張倩，趙新湘，孫林

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院，昆明650000)

miRNA是近年發(fā)現(xiàn)的一大類(lèi)長(zhǎng)度約為22個(gè)單核苷酸的內(nèi)源性非編碼單鏈小分子RNA[1]，在諸多細(xì)胞進(jìn)程中執(zhí)行重要的調(diào)控功能。miR-21作為miRNA家族中的一員，可參與多種心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展[2～4]。研究顯示，miR-21在幾乎所有的心血管細(xì)胞，包括心肌細(xì)胞、心肌成纖維細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞中均有表達(dá)[5]，且在心肌成纖維細(xì)胞中的表達(dá)明顯高于心肌細(xì)胞[2，6，7]。本文就miR-21與心肌纖維化關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

1 miR-21與心肌纖維化的關(guān)系

成纖維細(xì)胞是心肌中最豐富的細(xì)胞類(lèi)型之一[8]。雖然心肌成纖維細(xì)胞在器官發(fā)育過(guò)程中具有高度活性，但成人心肌成纖維細(xì)胞是靜止的，僅保持細(xì)胞外基質(zhì)的低水平更替。當(dāng)心肌受到機(jī)械性、缺血性或炎癥性損傷時(shí)，成纖維細(xì)胞被激活，產(chǎn)生過(guò)量的細(xì)胞外基質(zhì)，繼而導(dǎo)致心肌纖維化形成及進(jìn)展[9，10]。

心肌纖維化是心臟功能不全發(fā)生的重要病理因素。研究發(fā)現(xiàn)，miR-21在纖維化心肌中高表達(dá)，且表達(dá)量隨著心功能不全程度加重而增加；miR-21通過(guò)調(diào)節(jié)成纖維細(xì)胞的存活和生長(zhǎng)因子的分泌來(lái)調(diào)控間質(zhì)纖維化程度[6]；miR-21在心肌成纖維細(xì)胞和纖維化組織中的表達(dá)均增加[11]。miR-21抑制劑可抑制心肌成纖維細(xì)胞增殖，而受損心肌中肌成纖維細(xì)胞迅速增加[12]。內(nèi)皮-間葉組織轉(zhuǎn)化(EndoMT)是心肌成纖維細(xì)胞來(lái)源的最重要方式[13]。EndoMT是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，可使內(nèi)皮細(xì)胞獲得間葉組織細(xì)胞表型，表現(xiàn)出間葉組織特性，此過(guò)程主要發(fā)起者是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)。TGF-β信號(hào)通路是調(diào)控成纖維細(xì)胞增殖與分化的主要信號(hào)通路。Kumarswamy等[14]研究證實(shí)，miR-21通過(guò)PTEN/Akt通路參與TGF-β介導(dǎo)的EndoMT過(guò)程。Cheng等[15]報(bào)道，TGF-β可誘導(dǎo)纖維化心肌組織高表達(dá) miR-21，Celastrol及LY2109761(TGF-β抑制劑)可降低TGF-β誘導(dǎo)的miR-21表達(dá)。TGF-β下調(diào)可抑制心肌纖維化，故TGF-β被認(rèn)為是心肌纖維化過(guò)程中的關(guān)鍵分子[16]。Liu等[17]和Zhong等[18]研究表明，在肺和腎纖維化過(guò)程中miR-21表達(dá)增加，進(jìn)一步佐證了miR-21在促進(jìn)EndoMT過(guò)程中的作用。

2 miR-21介導(dǎo)心肌纖維化的機(jī)制

miR-21介導(dǎo)心肌纖維化形成及發(fā)展的機(jī)制一是通過(guò)調(diào)控成纖維細(xì)胞增殖與分化的Smads和CADM1/STAT3途徑，促進(jìn)心肌纖維化細(xì)胞增殖及分化；二是通過(guò)調(diào)控成纖維細(xì)胞凋亡的MAPK/ERK、PTEN/MMP-2以及PDCD4/SPRY1等途徑，抑制心肌纖維化細(xì)胞凋亡[19～22]。

2.1 促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖與分化

2.1.1 Smad3途徑 研究證實(shí)，Smad3主要參與肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化和介導(dǎo)TGF-β誘導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)合成及TIMP上調(diào)[23，24]。抑制Smad3信號(hào)可防止心室纖維化重塑。Liang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，在心肌纖維化過(guò)程中，miR-21可直接在蛋白質(zhì)水平上下調(diào)TGF-β蛋白Ⅲ(TGF-βGⅢ)。相反，TGF-βGⅢ通過(guò)抑制TGF-β1產(chǎn)生和Smad3磷酸化來(lái)調(diào)節(jié)miR-21表達(dá)，進(jìn)而降低心肌成纖維細(xì)胞中的膠原分泌[26]。

2.1.2 Smad7途徑 郭東等[26]研究證實(shí)，miR-21通過(guò)抑制Smad7基因表達(dá)，激活成纖維細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)其增殖與分化。Smad7基因能抑制TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，通過(guò)與細(xì)胞膜上的TGF-β受體競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，阻斷TGF-β信號(hào)在胞質(zhì)內(nèi)的傳導(dǎo)[27]。抑制TGF-β/Smads信號(hào)通路可減輕糖尿病導(dǎo)致的心肌纖維化[28]。郭東等[26]研究表明，miR-21表達(dá)在梗死交界區(qū)明顯上調(diào)，通過(guò)抑制靶基因Smad7表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)TGF-β介導(dǎo)的成纖維細(xì)胞增殖與分化，最終促進(jìn)梗死心肌組織的修復(fù)。

2.1.3 CADM1/STAT3途徑 Cao等[11]研究表明，miR-21過(guò)表達(dá)與心肌成纖維細(xì)胞中的CADM1/STAT3相關(guān)，STAT3 mRNA和蛋白表達(dá)在活化的成纖維細(xì)胞和纖維化組織中增加。miR-21抑制CADM1可能導(dǎo)致STAT3表達(dá)上調(diào)，CADM1可能通過(guò)抑制STAT3活性，繼而抑制細(xì)胞增殖。TGF-β通過(guò)STAT3誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞增殖與分化，而CADM1 mRNA和蛋白表達(dá)在心肌纖維化組織和成纖維細(xì)胞中顯著降低。有研究采用miR-21模擬物和抑制劑處理心肌成纖維細(xì)胞，觀察了CADM1/STAT3變化，發(fā)現(xiàn)miR-21可抑制CADM1表達(dá)。因此推測(cè)，miR-21通過(guò)CADM1/STAT3途徑促進(jìn)心肌成纖維細(xì)胞增殖、分化和心肌纖維化。miR-21、CADM1和STAT3有可能作為成纖維細(xì)胞活化和纖維化的治療靶點(diǎn)。

2.2 抑制成纖維細(xì)胞凋亡

2.2.1 MAPK/ERK途徑 miR-21可通過(guò)MAPK/ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑抑制心肌成纖維細(xì)胞凋亡。Thum等[6]報(bào)道，上調(diào)miR-21表達(dá)可增強(qiáng)MAPK/ERK通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制成纖維細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)心肌纖維化。miR-21基因沉默則可抑制MAPK/ERK通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而抑制心肌纖維化，改善心功能。與此同時(shí)，miR-21在心肌成纖維細(xì)胞中的異常表達(dá)也會(huì)抑制SPRY1蛋白表達(dá)，間接導(dǎo)致MAPK/ERK通路激酶活性增加，從而促進(jìn)心肌纖維化和心臟重構(gòu)[6]。TGF-β1是miR-21的上游正調(diào)節(jié)因子。TGF-β1介導(dǎo)的miR-21上調(diào)可促進(jìn)心肌纖維化[14]。Cheng等[15]研究表明，由celastrol引起心肌纖維化的機(jī)制與miR-21/ERK下調(diào)有關(guān)，celastrol通過(guò)抑制TGF-β1/miR-21信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路進(jìn)而抑制心肌纖維化[25]。

2.2.2 PTEN/MMP-2途徑 TGF-β1通過(guò)抑制MMP表達(dá)和誘導(dǎo)蛋白酶抑制劑合成來(lái)抑制蛋白酶降解細(xì)胞外基質(zhì)的活性[29]。PTEN是miR-21作用的重要靶分子，miR-21水平升高可通過(guò)抑制PTEN基因表達(dá)產(chǎn)物PI3K和PKB的表達(dá)來(lái)抑制PTEN功能，抑制梗死區(qū)心肌成纖維細(xì)胞中MMP-2表達(dá)，抑制心肌成纖維細(xì)胞凋亡，從而介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)降解。

2.2.3 PDCD4/SPRY1途徑 在細(xì)胞外間質(zhì)纖維發(fā)生EndoMT的過(guò)程中，程序性細(xì)胞死亡因子4(PDCD4)和Sprouty同源物1(SPRY1)作為miR-21的靶基因，可促進(jìn)成纖維細(xì)胞表型的發(fā)展，參與miR-21調(diào)節(jié)的心肌纖維化過(guò)程[30]。此外，miR-21介導(dǎo)的PDCD4和SPRY1靶向作用還間接促進(jìn)許多細(xì)胞外間質(zhì)中纖維化標(biāo)志物的表達(dá)。miR-21不僅是最容易調(diào)節(jié)的miRNA，而且是心臟中促進(jìn)EndoMT發(fā)生最重要的miRNA，可通過(guò)直接靶向PDCD4和SPRY1來(lái)促進(jìn)EndoMT形成。但PDCD4和SPRY1效應(yīng)并不能完全解釋miR-21的所有表型效應(yīng)。

2.2.4 Bcl-2途徑 癌基因Bcl-2是抑制心肌細(xì)胞凋亡的重要介質(zhì)，Bax是促進(jìn)線粒體途徑細(xì)胞凋亡的重要蛋白[31，32]，二者能調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡。Bcl-2是心肌成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞甚至腫瘤細(xì)胞中重要的細(xì)胞凋亡抑制因子。Dong等[2]研究發(fā)現(xiàn)，miR-21可調(diào)節(jié)Bcl-2表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，抑制miR-21表達(dá)可導(dǎo)致Bcl-2表達(dá)降低，而miR-21過(guò)表達(dá)則可導(dǎo)致Bcl-2表達(dá)升高。提示miR-21通過(guò)上調(diào)抗凋亡基因Bcl-2表達(dá)而抑制心肌成纖維細(xì)胞凋亡。

2.2.5 FasL途徑 在心力衰竭及心肌缺血過(guò)程中，F(xiàn)asL是心肌細(xì)胞凋亡通路的主要活化因子，可介導(dǎo)心肌梗死引起的細(xì)胞凋亡。Sayed等[21]在缺氧環(huán)境下觀測(cè)到心肌組織中miR-21表達(dá)降低，并證實(shí)miR-21靶向調(diào)節(jié)FasL。在長(zhǎng)期的心肌缺氧過(guò)程中，miR-21下調(diào)對(duì)增強(qiáng)該蛋白的表達(dá)具有重要意義。過(guò)表達(dá)miR-21的轉(zhuǎn)基因大鼠能抑制PTEN及FasL的表達(dá)上調(diào)，縮小梗死面積及抑制心力衰竭進(jìn)展。

綜上所述，miR-21通過(guò)多種途徑介導(dǎo)心肌纖維化的形成及發(fā)展。一方面通過(guò)調(diào)控成纖維細(xì)胞增殖與分化的Smads和CADM1/STAT3途徑，促進(jìn)心肌纖維化細(xì)胞增殖及分化；另一方面通過(guò)調(diào)控成纖維凋亡的MAPK/ERK、PTEN/MMP-2以及PDCD4/SPRY1等途徑，抑制心肌纖維化細(xì)胞凋亡。但miR-21在心肌纖維化中的多種信號(hào)傳導(dǎo)通路存在一定交叉，可同時(shí)作用于多種信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)心肌纖維化。