張倩，趙新湘，孫林

(昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院，昆明650000)

miRNA是近年發(fā)現(xiàn)的一大類長度約為22個單核苷酸的內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA[1]，在諸多細胞進程中執(zhí)行重要的調控功能。miR-21作為miRNA家族中的一員，可參與多種心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展[2～4]。研究顯示，miR-21在幾乎所有的心血管細胞，包括心肌細胞、心肌成纖維細胞、血管平滑肌細胞及內(nèi)皮細胞中均有表達[5]，且在心肌成纖維細胞中的表達明顯高于心肌細胞[2，6，7]。本文就miR-21與心肌纖維化關系的研究進展作一綜述。

1 miR-21與心肌纖維化的關系

成纖維細胞是心肌中最豐富的細胞類型之一[8]。雖然心肌成纖維細胞在器官發(fā)育過程中具有高度活性，但成人心肌成纖維細胞是靜止的，僅保持細胞外基質的低水平更替。當心肌受到機械性、缺血性或炎癥性損傷時，成纖維細胞被激活，產(chǎn)生過量的細胞外基質，繼而導致心肌纖維化形成及進展[9，10]。

心肌纖維化是心臟功能不全發(fā)生的重要病理因素。研究發(fā)現(xiàn)，miR-21在纖維化心肌中高表達，且表達量隨著心功能不全程度加重而增加；miR-21通過調節(jié)成纖維細胞的存活和生長因子的分泌來調控間質纖維化程度[6]；miR-21在心肌成纖維細胞和纖維化組織中的表達均增加[11]。miR-21抑制劑可抑制心肌成纖維細胞增殖，而受損心肌中肌成纖維細胞迅速增加[12]。內(nèi)皮-間葉組織轉化(EndoMT)是心肌成纖維細胞來源的最重要方式[13]。EndoMT是一個復雜的過程，可使內(nèi)皮細胞獲得間葉組織細胞表型，表現(xiàn)出間葉組織特性，此過程主要發(fā)起者是轉化生長因子β(TGF-β)。TGF-β信號通路是調控成纖維細胞增殖與分化的主要信號通路。Kumarswamy等[14]研究證實，miR-21通過PTEN/Akt通路參與TGF-β介導的EndoMT過程。Cheng等[15]報道，TGF-β可誘導纖維化心肌組織高表達 miR-21，Celastrol及LY2109761(TGF-β抑制劑)可降低TGF-β誘導的miR-21表達。TGF-β下調可抑制心肌纖維化，故TGF-β被認為是心肌纖維化過程中的關鍵分子[16]。Liu等[17]和Zhong等[18]研究表明，在肺和腎纖維化過程中miR-21表達增加，進一步佐證了miR-21在促進EndoMT過程中的作用。

2 miR-21介導心肌纖維化的機制

miR-21介導心肌纖維化形成及發(fā)展的機制一是通過調控成纖維細胞增殖與分化的Smads和CADM1/STAT3途徑，促進心肌纖維化細胞增殖及分化；二是通過調控成纖維細胞凋亡的MAPK/ERK、PTEN/MMP-2以及PDCD4/SPRY1等途徑，抑制心肌纖維化細胞凋亡[19～22]。

2.1 促進成纖維細胞增殖與分化

2.1.1 Smad3途徑 研究證實，Smad3主要參與肌成纖維細胞轉分化和介導TGF-β誘導的細胞外基質合成及TIMP上調[23，24]。抑制Smad3信號可防止心室纖維化重塑。Liang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，在心肌纖維化過程中，miR-21可直接在蛋白質水平上下調TGF-β蛋白Ⅲ(TGF-βGⅢ)。相反，TGF-βGⅢ通過抑制TGF-β1產(chǎn)生和Smad3磷酸化來調節(jié)miR-21表達，進而降低心肌成纖維細胞中的膠原分泌[26]。

2.1.2 Smad7途徑 郭東等[26]研究證實，miR-21通過抑制Smad7基因表達，激活成纖維細胞，進而促進其增殖與分化。Smad7基因能抑制TGF-β信號轉導通路，通過與細胞膜上的TGF-β受體競爭性結合，阻斷TGF-β信號在胞質內(nèi)的傳導[27]。抑制TGF-β/Smads信號通路可減輕糖尿病導致的心肌纖維化[28]。郭東等[26]研究表明，miR-21表達在梗死交界區(qū)明顯上調，通過抑制靶基因Smad7表達，進而促進TGF-β介導的成纖維細胞增殖與分化，最終促進梗死心肌組織的修復。

2.1.3 CADM1/STAT3途徑 Cao等[11]研究表明，miR-21過表達與心肌成纖維細胞中的CADM1/STAT3相關，STAT3 mRNA和蛋白表達在活化的成纖維細胞和纖維化組織中增加。miR-21抑制CADM1可能導致STAT3表達上調，CADM1可能通過抑制STAT3活性，繼而抑制細胞增殖。TGF-β通過STAT3誘導成纖維細胞增殖與分化，而CADM1 mRNA和蛋白表達在心肌纖維化組織和成纖維細胞中顯著降低。有研究采用miR-21模擬物和抑制劑處理心肌成纖維細胞，觀察了CADM1/STAT3變化，發(fā)現(xiàn)miR-21可抑制CADM1表達。因此推測，miR-21通過CADM1/STAT3途徑促進心肌成纖維細胞增殖、分化和心肌纖維化。miR-21、CADM1和STAT3有可能作為成纖維細胞活化和纖維化的治療靶點。

2.2 抑制成纖維細胞凋亡

2.2.1 MAPK/ERK途徑 miR-21可通過MAPK/ERK信號轉導途徑抑制心肌成纖維細胞凋亡。Thum等[6]報道，上調miR-21表達可增強MAPK/ERK通路的信號轉導，抑制成纖維細胞凋亡，從而促進心肌纖維化。miR-21基因沉默則可抑制MAPK/ERK通路的信號轉導，從而抑制心肌纖維化，改善心功能。與此同時，miR-21在心肌成纖維細胞中的異常表達也會抑制SPRY1蛋白表達，間接導致MAPK/ERK通路激酶活性增加，從而促進心肌纖維化和心臟重構[6]。TGF-β1是miR-21的上游正調節(jié)因子。TGF-β1介導的miR-21上調可促進心肌纖維化[14]。Cheng等[15]研究表明，由celastrol引起心肌纖維化的機制與miR-21/ERK下調有關，celastrol通過抑制TGF-β1/miR-21信號轉導通路進而抑制心肌纖維化[25]。

2.2.2 PTEN/MMP-2途徑 TGF-β1通過抑制MMP表達和誘導蛋白酶抑制劑合成來抑制蛋白酶降解細胞外基質的活性[29]。PTEN是miR-21作用的重要靶分子，miR-21水平升高可通過抑制PTEN基因表達產(chǎn)物PI3K和PKB的表達來抑制PTEN功能，抑制梗死區(qū)心肌成纖維細胞中MMP-2表達，抑制心肌成纖維細胞凋亡，從而介導細胞外基質降解。

2.2.3 PDCD4/SPRY1途徑 在細胞外間質纖維發(fā)生EndoMT的過程中，程序性細胞死亡因子4(PDCD4)和Sprouty同源物1(SPRY1)作為miR-21的靶基因，可促進成纖維細胞表型的發(fā)展，參與miR-21調節(jié)的心肌纖維化過程[30]。此外，miR-21介導的PDCD4和SPRY1靶向作用還間接促進許多細胞外間質中纖維化標志物的表達。miR-21不僅是最容易調節(jié)的miRNA，而且是心臟中促進EndoMT發(fā)生最重要的miRNA，可通過直接靶向PDCD4和SPRY1來促進EndoMT形成。但PDCD4和SPRY1效應并不能完全解釋miR-21的所有表型效應。

2.2.4 Bcl-2途徑 癌基因Bcl-2是抑制心肌細胞凋亡的重要介質，Bax是促進線粒體途徑細胞凋亡的重要蛋白[31，32]，二者能調控心肌細胞凋亡。Bcl-2是心肌成纖維細胞、血管內(nèi)皮細胞甚至腫瘤細胞中重要的細胞凋亡抑制因子。Dong等[2]研究發(fā)現(xiàn)，miR-21可調節(jié)Bcl-2表達。研究發(fā)現(xiàn)，抑制miR-21表達可導致Bcl-2表達降低，而miR-21過表達則可導致Bcl-2表達升高。提示miR-21通過上調抗凋亡基因Bcl-2表達而抑制心肌成纖維細胞凋亡。

2.2.5 FasL途徑 在心力衰竭及心肌缺血過程中，F(xiàn)asL是心肌細胞凋亡通路的主要活化因子，可介導心肌梗死引起的細胞凋亡。Sayed等[21]在缺氧環(huán)境下觀測到心肌組織中miR-21表達降低，并證實miR-21靶向調節(jié)FasL。在長期的心肌缺氧過程中，miR-21下調對增強該蛋白的表達具有重要意義。過表達miR-21的轉基因大鼠能抑制PTEN及FasL的表達上調，縮小梗死面積及抑制心力衰竭進展。

綜上所述，miR-21通過多種途徑介導心肌纖維化的形成及發(fā)展。一方面通過調控成纖維細胞增殖與分化的Smads和CADM1/STAT3途徑，促進心肌纖維化細胞增殖及分化；另一方面通過調控成纖維凋亡的MAPK/ERK、PTEN/MMP-2以及PDCD4/SPRY1等途徑，抑制心肌纖維化細胞凋亡。但miR-21在心肌纖維化中的多種信號傳導通路存在一定交叉，可同時作用于多種信號通路來調節(jié)心肌纖維化。