陳亞麗 王世強(qiáng) 李丹 王國(guó)軍

1 上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)康復(fù)中心（上海200438）

2 上海上體傷骨科醫(yī)院（上海200438）

3 湖南工業(yè)大學(xué)體育學(xué)院（株洲412000）

心血管疾?。–VD）的致殘率和致死率高、花費(fèi)大、治療費(fèi)用大，已經(jīng)成為危害人們健康的主要疾病。據(jù)《中國(guó)心血管病報(bào)告2017》數(shù)據(jù)，我國(guó)心血管病患病人數(shù)已達(dá)2.9億，嚴(yán)重影響我國(guó)人民群眾的身體健康。研究心血管疾病的發(fā)病發(fā)展機(jī)制有助于開發(fā)有效的心血管疾病的治療藥物，有助于探尋新的心血管疾病的預(yù)防手段和策略。

長(zhǎng)期規(guī)律的有氧運(yùn)動(dòng)能夠有效降低心血管疾病的發(fā)病率，減輕疾病的癥狀，對(duì)心血管疾病具有良好的預(yù)防和治療作用。長(zhǎng)久以來(lái)，研究人員對(duì)運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)心肌保護(hù)效應(yīng)、促進(jìn)心臟健康的生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行了深入研究。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)對(duì)多個(gè)心肌微小RNA（microRNA，miRNA）具有調(diào)節(jié)作用，可能介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)心肌的保護(hù)效應(yīng)，為運(yùn)動(dòng)心臟的研究提供了新的視角。心血管疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，伴隨著病理性心肌重塑。病理性心肌重塑包括心肌肥厚、心肌細(xì)胞凋亡、心肌纖維化等環(huán)節(jié)[1]。研究表明，運(yùn)動(dòng)通過(guò)miRNA 對(duì)心肌細(xì)胞肥大、細(xì)胞增殖、間質(zhì)重塑、細(xì)胞凋亡、血管再生和電重塑等過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)性心臟重塑[2]。近期研究報(bào)道，運(yùn)動(dòng)改善心肌缺血再灌注損傷、心肌梗死、糖尿病性心肌病、心衰等心臟疾病癥狀，miRNA可能介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)心肌保護(hù)作用，進(jìn)而抑制病理性心肌重塑[3-6]。本文從心肌細(xì)胞肥大、心肌細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、心肌血管再生和心肌纖維化等生物過(guò)程，綜述了miRNA 的運(yùn)動(dòng)心肌保護(hù)效應(yīng)。本文應(yīng)用Pub Med、Medline、web of science、知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索2008年5月至2018年5月關(guān)于運(yùn)動(dòng)心肌與miRNA 相關(guān)方面的文獻(xiàn)，以“exercise，microRNA，cardiac hypertrophy or fibrosis or proliferation or apoptosis or angiogenesis”為英文檢索主題詞，以“運(yùn)動(dòng)，micorRNA，心肌肥大或纖維化、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、血管新生”為中文檢索主題詞。通過(guò)閱讀標(biāo)題和摘要進(jìn)行初篩，初步檢索得到英文文獻(xiàn)122篇，中文10篇，排除與本主題不相關(guān)的內(nèi)容，最終納入52篇符合標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)。

1 microRNA與心臟疾病

miRNA是包含大約22個(gè)核苷酸的非編碼RNA，從1993年第一個(gè)miRNA 被Lee 等發(fā)現(xiàn)以來(lái)，研究人員發(fā)現(xiàn)了38589 條miRNA（截止到2018年5月，http：//www.mirbase.org/）。研究發(fā)現(xiàn)，miRNA 在心臟發(fā)育、心肌細(xì)胞分化凋亡、心肌細(xì)胞增殖、血管再生、心肌肥大等多個(gè)生理和病理過(guò)程中具有重要作用。如表1所示。

1.1 miRNA與心肌肥大

病理性心肌肥大是多種心臟疾病常見的病理變化，表現(xiàn)為心肌增厚、心肌擴(kuò)張和心臟衰竭。近些年發(fā)現(xiàn)多個(gè)miRNA 在病理性心肌肥大過(guò)程中具有調(diào)節(jié)作用。包括抑制病理性心肌肥大的miRNA，如miR-1、miR-133a 等[7，8]；促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大的miRNA，如miR-208a、miR-155等[9，10]。

人體和動(dòng)物模型研究發(fā)現(xiàn)，miR-1 通過(guò)靶向調(diào)節(jié)多個(gè)信號(hào)通路抑制心肌肥大。Ikeda等在新生大鼠心肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，miR-1 通過(guò)下調(diào)肌細(xì)胞增強(qiáng)因子2A（Mef2a）抑制心肌細(xì)胞肥大。而在心衰的大鼠模型中，miR-1 呈現(xiàn)低表達(dá)，對(duì)Mef2a 的抑制作用減弱，進(jìn)而介導(dǎo)鈣調(diào)磷酸酶/活化T 細(xì)胞因子（CaN/NFAT）信號(hào)通路誘導(dǎo)小鼠心肌肥厚[7]。Fibullin-2（Fbln2）是miR-1的另外一個(gè)靶基因，在主動(dòng)脈縮窄誘導(dǎo)的左心室肥大大鼠模型中，miR-1的表達(dá)顯著降低，通過(guò)尾靜脈注射結(jié)合miR-1的慢病毒后，左心室肥厚程度得到抑制，心肌功能得到改善。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，miR-1可能通過(guò)激活MAPK信號(hào)通路防止病理性心肌重塑[8]。Diniz 等離體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，miR-1在甲狀腺激素誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大過(guò)程中，呈現(xiàn)低表達(dá)狀態(tài)，miR-1 的過(guò)表達(dá)抑制了甲狀腺素誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大。在體實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，miR-1 通過(guò)靶向作用于HADC4 mRNA 起抑制心肌細(xì)胞肥大的作用[11]。研究發(fā)現(xiàn)，miR-1在主動(dòng)脈縮窄誘導(dǎo)的病理性心肌肥大的大鼠模型中表達(dá)顯著下調(diào)，心肌細(xì)胞橫截面積顯著增加。離體研究確認(rèn)了線粒體鈣單向轉(zhuǎn)運(yùn)體（mitochondrial calcium uniporter，MCU）是miR-1 的調(diào)節(jié)靶基因，結(jié)果提示，miR-1的下調(diào)通過(guò)提升MCU的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞Ca2+的攝取能力，促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)動(dòng)性心肌細(xì)胞肥大模型中，miR-1/MCU通路與主動(dòng)脈縮窄誘導(dǎo)的病理性心肌肥大具有相同的變化，值得進(jìn)一步深入研究[12]。

表1 microRNA在病理性心肌重塑過(guò)程中的調(diào)節(jié)作用

與miR-1 類似，miR-133a 也起到抑制心肌細(xì)胞肥大的作用。在血管緊張素Ⅱ（Angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ）誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞肥大模型中，miR-133a 表達(dá)顯著降低，上調(diào)miR-133a可抑制心肌細(xì)胞肥大。進(jìn)一步研究研究表明，miR-133a 可能通過(guò)激活MAPK 通路，減少ERK1/2 的磷酸化，抑制心肌肥大程度[13]。與此一致，Diniz 等發(fā)現(xiàn)miR-133a 在甲狀腺激素誘導(dǎo)的心肌肥大模型中miR-133a的表達(dá)顯著降低。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-133a 通過(guò)靶基因Ⅰ型血管緊張素Ⅱ受體（Type 1 Angiotensin Ⅱreceptor，AT1R）起作用。人體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，血液miR-133a含量與左心室和室間隔心肌肥厚程度成負(fù)相關(guān)，可以作為預(yù)測(cè)心肌肥厚的生物標(biāo)志物[14]。

Diniz 等的另一項(xiàng)研究報(bào)道發(fā)現(xiàn)，甲狀腺功能亢進(jìn)引起心肌肥大過(guò)程中伴隨心肌miR-208a的表達(dá)上調(diào)，靶基因α-MHC 的表達(dá)顯著下調(diào)，而與miR-208b/β-MHC 無(wú)關(guān)。深入研究發(fā)現(xiàn)，α-MHC 通過(guò)促進(jìn)AT1R 表達(dá)誘導(dǎo)心肌肥大[9]。Callis 等研究發(fā)現(xiàn)，miR-208a 的轉(zhuǎn)基因過(guò)表達(dá)小鼠則表現(xiàn)為心肌肥厚性增長(zhǎng)，并誘發(fā)了心律失常，Myh6可能是其作用的靶基因。miR-208a敲除的小鼠則表現(xiàn)為正常的心肌生長(zhǎng)和正常的心律[15]。miR-155 也是誘導(dǎo)心肌肥大的miRNA。Yang 等通過(guò)Ang Ⅱ誘導(dǎo)H9C2心肌細(xì)胞肥大模型，轉(zhuǎn)染miR-155類似物或抑制劑，觀察細(xì)胞肥大變化情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，miR-155 聯(lián)合Ang Ⅱ比單純Ang Ⅱ更能促進(jìn)心肌細(xì)胞面積的增加。進(jìn)一步研究顯示，miR-155 可能通過(guò)下調(diào)靶基因AGTR1 抑制鈣信號(hào)通路促進(jìn)心肌肥大[16]。與此一致，Seok等也發(fā)現(xiàn)，miR-155也能促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大。不同的是，作者研究發(fā)現(xiàn)Jarid2是miR-155調(diào)控的靶基因，抑制miR-155 的表達(dá)能有效降低主動(dòng)脈縮窄誘導(dǎo)的心肌肥大[10]。

1.2 miRNA與心肌細(xì)胞增殖

心肌細(xì)胞數(shù)量減少是多種心臟疾病共有的結(jié)構(gòu)變化，影響了正常的心臟功能，最終導(dǎo)致心力衰竭的發(fā)生。通過(guò)一定的手段促進(jìn)心肌細(xì)胞的增殖進(jìn)而改善心臟功能，是促進(jìn)心臟恢復(fù)的重要策略。越來(lái)越多的研究證實(shí)，miRNA 對(duì)心肌細(xì)胞增殖具有調(diào)節(jié)作用。早年研究表明，在大鼠胚胎發(fā)育過(guò)程中，miR-133a 可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞的增殖，miR-133a基因敲除的大鼠心肌細(xì)胞增殖出現(xiàn)障礙。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-133a可能通過(guò)靶向抑制細(xì)胞周期蛋白cyclin D2 促進(jìn)心肌細(xì)胞的增殖[17]。Chen 等發(fā)現(xiàn)，miR-17-92 簇是心肌細(xì)胞增殖的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。在胚胎或新生小鼠心臟中剔除miR-17-92 簇，心肌細(xì)胞的增殖受到抑制，心臟發(fā)育明顯減緩。而miR-17-92 簇的過(guò)表達(dá)能顯著促進(jìn)胚胎、新生和成年小鼠心肌細(xì)胞增殖。研究還發(fā)現(xiàn)，miR-17-92簇過(guò)表達(dá)誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞增殖對(duì)心肌梗死損傷具有保護(hù)作用。離體研究進(jìn)一步證實(shí)，腫瘤抑制因子同源性磷酸酶-張力蛋白（phosphatase and tensin homolog，PTEN）是miR-17-92 簇的靶基因，介導(dǎo)了miR-17-92簇的心肌細(xì)胞增殖[18]。另外，Arif等發(fā)現(xiàn)miR-210介導(dǎo)了心肌細(xì)胞增殖。在離體培養(yǎng)的細(xì)胞中轉(zhuǎn)染miR-210，大鼠心肌細(xì)胞出現(xiàn)明顯的單細(xì)胞核增殖，并伴隨心肌細(xì)胞面積減少、多核細(xì)胞數(shù)量降低、細(xì)胞凋亡下降。另外，Bcl-2表達(dá)增加，而caspase-3表達(dá)下降。軟件預(yù)測(cè)分析結(jié)果表明，細(xì)胞周期抑制因子泛素連接酶（anaphase promoting complex，APC）是miR-210的靶基因。在心肌梗死小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，miR-210 轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞增殖，細(xì)胞凋亡下降[19]。

Huang等研究顯示，從增殖的新生心肌細(xì)胞到分化為終末細(xì)胞過(guò)程中，miR-128 的表達(dá)顯著上調(diào)。在體研究表明，miR-128 過(guò)表達(dá)損害了新生小鼠細(xì)胞增殖和心肌功能。miR-128通過(guò)上調(diào)多梳蛋白SUZ12 阻礙細(xì)胞周期蛋白抑制劑p27 的表達(dá)，進(jìn)而激活細(xì)胞周期蛋白Cyclin E 與CDK2 相結(jié)合并激活CDK2，驅(qū)動(dòng)細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞分裂。該研究提示，miR-128 可作為促進(jìn)內(nèi)源性心肌細(xì)胞增殖的重要靶點(diǎn)[20]。

1.3 miRNA與心肌血管再生

心肌血管再生增加了心肌細(xì)胞的血液循環(huán)，對(duì)促進(jìn)心臟康復(fù)具有重要意義。研究證實(shí)，多個(gè)miRNA 參與了血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、微小血管密度和心肌血管形成和再生的調(diào)節(jié)[21，22]。Arif 等的研究表明，miR-210 除了能夠促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡以外，還能誘導(dǎo)心肌血管再生。miR-210 通過(guò)抑制APC 的表達(dá)，間接促進(jìn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達(dá)，誘導(dǎo)心肌血管再生[19]。與此一致，F(xiàn)and 等發(fā)現(xiàn)，miR-210 激動(dòng)劑激活了HGF 的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖。在心梗大鼠模型中miR-210 的過(guò)表達(dá)增加了心肌微小血管密度，改善了心肌功能[23]。miR-126 促進(jìn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，維持了血管的穩(wěn)定性，在低氧或血管損傷模型中，miR-126 的高表達(dá)通過(guò)Spred-1 激活了VEGF 血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖信號(hào)，促進(jìn)了血管的形成[22]。人體研究也發(fā)現(xiàn)，miR-126 在慢性心衰病人血管形成的早期細(xì)胞（angiogenic early outgrowth cells，EOCs）中明顯減少。抑制miR-126 損害了EOCs 的血管形成和改善心臟功能的能力[21]。

另外一些microRNA 抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管形成。Duan等研究表明，在心衰小鼠模型中，心肌miR-214 的表達(dá)顯著下降，腺病毒轉(zhuǎn)染miR-214 的抑制劑抑制了異丙基腎上腺素誘導(dǎo)的心肌血管再生損害，改善了心臟功能。而miR-214 的過(guò)表達(dá)通過(guò)靶向抑制轉(zhuǎn)錄因子X(jué)BP1的表達(dá)，抑制了內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管形成[24]。研究表明，miR-34家族（miR-34a、miR-34b和miR-34c）介導(dǎo)了病理性心肌重塑，通過(guò)LNA-antimiR-34 抑制miR-34 家族的表達(dá)，增加了VEGF 和Notch1 的表達(dá)，激活了VEGF 和Notch 信號(hào)通路，促進(jìn)了心肌血管再生，改善心肌功能，抑制心肌梗死誘導(dǎo)的病理性心臟重塑[25]。

1.4 miRNA與心肌細(xì)胞凋亡

Roca-Alonso等證實(shí)，miR-30在心肌梗死心臟衰竭動(dòng)物模型中均顯著下調(diào)。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，miR-30可能通過(guò)抑制β1腎上腺素能受體（β1- and β2-adrenoceptor，β1AR 和β2AR）阻斷β腎上腺素能受體信號(hào)，進(jìn)而抑制心肌細(xì)胞凋亡[26]。Fang 等證實(shí)，在心肌缺血大鼠模型和1%低氧濃度下的H9C2 細(xì)胞模型中，miR-378 的表達(dá)顯著下調(diào)。miR-378 的過(guò)表達(dá)增加了細(xì)胞活力，抑制了細(xì)胞凋亡和壞死。而抑制miR-378加重了低氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和損傷。生物信息預(yù)測(cè)和熒光素酶報(bào)告進(jìn)一步證實(shí)，細(xì)胞凋亡關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子caspase-3 是miR-378的靶基因[27]。另外，有研究發(fā)現(xiàn)，miR-21具有顯著抑制心肌細(xì)胞凋亡的作用。在H9C2細(xì)胞模型中，氧化應(yīng)激誘導(dǎo)了細(xì)胞凋亡和miR-21的顯著下調(diào)，miR-21 過(guò)表達(dá)抑制了caspase-3 的表達(dá)。研究進(jìn)一步確認(rèn)程序性細(xì)胞死亡基因4（programmed cell death 4，PDCD4）是miR-21的靶基因，miR-21/PDCD4是抵抗氧化應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的重要通路[28]。

另外一些microRNA 則起抑制細(xì)胞凋亡的作用。Chen 等研究證實(shí)，miR-100 在H2O2誘導(dǎo)的心肌凋亡過(guò)程中顯著上調(diào)，且具有時(shí)間依賴性。抑制miR-100 阻礙了心肌細(xì)胞凋亡。進(jìn)一步研發(fā)發(fā)現(xiàn)，在低氧誘導(dǎo)的心肌凋亡過(guò)程中，miR-100 通過(guò)抑制胰島素樣生長(zhǎng)因子受體1（insulin-like growth factor 1 receptor，IGF1R）起作用。抑制IGF1R 表達(dá)增加了心肌細(xì)胞凋亡，去除了miR-100下調(diào)誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞保護(hù)效應(yīng)[29]。Yu等發(fā)現(xiàn)，miR-144 擬似物加重了高糖誘導(dǎo)的ROS 生成和心肌細(xì)胞凋亡，而miR-144 抑制劑通過(guò)激活Nrf2 信號(hào)通路，減少ROS 生成，抑制了心肌細(xì)胞凋亡，改善STZ 誘導(dǎo)的糖尿病小鼠心肌細(xì)胞凋亡[30]。

2 microRNA的運(yùn)動(dòng)心肌保護(hù)效應(yīng)

運(yùn)動(dòng)能夠通過(guò)促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡、增加血管生成、阻礙間質(zhì)纖維化等環(huán)節(jié)，產(chǎn)生心肌保護(hù)效應(yīng)，抑制糖尿病、缺血再灌注、高血壓、心肌梗死、心臟衰竭等疾病誘導(dǎo)的病理性心肌重塑，改善心臟功能。近年研究證實(shí)，miRNA通過(guò)降低心肌細(xì)胞凋亡、促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖、增加心肌血管生成和抑制心肌纖維化介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)引起的心肌保護(hù)效應(yīng)[33]。

2.1 miRNA介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)抗心肌細(xì)胞肥大

病理性心肌肥大伴隨心肌細(xì)胞體積增加、細(xì)胞直徑和長(zhǎng)度增加，即細(xì)胞肥大，分子水平上表現(xiàn)為肥大基因ANP/ANF、β-MHC 等被激活而表達(dá)上調(diào)。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)在一定程度上可通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA 抑制心肌細(xì)胞肥大，降低病理性心肌重塑。研究發(fā)現(xiàn)，在肥胖誘導(dǎo)的心臟病理肥大模型中，miR-208a 表達(dá)上調(diào)，靶基因Med13 含量相應(yīng)減少，β-MHC 表達(dá)增多，持續(xù)10 周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練降低了大鼠體重，減少了心肌miR-208a 含量，通過(guò)增加Med13 糾正β-MHC 的含量，降低心肌細(xì)胞肥大程度，抑制病理性心肌重塑[6]。醫(yī)學(xué)臨床和動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)的對(duì)病理心肌肥大具有重要調(diào)節(jié)作用的miR-1 和miR-133a，是否介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)抗心肌肥大的過(guò)程，目前尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的研究報(bào)道。

2.2 miRNA介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)抗心肌細(xì)胞凋亡

研究表明，中小強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)不僅能降低正常個(gè)體心肌細(xì)胞的凋亡發(fā)生率，而且還能抑制心肌梗死、心肌缺血和糖尿病等誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡程度，減輕心肌損傷程度。近年研究發(fā)現(xiàn)，miRNA 介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)抗心肌細(xì)胞凋亡效應(yīng)。如表2。

表2 運(yùn)動(dòng)通過(guò)miRNA抑制病理性心臟重塑

Souza等對(duì)心臟衰竭大鼠進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，通過(guò)基因芯片掃描發(fā)現(xiàn)，有17 個(gè)miRNA 顯著上調(diào)，14 個(gè)miRNA 顯著下調(diào)。miRWalk 軟件預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，這些變化的miRNA 主要通過(guò)TGF-β1、炎癥、凋亡、細(xì)胞增殖等途徑介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟衰竭的保護(hù)[3]。Zhao 等發(fā)現(xiàn)，8周的游泳運(yùn)動(dòng)增加了心肌miR-499 的表達(dá)，進(jìn)而抑制Drp-1的表達(dá)，降低了心肌凋亡程度[34]。在另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了心肌miR-21 和miR-30b 的表達(dá)，其可能通過(guò)調(diào)節(jié)PDCD4和Drp-1抑制小鼠心肌細(xì)胞凋亡[35]。在肺動(dòng)脈狹窄誘導(dǎo)的右心室重塑動(dòng)物模型中，miR-21表達(dá)下調(diào)，心肌細(xì)胞凋亡增加。運(yùn)動(dòng)可以顯著上調(diào)miR-21，通過(guò)抑制PTEN激活PI3K/Akt信號(hào)通路，抑制心肌細(xì)胞凋亡，改善右心室功能[36]。

中低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可抑制細(xì)胞凋亡，而大強(qiáng)度劇烈運(yùn)動(dòng)可能誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡，細(xì)胞凋亡對(duì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較為敏感，miRNA 是否參與了該過(guò)程的調(diào)節(jié)，尚不清楚[37]。前期研究曾發(fā)現(xiàn)，不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)microRNA的影響不同，其與細(xì)胞凋亡的關(guān)系如何，目前尚無(wú)相關(guān)的研究報(bào)道，將是未來(lái)研究方向之一[38，39]。

2.3 miRNA介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞增殖

研究表明，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)心肌細(xì)胞增殖對(duì)于運(yùn)動(dòng)性心肌肥大不是必要條件，而運(yùn)動(dòng)通過(guò)誘導(dǎo)心肌細(xì)胞增殖產(chǎn)生心肌保護(hù)效應(yīng)，進(jìn)而抵抗心肌缺血病理性心臟重塑，則不可或缺。多個(gè)miRNA參與了該過(guò)程的調(diào)節(jié)。

miR-222 是最受關(guān)注的可促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖的miRNA之一。Liu等發(fā)現(xiàn)，在跑臺(tái)和游泳誘導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)性心肌肥大小鼠模型中，miR-222 均呈現(xiàn)顯著上調(diào)。體外研究發(fā)現(xiàn)，miR-222 過(guò)表達(dá)促進(jìn)了心肌細(xì)胞增殖和體積增加，而抑制miR-222 顯著降低了心肌細(xì)胞數(shù)量和細(xì)胞體積。LNA-antimiR-222 在體抑制心肌miR-222的表達(dá)，游泳運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞增殖和體積增加明顯受到抑制。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，HIPK1 和HMBOX1是miR-222 的靶基因。在心肌缺血模型中，miR-222轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出較低的細(xì)胞凋亡率、較少的心肌梗死面積和心臟功能受損。結(jié)果提示，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心肌miR-222 上調(diào)能夠通過(guò)促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖，降低心肌缺血導(dǎo)致的病理性心臟重塑程度[5]。Shi 等發(fā)現(xiàn)miR-17-3p也介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的心肌保護(hù)效應(yīng)。研究表明，體內(nèi)抑制miR-17-3p 的表達(dá)，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞增殖明顯受到抑制。尾靜脈注射agomir-17-3p增強(qiáng)了心肌細(xì)胞增殖，產(chǎn)生心肌保護(hù)效應(yīng)，抑制缺血再灌注誘導(dǎo)的病理性心肌重塑。體外研究表明TIMP-3 可能是miR-17-3p 的調(diào)節(jié)靶基因，結(jié)果提示，運(yùn)動(dòng)通過(guò)上調(diào)miR-17-3p抑制TIMP-3增加心肌細(xì)胞增殖，抵抗缺血造成的病理性心臟重塑[40]。

以上兩項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，miR-222 和miR-17-3p 通過(guò)調(diào)節(jié)靶基因，進(jìn)而促進(jìn)心肌細(xì)胞增殖，并通過(guò)功能獲得或缺失的方法，進(jìn)一步確認(rèn)了以上兩種microRNA的關(guān)鍵作用，在運(yùn)動(dòng)心臟研究領(lǐng)域產(chǎn)生了較大的影響，這也為運(yùn)動(dòng)心肌microRNA領(lǐng)域的研究提供了借鑒和參考。

2.4 miRNA介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心肌血管生成

miR-126能間接調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)，是目前發(fā)現(xiàn)的介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)血管生成最重要的miRNA。Ghorbanzadeh等發(fā)現(xiàn)，8周的自主轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了大鼠心肌miR-126的表達(dá)，增加了心肌血管密度[41]。另外一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了小鼠心肌miR-126 的表達(dá)，靶基因Spred1的表達(dá)受到抑制，促進(jìn)了血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖，增加心肌血管密度，降低心肌梗死面積，改善心梗大鼠心臟功能[42]。與此一致，DA 等進(jìn)一步明確中等負(fù)荷運(yùn)動(dòng)和大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)使大鼠心肌miR-126 分別上調(diào)26%和42%，血管密度分別增加58%和101%，VEGF的表達(dá)分別增加42%和108%。其靶基因Spred-1分別下調(diào)41%和39%，進(jìn)而激活了促血管新生信號(hào)通路Raf-1/ERK1/2。另一個(gè)靶基因PI3KR2 分別下調(diào)39%和78%，同時(shí)P13K/Akt/eNOS 信號(hào)通路相關(guān)蛋白顯著增加[43]。田振軍和宋偉等也發(fā)現(xiàn)持續(xù)和間歇運(yùn)動(dòng)激活具有內(nèi)皮細(xì)胞特異性的miR-126，激活了下游PIK3R2/Spred1 通路，促進(jìn)心梗大鼠心肌梗死邊緣區(qū)血管新生，提升心功能，產(chǎn)生心肌保護(hù)效應(yīng)[44]。

2.5 miRNA介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)抗心肌纖維化

雖然過(guò)度運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生心肌膠原蛋白過(guò)度增多的風(fēng)險(xiǎn)，但中低強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)改善心肌間質(zhì)纖維化程度，是運(yùn)動(dòng)心肌保護(hù)效應(yīng)的重要方面。近些年，研究證實(shí)運(yùn)動(dòng)可通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA，降低心肌梗死等心臟疾病誘導(dǎo)的心肌纖維化。Melo 等研究表明，與未經(jīng)運(yùn)動(dòng)的心梗大鼠相比，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練使心梗大鼠梗死邊緣區(qū)域miR-29a和miR-29c的表達(dá)分別增加32%和63%，Col1A1和Col3A1分別降低63%和62%，減緩了心肌纖維化程度，改善了心梗大鼠心肌功能[4]。與此一致，肖麗等發(fā)現(xiàn)miR-29a 介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)抗心肌纖維化作用，miR-101a 也具有重要調(diào)節(jié)作用。間歇有氧運(yùn)動(dòng)抑制了TGF-β1/Smad信號(hào)通路，進(jìn)而上調(diào)了心肌miR-29a和miR-101a的表達(dá)，降低了心肌Col1A1和Col3A1的表達(dá)，抑制了心肌纖維化程度和瘢痕形成，改善了心梗大鼠心臟功能[45]。運(yùn)動(dòng)能夠抑制糖尿病誘導(dǎo)的心肌纖維化，Chaturvedi 等的研究證實(shí)miR-29b 和miR-455 參與了該過(guò)程的調(diào)節(jié)。該研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了包含miR-29b和miR-455的外泌體的釋放，而兩者的共同靶基因MMP-9的表達(dá)和活性均受到運(yùn)動(dòng)干預(yù)的抑制，糖尿病性心肌纖維化得到明顯改善[46]。

miR-29是調(diào)節(jié)膠原蛋白的關(guān)鍵microRNA，運(yùn)動(dòng)對(duì)其家族均有調(diào)節(jié)作用，介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)抗心肌纖維化。miR-21是另一調(diào)節(jié)心肌纖維化的關(guān)鍵microRNA，其可通過(guò)促進(jìn)心肌成纖維化細(xì)胞的增殖增加膠原蛋白的合成。本研究團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)通過(guò)TGFβ1促進(jìn)了心肌miR-21的表達(dá)，可能是運(yùn)動(dòng)性心肌纖維化產(chǎn)生的原因之一[38]。同時(shí)，其他學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，中強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)可通過(guò)miR-21抑制PDCD4，進(jìn)而降低心肌細(xì)胞凋亡[35]?？梢?，運(yùn)動(dòng)對(duì)心肌miR-21具有怎樣的調(diào)節(jié)作用，仍需深入研究。

3 總結(jié)與展望

心肌肥大、心肌纖維化、心肌細(xì)胞增殖與凋亡、心肌血管新生等生理病理變化在心肌缺血、心肌梗死、糖尿病性心肌病等心臟疾病的發(fā)生發(fā)展和康復(fù)中具有重要作用。miRNA在以上多個(gè)環(huán)節(jié)參與調(diào)控了心臟疾病的發(fā)生發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)，miR-1、miR-133a、miR-21、miR-29、miR-214 等miRNA 通過(guò)作用于一個(gè)或多個(gè)靶基因，并通過(guò)CaN/NFAT等信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)了病理性心臟重塑的發(fā)生發(fā)展。運(yùn)動(dòng)通過(guò)下調(diào)miR-208a 促進(jìn)Med13的表達(dá)，糾正β-MHC的含量，降低心肌細(xì)胞肥大程度。運(yùn)動(dòng)通過(guò)上調(diào)miR-21、miR-222、miR-17-3p、miR-126、miR-29、miR-101a等miRNA抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞增殖，增加血管新生，減輕心肌纖維化，進(jìn)而抑制病理性心臟重塑。其中，運(yùn)動(dòng)通過(guò)miRNA 促進(jìn)細(xì)胞增殖的研究較為深入，通過(guò)miRNA 調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞纖維化的研究也較為全面，而在血管新生和細(xì)胞凋亡方面進(jìn)行的相關(guān)研究較少，也較為淺顯，需要進(jìn)行深入的研究探討。某些miRNA，如miR-21可能對(duì)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較為敏感，深入研究不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)這些miRNA 的影響及作用，將有助于進(jìn)一步豐富和發(fā)展運(yùn)動(dòng)心肌保護(hù)效應(yīng)的生理學(xué)機(jī)制。

盡管不少研究發(fā)現(xiàn)miRNA 介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)心肌保護(hù)效應(yīng)，但miRNA 心肌保護(hù)效應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)制尚不清楚，多數(shù)研究停留在表達(dá)變化的層面，缺乏通過(guò)miRNA 的“功能獲得或缺失（gain or loss of function）”對(duì)其調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行深入的研究。近些年研究發(fā)現(xiàn)的外泌體囊泡包含并可分泌microRNA，外泌體來(lái)源的microRNA 對(duì)病理心肌重塑的調(diào)節(jié)，以及在運(yùn)動(dòng)心肌保護(hù)效應(yīng)中的作用將是未來(lái)的研究熱點(diǎn)。另外，目前的研究多是在動(dòng)物研究上進(jìn)行的，尚缺乏運(yùn)動(dòng)對(duì)miRNA 的調(diào)控與人體心臟健康的關(guān)系研究，哪些miRNA 可以作為運(yùn)動(dòng)干預(yù)心臟疾病效果評(píng)價(jià)的生物標(biāo)志物，也將成為未來(lái)的研究熱點(diǎn)。進(jìn)一步探究miRNA 在心臟疾病發(fā)生過(guò)程中的調(diào)節(jié)機(jī)制，探尋準(zhǔn)確的治療靶點(diǎn)和干預(yù)手段抑制心肌細(xì)胞肥大，減少細(xì)胞凋亡，減輕心肌纖維化，增加心肌細(xì)胞增殖，促進(jìn)心肌血管再生，對(duì)于控制和減緩病理性心臟重塑進(jìn)程、促進(jìn)心臟康復(fù)具有重要意義。