MicroRNA-590在心血管疾病中的研究进展

储时春 成威

230041 合肥，安徽省第二人民医院心血管内一科

微小RNA(microRNA，miRNA)是真核生物中一种长度约为22个核苷酸大小的非编码单链小RNA，通过特异性结合靶mRNA的3’非编码区(3’-UTR)，抑制靶基因翻译或者促进靶基因降解，从而负向调控基因的表达。既往研究发现，miRNAs广泛参与生长发育、器官形成、造血、细胞增殖分化与凋亡、肿瘤生成等生物学过程[1]。近年来研究证实，miRNAs在心血管系统中发挥关键作用，不仅与心脏及血管的生长发育密切相关，而且参与调控多种心血管疾病的病理生理过程，如动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)、高血压、心肌梗死和心律失常等。本文就miR-590在心血管疾病中的调控作用进行综述。

1 概述

MiR-590是microRNAs家族中的一员，广泛表达于肝脏细胞、心肌细胞、内皮细胞和巨噬细胞等多种细胞。miR-590基因位于染色体7q11.23中真核生物翻译起始因子4H(eukaryotic translation initiation factor 4H，EIF4H)基因第5内含子内，成熟miR-590是在细胞核内进行编码并在RNA聚合酶Ⅱ的作用下形成初级miR-590(pri-miR-590)，然后经过Drosha-DGCR8复合体剪切形成发夹状结构的前体miR-590(pre-miR-590)。通过Exprotin5复合物转运至胞浆后，pre-miR-590由Dicer剪切生成双链RNA，称为miR-590/miR-590*，随后在解螺旋酶的作用下分离为两条单链，其中靠近5’端茎部的miRNA加工成熟后即为miR-590，又称为miR-590-5p；靠近3’端茎部的miRNA加工成熟后即为miR-590*，通常很不稳定，经Dicer加工成熟后很快降解，有较髙水平表达的miR-590*通常标记为miR-590-3p。miR-590-5p和miR-590-3p均可结合到RNA诱导的沉默复合物(RNA-induced silencing complex，RISC)上，通过与靶mRNA的3’-UTR互补配对实现对靶基因的抑制。如果miRNA与靶mRNA完全配对，则靶mRNA被该复合物降解；若两者序列部分配对，靶mRNA不被降解，但不能翻译为蛋白质。通过调节靶基因，miR-590可能在心血管疾病中发挥重要作用，如炎症调节、调节脂质代谢、保护血管、预防心肌梗死和促进心肌再生等。

2 MiR-590与心血管疾病的关系

2.1 MiR-590与AS

AS是血管壁对血脂异常和内皮损伤的慢性炎症反应，包括白细胞的炎性募集和血管壁细胞的活化。致动脉粥样硬化的脂蛋白，如低密度脂蛋白诱导内皮细胞活化并侵入内膜，引起单核细胞募集到内皮下间隙分化为巨噬细胞，吞噬脂蛋白形成泡沫细胞。泡沫细胞最终死亡，导致细胞碎片和结晶胆固醇以及多种炎症细胞因子的释放，最终演进为晚期不稳定斑块[2]。

内皮细胞的功能障碍或凋亡已被认为是AS发生发展的起始因素[3]。研究发现miR-590-5p通过靶向抑制人血凝素样氧化低密度脂蛋白受体-1(Lectin-like，oxidized low-density lipoprotein receptor-1，LOX-1)和p53信号通路从而抑制氧化低密度脂蛋白(oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL)诱导的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)凋亡[4-5]。Luo等[6]进一步证实了miR-590-5p通过阻断LOX-1的表达抑制血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，Ang Ⅱ)诱导的HUVECs凋亡和活性氧(reactive oxygen species，ROS)生成。Yang等[7]研究发现miR-590通过抑制TLR4/NF-κB通路，促进人主动脉内皮细胞(human aortic endothelial cells，HAECs)增殖，阻断ox-LDL诱导的细胞凋亡；同时发现高脂饮食喂养的ApoE-/-小鼠主动脉组织中miR-590下调，过度表达miR-590显著减轻ApoE-/-小鼠主动脉粥样硬化病变。Wu等[8]研究结果显示姜黄素通过上调mir-590-3p的表达减轻细胞内氧化应激(oxidative stress，OS)同时增加内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)水平，逆转了Ang Ⅱ介导的内皮损伤。

单核巨噬细胞的激活是AS病理过程的关键环节。活化的内皮细胞分泌趋化因子，促进单核细胞募集到内皮下组织。单核细胞暴露于特定的微环境中分化成一系列的异质巨噬细胞。巨噬细胞中胆固醇的过度积聚形成泡沫细胞后发生凋亡，大量坏死的细胞形成坏死核心，促进易损斑块破裂和血栓形成。He等[9]分析发现，miR-590能够靶向结合人THP-1巨噬细胞脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase，LPL)的3’-UTR，抑制LPL基因，从而减少巨噬细胞内脂质蓄积和炎症细胞因子的分泌。进一步利用ApoE-/-小鼠模型研究，发现miR-590 mimic显著下调巨噬细胞中LPL的mRNA和蛋白表达，降低血脂及巨噬细胞内脂质蓄积，减轻血浆炎症水平，ApoE-/-小鼠AS斑块面积和脂质含量明显减少，miR-590发挥抗AS作用[10]。该团队近期研究发现，Nobiletin减轻脂质蓄积和炎症细胞因子分泌的机制，主要是通过增强miR-590对LPL表达的抑制作用实现的[11]。

AS斑块中的新生血管促进了斑块生长、白细胞交换、斑块内出血以及破坏斑块稳定性，是形成易破裂AS病变的关键过程[12-13]。Dai等[14]通过体外和体内实验均证实了miR-590-5p通过靶向抑制LOX-1和氧化还原敏感信号，从而抑制ox-LDL介导的血管生成。Li等[15]观察到YKL-40诱导成骨细胞产生IL-18，从而刺激内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPC)的血管生成，这个过程是通过FAK/PI3K/AKT信号通路抑制miR-590-3p实现的。这提示miR-590-3p对血管生成的负调控作用。通过细胞增殖、侵袭实验、划痕实验和成管实验，研究发现ox-LDL促进细胞增殖、迁移和成管，ox-LDL也上调了LINC00657的表达。利用siRNA对LINC00657的抑制显著抑制了ox-LDL诱导的内皮细胞增殖、迁移和导管形成。生物信息学分析表明，LINC00657序列与miR-590-3p有6个结合位点，ox-LDL处理的内皮细胞中LINC00657的上调与miR-590-3p的下调有关，而LINC00657的下调导致miR-590-3p的上调。miR590-3p抑制剂部分消除了si-LINC00657的抗血管生成作用。进一步的双荧光素酶分析发现，miR-590-3p通过直接结合缺氧诱导因子1α(hypoxia inducible factor 1a，HIF-1α)3’-UTR 689-696的位置，抑制HIF-1α的表达。miR-590-3p还抑制ox-LDL诱导的HIF-1α、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)和MMP-9表达的上调。这些结果表明，miR-590-3p参与了ox-LDL诱导的血管生成，并可能为AS的治疗提供一种新的策略[16]。

综上所述，miR-590通过抑制内皮细胞内LOX-1、TLR4、NF-κB、ROS和HIF-1a等相关基因，抑制了促AS因子诱导的内皮细胞损伤、凋亡及血管生成，同时miR-590通过抑制巨噬细胞内LPL基因减轻细胞脂质蓄积和炎症细胞因子的分泌。miR-590通过对内皮细胞和巨噬细胞的作用显著延缓AS的进展。

2.2 MiR-590与心肌梗死

心肌梗死的主要原因是冠状动脉阻塞和大量心肌细胞(cardiomyocyte，CM)的死亡，促进梗塞区周围的心肌再生成为降低心室重构和恢复心脏功能的关键。但是，成年心脏在诸如心肌梗死损伤后自我修复的能力非常有限。研究发现外源性的给予miR-590-3p显著促进新生期和成年动物CMs的增殖[17]。更有趣的是，miR-590-3p能刺激大鼠和小鼠心梗模型的心肌再生，几乎完全恢复心脏功能参数[17-19]。Zhao等[20]建立缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury，IRI)小鼠模型，发现通过抑制受体相互作用蛋白激酶1(receptor-interacting serine/threonine-protein kinase 1，RIPK1)和NF-κB信号通路，miR-590-3p可以减轻IRI小鼠的OS，促进CMs增殖以及抑制CMs凋亡。这些结果表明外源性给予miR-590-3p能显著刺激CMs增殖并促进心脏修复。

心肌梗死后心脏发生重构，持续的病理性重构是导致心力衰竭、心律失常甚至猝死的基础。心肌纤维化是心肌梗死后心肌重构的病理生理改变之一，心脏成纤维细胞的激活和增殖导致细胞外基质蛋白过多分泌以及伴随的间质纤维化在心肌梗死后纤维化过程中发挥关键作用。此外，心肌梗死后梗死交界区miR-590的表达下降，而转化生长因子β1(transforming growth factor β1，TGF-β1)、TGF-βRⅡ、ColⅠ、ColⅢ mRNA以及TGF-β1、TGF-βRⅡ、α-SMA蛋白的表达均增加。miR-590干预心脏成纤维细胞能够通过抑制TGF-βRⅡ表达，抑制Ang Ⅱ诱导的胶原蛋白分泌以及肌成纤维细胞转化，从而发挥抗纤维化效应。

MiR-590通过抑制RIPK1和NF-κB等基因促进CMs增殖并且抑制CMs凋亡，以及通过抑制TGF-βRⅡ基因抑制心肌肌成纤维细胞转化和胶原蛋白分泌等致纤维化效应，从而促进心肌梗死后心脏修复、改善心脏功能、发挥抗纤维化作用。

2.3 MiR-590与急性心肌炎

急性心肌炎是心肌组织的一种炎症性疾病。NF-κB诱导的炎症在心肌炎的发展中可能起到重要作用。在此过程中，许多炎症细胞因子如IL-6和单核细胞趋化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)被释放，直接导致心肌细胞坏死。研究发现在自身免疫性心肌炎(experimental autoimmune myocarditis，EAM)大鼠模型中，miR-590-3p表达显著降低。荧光素酶报告分析显示，miR-590-3p与p50亚基的3′-UTR直接相互作用，miR-590-3p的过度表达显著抑制p50的表达，抑制了NF-κB的活化并阻断体内IL-6/TNF-α的表达，减轻EAM的病变，改善心脏功能[21]。然而，Germano等[22]研究发现感染柯萨奇B病毒的HL-1小鼠心房肌细胞释放含有病毒颗粒的囊泡中高表达miR-590-5p，miR-590-5p通过阻断肿瘤抑制因子和促凋亡因子Spry1蛋白提高细胞存活和促进病毒的长时间复制。过度表达miR-590-5p的细胞明显更容易感染。上述研究表明，miR-590在心肌炎中的不同作用可能取决于miR-590的具体类型。miR-590-3p通过抑制NF-κB活化从而减轻心肌炎，miR-590-5p通过抑制Spry1基因从而增加心肌细胞的病毒易感性，进而加重心肌炎。

2.4 MiR-590与心房颤动

心房颤动最重要的特征是心房结构和电生理学的改变，即所谓的心房重构。心房重构具有与心房肌束之间和内部明显纤维化等结构异常有关的显著局部传导减慢和异质性电活动。通过采用尼古丁给药和快速起搏成功建立了犬房颤模型，发现尼古丁显著刺激体外培养的犬心房成纤维细胞和体内心房组织的胶原生成和心房纤维化。尼古丁在蛋白水平上显著上调了TGF-β1和TGF-βRⅡ的表达，并且使miR-133和miR-590水平下降了60%～70%。研究发现TGF-β1和TGF-βRⅡ分别是miR-133和miR-590的靶基因。转染miR-133和miR-590可分别降低成纤维细胞TGF-β1和TGF-βRⅡ蛋白表达水平以及胶原含量，这些作用能被相应的反义抑制剂消除。研究显示，通过下调miR-133和miR-590，尼古丁增加心房胶原沉积、心房纤维化[23]。

3 展望

MiR-590作为一个多功能的单链小RNA，在调节炎症、脂质代谢、内皮细胞增殖与凋亡、巨噬细胞活化、心肌细胞增殖与凋亡、成纤维细胞激活与增殖等方面发挥关键作用，并与动脉粥样硬化、心肌梗死、心脏重构、心肌炎和心律失常等临床问题密切相关，在心血管疾病的临床诊断和治疗上具有重要的应用前景。首先，由于miR-590在不同心血管疾病中的特异表达模式，可能作为心血管疾病的新型生物标记物或诊断指标；其次，miR-590特异性靶基因的发现有助于揭示心血管疾病复杂的分子机制，促进新的治疗方法的产生。然而，miR-590在心血管疾病方面的研究仍处于早期阶段，还有许多问题有待深入探讨：miR-590在心血管疾病发生发展过程中的细胞和分子机制需要进一步研究；miR-590调控若干个靶基因，可能会引起脱靶效应，治疗的安全性和潜在的不良反应也需要进一步评估；miR-590在心血管疾病中的干预方法和手段需要进一步发展。总之，miR-590在诊断和治疗心血管疾病方面具有巨大的潜力。相信随着研究的不断深入，miR-590在心血管疾病中的作用机制将得到揭示并研发出用于疾病诊断与治疗的新技术及药物。

利益冲突：无