心力衰竭与microRNA相关性的研究进展

柳云恩，韩秀敏，张玉彪，佟昌慈，侯明晓

1.沈阳军区总医院急诊医学部，全军重症战创伤中心实验室，辽宁省重症创伤和器官保护重点实验室，辽宁 沈阳 110016;2.沈阳军区总医院先心内科，辽宁沈阳110016

心力衰竭是指由任何原因引起的心肌结构和功能变化，导致心室充盈和射血障碍而引起的一组临床综合征[1]。研究发现，冠心病、高血压、心律失常、瓣膜异常和甲亢都可引起心力衰竭[2]。目前，欧洲心力衰竭患者达1 400万人，美国心力衰竭患者约4 800万人，2010年印度心力衰竭患者约490万人～1 800万人[3]。2013年我国心血管病报告指出，35～74岁人群心力衰竭患病率为0.9%[4]。然而，对于心力衰竭的治疗策略，目前除使用药物干预影响其进展外，尚无特异性治疗手段。随着世界人口日趋老龄化，寻找有针对性的治疗心力衰竭新方法是目前亟待解决的医学难题之一。

microRNA是真核生物中一种长度约为22个核苷酸大小、参与基因转录后调控的非编码单链小分子RNA。它可特异性识别和结合靶标mRNA 3’-非编码区，在转录水平降解或抑制靶mRNA翻译，从而调控基因转录表达，参与疾病的发生、发展及转归[5]。目前，在心血管基础研究领域，microRNA对心力衰竭调控机制是当前研究的热点之一。因此，本文对与心力衰竭相关的microRNA研究进展作一综述。

1 microRNA-21

在心力衰竭发生、发展过程中，经常发生心肌细胞凋亡。通过对凋亡调控的研究发现，持续低氧刺激可以诱发心肌细胞凋亡，microRNA-21在凋亡的心肌细胞中表达下调，而FasL蛋白表达上调;同时，激活心肌细胞中Akt信号途径可以上调 micro RNA-21表达并下调 FasL蛋白表达[6]。相反，microRNA-21过表达可以抑制心肌细胞 PTEN和FasL蛋白表达上调，导致心肌梗死面积缩小，并延缓心力衰竭进展[6]。

心力衰竭是一系列心血管疾病的最终结果，在心力衰竭进展过程中的典型表现是心肌重构和心肌间质纤维化。研究发现，microRNA-21在心力衰竭者的心脏成纤维细胞中表达上调，明显高于其在正常心肌细胞中的表达量。在应激状态下，心脏成纤维细胞microRNA-21过表达可以明显激活ERKMAPK通路蛋白，促进成纤维细胞增殖和纤维化[7]。microRNA-21对心脏成纤维细胞增殖和纤维化影响可能与细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)/丝裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路抑制剂SPRY1相关，SPRY1可能是 microRNA-21的靶基因[8]。研究发现，在敲除microRNA-21基因的心肌肥大和心力衰竭小鼠，低表达的microRNA-21可明显降低心肌ERK-MAPK通路蛋白表达，抑制心脏间质纤维化，改善小鼠的心功能。据报道，低表达的microRNA-21可以改善心肌肥大，逆转应激性条件下诱导的心脏重构[9]。与手术对照组相比，主动脉狭窄患者心肌和循环microRNA-21表达升高，这种过表达仅限于细胞外基质，且与其靶基因之一PD-CD4呈负相关[10]。因此，microRNA-21通过抑制靶基因PTEN和FasL表达，抑制心肌细胞凋亡，缓解心力衰竭的进展。

2 microRNA-208

microRNA-208是心脏特异性 microRNA，它由MHC基因的一个内含子编码。研究发现，micro RNA-208缺失能够阻止小鼠心肌细胞在受到甲状腺素或血流动力学负荷过重刺激时发生肥大，抑制MHC表达上调，避免心肌纤维化[11]。研究表明，microRNA-208是心力衰竭桥接应激信号和下游蛋白表达的关键信号节点，此外，MHC基因除编码心肌收缩蛋白外，还通过表达microRNA-208来调控应激调节下的心肌基因表达。最近研究显示，micro RNA-208与甲状腺素诱导性心脏重构的一种介质甲状腺素受体相关蛋白1的编码基因启动子区相结合，提示二者间存在某种联系[12]。因此，控制microRNA-208表达可能是治疗心力衰竭的潜在策略之一。

3 microRNA-195

研究表明，microRNA-195基因在终末期心力衰竭患者血清中的表达上调，采用高表达的microRNA-195基因转染离体成年大鼠心肌细胞，可以使新生儿心肌细胞形态改变，导致调控心肌肥大的基因激活[13]。Northern印记分析特发性终末期心力衰竭患者调节肥大的microRNA-195基因表达增加。此外，研究还通过对野生型和CnA转基因小鼠心脏组织Northern印记分析证实了microRNA-195表达增加。体外研究发现，microRNA-195过表达促进心脏细胞生长，甚至会掩盖microRNA-1对心肌细胞生长的抑制作用，转基因小鼠心肌microRNA-195过表达导致心肌细胞肥厚和排列紊乱，从而诱发心力衰竭和扩张性心肌病[14]。有报道，心力衰竭早期患者的microRNA-195表达上调，使用microRNA-195类似物或抑制剂在原代培养的新生儿心肌细胞中也存在上述改变，表明microRNA-195可能对成人心脏基因亚型有特殊的调控作用[15]。

4 microRNA-24

研究发现，冠状动脉左前降支结扎4 h后，在原代培养的大鼠心肌细胞中microRNA-24表达上调[16]。此外，分别通过microRNA-24类似物过表达和microRNA-24抑制剂转染，可以抑制缺血心肌细胞凋亡和坏死，提示microRNA-24可能对心肌细胞有保护作用，这种保护作用可能与抑制编码大鼠心肌细胞B细胞白血病/淋巴瘤样蛋白11(BCL2L11)基因有关[16]。不同病因心力衰竭患者的心肌细胞中，microRNA-24表达均上调，microRNA-19在扩张性心脏病和主动脉瓣狭窄的心力衰竭中表达下调[17]。体内外研究发现，microRNA-24通过抑制钠钙交换器1(NCX1)、Ca2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶和BCL2样11(BIM)基因对缺血-再灌注心肌损伤发挥保护作用[18]。

5 microRNA-378

研究表明，心力衰竭患者 microRNA-21、-195和-214表达上调，而 microRNA-378表达下调[19]。终末期扩张性心脏病患者microRNA-378和micro RNA-7表达下调，而microRNA-181b和 microRNA-214表达上调，这些microRNAs变化经心衰患者和主动脉缩窄术小鼠(C57BL/6)证实。microRNA-378、-214和-181b在终末期心力衰竭的心功能障碍早期发生改变，它们可能潜在的调节心肌信号网络，导致心肌发生病理改变。microRNA-7预测靶标是酪氨酸蛋白激酶ErbB-2受体和Collagen 1基因;microRNA-214的靶标是肝癌衍生生长因子(hepatoma derived growth factor，HDGF)和 BCL1基因;microRNA-378是心肌营养素样细胞因子1(cardiotrophin like cytokine factor，CLCF1)和溶质载体家族2A基因(SLC2A)[19]。microRNA-378 在心肌缺血大鼠模型及处于缺氧环境中的H9c2心肌细胞中表达下调，通过抑制Caspase-3表达，microRNA-378过表达可明显改善细胞活力，抑制细胞凋亡和坏死。micro RNA-378抑制物有相反的效果，提示使用心肌保护性的microRNA可作为扩张性心力衰竭的潜在治疗手段[20]。

6 microRNA-423-5p

研究发现，非心力衰竭呼吸困难和健康人群循环水平的microRNA-423-5p表达增加。只有临床心力衰竭患者microRNA-423-5p表达上调。与非动脉粥样硬化心力衰竭相比，动脉粥样硬化心力衰竭microRNA-423-5p表达上调，呼吸困难患者micro RNA-675表达上调，与健康人群相比，非心力衰竭患者循环microRNA-423-5p表达明显上调[21]。有研究通过比较心力衰竭患者、慢性阻塞性肺疾病患者，其他呼吸困难患者和对照组循环microRNAs表达谱，发现心力衰竭患者microRNA-423-5p呈低水平表达，缺氧诱导microRNA-103表达，microRNA-27b参与丙酮酸和脂代谢，microRNA-423-5p由缺氧诱导，可增加血管生成[22]。收缩性心力衰竭患者血清microRNA-423-5p表达升高，它与反映心力衰竭临床预后的重要参数如血清脑尿肽(brain natriuretic peptide，BNP)浓度升高、宽幅QRS波、左室扩张和左房扩张等指标密切相关[23]。扩张性心力衰竭患者循环microRNA-423-5p水平升高，可能与N端脑尿肽前体(NT-proBNP)水平相关，反映扩张性心力衰竭的严重程度[24]。相反，有研究发现，射血分数减少的患者microRNA-423-5p水平与对照组类似[16]。

7 microRNA-126

研究发现，与健康受试者相比，心力衰竭患者血浆microRNA-126水平降低，它与心力衰竭经典标准物血浆BNP浓度呈反比;事实上，该研究还发现高水平的microRNA-126与患者的临床状况转好有关[25]。在慢性心力衰竭患者血管生成的早期生长细胞和循环CD34+细胞及其相关的靶标SPRED-1和同源盒基因A5(HOXA5)microRNA-126明显缺失[26]。然而，在microRNA-126敲除的小鼠实验中发现，microRNA-126通过调节血管形成，在心肌血管新生过程中发挥着关键作用。microRNA-126过表达防止由血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factors，FGF)活化导致的信号通路中SPRER-1 表达，促进血管生成[27]。

8 microRNA-210

Dahl盐敏感心力衰竭大鼠血浆microRNAs芯片分析表明，microRNA-210表达上调[24]。对重度心力衰竭患者芯片结果证实，microRNA-210表达水平明显增加[28]。红细胞中microRNA-451表达水平较高，溶血伴充血性心力衰竭患者可能与 micro RNA-451表达上调有关。表达上调的microRNA-494激活Akt途径和促凋亡、抗凋亡蛋白靶标，可能是缺血-再灌注心肌损伤的一个保护因素[28]。此外，血浆microRNA-210水平与心力衰竭标志物BNP密切相关，是一个很好的心力衰竭预后辅助标志物[28]。心力衰竭患者血清和脐带血中 microRNA-210和microRNA-30a表达上调，缺氧状态下HIF-α诱导microRNA-210表达且在大鼠H9c2心肌细胞中表达上调[29]。此外，microRNA-210可能通过抑制铁硫簇装配蛋白保护细胞免于凋亡。

9 microRNA-22

研究发现，5个 microRNAs(microRNA-22、-142-3p、-181d、-24-2和-450a)被确定为心肌肥厚的负调节因子，因为它们能减轻去甲肾上腺素诱导的新生大鼠心肌细胞肥大，转染这些抗microRNA可以明显改善去甲肾上腺素诱导的心肌肥厚[30]。与野生型小鼠相比，转基因小鼠microRNA-22过表达导致细胞和器官肥大，体外培养的乳鼠心肌细胞micro RNA-22促进心肌细胞肥大[31]。而microRNA-22敲除的小鼠心肌肥厚和心脏重构减轻，microRNA-22抑制去乙酰化酶1和组蛋白去乙酰化酶4两种重要的心脏功能表观遗传调节器[32]。

10 microRNA-133a

microRNA-133a是骨骼肌特有的，能促进肌性分化，同时在确定心肌细胞肥大上发挥关键作用。小鼠microRNA-133a过表达可通过抑制心肌细胞RhoA蛋白，细胞分裂调控蛋白42等靶标蛋白导致细胞肥大减轻[33-34]。主动脉狭窄患者主动脉瓣膜替换术后1年，循环microRNA-133a较残存的肥大患者表达高。microRNA-133a作为心肌肥厚的关键调节因子之一，联合其他临床参数可能会被用于预测左室肥厚是否可逆[35]。

11 其他

有研究发现，与对照组相比，心力衰竭患者仅有microRNA-499表达水平明显升高[36]。而另一项研究发现，对照组和心力衰竭组血浆均未检测到microRNA-499表达[37]。与对照组相比，扩张性心肌病患者microRNA-107、-139和-142-5p表达下调，而microRNA-142-3p和-29b表达增加[38]。扩张性心肌病患者心肌microRNA-107表达下调，而microRNA-29b表达上调[39]。microRNA-497表达水平较健康人群明显降低，且仍然发现在终末期心力衰竭患者表达[40]。重度纤维化患者较非纤维化和对照组，其microRNA-122表达明显下调，它可能通过上调转化生长因子(transforming growth factor，TGF)β1 实现[41]。

12 结语

综上所述，心力衰竭患者多种microRNAs表达失常，其中microRNA-423-5p与心力衰竭的临床诊断关系最密切，而microRNA-675表达在呼吸困难患者中上调最明显。microRNA-423-5p表达水平升高似乎与扩张性心肌病程度有关，且与BNP浓度呈正相关。实验研究表明，microRNA-126能刺激心肌血管新生和改善心功能。microRNA-133a联合其他临床参数可能被用作治疗可逆性左室肥厚的一种手段。

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