張文婧，趙 亮，單偉超

冠心病(CHD)是全球心血管疾病死亡的主要原因[1]?！吨袊难芙】蹬c疾病報(bào)告2020》指出，心血管疾病給我國居民和社會(huì)帶來的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)日漸加重[2]。在病變心臟或血管中miRNA的表達(dá)譜與正常組織有較大差異[3]。在包括血漿、尿液、唾液和精液在內(nèi)的人體細(xì)胞外體液中發(fā)現(xiàn)了大量的miRNA，血液中的一些循環(huán)miRNA已經(jīng)被認(rèn)為是幾種癌癥、心血管疾病、腦損傷和肝損傷的生物學(xué)標(biāo)志物[4]。這些發(fā)現(xiàn)揭示了miRNA有可能被用作非侵入性生物學(xué)標(biāo)志物[5]。人類體內(nèi)有2000多種miRNA，現(xiàn)已知800多種在心臟中表達(dá)，不同循環(huán)水平的miRNA可能是心血管疾病的潛在生物學(xué)標(biāo)志物[6]。本文就miRNA與CHD的發(fā)生、診斷等做一綜述。

1 miRNA的基本特征

miRNAs是在動(dòng)物、植物和一些病毒中發(fā)現(xiàn)的一類小型非編碼RNA，在mRNA水平上負(fù)向調(diào)節(jié)基因表達(dá)[7]。1993年在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)miRNA(let-4)，7年后發(fā)現(xiàn)let-7調(diào)節(jié)秀麗隱桿線蟲幼蟲的發(fā)育時(shí)間。第一個(gè)人類miRNA let-7發(fā)現(xiàn)于2000年[8]。目前已有近3000個(gè)人類成熟miRNA在miRBase miRNA數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行了注釋。

大多數(shù)成熟的miRNA序列都位于非編碼RNA的內(nèi)含子或外顯子及mRNA前內(nèi)含子內(nèi)[9]。大多數(shù)miRNAs基因被RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄為大的初級(jí)miRNAs (pri-miRNAs)[9]，其中包含一個(gè)或幾個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)，每個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)由大約70個(gè)核苷酸組成[10]。在細(xì)胞核中，pri-miRNAs被Drosh酶切割成莖環(huán)結(jié)構(gòu)[11]，稱為前體miRNAs。在通過Exportin 5將前miRNA輸出到細(xì)胞質(zhì)后[12]，它們?cè)诃h(huán)附近被Dicer酶分裂成小的雙鏈RNA[13]。然后miRNA雙鏈被加載到“argonaute”蛋白中[14]，促進(jìn)核糖核蛋白復(fù)合體的組裝，稱為RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體[15]。成熟的miRNAs通過堿基配對(duì)被引導(dǎo)至其靶mRNA的3' 端，并導(dǎo)致mRNA的不穩(wěn)定和翻譯抑制。人類miRNA堿基對(duì)其目標(biāo)的配對(duì)通常是不完美的[16]。內(nèi)含子miRNAs的表達(dá)調(diào)控與其宿主基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控相同。此外，轉(zhuǎn)錄后調(diào)控途徑可能會(huì)影響單個(gè)發(fā)夾的穩(wěn)定性或加工過程[17]。據(jù)估計(jì)，miRNAs調(diào)控大約三分之一的蛋白編碼基因表達(dá)[18]。它們既被認(rèn)為是表觀遺傳變化(即DNA甲基化)的目標(biāo)，也是表觀遺傳修飾因子(如DNA甲基轉(zhuǎn)移酶)[19]。miRNAs的生物發(fā)生、表達(dá)調(diào)控、生物學(xué)功能及miRNAs在表觀遺傳學(xué)和細(xì)胞間通訊中均具有一定的作用。通過對(duì)miRNA敲除模型和轉(zhuǎn)基因過表達(dá)實(shí)驗(yàn)的研究，已經(jīng)廣泛探討了單個(gè)miRNA的生物學(xué)功能[20]。近年來，miRNAs已經(jīng)作為治療方法或疾病的治療靶點(diǎn)被引入。

2 miRNA與CHD的發(fā)生

CHD通常會(huì)導(dǎo)致流向心肌的血流減少和不足，從而導(dǎo)致與氧氣和營養(yǎng)供應(yīng)減少相關(guān)的心肌損傷[21]。內(nèi)皮細(xì)胞激活[22]、單核細(xì)胞浸潤、向巨噬細(xì)胞分化和泡沫細(xì)胞形成，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙和平滑肌細(xì)胞增殖，最終使得CHD發(fā)生。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種miRNA通過控制趨化因子的表達(dá)水平來調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞功能，從而影響動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展。

2.1miRNA與內(nèi)皮細(xì)胞 血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡在冠狀動(dòng)脈硬化的發(fā)生、發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。內(nèi)皮細(xì)胞凋亡是導(dǎo)致斑塊不穩(wěn)定的重要原因[23]，內(nèi)皮細(xì)胞死亡可能導(dǎo)致動(dòng)脈血栓形成，從而使得急性冠狀動(dòng)脈閉塞和患者猝死。下調(diào)miRNA-26a-5p通過抑制PI3K/Akt通路誘導(dǎo)CHD內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[24]。miRNA-1185通過靶向UVRAG和KRIT1誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[25]。lncRNA TUG1通過調(diào)節(jié)氧化型低密度脂蛋白刺激的血管平滑肌細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)中的miR-148b/IGF2軸來調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和凋亡[26]。miRNA-21介導(dǎo)高磷酸鹽誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，其涉及ERK1/2/miRNA-21/PDCD4途徑軸[27]。脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體，通過介導(dǎo)miRNA-342-5p來保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受動(dòng)脈粥樣硬化干擾[28]。miR-200b-3p過表達(dá)可以通過減少組蛋白脫乙?；?的產(chǎn)生，來促進(jìn)氧化應(yīng)激下的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡[29]。

血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖在促進(jìn)內(nèi)皮愈合和改善血管功能的過程中至關(guān)重要。miRNA參與內(nèi)皮細(xì)胞增殖過程。miRNA-126通過抑制MAPK信號(hào)通路調(diào)節(jié)在高濃度葡萄糖下培養(yǎng)的HUVEC細(xì)胞的增殖和遷移[30]。miRNA-29b-3p通過靶向視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞中的血管內(nèi)皮生長因子A和血小板衍生生長因子B鏈來抑制細(xì)胞增殖和血管生成[31]。外泌體環(huán)狀RNA circ_0074673通過miRNA-1200/MEOX2軸調(diào)節(jié)HUVEC的增殖、遷移和血管生成[32]。miRNA-216a通過Smad3/IkappaBalpha途徑誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞衰老和炎癥反應(yīng)[33]。來自人臍帶血的外泌體通過miR-21-3p介導(dǎo)促進(jìn)皮膚傷口愈合[34]。miRNA-126調(diào)節(jié)缺氧誘導(dǎo)因子-1α，抑制內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、增殖和血管生成等能力，造成內(nèi)皮細(xì)胞衰老、內(nèi)皮功能障礙等，進(jìn)而影響血管正常功能[35]。FMRP通過miR-181a-CaM-CaMKⅡ途徑調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管生成[36]。

2.2miRNA和單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞 動(dòng)脈粥樣硬化的第二階段是白細(xì)胞從血流中聚集和遷移到脂蛋白滯留和內(nèi)皮功能障礙的動(dòng)脈壁。單核細(xì)胞是向動(dòng)脈壁遷移的重要白細(xì)胞[37]。單核細(xì)胞是髓源性樹突狀細(xì)胞和組織駐留巨噬細(xì)胞的前體，它們分化為泡沫細(xì)胞，巨噬細(xì)胞攝取脂蛋白導(dǎo)致巨噬細(xì)胞向泡沫細(xì)胞分化，是動(dòng)脈粥樣硬化的標(biāo)志[38]。miRNA是影響單核細(xì)胞浸潤的分子之一[39]。miRNA-27a和miRNA-23a在外周血單核細(xì)胞中的表達(dá)水平與CHD患者一些炎癥和抗炎細(xì)胞因子具有相關(guān)性[40]。miR-155通過促進(jìn)趨化因子配體2在M1型巨噬細(xì)胞中的表達(dá)而起促動(dòng)脈粥樣硬化作用，從而增強(qiáng)血管炎癥。微陣列分析顯示，在新內(nèi)膜形成模型中，miR-365、miR-145、miR-143和miR-155表達(dá)下調(diào)，而miR-352、miR-214、miR-146和miR-21表達(dá)上調(diào)[41]。

2.3miRNA與血管平滑肌細(xì)胞 平滑肌細(xì)胞形態(tài)、生理生化改變與動(dòng)脈粥樣硬化密切相關(guān)。miRNA通過多種信號(hào)通路調(diào)控血管平滑肌細(xì)胞的功能。一方面，在球囊機(jī)械損傷情況下，miR-21可減少新內(nèi)膜病變的形成。miR-21通過直接靶向磷酸酶和緊張素同源物，間接提高Bcl-2的表達(dá)水平，導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞的高增殖和低凋亡。另一方面，骨形態(tài)發(fā)生蛋白和轉(zhuǎn)化生長因子-β信號(hào)通路增加了miR-21的表達(dá)，減輕了動(dòng)脈粥樣硬化程度。進(jìn)一步評(píng)估抑制miR-21引起的抗增殖作用，以及它在減輕非機(jī)械性血管損傷所致動(dòng)脈粥樣硬化中的作用，可為延緩疾病發(fā)展提供新的靶點(diǎn)[42]。

3 miRNA與CHD的診斷

3.1CHD的早期診斷 臨床以上腹疼痛為早期就診者需要與多種危重疾病相鑒別，尤其CHD早期的診斷至關(guān)重要[43]。一項(xiàng)研究表明，在CHD患者中，miR-155有可能通過多個(gè)靶點(diǎn)調(diào)節(jié)Th1/Th2細(xì)胞平衡[44]。

3.2急性冠狀動(dòng)脈綜合征的診斷 現(xiàn)今急性冠狀動(dòng)脈綜合征的診斷大多依靠肌鈣蛋白檢測或排除急性心肌梗死(AMI)。雖然肌鈣蛋白檢測技術(shù)不斷改進(jìn)，但是假陽性結(jié)果仍占相當(dāng)大的比例[45]。血液循環(huán)miRNA水平在疾病狀態(tài)中的表達(dá)發(fā)生變化，因此可能作為心血管疾病的生物學(xué)標(biāo)志物[46]。一項(xiàng)涉及424例疑似急性冠狀動(dòng)脈綜合征的臨床研究顯示，血漿miR-208b和miR-499-5p水平成功區(qū)分了心肌梗死，暗示其具有作為診斷生物學(xué)標(biāo)志物的潛力[47]。miRNA可能有助于提高AMI血液生物學(xué)標(biāo)志物的診斷準(zhǔn)確性。例如，miR-499-5p在非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)患者中高度升高，miR-499-5p區(qū)分NSTEMI和健康者的能力與心肌肌鈣蛋白T相似[48]。miR-1、miR-499和miR-21被確定與高敏感肌鈣蛋白聯(lián)合應(yīng)用可顯著提高急性冠狀動(dòng)脈綜合征患者的診斷價(jià)值[49]。與不穩(wěn)定型心絞痛患者相比，心肌梗死患者miR-1、miR-133a和miR-208b升高，miRNA水平與肌鈣蛋白水平相關(guān)[50]。

4 miRNA在評(píng)價(jià)CHD預(yù)后中的作用

在一個(gè)由873例侵襲性診斷CHD患者組成的大隊(duì)列研究中，miR-197、miR-223及miR-126被確定為心血管死亡的強(qiáng)預(yù)測因子[49]。這些結(jié)果不僅將miRNA在心血管疾病中的診斷潛力轉(zhuǎn)移到預(yù)后水平上，還表明其在心血管疾病一級(jí)和二級(jí)預(yù)防中的應(yīng)用前景廣闊。

另一方面，CHD患者支架內(nèi)再狹窄可影響經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(PCI)后的長期預(yù)后[51]。球囊損傷后miRNA在血管壁中異常表達(dá)[52]，因此可以作為PCI后疾病進(jìn)展的生物學(xué)標(biāo)志物。據(jù)報(bào)道，與藥物洗脫支架植入后無胰島素抵抗的對(duì)照患者相比，胰島素抵抗患者的循環(huán)miR-21、miR-143、miR-145和miR-100表達(dá)異常[53]。新近的一項(xiàng)研究證實(shí)，PCI后豬和小鼠模型中循環(huán)miR-21水平失調(diào)[54]。

5 miRNAs簇和心血管疾病

隨著生信工程的發(fā)展，開發(fā)了許多miRNA目標(biāo)預(yù)測算法，并使用計(jì)算和實(shí)驗(yàn)室技術(shù)對(duì)其準(zhǔn)確性和精度進(jìn)行了測試[55]。miRNA靶預(yù)測和注釋可以為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供有用的信息[56]。目標(biāo)基因分析miRNAs可以基于各種算法調(diào)節(jié)大量目標(biāo)基因，這些算法可用于預(yù)測所選miRNAs的目標(biāo)[57]。現(xiàn)今，可以在移動(dòng)設(shè)備上高效地可視化和查詢大量miRNA-Seq數(shù)據(jù)[58]。另有研究表明，單獨(dú)miRNA診斷及預(yù)測效能有限，根據(jù)miRBase(V21)(http://www.miRBase.org/)，人類基因組包含153個(gè)miRNA簇，其中包含468個(gè)miRNA[59]。miRNA簇成員在內(nèi)皮細(xì)胞活化和血管形成中很重要。miR-17/92簇對(duì)于內(nèi)皮細(xì)胞的激活、新生血管形成和心血管發(fā)育很重要。miR-143/145簇對(duì)血管平滑肌細(xì)胞的遷移、可塑性和收縮等功能具有重要作用。心肌細(xì)胞的發(fā)育和分化均受miR-17/92簇的調(diào)控。與心臟發(fā)育和再生相關(guān)的miRNA簇包括miR-1/133a簇[60]。miR-126、miR-128、miR-17-92群和miR-232427群可控制血管的發(fā)育、生長和分化，另外某些miRNA也有助于炎癥的調(diào)節(jié)[61]。miRNAs簇為指導(dǎo)心血管疾病的診斷及預(yù)后評(píng)估提供了可能。

6 小結(jié)及展望

盡管miRNA的產(chǎn)生和成熟過程已被確定，但是調(diào)節(jié)miRNA降解的機(jī)制仍不清楚[62]。一個(gè)miRNA通常標(biāo)靶多個(gè)基因，而一個(gè)基因也可以被多個(gè)miRNA同時(shí)標(biāo)靶。miRNA基因在出現(xiàn)和衰退方面更具動(dòng)態(tài)性，隨著時(shí)間的推移，miRNAs的活性受到嚴(yán)格控制，靶向性降低[63]。開發(fā)基于miRNA的治療方法的最大挑戰(zhàn)是為每種疾病類型確定最佳的miRNA候選物或miRNA靶點(diǎn)[64]。在對(duì)心血管疾病診斷、治療及預(yù)后評(píng)估方面，盡管多年來進(jìn)行了大量涉及miRNA療法的臨床前研究，但是迄今為止只有少量miRNA應(yīng)用于臨床。未來我們將進(jìn)一步研究miRNA的潛在機(jī)制，會(huì)給我們提供新的機(jī)遇。