微小RNA-126在心血管疾病中的研究进展

阿卜拉江·艾合麦提,马艺萍,穆叶赛·尼加提

(1.新疆医科大学研究生院,乌鲁木齐 830017;2.新疆维吾尔自治区人民医院急救中心,乌鲁木齐 830001)

一直以来,心血管疾病(CVD)以其极高的发病率和致死率威胁着人们的生命健康[1]。微小RNA(miRNA)是一类单链非编码RNA。miRNA通过调节mRNA的降解和抑制mRNA翻译来调节细胞功能,在不同心脏损伤的发生和发展中发挥积极作用[2]。miRNA以稳定的形式存在于循环中,对内源性核糖核酸酶具有抵抗力,这使得miRNA便于被获取。作为内皮激活和损伤的生物标志物,微小RNA-126(miR-126)参与血管生成[3]、内皮修复、炎症反应抑制等[4],从而改善心肌功能。在急性心肌梗死(AMI)、心力衰竭、高血压、心房颤动、心肌缺血再灌注损伤等CVD中,miR-126的表达水平会发生明显变化,这可能为CVD的诊断及治疗提供新方向。

1 miR-126的病理生理机制

1.1 miR-126与新血管生成

血管新生被认为是治疗心肌梗死(MI)的新型治疗方法之一。作为miR-126的上游调节因子,表达上调的缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)可以通过PI3K/Akt/eNOS和MAPK信号通路促进血管生成,从而改善MI患者的心功能[3]。ZHANG等[5]研究证实,在低氧条件下,miR-126过表达可增强内皮祖细胞的AKT活性,从而促进血管生成,以防止心肌损伤。此外,miR-126的过表达通过调节PI3K/Akt/Gsk3β和细胞外信号调节激酶(ERK)1/2信号通路促进了过氧化氢(H2O2)诱导内皮祖细胞的增殖、迁移和管状形成[6]。有学者提出,内皮细胞迁移是血管生成的关键环节,miR-126可以激活巨噬细胞中的过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)γ的表达,有效抑制巨噬细胞炎症,促进内皮细胞迁移[7]。DING等[8]发现,EGFL7/miR-126基因相反链上的lncEGFL7OS对维持EGLF7/miR-126的高表达至关重要,而EGLF7/miR-126又是MAPK和PI3K/Akt信号转导通路调节血管生成的必需产物。

1.2 miR-126与心肌凋亡

各类CVD的病理过程都伴随着心肌的自噬活动,miR-126会参与此过程。SHI等[9]研究证实,自噬相关蛋白苄氯素1(Beclin-1)、微管相关蛋白1轻链3(MAP1LC3)-Ⅱ/Ⅰ在AMI大鼠心脏组织中的表达增加,提示Beclin-1诱导了心肌组织自噬功能增强。在心肌细胞中,miR-126的过表达可以抑制心肌细胞内源性Beclin-1 mRNA和蛋白表达,减少心肌细胞自噬,保护心功能。近期研究表明,miR-126通过调节酪氨酸激酶受体反馈抑制剂-1(ERRFI1)基因来抑制心肌细胞凋亡和活性氧积聚,改善心功能,减轻心肌纤维化。另外,miR-30c-5p、miR-126-5p和miR-126-3p共同抑制心脏叉头框蛋白O3(FOXO3)的表达,而这些miRNA的缺失会消除其对FOXO3的抑制作用,从而加剧心脏细胞凋亡和自噬[10]。

1.3 miR-126与内皮修复

miR-126主要在内皮细胞中表达,对于保护内皮细胞的增殖和促进内皮细胞的生长和修复必不可少。研究发现,有内皮损伤或功能障碍的患者miR-126水平较低,而miR-126的高表达对受损内皮细胞的恢复过程有积极影响[11]。试验表明,miR-126过表达可通过下调磷酸肌醇3-激酶调节亚基2(PIK3R2)的表达来促进低氧条件下内皮祖细胞的增殖、迁移和管状形成,血管内皮生长因子(VEGF)的过表达则可以协同增强该作用[5]。YAN等[12]研究表明,丝裂原活化蛋白激酶激酶(MEK)1/2抑制剂或ERK1/2 siRNA可提高血管内皮细胞miR-126-3p水平,从而抑制G蛋白信号调节因子16(RGS16)的表达,激活趋化因子配体12(CXCL12)/趋化因子受体4(CXCR4)信号通路,促进内皮修复。体外实验表明,miR-126-5p通过下调核因子-κB(NF-κB)介导的PI3K/Akt/mTOR信号通路来阻断人主动脉内皮细胞凋亡,从而抑制动脉粥样硬化的发生[13]。

1.4 miR-126与炎症反应

在MI过程中,过度的炎症激活会诱导存活的心肌细胞死亡和加强缺血性心肌损伤,导致不适应性重塑。研究表明,miR-126由免疫细胞中的促炎信号诱导,并通过调节肿瘤坏死因子(TNF)和血管紧张素Ⅱ的产生等发挥抑制作用[14]。此外,miR-126通过CXCL12调节巨噬细胞的募集,并抑制促炎细胞因子的产生,人内皮细胞中细胞间黏附分子1、血管细胞黏附分子1等黏附分子的表达增加,将中性粒细胞和巨噬细胞招募到心肌中,导致脓毒症时发生心功能障碍[15]。激活的巨噬细胞会释放趋化因子来吸引中性粒细胞进入心肌,而miR-126通过抑制黏附分子的表达和减少炎症细胞向心肌的渗透,改善小鼠心功能[4,12]。LI等[16]研究发现,低氧暴露会导致TNF-α、白细胞介素(IL)-1β、IL-6等促炎细胞因子上调,而miR-126模拟物可阻止氧糖剥夺/再灌注(OGD/R)诱导的促炎细胞因子水平升高。

1.5 miR-126与氧化应激

氧化应激和细胞凋亡的减少也可以减少MI损伤。研究表明,miR-126-5p通过靶向同源结构域相互作用蛋白激酶2来抑制人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的缺氧损伤[17]。此外,miR-126-5p过表达可通过PI3K/Akt信号通路靶向IL-17A,提高大鼠胚胎心肌细胞(H9c2细胞)的活力,并对缺氧诱导的H9c2细胞凋亡具有保护作用[18]。研究发现,miR-126的过表达通过SIRT1/NRF2信号转导通路减轻氧化应激,从而对血管缺血再灌注损伤产生保护作用[16]。有学者提出,RAB3A相互作用蛋白(RAB3IP)是miR-126保护细胞免受氧化应激和凋亡的另一个靶点,在缺血再灌注条件下,miR-126降低RAB3IP的表达,从而减少细胞凋亡,促进细胞存活[16]。

2 miR-126在CVD中的作用

2.1 miR-126与AMI

AMI是动脉粥样硬化性心脏病中最严重的类型,具有起病快、进展快、致死率高等特点[19]。miR-126在MI后的血管生成和维持血管完整性中发挥了重要作用。研究证实,与健康人比较,AMI患者血浆miR-126表达水平明显升高[20],这可能与血管损伤和富含miR-126的微粒活跃分泌有关[14]。血清脑钠肽、肌酸激酶同工酶MB、乳酸脱氢酶、肌钙蛋白Ⅰ等心肌损伤标志物水平越高,miR-126相对表达水平越低,非ST段抬高型MI患者病情越严重,心功能降低越明显,心肌损伤程度越严重[21]。YUAN等[22]研究发现,AMI患者冠状动脉血细胞外泡中的miR-126水平与心肌梗死溶栓治疗危险评分呈负相关。除此之外,不稳型心绞痛和AMI患者血清miR-126水平与其Gensini评分呈正相关[20],表明冠状动脉血细胞外泡中的miR-126水平可作为预测AMI预后的指标。有学者提出,miR-126-3p水平升高与冠状动脉侧支循环的改善有关[23]。此外,miR-126可作为冠状动脉慢血流现象的预测指标[24-25],对ST段抬高型MI患者接受经皮冠状动脉介入治疗后的正常复流和无复流有较好的鉴别作用。

研究表明,曲美他嗪通过提高血浆miR-126水平,从而较少炎症和氧化应激,改善内皮细胞功能[26]。动物实验发现,可溶性环氧化物水解酶抑制剂(sEHI)通过增加ERK和p38MAPK磷酸化,抑制Spred-1的表达,从而提高miR-126表达水平,这可能与sEHI对运动条件下MI小鼠内皮祖细胞功能的改善有关[27],表明sEHI可能是治疗MI的新药物。SHAFEI等[28]研究发现,运动训练可以明显上调MI患者miR-126的表达,抑制其靶蛋白PIK3R2/含发芽相关EVH1域1的表达,促进梗死区血管生成。有研究将负载miR-126和miR-146a的间充质脂肪干细胞来源外泌体包裹在藻酸盐水凝胶(miRsEXO/Alg)中,向MI动物模型注射,不仅可以减少梗死面积和纤维化,还能促进梗死区的血管生成和缝隙连接蛋白43的表达,表明间充质脂肪干细胞来源外泌体、miR-126、miR-146a及生物相容性水凝胶可被选为合适的心脏组织再生构建物。LI等[29]研究证实,高水平的miR-126与ST段抬高型MI患者双抗治疗的良好反应相关,表明miR-126有可能作为抗血小板聚集药物的调节器和双抗治疗结果的潜在预测因子。

2.2 miR-126 与心力衰竭

miR-126可能通过参与心脏肥厚或纤维化过程,导致心脏重塑,从而影响心力衰竭的发生、发展。JIN等[11]研究发现,射血分数保留的心力衰竭(HFpEF)患者血浆miR-126水平降低。对于HFpEF患者,miR-126水平降低可能是导致心功能减退的原因。运动康复后miR-126表达水平升高,启动了HFpEF患者血管生成过程,表明miR-126的表达水平可以作为评估HFpEF患者康复效果的潜在指标。有动物实验发现,高脂饮食小鼠仅在P2X7R基因敲除的小鼠中发生明显的心脏重构,而P2X7R基因敲除的小鼠中miR-126表达较对照组降低,这为改善心功能治疗提供了潜在靶点[30]。有meta分析发现,miR-126等miRNA低表达的心力衰竭患者总体生存率明显降低[31]。然而,另外一项研究表明,在射血分数下降的心力衰竭(HFrEF)患者中,循环miR-126与全因心血管致死率没有相关性[32],提醒miR-126能否成为HFrEF患者预后评估的生物标志物还有待进一步研究。LIU等[33]研究发现,三磷酸腺苷敏感钾通道(KATP)变异体rs141294036与心力衰竭(尤其是HFpEF)发病率和心力衰竭再住院的风险增加相关,并发现外泌体源性的miR-126等5种miRNA和代谢相关途径(特别是PI3K/Akt途径)可能参与分子调控,表明该变异为心力衰竭的早期和个性化预防提供新策略。

2.3 miR-126与高血压

miR-126作为高血压的标志物,通过改善血管内皮细胞功能和抗炎作用来调节血压。MATSHAZI等[34]发现,miR-126在已知高血压患者中的表达明显高于筛查发现的高血压患者和正常血压患者,miR-126-3p的表达与已知高血压之间的相关性也很明显。这为高血压诊断和基于miR-126的治疗靶点提供了理论依据。研究发现,miR-126-3p与慢性肾病患者夜间高血压和夜间血压比值呈正相关,miR-126-3p是平均夜间舒张压的独立预测因子[35]。研究表明,血清miR-126水平与SBP明显呈负相关,且新发高血压患者的血清miR-126水平明显低于正常血压者[36],表明miR-126可能成为高血压预测的潜在生物标志物。miR-126水平与妊娠高血压病情严重程度呈负相关,可作为临床预测妊娠高血压的敏感指标[37]。此外,与正常血压妊娠史的妇女比较,有子痫前期病史的妇女血浆中的miR-126水平明显降低[38]。研究表明,与单独使用线粒体靶向抗氧化剂MitoQ和耐力训练比较,联合应用两者在改善高血压患者的心功能和控制血压方面具有更明显的效果,而这些效果主要通过miR-126和miR-27a的调节和改善线粒体活性氧的产生来实现[39]。

2.4 miR-126与心房颤动

心房颤动是临床上最常见的心律失常,并且与心脑血管疾病的发病率和致死率增加,以及中风、血栓栓塞症、心力衰竭和频繁住院风险增加相关[40],探索新的标志物至关重要。miR-126已被证明与心房颤动的进展和预后密切相关。miR-126在永久性、持续性、阵发性心房颤动患者中的表达均下调,且永久性和持续性心房颤动患者miR-126水平低于阵发性心房颤动患者。除此之外,心力衰竭-心房颤动(HF-AF)患者miR-126的表达明显低于心房颤动和心力衰竭患者。在HF-AF患者中,miR-126的表达与左心室射血分数呈正相关,与氨基末端脑钠肽前体的对数、心胸比呈负相关。因此,血清miR-126水平在评估心房颤动严重程度中具有成为生物标志物的潜力。研究表明,复发性心房颤动消融后Pri-miR-126水平明显降低,表明Pri-miR-126表达水平可能会成为评估心房颤动患者导管消融疗效的有用工具。

2.5 miR-126与心肌缺血再灌注损伤

以心肌损伤和心肌细胞死亡为特征的缺血再灌注损伤,最终会导致严重的并发症,包括室壁瘤、心力衰竭和恶性心律失常等。有学者提出,由于活性氧的过度产生、快速的pH校正和细胞内钙离子增加造成的氧化应激是心肌缺血再灌注损伤的主要原因[41]。尽管对早期缺血再灌注的广泛研究改善了患者的生活质量,但仍有许多患者未能从恶性并发症中恢复过来。因此,探索新的靶点将为预防缺血再灌注事件开辟新的途径。SCHAEFER等[42]研究发现,与正常心肌比较,心肌缺血后miR-126-3p的表达明显下调,但给予S-亚硝基-人血清白蛋白(S-NO-HSA)后,其作用明显减弱。涉及miR-126-3p的信号通路参与了慢性同种异体移植损伤的发病过程,靶向miR-126-3p可能是限制心脏移植受者缺血所致心脏和血管功能障碍的一种潜在治疗途径[42]。S-NO-HSA可能会成为移植前保存移植物的一种有用的治疗辅助手段。研究表明,糖尿病会加重急性心肌缺血再灌注引起的肾损伤,而中等强度间歇训练和山楂治疗可通过miR-126/NRF-2途径减少氧化应激和炎症反应,改善1型糖尿病大鼠心肌缺血再灌注性肾损伤,提高胰岛素灵敏度和肾功能[43]。GUO等[44]研究证实,柚皮苷可以通过miR-126/GSK-3β/β-连环蛋白信号通路减轻心肌缺血再灌注损伤时心肌细胞的凋亡和炎症反应,这将为心肌缺血再灌注损伤的药物治疗提供新的思路和方向。

3 小结与展望

综上所述,探索CVD早期发现、诊断及治疗方法极为重要。miR-126作为信号通信介质,在CVD的病理生理过程中发挥了重要作用。随着对miRNA更深层次的研究及检测技术的不断改进,miR-126将会成为CVD早期诊断标志物,为CVD的诊疗提供新的靶点,并成为评估CVD疗效的一项重要指标。