miRNA是一組長度18～24個核苷酸的內(nèi)源性小分子單鏈RNA。其在進化上高度保守，通過與靶基因3′非翻譯區(qū)(3′-untranslated region，3′-UTR)相結(jié)合，抑制靶基因mRNA的翻譯或使其降解，從而在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控生物體基因的表達。2001年Lagosquintana等在人類Hela細胞中首次發(fā)現(xiàn)microRNA-29(miR-29)，并發(fā)現(xiàn)其在炎癥、腫瘤、器官纖維化等疾病的發(fā)生和發(fā)展中具有非常重要的作用[1]。miR-29編碼基因位于人染色體7q32.3和1q32.2。miR-29編碼基因首先轉(zhuǎn)錄生成pri-miR-29，相繼被Drosha-DGCR8及Dicer酶剪切后，產(chǎn)生miR-29a、miR-29b和miR-29c[2]。研究表明miR-29家族在心力衰竭的病理過程中發(fā)揮著重要作用，其表達水平的變化與心室重塑的發(fā)生密切相關(guān)。

1 miR-29與心肌纖維化

心肌纖維化由成纖維細胞的增殖和細胞外基質(zhì)沉積所致，是引起心臟重構(gòu)及心力衰竭失代償?shù)闹匾蛑?。心肌的纖維化直接導致心室的順應(yīng)性下降，舒張功能降低，最終導致心力衰竭的發(fā)生。

Rooij等[3]研究發(fā)現(xiàn)在小鼠和人類的心臟中心肌梗死周邊區(qū)域miR-29的表達顯著下調(diào)，且與轉(zhuǎn)移生長因子-β1(TGF-β1)的介導有關(guān)。miR-29表達水平的降低導致其編碼與纖維化相關(guān)的細胞外基質(zhì)蛋白(包括FBN1、COL1A1、COL1A2和COL1A3)的靶基因表達增強，使膠原纖維和細胞外基質(zhì)分泌增加，從而介導了心肌梗死后的纖維化過程。Luna 等[4]同樣發(fā)現(xiàn)心肌梗死后，梗死區(qū)邊緣及遠處心肌中的miR-29表達下調(diào)，膠原纖維等細胞外基質(zhì)蛋白表達增多并在間質(zhì)沉積，從而引起了心臟纖維化的發(fā)生。Yang 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，丹參酮ⅡA能夠通過調(diào)節(jié)miRA-29b的表達從而在心肌梗死后心室重塑動物模型中發(fā)揮抗心肌纖維化的作用。

而對于在血管緊張素Ⅱ誘導的心肌纖維化動物模型中，Castoldi 等[6]發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ依賴性高血壓心肌纖維化的發(fā)生，是由下調(diào)的miR-133a和miR-29b通過調(diào)節(jié)膠原蛋白1A1表達實現(xiàn)的。Zhang等[7]研究發(fā)現(xiàn)敲除miR-29b能夠增強血管緊張素Ⅱ誘導的小鼠模型心肌纖維化發(fā)生的程度，而miR-29b的過表達則抑制了其心肌纖維化的發(fā)生和進展。并認為其可能的機制為miR-29b負性調(diào)節(jié)了其靶基因TGF-β1的表達，從而降低了TGF-β/Smad3信號通路的功能，最終抑制了心肌纖維化的發(fā)生。Zhou等[8]同樣發(fā)現(xiàn)，miR-29b能夠通過TGF-β/Smad3信號通路的介導，抑制纖維祖細胞向心臟成纖維細胞分化，從而抑制心臟纖維化的發(fā)生。Qi等[9]發(fā)現(xiàn)激活AMP活化蛋白激酶(AMPK)能夠減輕心肌纖維化小鼠心功能受損的程度，并減少心肌細胞間質(zhì)纖維化的發(fā)生。而進一步研究發(fā)現(xiàn)，其機制為AMPK的激活抑制了下游轉(zhuǎn)錄因子肝細胞核因子-4α(HNF-4α)的表達，降低了HNF-4α與TGF-β1啟動子的結(jié)合，最終導致TGF-β1的下調(diào)和miR-29家族的上調(diào)，從而抑制了細胞外基質(zhì)蛋白的表達。而miR-29除了可抑制細胞外基質(zhì)蛋白表達外，還可通過抑制其靶基CDK2的表達，從而抑制心肌纖維化的進展。

Dawson等[10]通過誘發(fā)動物犬室性心動過速建立充血性心力衰竭動物模型，研究發(fā)現(xiàn)與對照組相比，實驗組動物犬模型心房內(nèi)心肌細胞及成纖維細胞miR-29b的表達均明顯降低，并且隨著室速時間的延長，miR-29b的表達持續(xù)下降，而細胞外基質(zhì)蛋白FBN1、COL1A1和COL1A3的表達則顯著增高。Heid等[11]通過對衰老模型綠松石魚的研究發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，綠松石魚心臟中miR-29家族中miR-29a、miR-29b的水平明顯下降，然而膠原蛋白1A2(col1a2)/膠原蛋白11A1(col11a1)和膠原蛋白15A1(col15a1)表達水平降低，同時dnmt1、dnmt3a與5-甲基胞嘧啶(5mC)的表達平行減少。為了進一步研究miR-29在心臟中的作用，利用miR-29生物活性競爭性抑制劑產(chǎn)生了轉(zhuǎn)基因斑馬魚模型，通過超聲檢查發(fā)現(xiàn)實驗組綠松石魚的心臟顯著球化，其壓縮分數(shù)面積(FAC)明顯下降(實驗組為16%，對照組約為30%)，且在組織學發(fā)現(xiàn)實驗組心肌明顯肥大。

Lew等[12]研究發(fā)現(xiàn)暴露于亞臨床脂多糖水平的心肌細胞會發(fā)生心肌纖維化，而這種現(xiàn)象的發(fā)生與miR-29家族中miR-29c表達水平的降低有關(guān)。

以上研究表明，miR-29家族中miR-29b、miR-29c表達水平的降低可能與心肌纖維化的發(fā)生密切相關(guān)。而基于以上研究，Monaghan等[13]發(fā)現(xiàn)，通過向心肌梗死周邊區(qū)域注射外源性miR-29b，能夠使心肌梗死模型小鼠的心功能維持2～5周，而注射非靶向性miR的對照組小鼠的心功能則顯著下降。組織學檢測顯示，實驗組小鼠心肌梗死邊緣區(qū)新沉積的膠原蛋白明顯減少，而心肌梗死瘢痕區(qū)的血管分布顯著增多。這為心肌梗死后心力衰竭的預防和治療提供了很好的治療思路。

然而與以上研究結(jié)果不同，Sassi 等[14]研究認為miR-29家族促進了心肌細胞的纖維化。他們發(fā)現(xiàn)miR-29基因缺失或藥物抑制miR-29的表達后，主動脈縮窄模型小鼠心肌肥厚和纖維化的程度明顯減輕，心功能明顯改善，并認為其可能的機制為miR-29家族增強了心肌細胞Wnt信號通路的活性，從而激發(fā)心肌細胞的肥厚性生長，同時向心肌細胞及成纖維細胞釋放信號，促進與纖維化相關(guān)的蛋白質(zhì)分泌。他們認為，這種不同結(jié)果的出現(xiàn)可能與檢測的時間節(jié)點不同、miR-29家族各成員之間作用不同等因素有關(guān)。

2 miR-29與心肌肥厚

心肌肥厚是機體對多種刺激的代償性反應(yīng)，目的是增強心肌收縮力，維持心臟的收縮功能。但心肌肥厚常伴隨著心肌順應(yīng)性的降低，且心肌肥厚時心肌數(shù)量并不增多，線粒體的增大、增多均落后于心肌細胞的肥大，致心肌細胞因供能不足而發(fā)生凋亡，最終導致心功能的下降和心力衰竭的發(fā)生。

Soci等[15]研究發(fā)現(xiàn)，中等強度和高強度的游泳訓練誘導的心臟離心性肥大的大鼠模型中，miR-29的表達顯著增高。Roncarati等[16]在心肌肥大病人血漿中也同樣發(fā)現(xiàn)了有12種miRNA(miR-27a，miR-199a-5p，miR-26a，miR-145，miR-133a，miR-143，miR-199a-3p，miR-126-3p，miR-29a，miR-155，miR-30a，miR-21)的表達水平顯著升高，但其中只有miR-199a-5p，miR-27a和miR-29a與心肌細胞肥大有關(guān)聯(lián)。miR-29a同時也參與了心肌纖維化過程。韓巍[17]通過檢測高血壓左室肥厚病人、單純高血壓病人和健康對照者血漿miRNAs的表達譜，發(fā)現(xiàn)高血壓左室肥厚病人血漿中miRNA-29a-3p的表達顯著增高，且與心肌肥厚的程度呈正相關(guān)。進一步動物實驗表明，通過antagomiR-29a-3p抑制miRNA-29a-3p表達，能夠降低血漿中ANP和β-MHC蛋白的水平，改善心肌肥厚的程度。這些研究表明miR-29家族中miR-29a表達水平的升高與心肌細胞肥大的發(fā)生密切相關(guān)，且miR-29a可能是一種評價心肌重構(gòu)中心肌細胞肥大的潛在生物標志物。

關(guān)于miR-29家族引起心肌肥厚的作用機制研究有。熊玉娟等[18]發(fā)現(xiàn)miR-29b可抑制AKT信號通路上多種基因(EGF、TGFβ3、LEP、AKT1、AKT2、AKT3和HIF1A)的轉(zhuǎn)錄后翻譯，從而負性調(diào)節(jié)AKT信號通路在心臟中的作用，抑制心肌病理性肥厚。表明在心肌肥厚發(fā)生過程中miR-29b也發(fā)揮了一定的作用。

3 miR-29與心肌細胞凋亡

心力衰竭發(fā)展過程中常伴有心肌細胞的壞死和凋亡。在心肌梗死后心力衰竭的發(fā)生發(fā)展過程中，心肌細胞的壞死和凋亡是引起心臟重構(gòu)的主要原因和重要環(huán)節(jié)之一。

大量研究表明，miR-29家族能夠負性調(diào)節(jié)許多抗壞死基因(包括Tcl-1、Mcl-1、YY1、p85a、CDC42和DNMT3等)，從而抑制細胞的凋亡[19-21]。Ye等[22]研究表明，在缺血再灌注模型大鼠中，拮抗心肌細胞miR-29a、miR-29c表達，可使細胞凋亡蛋白酶-3活性降低，從而保護H9c2心肌細胞免受IR損傷，顯著減少心肌梗死面積和抑制細胞凋亡；相反，miR-29a表達的增多則促進細胞凋亡。Caces等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在缺血再灌注損傷小鼠心肌細胞中miR-29a的表達明顯增加，而胰島素樣生長因子-1(IGF-1)的表達則顯著下降。IGF-1可以抑制細胞凋亡信號通路，是miR-29a的靶基因之一。這表明缺血再灌注損傷小鼠心肌凋亡的機制可能為miR-29a表達水平的增高，抑制了IGF-1的作用，從而導致細胞凋亡信號通路活性增強，促進了細胞凋亡的發(fā)生。而Han C通過體外細胞實驗同樣發(fā)現(xiàn)[24]，在促進細胞凋亡的高糖培養(yǎng)基中培養(yǎng)的心肌細胞miR-29a的表達顯著增加，IGF-1的表達明顯降低。利用拮抗劑抑制miR-29a的表達后，IGF-1的水平則明顯升高，從而抑制了細胞凋亡。

4 小 結(jié)

miR-29表達水平的變化與心力衰竭過程中心肌纖維化、心肌肥厚及心肌細胞凋亡的發(fā)生密切相關(guān)，而其家族不同成員在心肌重構(gòu)的過程中發(fā)揮的作用有所不同。其中，miR-29a能增強心肌細胞Wnt信號通路的活性，激發(fā)心肌細胞的肥厚性生長，同時向心肌成纖維細胞釋放信號，促進與基質(zhì)纖維化相關(guān)的蛋白質(zhì)分泌，引起心肌肥厚發(fā)生。miR-29a也能夠抑制IGF-1的表達，導致細胞凋亡信號通路活性增強，促進心肌細胞的凋亡。這表明在心力衰竭過程中miR-29a表達水平的增高促進了心肌肥厚及心肌細胞凋亡的發(fā)生。而與其相反的是，miR-29b能夠通過直接抑制其與纖維化相關(guān)的細胞外基質(zhì)蛋白(包括FBN1、COL1A1、COL1A2和COL1A3)的靶基因表達，使膠原纖維和細胞外基質(zhì)分泌減少，或通過負性調(diào)節(jié)其靶基因TGF-β1的表達，抑制TGF-β/Smad3信號通路的活性等途徑，抑制心肌纖維化的發(fā)生。同時miR-29b也能夠抑制AKT信號通路的活性，從而抑制心肌病理性肥厚。這表明心力衰竭過程中，miR-29b表達水平的降低促進了心肌纖維化及心肌肥厚的發(fā)生。除此之外，目前研究顯示miR-29c表達水平的降低與心肌纖維化的發(fā)生也存在著一定關(guān)系。根據(jù)以上研究結(jié)果，推測抑制心肌細胞miR-29a的表達或提高心肌組織中miR-29b、miR-29c的水平可能在心力衰竭的預防或治療中發(fā)揮一定的作用。