MicroRNAs在急性心肌梗死中的应用研究进展

白雪枫 综述 马宏 审校

(1.内蒙古医科大学研究生院，内蒙古 呼和浩特 010110； 2.内蒙古医科大学第四附属医院心内科，内蒙古 包头 014030)

心血管疾病在中国乃至全球是导致死亡的首要原因，其发病率和病死率都高居首位，且发病率呈逐年上升趋势[1]，其中急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是心血管疾病的主要致死疾病之一。AMI是冠状动脉持续性缺血缺氧引发的心肌坏死，多由于不稳定粥样斑块破溃，形成血栓闭塞管腔所致，其发病率逐年增高，对人类的健康和生存质量造成严重威胁[2]。目前，临床常用的诊断AMI的心肌标志物有肌红蛋白、肌酸激酶同工酶(CK-MB)和心肌肌钙蛋白(cTn)。肌红蛋白在发生心肌梗死后1～2 h即可升高，12 h内达到峰值，具有较高的敏感性；但其特异性较低，由于肌红蛋白在骨骼肌等组织中广泛存在，发生肌病或肌肉损伤时也有升高表现，不能有效地对AMI进行鉴别诊断。CK-MB绝大部分存在于心肌内，具有较高的特异性，在心肌梗死发生后3～6 h开始升高，于24 h达高峰，经治疗3～5 d后恢复，但与肌红蛋白相比其敏感性较低，故不能满足早期诊断的需求。心肌肌钙蛋白I(cTnI)在AMI患者胸痛发生0～6 h后即开始升高，16～24 h达到峰值，可持续7～10 d，其敏感性高于CK-MB，但cTn水平在发生心肌炎、肺栓塞或严重肾功能衰竭时也会升高。故上述标志物均有一定的局限性，不能绝对准确地诊断或者排除心肌梗死[3]。尤其是在Takotsubo心肌病(Takotsubo心肌病)和AMI的鉴别诊断中，两者都有胸部突发不适的症状，且都有肌钙蛋白升高、心电图ST段抬高、T波异常的表现。临床上常用冠状动脉造影对两者进行鉴别，不同于AMI患者，大部分Takotsubo心肌病患者经冠状动脉造影常无异常表现或只有轻度的冠状动脉狭窄，但仍有部分患者单支冠状动脉同样存在严重的狭窄，故其在AMI的鉴别诊断中作用有限。因此，有必要寻找敏感且特异的生物标志物来对AMI进行明确诊断。近年来，随着分子生物学的快速发展，针对AMI与microRNA的研究也有了较大的进展。多项研究结果显示，AMI患者外周血中microRNA表达水平的变化与AMI的病理生理发展过程密切相关，能够反映冠状动脉病变及心肌梗死的严重程度，且microRNA可抑制心肌细胞凋亡，调控心脏成纤维细胞重编程为心肌细胞，故可作为新兴的生物标志物用于AMI的早期诊断和治疗。

1 MicroRNA的生物学特性

MicroRNA是一类非编码单链小分子RNA(18～22个核苷酸)，由一段具有发夹环结构的长度为70～80 nt的单链RNA前体剪切后生成，广泛存在于真核生物的细胞内，具有高度保守性、表达时序性及器官组织特异性。MicroRNA的转录独立于其他基因，并不翻译成蛋白质，而是通过结合靶mRNA 3’端的非编码区，抑制蛋白质翻译或促进mRNA降解，在细胞分化、凋亡和细胞周期进程的调节过程中发挥重要作用[4]。最近的研究表明，在心肌中特异性表达的microRNA-499和microRNA-208与AMI的发生发展关系密切，可作为新的生物标志物用于临床。

2 MicroRNA对AMI的诊断作用

2.1 MicroRNA-499

MicroRNA-499是近年来发现的肌球蛋白编码的microRNA家族新成员，位于Myh7b基因的内含子中。多项研究发现microRNA-499与心肌细胞特异性基因表达有关，可通过多种信号通路的调控影响心肌细胞的生理功能，且在调节AMI后心肌细胞的抗凋亡、心功能恢复等方面有重要作用。MicroRNA-499主要表达于心肌，且在正常人血浆中浓度极低，但在发生AMI后1～3 h内，便可在患者血浆中检测到明显升高的microRNA-499，并在3～12 h达到峰值，且具有持续时间长、特异性高的特点，从而指出将其用于AMI早期诊断的可能性。Zhang 等[5]的研究进一步证实，与健康对照组比较，AMI患者的microRNA-499水平显著升高，患者在胸痛发作1 h后血浆中就可以检测出microRNA-499，且在9 h内其表达水平继续增加，无降低趋势。研究结果表明microRNA-499在诊断AMI的过程中能弥补CK-MB敏感性较低的局限性，为其作为早期诊断AMI的生物标志物提供了依据。相关分析显示，与cTnI相比microRNA-499的半衰期更短，有助于诊断初始AMI发生后的再梗死。此外，microRNA-499在卒中、急慢性肾功能衰竭中的水平与健康人相当，所以更具有特异性，弥补了cTnI在临床诊断中的不足[6]。辛金海等[7]指出microRNA-499和cTnI以及CK-MB的循环水平呈正相关，且microRNA-499和microRNA-208a的组合可显著提高诊断AMI的准确率。综上所述，microRNA-499对于早期的AMI具有诊断价值，与传统诊断标志物心肌肌钙蛋白T(cTnT)联合应用可提高诊断的准确率，且具有敏感性高、特异性强、半衰期短的特性，可用于AMI与肾衰竭的鉴别诊断以及AMI发生后再梗死的诊断，故可将其作为早期诊断AMI的有益标志物。

2.2 MicroRNA-208

MicroRNA-208是心脏中富集的微小RNA，在心肌组织中特异性表达，具有明显的组织特异性，参与心脏的发育及心肌损伤等病理生理机制，在肌球蛋白重链的产生中发挥着调节作用，且在心脏组织损伤期间水平会明显升高。近年来的研究表明，microRNA-208a与AMI发生发展有显著相关性，可成为新的生物学监测指标应用于临床实践。研究发现，经异丙肾上腺素诱导心肌损伤的大鼠模型血浆中microRNA-208a水平显著增加，但在肾损伤的大鼠模型中未观察到这种现象。此外，在健康个体或非AMI患者(如急性肾损伤、慢性肾功能衰竭、卒中或创伤患者)的血浆中检测不到microRNA-208a，但在90.9%的AMI患者和100%伴有胸痛的AMI患者中容易检测到microRNA-208a，说明microRNA-208a表达增加是心脏损伤的特异性改变[8]。Han等[9]通过比较42例AMI患者，22例不稳定型心绞痛患者和40例健康受试者microRNA-208的水平发现，症状发生后12 h内AMI组的microRNA-208水平明显高于不稳定型心绞痛组和健康对照组(P<0.01)，且在AMI患者中，血浆microRNA-208水平与血清cTnI水平呈正相关(r=0.700，P=0.000)。研究还表明，相对于只有一个冠状动脉狭窄的患者，在多个冠状动脉狭窄的患者其microRNA-208水平更高，说明microRNA-208可用于预测冠状动脉损伤的程度。动物实验和临床试验均表明血浆中microRNA-208在心肌损伤时可特异性表达，其水平在发生AMI后显著增加。因此，它也可作为AMI新的生物标志物用于诊断。

2.3 其他microRNA

其他microRNA如microRNA-214、microRNA-133和microRNA-1对于AMI也有一定的诊断价值。MicroRNA-214是心脏应激的敏感标志物，可在β-肾上腺素能受体的过度激活下发生上调，而这种上调能引起心脏肥大和心力衰竭。动物实验和临床研究表明，小鼠肥大心肌组织和人类梗死心肌组织中microRNA-214的表达均发生上调[10]。故microRNA-214可作为心脏重构的生物标志物，且对心肌梗死的发生有一定的诊断作用。MicroRNA-133通过分泌型卷曲相关蛋白、组蛋白脱乙酰基酶4及细胞周期蛋白D2等参与肌肉的发育，其异常表达与心脏肥大、心力衰竭等心肌疾病有关。Peng等[11]通过使用实时荧光定量PCR，证实与非AMI相比，AMI中microRNA-133水平在AMI中显著过表达，说明microRNA-133可作为AMI的潜在生物标志物。研究还发现接受经皮冠脉介入术(PCI)后，患者microRNA-133的表达水平显著降低，可能在一定程度上反映了缺血性心肌再生的迹象，提出可将microRNA-133用于评价缺血心肌的预后。MicroRNA-1具有心肌特异性，参与心脏的发育和心肌细胞的凋亡，也与冠状动脉疾病、缺血性心律失常以及心力衰竭的发生息息相关。Li等[12]的研究数据表明，与健康对照组相比，随着AMI的进展，患者血浆中microRNA-1的表达显著增加(P<0.01)，且血浆中microRNA-1的表达与研究人群的临床特征无关(P>0.05)。MicroRNA-1在AMI早期从坏死心肌中进入循环，且可随着心肌梗死的进展水平升高，表明microRNA-1有较强的敏感性和特异性，可用于早期AMI的诊断和病情进展的评估。Jaguszewski等[13]发现与Takotsubo心肌病患者相比，AMI患者的microRNA-1和microRNA-133a水平显著增加，表明microRNA-1和microRNA-133a可用于鉴别诊断Takotsubo心肌病和AMI。此外，经过分析比较AMI期间cTnT与microRNA-1的浓度，发现在AMI进展期间microRNA-1和cTnT之间虽然存在正相关，但循环性microRNA-1不能优于cTnT用于AMI的早期诊断。Xian等[14]的研究证实了microRNA-1对于AMI的诊断价值；但将其与特异性的microRNA-208、microRNA-499比较，后者则是筛查和预测AMI更可靠的生物标志物。MicroRNA-16可在心肌细胞肥大期间调节细胞周期调控蛋白和cyclin/Rb途径，microRNA-26a的过表达可显著降低成纤维细胞数。MicroRNA-16和microRNA-26a被认为是与应激和抑郁相关的microRNA。Jaguszewski等[13]研究发现与健康对照组和AMI组比较，Takotsubo心肌病患者的microRNA-16和microRNA-26a水平明显升高，故同样可将其用于Takotsubo心肌病与AMI的鉴别诊断。这些研究表明microRNA-16、microRNA-26a、microRNA-1和microRNA-133可作为AMI诊断的新型生物标志物，用于鉴别诊断Takotsubo心肌病和AMI，但microRNA-1的诊断价值并不优于cTnT以及上述的microRNA-208和microRNA-499。

3 MicroRNA对AMI的治疗作用

3.1 MicroRNA-499

MicroRNA-499作为具有诊断价值的潜在生物标志物，对AMI的治疗也有积极作用。Hosoda等[15]经研究发现microRNA-499可从结构和功能上诱导心脏干细胞分化为心肌细胞，促进梗死后心肌的增殖和重建，对于治疗心肌梗死、改善预后有着重要的临床意义。Gidlöf等[16]发现心肌梗死患者的循环microRNA-499-5p水平较高，且与左室射血分数呈负相关，提出可用microRNA-499-5p的表达水平来评估死亡风险，表明其在AMI的预后判断方面也有一定的作用。Li等[17]的研究指出，microRNA-499-5p的异位过表达可减少由缺氧诱导的心肌细胞的凋亡，而内源性microRNA-499-5p的表达抑制则会增加心肌细胞的凋亡率，故其在发生AMI时可通过减少心肌细胞的凋亡和坏死来发挥保护作用，预防心力衰竭的发生。大鼠AMI模型中microRNA-499-5p的异位过度表达可通过降低大鼠心脏梗死区域的心肌细胞凋亡来减少心肌梗死面积。综上所述，microRNA-499可用于评估死亡风险，促进梗死后的心肌重构，其异位过表达可减少心肌细胞凋亡，在AMI期间对梗死的心肌组织具有一定的治疗作用。

3.2 MicroRNA-208

MicroRNA-208作为心脏中特异性表达的新型生物标志物，可用于AMI临床干预的评估和预后的判断。Han等[9]研究了42例AMI患者，其中17例成功接受了急诊PCI，这些患者在PCI后的24 h内microRNA-208水平明显降低，表明成功的临床干预可降低AMI患者microRNA-208的表达。此外，研究表明microRNA-208a可增加内皮糖的表达，诱导AMI大鼠的心肌纤维化。阿托伐他汀和缬沙坦可通过降低microRNA-208a水平和内皮糖的表达来减少AMI诱导的心肌纤维化的发生[18]，对心肌细胞同样有一定的保护作用。刘肖肖等[19]的研究发现高水平microRNA-208b可增加AMI患者发生主要不良心脏事件的危险性，是潜在的预测AMI患者临床预后的指标。这些研究结果表明，miRNA-208与AMI的心肌纤维化密切相关，且对于早期临床干预的评估、判断AMI患者预后是有价值的。

3.3 其他microRNA

研究表明，其他microRNA对于心肌保护也有重要作用。MicroRNA-214可通过抑制纤维化发挥心脏保护作用，通过抑制第10号染色体同源丢失性磷酸酶张力蛋白基因的表达水平保护过氧化氢诱导的心肌细胞凋亡和损伤[20-21]。MicroRNA-133具有抗凋亡作用，Xu等[22]经过研究发现卡维地洛可通过增加microRNA-133表达来达到保护心肌细胞的目的。Tao等[23]指出microRNA-1可促进心脏祖细胞分化为心肌细胞，且能将成纤维细胞重编程为心肌细胞样细胞，在发生AMI时可通过增强心肌细胞的再生来达到治疗的目的。综上可知，其他microRNA如microRNA-214、microRNA-133、microRNA-1也与AMI的治疗密切相关。

4 小结与展望

近几年，针对microRNA与AMI的研究十分热门，多项研究表明，microRNA的高敏感性和特异性对于AMI的早期诊断具有重要意义，且在临床治疗和判断预后等方面也有关键作用。在诊断方面，microRNA-208和microRNA-499具有更高的诊断价值，与microRNA-1相比，心脏特异性microRNA-208和microRNA-499在AMI筛查和预测中被认为是更可靠的生物标志物[23]。此外，microRNA-208a和microRNA-499联合检测AMI的阳性率明显高于单一检测，说明两者联合检测可显著提高AMI的早期诊断率[7]。MicroRNA-16、microRNA-26a、microRNA-1和microRNA-133可用于Takotsubo心肌病和AMI的鉴别诊断。在治疗方面，microRNA-499、microRNA-214和microRNA-133均可抑制心肌细胞凋亡发挥保护心肌的作用。高水平microRNA-208b与AMI患者主要不良心脏事件的发生密切相关，故可作为预测AMI患者临床预后的指标；但由于目前临床研究中的样本数量太少，很可能会导致结果产生偏倚，因此还需通过更多更大样本量的临床试验来探索microRNA在AMI的作用机制，以期通过调节microRNA的表达，改善AMI患者的临床预后。

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