miRNA 與心肌缺血再灌注的研究進(jìn)展*

鄭重洲綜述，陳　燦審校（.廣東醫(yī)學(xué)院，廣東湛江52400；2.廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，廣東湛江52400）

·論著·

miRNA 與心肌缺血再灌注的研究進(jìn)展*

鄭重洲1綜述，陳燦△審校（1.廣東醫(yī)學(xué)院，廣東湛江524001；2.廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心血管內(nèi)科，廣東湛江524001）

微RNAs；再灌注損傷；心肌缺血；心肌梗死；細(xì)胞凋亡；自噬

心肌缺血再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）是指在心肌梗死（myocardial infarction，MI）后的一個(gè)臨界時(shí)間內(nèi)冠脈血流恢復(fù)再通，血流再灌注與心臟組織損傷密切相關(guān)。目前，冠狀動(dòng)脈介入（PCI）術(shù)或者藥物溶栓已成為MI的常規(guī)治療手段，并能夠較好的改善患者的預(yù)后。然而，仍有部分患者的治療效果不佳，其機(jī)制可能是由于缺血心肌再灌注后導(dǎo)致心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能及微環(huán)境的變化從而導(dǎo)致心律失常、心肌頓抑、心肌冬眠等并最終導(dǎo)致心力衰竭甚至突發(fā)心搏驟停［1］。研究表明miRNA廣泛參與調(diào)控機(jī)體的正常生理和病理過程，如細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分化、腫瘤發(fā)生、心臟發(fā)育和血管生成等。目前，研究證實(shí)miRNA能夠作用于相關(guān)靶分子，抑制心肌的I/R損傷。現(xiàn)就近年來與心肌I/R損傷相關(guān)的miRNA進(jìn)行綜述，以探討其相關(guān)調(diào)控機(jī)制及臨床應(yīng)用前景。

1　miRNA概述

miRNA是近年來研究較為熱門的內(nèi)源性小單鏈非編碼RNA，成熟的miRNA大約由22個(gè)核苷酸組成；miRNA通過與靶mRNA的3′非翻譯區(qū)（3′UTRs）特異性結(jié)合，促進(jìn)靶mRNA的降解或者翻譯抑制，負(fù)性調(diào)控基因的表達(dá)，從而發(fā)揮其生物學(xué)功能。miRNA對(duì)靶基因的調(diào)控并非“一對(duì)一”，現(xiàn)研究證實(shí)一個(gè)miRNA能夠調(diào)控多個(gè)不同的mRNA，而一個(gè)mRNA亦可同時(shí)被多個(gè)miRNA調(diào)節(jié)［2］。因此，miRNA在基因調(diào)節(jié)中發(fā)揮主要作用，能夠在機(jī)體不同的水平調(diào)節(jié)生物進(jìn)程。

研究發(fā)現(xiàn)，miRNA在組織中呈特異性分布，如miR-208，僅在心肌中表達(dá)，且不受其他損傷的干擾［3］。此外，miRNA在機(jī)體病理生理進(jìn)程中表現(xiàn)為特異性表達(dá)，參與心血管疾病以及腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。如miR-126過表達(dá)能抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖，并促使癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性增加［4］。近年來，多個(gè)miRNA已被證實(shí)與心肌I/R損傷相關(guān)，并且miRNA在心肌I/R損傷中呈動(dòng)態(tài)變化。因此，分析與心肌I/R損傷相關(guān)的miRNA及其表達(dá)和功能將更具有臨床指導(dǎo)意義。

2　miRNA在心肌I/R損傷中的變化及作用機(jī)制

2.1miRNA與心肌細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡（apoptosis）是心肌I/R損傷后心臟功能失調(diào)的重要原因。心肌I/R損傷引起的細(xì)胞凋亡與活性氧的（resctive oxygen species，ROS）產(chǎn)生、細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載等密切有關(guān)［5］。近年來研究表明心肌細(xì)胞的凋亡主要由線粒體途徑介導(dǎo)，通過改變?cè)撏緩降年P(guān)鍵信號(hào)及靶點(diǎn)，最終導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡。

心肌I/R損傷后，心肌細(xì)胞內(nèi)會(huì)出現(xiàn)Ca2+超載現(xiàn)象，導(dǎo)致Ncx1蛋白激活并下調(diào)鈣調(diào)效應(yīng)器（如BIM、CypD、CaMKIIδ）的表達(dá)，從而導(dǎo)致細(xì)胞最終的凋亡。Aurora等［6］研究發(fā)現(xiàn)，在心肌I/R損傷的小鼠模型中，miR-214的表達(dá)上調(diào)，并通過抑制Ca2+超載信號(hào)通路的效應(yīng)分子，減少心肌I/R損傷引起的細(xì)胞凋亡和壞死。研究證實(shí)，電針預(yù)處理參與維持心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+平衡［7］。Liu等［8］發(fā)現(xiàn)電針預(yù)處理能夠促進(jìn)miR-214在心肌I/R損傷中的表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)電針預(yù)處理對(duì)心肌I/R損傷的保護(hù)作用。而在Lv等［9］研究中，miR-214在H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡中表達(dá)明顯上調(diào)，并通過抑制人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源的基因（PTEN），活化PI3K/Akt信號(hào)通路，最終抑制活性氧誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡。

Shen等［10］發(fā)現(xiàn)miR-30b參與AngⅡ誘導(dǎo)的心肌肥大、心肌重構(gòu)、血管生成和心肌細(xì)胞的凋亡。在AngⅡ誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞的凋亡中，NF-κB可正反饋調(diào)控miR-30b的表達(dá)，而miR-30b則通過調(diào)節(jié)Bcl-2的表達(dá)在心肌細(xì)胞凋亡中發(fā)揮重要作用［11］。此外，在心肌I/R損傷的情況下，miR-30b能夠通過抑制親環(huán)素D介導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡，從而減少心肌細(xì)胞梗死的范圍［12］。研究證實(shí)Ras-PI3K-Akt通路在細(xì)胞增殖、骨架重構(gòu)、新陳代謝和凋亡中均起到重要作用［13］。最新研究顯示，過表達(dá)miR-30b能抑制H9C2細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷（H/R）誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，這主要是通過上調(diào)Ras-PI3K-Akt信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)［14］。

早前研究報(bào)道，清道夫受體A（SR-A）缺陷能夠減輕心肌I/R損傷，而miR-125b在SR-A缺陷的小鼠中的表達(dá)水平明顯高于野生型小鼠，在巨噬細(xì)胞中過表達(dá)miR-125b后H/R誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷可得到顯著緩解［15］。最近研究發(fā)現(xiàn)，miR-125b可抑制P53介導(dǎo)的促凋亡信號(hào)通路以及TRAF-6介導(dǎo)的NF-κB激活，從而降低I/R后梗死區(qū)的面積并防止心功能紊亂，最終減輕I/R損傷導(dǎo)致的心肌損害［16］。

miR-21已被證實(shí)為心肌I/R損傷的重要抗凋亡因子。miR-21能夠抑制PTEN、PDCD4的表達(dá)，減少心肌細(xì)胞凋亡，改善心肌重構(gòu)，從而改善心功能紊亂［17-18］。Wang等［19］通過小鼠心肌I/R損傷模型發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，miR-494轉(zhuǎn)基因小鼠的心臟功能恢復(fù)較較好，梗死區(qū)面積較小，具體機(jī)制研究顯示miR-494能夠同時(shí)抑制抗凋亡因子（ROCK1、PTEN、CaMKIIδ）和促凋亡因子（FGFR2、LIF），進(jìn)而激活A(yù)kt并最終上調(diào)線粒體抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL，從而發(fā)揮抗心肌細(xì)胞凋亡的作用。另外，miR-1作為心肌I/R損傷的損傷性因子，可通過調(diào)節(jié)HSP60、HSP70、Bcl-2促進(jìn)心肌細(xì)胞的凋亡［20-21］。最近，Li等［22］報(bào)道m(xù)iR-7a/b能夠負(fù)性調(diào)節(jié)PARP的表達(dá)，進(jìn)而抑制心肌I/R損傷導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。Yang等［23］則發(fā)現(xiàn)miR-22作用于cAMP反應(yīng)蛋白結(jié)合元件（CREB），發(fā)揮抗心肌細(xì)胞凋亡的作用。

研究證實(shí)心肌I/R損傷所致的心肌細(xì)胞凋亡或死亡，將會(huì)導(dǎo)致左室重構(gòu)和電生理重構(gòu)，最終導(dǎo)致心力衰竭甚至心搏驟停［2］。因此，闡明miRNA參與調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制具有重要意義，miRNA在未來或有可能成為治療心肌I/R損傷的重要靶點(diǎn)。

2.2miRNA與再灌注性心律失常再灌注性心律失常是導(dǎo)致心肌死亡的重要原因，心肌I/R損傷可通過改變基因的表達(dá)，進(jìn)而引起心臟電傳導(dǎo)系統(tǒng)的功能障礙。研究證實(shí)miRNA參與了心律失常的調(diào)節(jié)。Yang等［24］研究發(fā)現(xiàn)，miR-1的過表達(dá)能減慢心肌細(xì)胞的電傳導(dǎo)和細(xì)胞膜去極化，其主要通過抑制KCNJ2和Connexin43的表達(dá)實(shí)現(xiàn)。此外，Callis等［25］研究表明miR-208a與心律失常密切相關(guān)，miR-208a可作用于GATA4介導(dǎo)的Connexin40，從而導(dǎo)致房室傳導(dǎo)阻滯。因此，miR-1、miR-208a可能會(huì)成為抗心律失常治療的靶點(diǎn)。

2.3miRNA與自噬自噬（autophagy）是細(xì)胞胞質(zhì)蛋白或細(xì)胞器的自我分解代謝過程，以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞本身代謝需要和細(xì)胞器的更新。研究顯示，心肌缺血和早期再灌注期間，低水平的細(xì)胞自噬能夠防止細(xì)胞過度凋亡，與心肌I/R損傷后心功能恢復(fù)密切相關(guān)，說明一定程度的細(xì)胞自噬有助于心肌I/R損傷后心功能恢復(fù)［26］。Wu等［27］研究發(fā)現(xiàn)，在心肌I/R損傷情況下，miR-101可調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的自噬。miR-101通過作用于自噬相關(guān)基因RAB5A 和Beclin1，調(diào)控心肌細(xì)胞自噬水平，從而負(fù)性調(diào)節(jié)細(xì)胞的凋亡，提示miR-101可通過誘導(dǎo)心肌細(xì)胞自噬來減輕心肌I/R損傷導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。盡管如此，miRNA參與自噬調(diào)節(jié)來保護(hù)心肌I/R損傷機(jī)制仍有待進(jìn)一步探究。

3miRNA的臨床應(yīng)用前景

目前仍不能確定藥物是否能夠調(diào)節(jié)疾病發(fā)生過程中miRNA的表達(dá)。Munoz-Pacheco等［28］發(fā)現(xiàn)，新型合成的降脂藥物依折麥布，可通過下調(diào)單核細(xì)胞表達(dá)miR-155、miR-222、miR-424和miR-503進(jìn)而抑制其向巨噬細(xì)胞分化。因此，以現(xiàn)有的傳統(tǒng)藥物和miRNA為基礎(chǔ)的相結(jié)合的治療方案，也許能更進(jìn)一步改善治療效果。

miRNA不僅參與了心肌I/R損傷的病理生理過程，而且作為心肌I/R損傷的標(biāo)志物在臨床診斷和治療中具有重要意義。目前研究發(fā)現(xiàn)在心肌I/R損傷患者的外周循環(huán)血及尿液中可檢測(cè)到miRNA的變化，此外，在心肌梗死大鼠模型亦可檢測(cè)到外周血中的miRNA水平的改變。因此，這些miRNA如miR-1，miR-21、miR-208等可作為急性心肌梗死的血清生物標(biāo)記物快捷、特異的反應(yīng)患者的心肌損傷。此外，由于一個(gè)miRNA可能具有多個(gè)靶基因，使得其能夠作用于多個(gè)靶信號(hào)分子，提示與傳統(tǒng)的利用單個(gè)信號(hào)分子治療方案相比具有顯著的治療優(yōu)勢(shì)。然而，miRNA之間也能夠互相干擾，妨礙了其作為治療靶分子的有效性。因此，miRNA應(yīng)用于調(diào)控基因表達(dá)以防治疾病發(fā)生發(fā)展的安全性仍需進(jìn)一步評(píng)估。

綜上所述，miRNA在心肌I/R過程中起著重要調(diào)控作用，不同的miRNA發(fā)揮的功能也不盡相同。隨著miRNA研究的不斷深入，miRNA抑制劑（或miRNA模擬物等調(diào)控miRNA表達(dá)的新技術(shù)出現(xiàn)，將為miRNA與心肌I/R損傷的研究提供新途徑，從而為miRNA應(yīng)用于疾病診斷和治療帶來希望。

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（2015-10-23）