miRNA在急性心肌梗死及治疗中的研究进展

汤亚东，赵玉娟

非编码微小RNA（miRNA）已被证明具有重要的生理及病理生理功能，其通过抑制蛋白质翻译或诱导靶mRNA的去稳定化来控制基因转录后表达发挥生物学功能。在过去的十年里，大量研究表明其在心肌梗死、心肌梗死后心室重塑、缺血性心肌病、心力衰竭、动脉粥样硬化、心脏血管再生、心肌细胞保护等心血管疾病领域里具有重要作用。这些具有潜在革命性的作用可能改变我们以往对心血管疾病的传统认知，并可能带来作为预测、诊断及治疗的新策略。本综述总结并探讨了当前临床及实验研究对miRNA在急性心肌梗死（AMI）及治疗中的研究，介绍了其可能成为在临床应用的新方法。

1 AMI与miRNA的研究现状

AMI是全球死亡率最高的疾病之一[1]。近年来各国家AMI患病率均有上升趋势，更准确、早期的预测、诊断及治疗显得尤为重要。关于AMI中miRNA的研究也大量涌现，miRNA是约为22个核苷酸长度的小型非转录RNA，其通过转录物降解或转录后翻译水平调节基因表达来发挥其生物学功能[2]，表明了miRNA在心脏生长发育和应激反应的调节中具有关键作用，为AMI提供了潜在预测、诊断及治疗方向[3]。自从1993年Lee等[4]在秀丽隐杆线菌中鉴定了第一种microRNA（miRNA）以来，miRNA在生理及病理生理中被广泛研究，根据最新版本的人类miRBase数据库中已有1881种前体和2588种成熟miRNA被注释[5]。大量证据表明miRNA在心肌梗死后的心脏重塑、非缺血性心肌疾病、动脉粥样硬化、心肌修复、细胞凋亡及血管生成等心血管疾病中均起到关键作用，这些研究结果可能改变我们对心血管领域的传统认知，调节心肌梗死后某些miRNA的水平，可能有助于限制组织损伤、促进新血管形成和抑制心室重构从而改善长期预后。本综述结合目前miRNA在心血管领域里的最新研究，将其在AMI中预测、诊断、治疗等方面进行阐述。

2 miRNA在AMI中的应用

2.1 miRNA可作为AMI的生物标志物 AMI发病迅速、致死率极高，早期、正确诊断以及立即开始再灌注治疗是降低死亡率、改善预后的关键因素。近年来人们已经不满足基于一些生物标志物的检测，如心肌钙蛋白（cTn）和超敏心肌钙蛋白（hs-cTn）等被认为是“黄金标准”的生物标志物，而想探索一种反应更快、更灵敏、更特异性的生物标志物。在病理条件下，循环miRNA的水平显示出明显的差异性[6]，表明血浆miRNA浓度可以作为人类疾病的诊断和预后的优良生物标志物。研究表明，在细胞中肌钙蛋白主要与肌原纤维结合，只有2.8%～4.1%的cTn是细胞溶质的而miRNA主要是与细胞溶质的蛋白质复合物结合[7]，当细胞损伤时，miRNA能以更快的速度释放到血液中，并可在一定时间内在循环体液中稳定存在。这就为miRNA作为早期心肌梗死生物标志物提供了生物学基础。Liebetrau等[8]通过21例以选择性95%的乙醇经冠状动脉（冠脉）消融肥厚型梗阻心肌病（TASH）患者模拟一个非常有意义的心肌梗死模型并准确的在缺血性诱导后15 min发现循环浓度的miRNA-1显著增加，miRNA-133a的浓度在15 min后显著增加并在75～480min间升高50倍以上。Wang等[9]研究小鼠心肌梗死模型和AMI患者（n=32）均证实了miRNA-208b的循环水平升高约1600倍。同时在小鼠心肌梗死模型梗死边界区证实miRNA-15b、miRNA-21、miRNA-199、miRNA-214上调以及miRNA-29c、miRNA-150下调。丁学智等[10]在研究中表明，miR-181a在心肌梗死患者血浆中明显升高，且其早期预测敏感性可达83.9%。综上证明，miRNA与心肌梗死有明确相关性，这为miRNA作为心肌梗死潜在的诊断生物标志物提供了有力证据。

2.2 miRNA可抑制AMI后心肌纤维化的形成 AMI导致心肌细胞的缺血性死亡，由于心肌细胞的再生能力有限，死亡的心肌细胞被成纤维细胞取代，导致瘢痕形成，在旁分泌和激素作用以及机械应激模式下，导致心肌梗死的偏远区域中反应性纤维化，从而导致不良心室重构。心肌纤维化是心肌梗死后重塑过程的一个主要方向，成纤维细胞的增殖和ECM组分的沉积增加导致心肌僵硬和舒张功能障碍。近期研究表明，miRNA明显在临床前期模型中发挥纤维化和抗纤维化作用[11]。VanRooij等[12]已证明miRNA-29家族直接产生促纤维化的靶基因，其在邻近梗塞的心肌区域中被下调，并且编码参与消化的蛋白质，包括多种胶原蛋白、纤维蛋白和弹性蛋白等，从而抑制纤维化重塑。同样，Zhang等[13]也证实了miRNA-29b在血管紧张素Ⅱ诱导的心脏纤维化小鼠模型中的抗纤维化作用。Chu等[14]也证实，miRNA-130的下调逆转了缺氧诱导的PPAR-γ表达的抑制，而PPAR-γ通过抑制NFKB介导的炎症和TGF-β介导的心肌纤维化，从而具有心脏保护作用。

2.3 miRNA可抑制AMI后心肌细胞凋亡 AMI后，急性缺血再灌注损伤随之发生，导致心肌细胞死亡和心脏功能受损，需新的策略来保护心脏免受急性缺血再灌注损伤的不利影响，以防止心肌细胞死亡和减少心肌梗死面积大小，保留左心室功能，并防止心力衰竭发生[15]。miRNA是多种细胞过程强有力的调节剂，细胞凋亡是其中之一。Qian等[16]证实，miRNA-24在小鼠心肌梗死后左心室的缺血边界区表达下调，证明其通过直接抑制仅含BH3结构域的促凋亡蛋白Bim抑制细胞凋亡，并证明了注射体内miRNA-24可使心肌梗死后4周小鼠模型心肌瘢痕周长减少33%，瘢痕面积减少46%（P＜0.05），并能减少梗塞面积和心脏功能障碍，使心肌细胞死亡率降低从而改善心脏功能。另有研究表明，miRNA-15a/b响应心肌缺血再灌注损伤而上调并通过靶向Bcl-2和Caspase信号通路参与心肌细胞凋亡，而miRNA-15抑制可预防心肌梗死后的心脏损伤[17]。整个miRNA-34家族（a、b、c）在老年心脏中显著上调，在大鼠新生心肌细胞中抑制miRNA-34a可减少H2O2诱导的细胞凋亡，而PremiRNA-34a过表达增加了这种细胞凋亡，miRNA-34a抑制可减少AMI后的细胞死亡和纤维化并改善心肌功能的恢复[18]。miRNA-105可在H9C2细胞中直接抑制RIP3和BNIP3的表达，从而抑制细胞坏死性凋亡和细胞凋亡[19]。miRNA-98过表达减弱了H2O2处理的心肌细胞中Fas和Caspase-3在miRNA和蛋白水平的上调[20]。miRNA-223-5p和miRNA-223-3p协同抑制缺血再灌注心肌的坏死样凋亡[21]。miRNA-894通过靶向Caspase-8来调节心肌坏死[22]。miRNA-130的下调逆转了缺氧诱导的PPAR-γ表达的抑制，减少了缺氧诱导的H9C2细胞凋亡。miRNA-21被证明通过PTEN/AKT信号通路参与缺血性后处理介导的心脏保护，以防止缺血再灌注损伤和心脏功能障碍。miRNA-21、miRNA-146a通过miRNA-21-PTEN/AKTP-P38-Caspase-3和miRNA-146a-TRAF6-P-P38-Casepase-3信号传导途径协同抑制心肌细胞凋亡[23]。

2.4 miRNA可促进AMI后新生血管的生成 新生血管的快速诱导需要血管内皮细胞迅速激活并迁移到远处扩散，从现有的毛细血管中形成新的原代毛细血管，这对于重建AMI患者梗死后存活心肌的血液供应，心功能的恢复，具有重要作用[24]。miRNA被认为是内皮功能的重要表观遗传调节因子，miRNA在血管生成中起着至关重要的作用。Li等[25]证明了miRNA-185-5p通过靶向Cathep作为血管生成的关键调节因子Sink（Catk），在调节血管方面起着重要的作用。在模仿缺氧条件下的人脐静脉内皮细胞（HUVEC）中，抑制miRNA-185-5p表达能促进细胞增殖、迁移和血管形成。通过诱导缺氧内皮细胞内源性抑制miRNA-185-5p表达能增加Catk基因表达以促进心肌梗死后小鼠的血管生成并加速心脏功能恢复[26]。同样，Icli等[27]证明，miRNA-26a通过在体外和体内靶向内皮细胞（EC）、骨形态发生蛋白（BMP）、SMAD信号传导来调节病理和生理血管生成，并证明在人脐静脉内皮细胞（HUVEC）中与对照组相比，miRNA-26a过表达分别使EC中促血管生成刺激因子TNF-α、BMP2和VEGF的迁移减少了41%、31%、60%，而miRNA-26a抑制则使VEGF和BMPI迁移显著增加了4.5倍，TNF-α迁移增加了2.4倍。另外，miRNA-17-5p的下调能激活ERK通路、抗凋亡蛋白bcl-2水平升高以及凋亡蛋白的水平降低，促进血管形成[28]。

2.5 miRNA可作为治疗AMI病理改变的生物因子 大量研究表明miRNA是各种生物过程的关键调节因子，包括细胞凋亡、纤维化、炎症、血管生成及梗死心肌的修复等[29]。其可能成为治疗心血管疾病的一种新方法。研究表明，miRNA-21和miRNA-146a通过miRNA-21-PTEN/AKT-PP38-Caspase-3和miRNA-146a-TRAF6-P-P38-Caspase-3信号传导途径在心肌细胞的缺血、缺氧条件下协调减少心肌细胞凋亡。miRNA-24能通过直接抑制仅含BH3结构域的促凋亡蛋白Bim减少细胞凋亡，其在小鼠心肌梗死模型中过表达可抑制心肌细胞凋亡、减少心肌梗死面积并改善心脏功能[30]。体内miRNA-17-5p的沉默可通过降低细胞凋亡率和修复血管损伤来保护AMI后的心脏功能。miRNA-185-5p的抑制能通过靶向组织蛋白酶K（Catk）在缺氧条件下促进细胞增殖、迁移和血管的生成[31]。miRNA-26a通过在体内和体外靶向内皮细胞（EC）、骨形态发生蛋白（BMP）、SMAD信号传导来调节病理和生理血管生成，其表达抑制可加快EC周期、诱导EC迁移、基质网络管形成以及发芽血管的生成。miRNA-34a抑制可减少AMI后的细胞死亡和纤维化，并促进心肌功能的恢复[32]。miRNA-130下调显著降低H9C2细胞缺氧诱导的炎症和纤维化相关蛋白表达，并逆转缺氧诱导和过氧化酶体增殖物激活体-γ（PPAR-γ）抑制。在大鼠心室细胞（NRVCs）中miRNA-16过表达降低细胞活力并增加细胞凋亡，miRNA-16的敲低减轻了AMI大鼠的心肌损伤，减少梗死面积、血清中LDH（乳酸脱氢酶）和CK（肌酸激酶）增加及心功能改善，且通过抑制miRNA-16表达可逆转大鼠中的β2-肾上腺素能受体下调来预防AMI[33]。miRNA-210和miRNA-150通过调节细胞死亡来保护心脏免受缺血性损伤，在低氧条件下miRNA-210的上调赋予培养的心肌细胞中的心脏保护作用[34]。miRNA-320的过表达可能通过抑制增加心肌细胞凋亡的热休克蛋白20并减少心肌细胞凋亡[35]。miRNA-92a的抑制可减少梗死面积并保留猪缺血再灌注损伤后的心脏功能[36]。miRNA-499的过表达可通过抑制线粒体分裂过程来抑制心肌细胞凋亡[37]。

3 总结

综上所述，miRNA在心血管疾病中发挥了关键作用，在心肌梗死中miRNA的早期释放及超高敏感性使其具有与传统心肌生物标记物cTn竞争的优势，但其特异性仍需大量临床试验验证。在动脉粥样硬化、血管再生、心肌细胞保护、心血管疾病治疗等方面的具体作用机制需进一步研究及临床验证。另外，仍然不确定的是循环中miRNA的存在是否是继发于坏死或降解细胞的被动释放还是细胞主动分泌，这种区别很重要，因前一种可能表明miRNA的释具有偶然性，未必有生物学功能，而后一种表明循环miRNA受到特定调节，可能发挥了重要功能。总之，miRNA在心血管疾病领域中的各种调节功能，对目前心血管疾病的认知是革命性的，其可能在预测、诊断及治疗心血管疾病中提供一种新的方法。