内皮细胞微粒miRNA在急性心肌梗死中的研究进展

马艺萍 袁玉娟 艾丽菲热·艾海提 马清玉 阿卜拉江·艾合麦提 穆叶赛·尼加提

(1.新疆医科大学,新疆 乌鲁木齐 830000; 2.石河子大学,新疆 石河子 832003; 3.新疆维吾尔自治区人民医院,新疆 乌鲁木齐 830000)

急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是缺血性心脏病最常见的急诊形式,由易损动脉粥样硬化斑块破裂或血栓形成引发,导致冠状动脉闭塞和低灌注区细胞死亡[1-2]。尽管AMI的整体管理取得了进展,通过冠状动脉造影和经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention,PCI)及时治疗冠状动脉闭塞,恢复缺血心肌的血液供应,但AMI的病死率仍然居高不下[3]。据中国疾病控制中心的最新数据[4]显示,目前有3.3亿人患有心血管疾病。China PEACE研究[5]表明,AMI患者出院后早期心肌梗死再发率较高,1年内再发率为2.5%,其中35.7%发生在出院后30 d内,再发患者1年死亡率升高25.42倍,因此探索新的诊疗策略一直是心血管疾病领域研究的热点。内皮细胞微粒(endothelial microparticles,EMPs)是调节内皮细胞功能、炎症反应、氧化应激、血管生成和血管通透性的重要介质。研究显示EMPs在AMI的发生发展过程中具有重要作用[6],而miRNA被认为是EMPs能够产生上述作用的主要信号,EMPs通过递送miRNA影响受体细胞的生物学功能。目前,EMPs miRNA被认为在心血管及肺疾病中发挥重要作用[7-8],现结合近年来的国内外文献对EMPs miRNA在AMI中的研究进展进行综述。

1 EMPs miRNA的概述

EMPs直径为0.1～1.0 μm,是内皮细胞脱落的细胞外小囊泡[9]。研究[10]报道,EMPs是细胞间物质交换和信号转导的重要载体,携带表面抗原、蛋白质和各种生物活性分子(细胞因子、信号蛋白、miRNA等),在细胞通信中起关键作用。生理条件下EMPs分泌较少,缺血缺氧、烟草暴露、慢性炎症及内皮细胞激活或凋亡时都可能引起循环EMPs增加[11]。EMPs被认为是通过破坏NO的产生、促进炎症和凝血以及改变血管生成和凋亡导致内皮功能障碍的触发器。miRNA是一种约含有22个核苷酸的短链、内源性、非编码RNA,存在于植物、真菌、动物(包括原生动物)中。目前,已在>270个生物体中鉴定出>35 000个miRNA序列[12]。在哺乳动物细胞中,miRNA可以通过与靶mRNA内3’非翻译区(3’-untranslated region,3’-UTR)的互补序列进行碱基配对来诱导mRNA脱帽和烯基化。越来越多的证据[13-14]表明,miRNA家族在细胞凋亡、自噬、氧化应激和炎症中起着至关重要的作用。Sharma等[15]阐明不同循环的miRNA,如miRNA-19b、miRNA-92a、miRNA-126、miRNA-146a和miRNA-222等可作为动脉粥样硬化诊断的生物标志物。众所周知,循环EMPs可通过递送miRNA发挥生物学作用。笔者前期研究发现AMI患者冠状动脉血EMPs水平升高,而且冠状动脉血微粒miRNA-126存在差异表达[16],因此,笔者认为EMPs可能参与急性冠状动脉血栓事件[17]。因此,在心血管疾病中,EMPs和miRNA作为一种新型的诊断生物标志物和分子治疗靶点具有潜在价值。

2 EMPs miRNA在AMI中的调控作用

2.1 EMPs miRNA在炎症反应中的作用

AMI的初始炎症反应是用以清除坏死的细胞碎片,然而促炎和抗炎之间失衡和过度扰动可加剧AMI的发生,引起不良预后。AMI后持续的组织损伤触发强烈的炎症反应和局部坏死,其中涉及免疫细胞和可溶性介质的广泛浸润。炎症期过度激活导致细胞损伤和组织坏死,触发一系列危险信号,继而导致组织坏死和梗死面积扩大。因此,炎性反应是AMI发生发展中的关键环节。研究[14]证实,miRNA-186-5p在AMI后4 h出现峰值表达,并增加了促炎细胞因子的产生,以促进动脉粥样硬化病变的进展。研究[18]发现,EMPs中的miRNA-222在功能上能够降低靶蛋白内皮细胞间黏附分子-1的表达,进而促进内皮细胞的抗炎作用。Puhm等[19]研究显示炎性刺激通过调节EMPs和miRNA的表达,触发活性氧产生而引起线粒体功能障碍,加重靶内皮细胞的损伤。Desita等[20]通过 EMPs介导的miRNA-126、第三代反义miRNA-494-3p(3GA-494)和重组Wnt小鼠Wnt3a(rmWnt3a),抑制低密度脂蛋白受体相关蛋白6(low-density lipoprotein receptor-related proteins 6,LRP6)从而减少血管平滑肌细胞增殖、增强巨噬细胞抗炎活性和减少生物活性脂质生成。动物实验[21]表明,EMPs中的miRNA-19b通过下调细胞因子信号转导抑制因子3(suppressor of cytokine signaling 3,SOCS3)的表达来增强血管周围脂肪组织特异性炎症,从而加速了动脉粥样硬化的进展。超敏C反应蛋白是包括动脉粥样硬化在内的炎症性疾病的生物标志物,Haohan等[22]招募了51例AMI患者和46例匹配对照受试者,测试发现包括EMPs在内的MICA/B+与超敏C反应蛋白呈正相关,其可能是促成AMI病理变化过程的重要介质。

2.2 EMPs miRNA在新生血管生成中的作用

AMI的发生对冠状动脉微循环造成严重损伤,导致梗死区域的血管稀疏和解体,然而AMI后的组织修复涉及强烈的血管生成反应,可通过miRNA-21-5p抑制心肌微血管内皮细胞凋亡,改善心肌梗死后血管生成[23]。当内皮细胞受到生长因子刺激时,内皮细胞的蛋白水解酶降解基底膜和细胞外基质,进而有效恢复血流灌注促进心肌的再生。研究[18]证明,EMPs miRNA-19b通过靶向Rho GTP酶激活蛋白5和转化生长因子β2(transforming growth factor-β2,TGF-β2)来抑制内皮细胞迁移和血管生成。Liang等[24]表明缺氧诱导的EMPs中的miRNA-19b可以从EMPs转移到人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)中,并通过下调 TGF-β2的表达来减少HUVECs的迁移和血管生成。此外,EMPs可以传递多种生物活性物质,低浓度的EMPs促进血管生成,高浓度的EMPs抑制血管生成。miRNA-92a与心肌损伤有关,miRNA-92a表达升高能够促进内皮活化和动脉粥样硬化病变的发展,可以作为小鼠缺血组织血管生成和功能恢复的有价值的治疗靶点[25]。Yu等[26]研究发现用EMPs miRNA-19b全身治疗后,动脉和淋巴循环中miRNA-19b表达显著增加,导致淋巴管沿粥样硬化动脉的分布减少,并且还抑制了淋巴管的转运功能和通透性。AMI后密集毛细血管网的迅速形成,为促进气体交换、营养扩散和废物清除提供了通道,以配合高代谢需求并可能限制梗死边缘区持续的心肌细胞功能障碍和死亡。在缺血组织中,缺氧内皮细胞会释放富含组织因子的EMPs诱导单核细胞归巢到缺血区,分化为内皮样细胞,激活的内皮细胞分泌携带miRNA-126的EMPs可以调节血管生成基因的单核细胞重编程,并形成新血管,增加组织灌注[27]。

3 EMPs miRNA在AMI中的临床应用

3.1 早期风险预测

AMI的发病是急性和严重的,很难预测个体患者的发病情况。因此,AMI的早期预测是一个重要的但在很大程度上未得到满足的临床需求。虽然肌钙蛋白在检测心肌缺血方面明显优于早期AMI生物标志物,但肌钙蛋白与理想的生物标志物相差甚远。如前所述,研究[25]发现miRNA-92a与心肌损伤有关,循环EMPs和miRNA-92a表达可作为AMI的潜在预测因子。实验证据表明,血清中 miRNA-186-5p的相对水平显著升高,在心肌组织中反而降低,当大多数 miRNA无法预测患者的预后时,miRNA-186-5p在血清中上调或许能够有效地证明血管完全阻塞,因为它的水平会在PCI后改变以保护心肌组织,从而提供对心脏健康的准确预测。Zi等[28]研究表明,人去乙酰化酶6(sirtuin 6,Sirt6)诱导的自噬阻断导致髓系细胞触发受体-1(triggering receptor expressed on myeloid cells-1,TREM-1)介导的细胞焦亡增强,而Sirt6过表达减弱了氧化低密度脂蛋白治疗后的内皮细胞炎症和细胞焦亡,入院时血清高TREM-1和低Sirt6水平是EMPs增加的独立预测因子,并且对AMI患者进行随访发现其与全因死亡率和主要不良心血管事件的风险密切相关。

3.2 诊断和治疗

近年来,随着AMI新型治疗方法的逐步深入,EMPs的研究发现促进了针对心血管疾病的基因靶向治疗,特别是miRNA的研究进展受到了广泛关注。用于基因治疗的生物分子在体内传递过程中极不稳定,且在到达靶病变部位之前易被核酸酶破坏或降解,难以发挥作用,因此选择安全、高效的基因传递载体至关重要。与目前常用的病毒类载体相比,EMPs作为药物传递载体具有较强的膜稳定性、靶向性和高效性。笔者团队[6]研究发现AMI患者循环EMPs和红细胞微粒的表达水平升高,而且EMPs表达水平与冠心病程度及预后风险相关,因此有可能成为AMI潜在的生物标志物,为其提供诊断价值。如前所述,Zhang等[25]发现EMPs miRNA-92a水平在AMI中高表达,进一步分析EMPs、miRNA-92a和肌钙蛋白I的ROC曲线下面积分别是0.893、0.888和0.912,进而评估其在区分AMI患者方面的诊断价值。Mir等[14]发现存在于微粒中的miRNA在AMI的病理过程中发挥重要的作用,可作为AMI的诊断和预后生物标志物。Liang等[24]发现HUVECs中TGF-β2的mRNA和蛋白质水平可以被缺氧EMPs和过表达 miRNA-19b的EMPs所抑制,因此EMPs miRNA-19b可能是动脉粥样硬化治疗的新靶点。

4 展望

尽管目前在临床中AMI的风险管理面临巨大的挑战,然而EMPs能起到抗炎及促进新生血管生成的作用,作为一种新型载体在诊断和治疗方面具有较大应用前景。这得益于EMPs的生物学稳定特性,在生理、病理状态下分泌包含有细胞因子、信号蛋白、miRNA等特定成分,通过这些特定的内含物向靶细胞传递信号,从而作用到特定的靶细胞。虽然EMPs的研究已经取得了一定的进展,但目前EMPs相关miRNA的研究在心血管领域仍然处于起步阶段,EMPs内含物及miRNA的具体作用机制,介导信号途径的分子通路如何发挥作用及相应的靶细胞等,仍有待进一步探索。因此,寻找EMPs在AMI诊断和预后中具有潜在价值的特异性miRNA可能是未来的研究方向。