微小RNA调控心肌梗死后心肌肥大的研究进展

王玥 欧石清 张稳

(1湖南中医药大学，湖南 长沙 41000；2湖南中医药大学第一附属医院)

心肌梗死(MI)是世界范围主要死亡原因之一，欧美国家因MI致心力衰竭(HF)在所有HF的发病率和死亡率占首位〔1〕，中国MI是继高血压致HF的第二大病因；对于MI患者，现临床主要通过溶栓、介入和搭桥术挽救患者生命；虽然大部分患者得到救治，但MI后心室壁结构不断重新构建，使心脏结构和功能从代偿逐步向失代偿方向发展，在临床HF阶段，频繁的发病、多器官不同程度的继发损害严重影响患者生命质量；就目前研究认为，微小(mi)RNA在MI后HF中无致病作用，而在MI后HF中参与细胞凋亡、心肌纤维化、细胞炎症、细胞肥大的调控〔2～4〕；在MI后HF模型中，基于miRNA的诊断和治疗具有无限潜力；本文就miRNA通过多种信号通路对MI后心肌肥大调控作用进行综述。

1 miRNA概述

miRNA是近年来新发现的一类在转录后水平调控基因表达的重要分子，继1993年Lee等〔5〕发现人类第一个miRNA lin-14后，2000年Reinhart等〔6〕在线虫中发现了第二个miRNA let-7，自此拉开了人类认识miRNA的序幕；miRNA由21～25个核苷酸构成，是一类在高度保守的非编码小分子RNA；成熟mirRNA与Argonaute蛋白相互作用形成mirRNA诱导沉默复合体(miRISC)，并引导miRISC到达靶mRNA，识别靶基因mRNA分子的3′非翻译区(3′UTR)通过碱基配对原则结合到靶mRNA的结合位点进而调控基因表达。其通过降解靶mRNA或抑制靶mRNA的翻译对靶基因进行调控〔7〕。miRNA对生命活动的功能调节作用研究取得了令人瞩目的成绩。其在心血管疾病的作用机制方面也取得了一定进展，目前为国际心血管研究领域的热点。

2 miRNA 对MI后心肌肥大的调控作用

2.1miRNA通过自噬调控MI后心肌肥大 自噬在MI后的亚急性和慢性阶段被激活〔8〕。Chi等〔9〕经家兔MI模型试验研究发现抑制自噬加重心肌肥大，从而恶化心室重构。心肌细胞代偿性肥大情况下，自噬通过降解细胞质成分减轻细胞肥大〔10〕。不充分的自噬导致有害蛋白、蛋白聚集物和受损细胞器的积累,有致心肌细胞肥大效应〔11〕。多项研究结果证明〔12～21〕miRNA有通过作用于自噬通路调控MI后心肌细胞肥大的作用。

miRNA-199a由人类基因组中的两个位点编码，第19号染色体上的miRNA-199a-1和第1号染色体上的miRNA-199a-2。两个位点产生相同的miRNA(miRNA-199a-5p和miRNA-199a-3p)。其在心脏中表达研究较多，主要是其-5p形式〔12〕。既往研究结果表明miRNA-199a在肥大的心肌细胞中高表达〔13〕。

热休克蛋白家族A成员(Hspa)5是一种内质网应激相关蛋白质，是应激诱导自噬所必需的物质。Chen等〔14〕通过建立饥饿诱导心肌细胞模型发现Hspa5是miR-199a-5p的直接靶点，进而研究得出miRNA-199a过表达直接抑制Hspa5起到抑制心肌细胞的自噬作用。Chen等〔14〕通过查阅Hspa5参与的相关自噬通路研究猜测，腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路可能参与其下游调控。但Chen等〔14〕的猜测具有主观局限性，因Hspa5参与的自噬通路交错复杂，尚需实验进行研究。

糖原合成激酶(GSK)3β是miRNA-199a的直接作用靶点，在miRNA-199a转基因小鼠中，GSK3β过表达的同时，自噬相关因子p-mTOR、p-S6下调，自噬基因(Beclin)-1、微管相关蛋白(LC)3比值上调，从而Li等〔15〕推测miRNA-199a是通过GSK3β/mTOR自噬信号通路调控心肌细胞。此外，还有报道〔16,17〕miRNA-199a通过蛋白激酶B(AKT)通路、信号转导及转录激活因子(STAT)3等参与细胞自噬调控心肌肥大。但上述实验结果在MI模型中还有待研究探索。

Li等〔18〕在缺氧诱导的小鼠模型中发现心肌内miRNA-99a通过增强mTOR/P70/s6k依赖信号通路的自噬，改善MI应激后的心功能，阻止细胞死亡。在梗死边缘区，miRNA-99a过表达抑制细胞凋亡，通过抑制mTOR/P70/s6k可增加自噬。尽管研究表明miR-99a通过降低mTOR活性具有心脏保护作用，但它并没有显示miR-99a的直接靶点。然而，Li等〔19〕在异丙肾上腺素(ISO)/血管紧张素(Ang)Ⅱ诱导的肥厚心肌细胞和腹主动脉横缩(TAC)诱导的心肌肥厚小鼠模型中发现，成纤维细胞生长因子受体(FGFR)3是miR-99a的直接靶点，提示FGFR-mTOR通路可能在MI诱导的心肌肥大中发挥作用。多项研究也发现miR-99a和FGFR通过mTOR信号通路在细胞增殖中存在联系〔20,21〕。

miRNA-145〔22〕上调调控磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/AKT通路改善缺氧条件下细胞存活，虽发现在心肌细胞内有相关蛋白表达增多，但作者未在心肌细胞形态上进行观察描述。

2.2miRNA通过神经体液通路调控MI后心肌肥大 MI后，非缺血区心室肌因为心室内压的增高，致室壁牵引力增高，激活交感神经系统(SNS)和肾素-Ang系统(RAS)；Feng等〔23〕在急性MI犬心脏模型研究中发现，经过MI诱导的心脏局部心肌组织SNS和RAS激活，心肌组织中酪氨酸羟化酶(TH)、AngⅡ、Ang转换酶(ACE)2、Ang(1～7)和Mas受体(MasR)的水平增高。目前已被发现RAS对心肌肥大影响涉及的两个轴，RAS对心肌肥大的不良影响主要是由于AngⅡ增加，其作用通过经典的ACE-AngⅡ-AngⅡ 1型受体(AT1R)轴发挥作用。而ACE2-Ang(1～7)-MasR轴是RAS的内源性反调节通路，对预防心肌肥大有积极作用。ACE2可将AngⅡ转化为Ang(1～7)，Ang(1～7)是AngⅡ的生理拮抗物〔24〕。目前鲜少有实验在MI模型中研究miRNA在RAS中调控心肌肥大的机制。但在大量压力超载心脏模型中，相关研究已取得进展并获肯定结论〔25〕，由此本文推测在心肌梗死模型中相关miRNA也参与此通路。

Ziegler等〔26〕将MI后HF的小鼠左右颈上神经节前后分支切除后发现，心脏交感神经去神经化可显著减轻MI后心肌细胞肥大。缺氧缺血、再灌注等应激产生的活性氧(ROS)增加了中枢和外周神经系统的交感神经系统(SNS)活性〔27〕。在大鼠MI模型中，Sun等〔22〕发现过表达的miR-145可促进细胞活力，抑制ROS活性。本文认为miRNA-145过表达有通过抑制神经系统激活从而减轻MI后心肌细胞肥大。

2.3miRNA通过调控钙(Ca2+)依赖的心肌肥厚信号通路调控MI后心肌肥大 心肌细胞内Ca2+浓度增高是心肌肥大发生发展的中心环节，因此，逆转心肌细胞内钙超载是治疗MI后心肌肥大的重要措施。Kim等〔28〕研究发现钙调蛋白激酶Ⅱ家族成员Camk2d、钠钙交换蛋白(NCX1)和活化T细胞核因子胞浆蛋白(NFATc)3为miRNA-185的直接作用靶点，这些靶点位于钙依赖信号通路上，miRNA-185通过钙依赖通路的激活在心脏中发挥调控心肌肥厚作用。NCX1是细胞膜上Na+、Ca2+梯度控制的双向转运体〔29〕。在生理条件下，NCX1具有抗肥厚作用，而在缺血/再灌注损伤等病理条件下〔30〕，NCX1主要是通过上调Na+，介导Ca2+而起相反的作用。钙调神经磷酸酶/活化T细胞核因子(NFAT)信号通路和钙调蛋白激酶(CaMK)信号通路是已知的Ca2+依赖通路〔31～33〕，NFATc3是NFAT家族中5个成员之一，其是钙调神经磷酸酶/NFAT信号通路调节的心肌肥厚必不可少的下游效应因子〔34〕，Rossow等〔35〕在MI后小鼠心室肌细胞中发现，MI后，NFATc3激活。由此可推测MI后钙调神经磷酸酶/NFAT通路激活，从而心肌肥大发生，值得注意的是钙调神经磷酸酶的本构性激活已足以引起心肌增大。miRNA-185过表达显著诱导NFATc3磷酸化，显著降低NFATc3总量，因此miRNA-185负调控钙调神经磷酸酶/NFAT通路。已知肌细胞增强因子(MEF)2/组蛋白去乙酰化酶(HDAC)4是Ca2+依赖的心肌肥厚信号通路〔36〕，Camk2d是一种多功能蛋白激酶。Kim等〔28〕在基因干预大鼠心肌模型中发现Camk2d通过选择性磷酸化Ⅱ类HDAC4，进而激活MEF2，发挥其对心肌肥厚的作用。Zhang等〔37〕发现在梗死心脏中HDAC4被激活，可推测在MI模型中miR-185能通过MEF2/HDAC通路发挥对MI后心肌肥大调控作用。磷脂酶C-肌醇1,4,5-三磷酸(PLC-IP3)途径可使细胞内Ca2+浓度升高〔38〕。肌醇1,4,5-三磷酸(IP3)结合在IP3受体(IP3R)的n端(NT)，变构性触发位于离IP3结合核心(IBC)约100A的Ca2+导电孔的开放。Drawnel等〔39〕发现IP3受体〔IP(3)R〕Ⅱ钙通道表达在心肌肥厚性衰竭和实验诱导的心肌模型中均增加，miRNA-133a与IP(3)RⅡ存在相互拮抗关系，miR-133a水平上调致IP(3)RⅡ水平下降，抑制促肥厚Ca2+信号通路。

MEF2是Camk和钙调神经蛋白通路上介导心肌细胞肥大的靶点，在受到刺激时变得活跃〔40,41〕。Gtl2-Dio3位点是哺乳动物中已知的最大的非编码RNA簇之一，心肌中Gtl2-Dio3位点受MEF2调控，Clark等〔42〕对其编码的miR-410和miR-495的一个子集在MI心肌细胞中敲除进行研究，发现抑制Gtl2-Dio3 miRNA可减弱肥厚反应，是通过MEF2调节Gtl2-Dio3启动子的结果。

综上，人们在miRNA对MI相关调控信号通路研究已取得重大进展。据近几年研究，大多研究者对MI后心肌凋亡的研究进程较为紧密，但MI后相当长的一段时间内，继发的病理性心肌肥大造成的不良后果不容忽视，对其干预的重要性需得到重视。miRNA对MI后心肌肥大诊断和治疗具有无限潜力。然而miRNA对MI后心肌细胞肥大调控是多因素、多水平、多交联复杂的调控通路，如何利用miRNA进行精准有效调控，是临床及药学领域应用时需进一步展开研究的问题。