中药特异miRNA在心血管疾病治疗中的作用

钟莉萍，王肖龙，王英杰，沈智杰，林文勇，吴瑶瑶



中药特异miRNA在心血管疾病治疗中的作用

钟莉萍，王肖龙，王英杰，沈智杰，林文勇，吴瑶瑶

miRNA 是一类19个～25个核苷酸大小的非编码RNA，参与了基因的转录与翻译的调节，在哺乳动物心血管疾病的发生、发展过程中发挥重要作用。最近研究表明：植物来源的miRNA 可以稳定地存在于动物的血液中，并参与了机体多种靶蛋白的调控，因此检测血液中植物源性miRNA水平的变化，对于评估中药的疗效和阐明其作用机制具有重要意义。

心血管疾病；miRNA；作用机制

miRNA 是一类19个～25 个核苷酸大小的非编码的RNA，通过与靶基因(mRNA)碱基配对方式引导沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)降解mRNA或阻碍蛋白质翻译，在转录后水平负调节基因表达，从而参与细胞一系列重要进程。miRNA 主要在转录后水平调控基因的表达。成熟miRNA 结合到包含Argonaute (AGO)等蛋白的核糖核蛋白复合物中形成miRNA 诱导的沉默复合体(miRNA-induced silencing complex，miRISC)，从而介导特异mRNA 靶标的转录后基因沉默。miRNA 和miRISC 复合体主要通过两种方式调控靶基因的表达，一种是通过碱基非完美互补结合靶基因mRNA，阻碍翻译过程，但mRNA水平维持不变；另外一种是完美互补结合靶基因mRNA，影响靶基因mRNA 的稳定性或降解mRNA，从而间接调控生物的生长发育[1]。miRNA 通过调控靶基因的表达发挥生物学功能，已经确定的miRNA功能涉及到生物的分子免疫机制、干细胞的分化、细胞信号转导方面等[2-5]。人类有1 500多个miRNA被鉴定，调节约60%的蛋白转录过程[6-7]。 2012年12月有研究报道通过给予选择性的miRNA可以显著促进心肌细胞增殖和心脏修复，40种miRNA可以有效增加乳鼠心肌细胞的DNA合成和胞质分裂，进一步研究证实miR-590和miR-199a可以促进成体心肌细胞再次进入细胞循环，促进乳鼠和成体鼠的心肌细胞增殖[8]。也有研究报道[9-12]提示miR17-92，miR21，miR133 及miR29 等调控参与心脏损害修复。有研究表明miRNA 在哺乳动物体内的血清和血浆中稳定存在，参与调节体内诸多生物学过程如细胞分化、凋亡、增殖。最近的研究也发现循环中的miRNA多数包裹在Exosomes里[13]，Exosomes是一种膜性囊泡，首先胞内体膜通过逆出芽方式向内出芽形成小囊泡，包容部分细胞浆成为多囊泡胞内体；多囊泡胞内体随之与细胞膜相融合，存在于其内部的囊泡结构被释放到细胞外形成Exosomes。由于其体积微小(<100 nm)，可有效避免单核巨噬细胞的吞噬，并能较自由地穿过血管壁及细胞外基质，因此可以在体液中广泛分布，最终可与周围细胞发生膜融合，实现生物膜的循环，并传递蛋白质、mRNA、miRNA，在细胞与细胞之间进行信息传递。Exosomes含有大量与其结构和功能密切相关的miRNA，通过自分泌或旁分泌的方式作用于自身或远隔的靶细胞并调节其功能。Ji 等[14]在实验中证实循环miRNA可以准确地反映心肌损伤情况，Exosomes携带的miRNA可能会成为诊断冠心病的新的生物标志物[15-18]。课题组人员参加的研究结果显示从心脏干细胞培养液中提取的Exosomes 中富含miR-451，直接心肌注射可以减缓缺血再灌注损伤[19]。我们在前期研究中证实iPS源的exosomes可以传递有心肌保护作用的microRNA，2014年11月18日在Chicago举行的AHA年会做会议汇报。汇报的主题为：Exosomes From Induced Pluripotent Stem Cells Deliver Cardioprotective miRNAs and Prevent Cardiomyocyte Apoptosis in the Ischemic Myocardium，在研究中证实iPS源的exosomes可以传递有心肌保护作用的miRNA[20]。

在植物中普遍存在的核苷酸长度为19 nt ～24 nt内源性单链非编码miRNA，最近研究表明：中药来源的miRNA可以通过日常摄食的方式进入人体血液和组织器官，调控人体靶基因表达，进而影响人体生理功能，中药miRNA 可能是中药作用的有效成分和物质基础。检测血液中中药源性miRNA水平的变化，对于评估中药的疗效和阐明中药作用机制具有重要意义。植物中的miRNA会被甲基化修饰，即在其两端加上甲基，把它“加固”，因此其结构非常牢固，因而植物miRNA分子不容易被破坏。2012年张辰宇[21]在Cell Res上发表用含有大量miR168a 的稻米喂食小鼠后，血液内miR168a 的含量迅速上升，证明水稻miR168a 通过膳食途径进入小鼠体内；在体外将合成的miR168a 转染人的上皮细胞系，然后收集分泌的微囊泡并加入到HepG2肝细胞系中，发现它不能改变LDLRAP1 mRNA的表达水平，但却降低了LDLRAP1 蛋白水平，这一结果说明miR168a 作用于LDLRAP1 mRNA 造成翻译抑制，从而导致该蛋白含量下降。2015年张辰宇[22]在Cell Research发表了最新研究发现，miRNA2911能在金银花煎剂中选择性地富集，且小鼠饮用金银花煎剂后，miR-2911在小鼠血浆和肺组织中富集。人工合成的miRNA2911可通过靶向作用于PB2 和NS1这两个流感病毒复制必需的基因，抑制多种流感病毒；给小鼠饮用金银花汤剂，可预防其感染IAV，并降低小鼠感染H5N1病毒后的死亡率。这些研究发现不仅证实外源的中药或是食物中的miRNA，可被哺乳动物胃肠道有效地吸收，并能对细胞起到重要的调控作用。王宇亮等[23]在研究中验证了丹参、生地黄中miRNA的存在，初步证明了生地黄经水煎后部分miRNA可通过消化道进入人体血液中，中药中被证实存在miRNA，这些特异的miRNA可以在物种之间传递，这些发现为研究中药的作用机制提供了新的思路和策略。中药中的miRNA 可能是中药作用的有效成分和物质基础，相关机制可能是中药疗效的作用机制之一。

植物中的miRNAs是否能够有效的干扰mRNAs，必须有足够数量匹配RNA靶向沉默。细胞中发挥作用的miRNAs表达水平都非常高。而在细胞内检测到植物miRNAs表达相对较低。植物中的miRNA在物种之间传递遗传信息的研究还处于起步阶段，并且还有很多未知的领域。在张辰宇的研究中证实外源miRNA是通过exosomes运输和发挥作用的，但其具体作用机制还不是非常清楚。

以中药特异miRNA为切入点探索中药的作用机制，将对中药的功效和临床应用乃至中药的剂型开发和新药研制带来新思路。中药自身含有的miRNA可以进入人体，并发挥生物学效应，这对于中药作用机制的研究和中药的发展无疑具有非常重要意义。

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(本文编辑郭怀印)

国家自然科学基金项目(No.81303075)；上海市科委基金项目(No.14401931100)

上海中医药大学附属曙光医院(上海 201203)

吴瑶瑶，E-mail：wangyingjie7421@163.com

R541 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2016.22.016

1672-1349(2016)22-2640-03

2016-09-08)

引用信息：钟莉萍，王肖龙，王英杰，等.中药特异miRNA在心血管疾病治疗中的作用[J].中西医结合心脑血管病杂志，2016，14(22)：2640-2642.