心肌特异性microRNA在心肌梗死中作用的研究进展

王强利，赵 玥，国海东，王 莹

(上海中医药大学 1.基础医学院；2.中药学院，上海 201203)

心肌梗死(myocardial infarction，MI)是发病率和致死率最高的一类心血管疾病。由于人类心脏的再生能力非常有限，MI幸存者多在发病后数年内进展为心力衰竭而丧失劳动能力，给社会和家庭带来沉重的经济和精神负担。因此，MI后保护受损心肌组织，促进心肌再生是延缓心衰进程，恢复受损心脏功能的关键。微RNAs(microRNAs，miRNAs)在心脏的生理和病理过程中发挥重要作用。miR-1、miR-133a、miR-208和miR-499在心脏组织中特异性表达，广泛参与心脏发育和MI后诸多病理过程。因此，本文对心肌特异性miRNAs(cardiac-specific miRNAs)近年来的研究进展进行综述，为miRNAs在MI诊断和治疗中的应用提供参考。

1 心肌组织特异性miRNAs

miRNAs是一类短链(约22个核苷酸)非编码RNA分子，在基因转录后的调控中发挥重要作用。组织特异性miRNAs是指在特定组织中特异表达的miRNAs[1]。通过miRNAMap数据库和文献整理116个组织特异性miRNAs，发现心肌组织中miR-1、miR-126、miR-208、miR-133a、miR-133b、miR-302a、miR-302b、miR-302c、miR-302d和miR-367特异表达[2]。人体研究也证实miRNAs分布的组织特异性，其中miR-1-3p、miR-133a-3p、miR-133b主要分布于心肌和骨骼肌组织中，而miR-206仅见于骨骼肌组织中[3]。近年来的研究将miR-1、miR-133、miR-208和miR-499归为心肌特异性miRNAs[4-5]。

2 心肌特异性miRNAs在心脏发育中的调控作用

心肌特异性miRNAs广泛参与调控心肌细胞发育，其作用机制是miRNAs促进MI后心肌再生策略研究的重要参考依据。

miR-1在心脏发育中发挥重要作用。miR-1表达异常影响心脏发育，导致室间隔缺损，心肌细胞周期异常，以及心律不齐和传导阻滞等心功能异常[6]。在心脏发育过程中，过表达miR-1导致心肌细胞周期蛋白D1(Cyclin D1，CCND1)下调和心室肌细胞增殖抑制[7]。miR-1通过诱导中胚层心脏早期标志物Nk2型同源盒转录因子5(NK2 homeobox 5，Nkx2.5)的表达[6]，促进胚胎干细胞(embryonic stem cells，ESCs)向心肌分化，同时，miR-1还能通过上调周期蛋白依赖性激酶9(cyclin-dependent kinase-9，Cdk9)表达促进ESCs向心肌细胞分化[8]。

miR-133参与心脏发育，敲除miR-133基因导致心脏发育不全，出现如室间隔异常，凋亡细胞增加，细胞内肌节崩解，以及平滑肌基因表达异常等致死性改变[9]。miR-133a和miR-1共同调控心肌细胞发育，调控ESCs向早期中胚层和心肌细胞发育[10]。miR-133a通过抑制血清应答因子(serum response factor，SRF)而促进心肌发生。然而，当调控中胚层细胞向心肌细胞分化时，miR-133a与miR-1作用相反[10]。

与miR-1和miR-133参与心脏发育早期调控不同，miR-208参与成肌细胞向心肌细胞分化的晚期调控[11]。miR-208调节心肌内重链肌球蛋白(myosin heavy chain，MHC)表达。miR-208b主要在胎儿心肌中表达，而在成年人心脏中表达下降。相反，miR-208a表达水平在心脏发生过程中逐渐升高，在成年人心脏中达到最高[11]。

与miR-208类似，miR-499也在心脏发育晚期阶段中发挥重要作用，通过降解ⅩⅩⅤ型胶原α1(collagen type ⅩⅩⅤ alpha 1 chain，Col25a1)转录本，促进心肌细胞成熟[12]。miR-499通过活化T细胞核转录因子C1/心肌细胞增强因子2C(nuclear factor of activated T cells c1/myocyte enhancer factor 2C，NFATc1/MEF2C)信号通路调控肌纤维相关基因表达，靶向介体复合物亚基13(mediator complex subunit 13，MED13)调控成肌细胞增殖和分化[13]。

3 心肌组织特异性miRNAs与心肌梗死

3.1 急性心肌梗死后心肌特异性miRNAs表达变化

急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)是由于冠状动脉血流急剧减少或中断，导致受其供血的心肌组织因严重缺血而发生坏死。miRNAs由于其在心肌梗死的诊断、治疗和预后等方面发挥重要作用而受到广泛关注。miR-1、miR-133a、miR-499和miR-208a 表达水平在AMI患者血浆中明显升高。值得注意的是，miR-208a在非心肌梗死患者或健康人血浆中均未检测到，而在所有AMI发作4 h患者的血浆中高表达[4]。然而，在正常心肌组织中，miR-208a和miR-208b表达水平较低，与之相反，miR-499在心肌组织中表达水平较高，在AMI患者血浆中表达水平明显上调[14]。因此，miR-208a和miR-499在MI早期诊断中具有重要的应用价值。

3.2 心肌特异性miRNAs在MI后心肌保护中的作用

miR-1具有促进心肌细胞凋亡的作用。miR-1能下调多种抗凋亡基因，包括B细胞淋巴瘤-2基因(B cell leukemia/lymphoma 2，Bcl-2)、热休克蛋白60(heat shock protein 60，HSP60)和热休克蛋白70(heat shock protein 70，HSP70)[15-16]。在低氧环境下，miR-1能靶向Notch3促进细胞凋亡，抑制细胞增殖和自噬，加重低氧诱导的组织损伤[17]。抑制miR-1能减少缺血/低氧环境下心肌细胞的凋亡数量，增加心肌细胞对氧化应激的抵抗力[15]。因此，靶向下调心脏miR-1对于MI后心肌细胞保护具有积极作用。

与miR-1相反，miR-133具有抗缺血损伤心肌细胞凋亡的作用。体外和体内实验证实，miR-133过表达能明显减少缺血/缺氧损伤心肌细胞的凋亡数量。miR-133a能通过抑制许多促凋亡基因，如半胱氨酸蛋白酶-9(caspase-9)，死亡相关蛋白激酶2(death-associated protein kinase 2，DAPK2)，Bcl2样蛋白11(Bcl-2-like protein 11，BCL2L11)和Bcl-2-修饰因子(Bcl-2 modifying factor，BMF)[18]，发挥抑制细胞凋亡的作用。

miR-208是否具有抗心肌细胞凋亡的作用尚存争议。新生鼠心肌细胞过表达miR-208a可以显著降低低氧环境诱导的细胞凋亡率。改变线粒体形态，抑制线粒体的分裂过程。该结果提示miR-208a可以抑制线粒体裂变激活，从而阻止心肌细胞凋亡[19]。与之矛盾的是，miR-208a能够直接靶向下调染色质解旋酶DNA结合蛋白(chromodomain helicase DNA binding protein 9，CHD9)而激活Notch/NF-κB信号通路诱导细胞凋亡[20]。因此，miR-208在缺血后心肌保护中的作用还有待进一步明确。

miR-499具有抗心肌细胞凋亡的作用。大鼠心肌细胞过表达miR-499能通过抑制线粒体的凋亡机制而提高细胞的存活率。miR-499靶向抑制多种促凋亡调节因子，例如核转录因子Y染色体性别决定区转录因子6(SRY-box transcription factor 6，SOX6)、抗B细胞淋巴瘤/白血病-2相关X蛋白(BCL2 associated X protein，Bax)和半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)[21]。miR-499还与miR-21共同调节程序性细胞凋亡因子4(programmed cell death 4，PDCD4)抑制细胞凋亡[22]。因此，miR-499在抗心肌细胞凋亡和促进细胞增殖中发挥重要作用，在心肌梗死的治疗中具有良好的应用前景。

3.3 心肌特异性miRNAs在MI后心室重构中的作用

MI后，miR-133a能通过抑制心肌纤维化和心室重塑而改善心功能。miR-133a mimic或过表达miR-133a均可明显减少心脏衰竭大鼠心脏胶原纤维含量，并改善心脏功能[23]。miR-133a通过直接阻断促纤维化基因如结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)和Ⅰ型胶原蛋白的表达[23-24]，并抑制Akt信号通路而发挥作用[25]。与miR-133不同，miR208a参与心室重构，抑制miR208a能够抑制心室重构，进而增强心功能[26]。

3.4 心肌特异性miRNAs在MI后心肌修复中的作用

MI后，机体动员骨髓干细胞或祖细胞至心脏损伤区域参与心肌修复，心肌特异性miRNAs在此过程中发挥重要作用。MI后，外泌体承载心肌特异性miRNAs并输送其至骨髓单核细胞，通过抑制此类细胞趋化因子CXC受体4(C-X-C motif chemokine receptor 4，CXCR4)表达而动员其入血，参与损伤心肌修复[5]。干细胞移植是目前MI后心肌再生与心肌修复领域最具前景的研究方向之一，然而细胞移植后较低的存活率严重限制了干细胞的治疗效果，研究发现，过表达miR-133能明显提高移植后间充质干细胞的存活率，抑制梗死区炎性反应，减少瘢痕面积，增强心功能[27]。

4 问题与展望

心肌特异性miRNAs通过有序的协助作用调控心脏发育，miR-1和miR-133a主要参与诱导和维持干细胞向心肌发育，而miR-208和miR-499调控成熟心肌细胞的形成。随着靶基因及其相关功能的进一步明确，心肌特异性miRNAs调控心脏发育过程将更加清晰，有利于心肌损伤后的组织修复和再生研究。外周血中的心肌特异性miRNAs水平明显升高，使其在AMI早期诊断中具有重要的应用价值。然而，心肌特异性miRNAs在预测AMI患者死亡方面鲜见报道，需要开展大样本量的相关性随访研究调查。心肌特异性miRNAs在MI后心肌细胞损伤或保护、纤维化和心室重构方面的作用，使其在挽救濒临死亡的心肌细胞，减缓心力衰竭进程等方面极具应用前景。此外，心肌特异性miRNAs在增强MI后内源性干细胞动员和促进干细胞存活中的作用对于探讨加强MI后干细胞促进心脏组织损伤的修复策略具有重要的指导意义。最新的研究显示，心肌特异性miRNAs在心肌细胞重编程中发挥重要作用[4]，为其在心肌再生中的应用提供了新的方向。