miR-29基因簇与心脑血管疾病的研究进展

谷嬉嬉 韦叶生

近年来，心脑血管病的发病率和死亡率逐年上升，每年约造成1 700 万人的死亡［1］，严重影响人类生命健康和生活质量。早期预防和早期诊断能有效降低心脑血管疾病的发生，随着人类基因组计划的深入开展，越来越多的研究集中于非编码RNA 在心脑血管疾病的分子机制研究［2-3］。miR-29 基因簇的功能不断被丰富，研究发现其与心脑血管疾病发病相关，本文通过对miR-29 与心脑血管疾病的关系进行系统综述，有助于更好地了解miR-29 基因簇在心脑血管疾病发病机制中作用。

1 miR-29 基因簇

1.1 miR-29 基因簇的起源

1993年，首个miRNA 由Lee 等学者在秀丽隐形线虫体内发现［4］。长度20-24 个核苷酸的miRNA 基因多数位于蛋白质编码基因的内含子区，经RNA 聚合酶Ⅱ或RNA 聚合酶Ⅲ转录，形成含有发夹结构的原代转录本［4-5］，再经核糖核酸酶Drosha和RNA 结合蛋白DGCR8（Digeorge syndrome critical region gene 8，DGCR8）处理［6-7］，只保留发夹结构，进一步形成前体miRNA（precursor mRNA，premiRNA）。转运蛋白Exp-5 将pre-miRNA 转运出核，由RNA 酶Dicer 将pre-miRNA 转化为成熟的双链miRNA［8-9］。随后双链miRNA 解旋，一条链与Argonaute 蛋白结合形成基因沉默复合物，最终在转录后水平对靶基因发挥调控作用。

1.2 miR-29 基因簇的组成及调控作用

miR-29 基因簇，即miR-（29a、29b、29c）是一种新近发现的功能多样的小分子RNA。 miR-29a 和miR-29b-1 编码于人类7 号染色体q32 上，miR-29b2和miR-29c 编码在1 号染色体q23 上［10］。miR-29家族成员都有一个长为7nt 的种子序列，这使它们很大程度上能稳定的调控一些相似的靶转录物，但其家族成员都有各自独特的序列，又能表现出不同的功能［11］。

miR-29 家族参与调控细胞增殖、分化、程序性死亡、纤维化、血管生成和免疫调节等过程，从而在细胞从新生到凋亡中发挥重要作用。在免疫系统中，miR-29b 通过抑制T bet 和Eomes 两个基因产生干扰素来调控固有免疫应答和适应性免疫应答［12］。另外，miR-29a/b 发挥调节辅助性T 细胞分化的作用，miR-29a 表达降低会减少B 细胞的增殖和抗体的产生，使T 淋巴细胞的活化减少［13］；在细胞凋亡中，增加miR-29b 在KMCH 胆管细胞型肝癌细胞中的表达，可下调抗凋亡蛋白Mcl-1的表达，促使癌细胞凋亡［14］。miR-29c 通过抑制下游c-jun 基因的表达影响子宫内膜细胞的增殖、凋亡和侵袭，最终诱导细胞凋亡［15］。Kole 等［16］发现，在神经元中，miR-29 能抑制凋亡相关基因BH3 的表达，发挥抗凋亡的作用；在细胞分化中，miR-29a 通 过 增 加 靶 基 因COL1A1、COL5A3、COL4A2表达活性在成骨细胞分化中发挥重要作用，并在miR-29 达到峰值时使胶原蛋白积累［17］。另外，miR-29 在特定疾病中的调控作用也逐渐被人们发现，如发挥调控肾纤维化［18］、淋巴细胞白血病［19］、肺癌［20］等疾病的作用。除了上述疾病外，miR-29 基因簇在心脑血管疾病方面的调控作用也逐渐被揭示。

2 miR-29在心脑血管疾病发生发展中的作用

2.1 miR-29 与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是缺血性心脑血管疾病最常见的病因。其发展是由血浆低密度脂蛋白胆固醇的升高引起，表现为内皮细胞功能障碍、巨噬细胞极化、炎症、免疫反应和脂质斑块［21］。

血管平滑肌细胞和内皮细胞的异常是诱发AS的始动因素。Lee 等［22］利用MMT 法证实IL-3 具有促进血管平滑肌细胞增殖的作用，通过体内和体外实验验证了miR-29 通过靶向Mcl-1 和MMP2相关信号通路，减弱白介素-3 诱导的细胞增殖。为了研究miR-29 在新生内膜中的潜在作用，他们又建立大鼠颈动脉球囊损伤模型，通过局部寡核苷酸传递模型将miR-29b 转染到血管组织，miR-29b表现出抑制新生内膜形成的作用，以上结果体现了miR-29b 对AS 的起始阶段有保护作用。然而，Peng 等［23］纳入83 例2 型糖尿病患者作为研究对象，采用TaqMan qRT-PCR 法测定尿液上清中的miR-29a、miR-29b 和miR-29c 水平，并分析与颈动脉内-中膜厚度的关系，发现miR-29b 与颈动脉内-中膜厚度显著相关，这表明miR-29b 可能是糖尿病和AS 的潜在分子标志物。氧化应激引起内皮细胞损伤和致炎效应加速了AS 的发展。在一项探讨miR-29 是否影响动脉粥样硬化的炎症和氧化应激的试验中，李贞贞等［24］构建小鼠的AS 模型，与正常组的小鼠相比，AS 组的miR-29c 有更高的表达水平，进一步研究miR-29c 与可减轻炎症反应的沉默信息调节因子2 相关酶类1（silent mating type information regulation 2 homolog-1，SIRT1）的作用，转染miR-29c 并以氧化性低密度脂蛋白刺激AS 模型细胞，荧光定量PCR（Real Time-PCR，RT-PCR）检测SIRT1的mRNA 水平变化不大，但免疫印迹结果却显示其蛋白表达水平显著降低，这预示miR-29能在翻译后水平调控基因表达，增强AS 发展过程的氧化应激和炎症反应。为了研究体内miR-29 是否会影响动脉粥样硬化斑块形成，Ulrich 等［25］每隔两周给AS 的3 组小鼠模型分别皮下注射一次生理盐水、LNA 对照和LNA-miR-29（miR-29 抑制物），持续14 周后发现，LNA-miR-29 中和了颈动脉中的miR-29 亚型，并减少了主动脉根部和头臂动脉的病变面积。与LNA 对照组相比，LNA-miR-29组的坏死面积明显较小，这也提示，在动脉粥样硬化患者进展中，抑制miR-29 基因的表达，能使细胞外基质中miR-29 靶基因表达上调，促进纤维斑块重塑来缓解AS 的进程。

除此之外，Pereira 等［26］对不同部位出现的AS进行Meta 分析，发现在不同部位存在常见miRNA谱（miR-21、miR-30、miR-126 和miR-221-3p）和特异性表达的miRNA（miR-27b、miR-29 和miR-130）。最新研究发现，继发于AS 的胸主动脉瘤与弹性蛋白（Elastin，ELN）和转录因子SMAD3 的变异有关，并出现主动脉弹性纤维缺失和断裂的典型特征［27］。ELNmRNA 的稳定性受SMAD3 介导的miR-29b 调控。进一步研究发现，抑制miR-29b的水平可增加ELN 的表达，这也表明miR-29 可能通过抑制ELN 的表达，加快胸主动脉瘤的发病过程［27］。以上可知，由于miR-29 靶基因的多样性，miR-29 家族成员在不同的部位通过调控不同的靶点，发挥不同的作用。

2.2 miR-29 与心肌梗死

从1990-2013年，中国因心血管疾病死亡的人数较之前增加了46%，分别是美国和西欧的3 倍和4 倍［28］。随着人口老龄化的加剧（60 岁以上人口＞16%），心肌梗死在世界范围内发病率和死亡率不断增加。骨髓基质干细胞移植治疗心肌梗死、缺血再灌注损伤能改善心肌功能，减少心肌细胞死亡和梗死面积。有研究表明，骨髓基质干细胞外泌体的miRNA 对心脏有保护作用，分离其外泌体发现有高水平的miR-29 和miR-24［21］。Wang 及团队成员［29］发现在肾纤维化模型中，miR-29 参与TGF-β 信号通路干扰该通路促纤维化的作用。与Wang 团队有一致观点的是，Zhang 等［30］发现miR-29b的过表达能抑制血管紧张素诱导的心肌纤维化，在高血压患者中，恢复其心脏的miR-29b 水平能阻断进行性心脏纤维化，并改善心功能障碍，这也体现了miR-29 在心脏疾病中的治疗潜力。然而Chen 等［31］对比20 例脓毒性心肌病和10 例对照组的基因微阵列数据集，并利用R 语言分析发现了119 种上调的基因和80 种下调的基因，miR-29 是其中一种下调的差异表达基因。同时，在小鼠心肌梗死模型中，RT-PCR 证实心肌梗死周围区域miR-29 表达减少，其预测靶基因COL1A1、COL1A2、COL3A1和FBN1上调，并进一步用双荧光素酶分析验证了miR-29 调控的靶mRNA 上调，有利于心肌基质重塑［32］。最新一项研究报道也支持下调miR-29 的水平具有保护作用，Chen 等［33］发现在心肌梗死后，LncRNA HULC 通过与miR-29b相互作用，抑制其表达，促进血管生成，保护HUVEC 细胞免受缺氧诱导的炎症损伤。以上这些结果提示，miR-29 具有双重作用，miR-29b 作为心肌梗死的治疗靶点作用需要进一步的实验和更多的临床试验来验证。

2.3 miR-29 与脑卒中

脑卒中是临床最常见的脑血管疾病之一，治疗选择有限。尽管脑卒中的诊疗技术不断改进，但大部分患者脑损伤以及后续影响是无法治愈的。研究表明，miR-29 在多种脑血管疾病和神经退行性疾病中被发现，如阿尔茨海默氏症［34］，恶性胶质瘤［35］和脑卒中，这表明miR-29 在脑内稳态中具有广泛而关键的作用。

星形胶质细胞在脑内稳态中发挥着中心作用，它们与神经元共同提供能量代谢产物、介导神经递质作用以及调节水和离子的浓度。Kobayashi等［36］发现星型胶质细胞的miR-29 靶点参与谷氨酸信号传导，缓冲高谷氨酸水平导致的脑细胞损伤。miR-29 能保护神经元在神经细胞成熟过程中免受凋亡和前脑缺血，降低缺血再灌注损伤的风险。Ouyang 等［37］通过双荧光素酶分析发现，miR-29a 的增加下调BH3 蛋白的表达，减少氧化应激缓解脑缺氧损伤。在体内，大脑中动脉阻塞引起脑卒中，为了了解miR-29 在急性缺血性脑卒中的作用，Khanna［38］用荧光捕获中风后梗死部位的脑组织，检测到miR-29b 的特异性丢失，将miR-29b 转染入细胞使其表达上调，细胞的生存能力增强，表明了miR-29b作为神经细胞存活因子的重要性，其在梗死部位的丢失是中风引起脑损伤的一个关键原因。

3 miR-29 其他治疗靶点的作用

miR-29 是新近发现的miRNA，其潜在的作用很丰富。miR-29 除参与上述疾病外，研究发现，在冠心病患者中，miR-29-3p 靶向NOTCH2 来抑制心肌细胞增殖，降低冠心病患者的miR-29-3p 水平，能促进心肌细胞增殖，为冠心病的病因和潜在治疗提供新视角［39］。Sun 等［40］发现自发性高血压大鼠中miR-29b 显著上调，荧光素酶活性检测显示miR-29b 直接靶向CTRP6mRNA，且抑制miR-29b可增加CTRP6 的表达，从而提高细胞增殖和迁移能力；抑制血管紧张素-2 的表达，减轻高血压细胞内皮功能障碍。参与调控心肌梗死后左心室功能不全和心力衰竭的基本过程，其表达失调导致心脏多个病理过程的改变，这些变化与心肌梗死后心肌肥厚向心力衰竭的转变有关，miR-29 可能在心脏疾病进展中作为潜在的治疗靶点。以上提示，miR-29 是心脑血管疾病的潜在治疗靶点，值得深入研究具体调控机制。

4 展望

综上所述，miR-29 基因簇参与动脉粥样硬化、心肌梗死和脑卒中等心脑血管疾病的发病机制，通过调控不同的靶基因发挥保护或损伤的作用。由于miR-29 基因簇参与众多且复杂的信号通路，限制了miR-29基因簇应用于临床领域。深入了解miR-29基因簇与心脑血管疾病发生的分子机制是开展临床应用的前提。因此，需要进一步研究miR-29 基因簇与心脑血管疾病各种调控途径的相关性，为心脑血管疾病的预测和诊治提供新的思路与方向。