不明確。

4 MiRNA與心律失常

心律失常與心肌細(xì)胞的膜電位、興奮性異常有關(guān)，主要是由心肌細(xì)胞膜的離子通道障礙導(dǎo)致。MiR-1和miR-133在此過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。MiR-1在缺血性心肌中表達(dá)上調(diào)，抑制編碼鉀離子通道蛋白亞基連接蛋白43和Kir2.1的基因(GJA1、KCNJ2)，并影響細(xì)胞膜去極化從而減慢心肌的傳導(dǎo)。MiR-133通過(guò)減少結(jié)締組織生長(zhǎng)因子基因，減少纖維蛋白的合成，抑制心肌纖維化[18]。此外，miR-1和miR-133調(diào)控超極化環(huán)核苷酸門控陽(yáng)離子通道(HCN)的表達(dá)。其中HCN2和HCN4存在于心房和心室細(xì)胞中，與心肌細(xì)胞自律性相關(guān)。隨年齡增長(zhǎng)，miR-1與miR-133表達(dá)減少，HCN2與HCN4表達(dá)增多，引起心肌細(xì)胞的異常電活動(dòng)[19]。

5 MiRNA與高血壓

RAAS系統(tǒng)的激活是形成高血壓的因素之一。MiR-155通過(guò)抑制血管緊張素II受體(AGTR-1)達(dá)到降壓作用[20]。此外，血壓的升高可以誘導(dǎo)miR-23a的過(guò)表達(dá)。這使具有降壓效應(yīng)的肌肉特異性環(huán)指蛋白(MuRF1)的活性受到抑制，形成一個(gè)血壓升高的正反饋循環(huán)[21]。因此下調(diào)miR-23a可以有助于預(yù)防心肌肥大。

6 MiRNA與動(dòng)脈粥樣硬化

血脂異常被認(rèn)為是動(dòng)脈粥樣硬化形成的主要原因。膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBPs)是脂質(zhì)的調(diào)節(jié)因素，它可以改變HMG COA及低密度脂蛋白受體的基因表達(dá)。MiR-33位于SREBP的內(nèi)含子上，作用于膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，抑制細(xì)胞內(nèi)膽固醇轉(zhuǎn)向細(xì)胞外并減少高密度脂蛋白的形成。而拮抗miR-33使血中總膽固醇和高密度脂蛋白膽固醇(HDL)增高[22]。MiR-122也參與調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。它在肝臟中高表達(dá)，并參與脂肪酸氧化及脂質(zhì)合成。MiR-122的減少可以使HDL及LDL同時(shí)減少。

MiR-145對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊有更直接的作用，增加miR-145的表達(dá)可以減少斑塊體積、縮小壞死核并促進(jìn)膠原合成，使斑塊穩(wěn)定。且miR-145作用于TGF-β受體，減少細(xì)胞基質(zhì)的形成[23]，它也可以通過(guò)抑制Krupple樣因子和其下游因子——心肌蛋白，減少平滑肌細(xì)胞的增生[24]，當(dāng)血管損傷時(shí)miR-145表達(dá)減少。與此相反，miR-221和miR-155具有促進(jìn)血管平滑肌增生的作用，且影響巨噬細(xì)胞的功能，增加斑塊破裂的風(fēng)險(xiǎn)[18]。另外，miR-9通過(guò)作用于酪氨酸激酶(JAK1)與金屬蛋白酶(MMP-13)抑制動(dòng)脈粥樣硬化中的炎癥反應(yīng)[25]，可能作為將來(lái)治療動(dòng)脈粥樣硬化的一個(gè)途徑。

7 小結(jié)

MiRNA的發(fā)現(xiàn)改變了人們對(duì)基因表達(dá)調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，其對(duì)信號(hào)通路的影響逐步被人們發(fā)現(xiàn)。MiRNA參與調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞、起搏細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞的功能，在心血管疾病中表達(dá)水平變化且在疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，且越來(lái)越多的證據(jù)證明miRNA將來(lái)可能成為診斷及預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)記，甚至可以作為治療靶點(diǎn)。綜上，miRNA在心血管疾病中起著至關(guān)重要的作用，并為未來(lái)的藥物治療提供了新的思考。