MicroRNA與心肌梗死研究新進展

張 睿 綜述，周建中 審校

（重慶醫科大學附屬第一醫院心內科 400016）

MicroRNA（簡稱miRNA）是一類生物進化過程中高度保守的非編碼小分子RNA，其并不編碼蛋白質，但通過對基因表達、蛋白質翻譯及靶RNA的穩定性的調控，參與到許多重要的生物過程中。自2006年以來，有研究發現miRNA在心血管疾病發生、發展過程中起到重要作用，使miRNA成為心血管研究領域的熱點。其中，miRNA與心肌梗死關系的研究特別引人注目，現就近年來與心肌梗死相關的miRNA進行綜述，探討其在心肌梗死發生、發展過程中的作用機制及應用展望。

1 miRNA概述

1993年，有學者在線蟲發育調控研究中發現了第1個miRNA，并命名為Lin－4，但直到7年后let－7的發現，才拉開了miRNA研究序幕。成熟miRNA長度約22nt左右，通過與靶mRNA的3′非翻譯區（3′UTR）特異性結合，切割或促進mRNA降解，或者抑制其翻譯，降低編碼蛋白質水平，實現對基因轉錄后的調控，從而參與許多重要的生物進程。

編碼miRNA的基因有的位于功能基因編碼區，有的則位于非編碼區，其可能成簇表達或獨立表達。miRNA的生成開始于細胞核內，編碼miRNA的基因經RNA聚合酶Ⅱ（或聚合酶Ⅲ）作用產生初級miRNA（pri－miRNA），再經Drosha－DGCR8復合體剪切為70～100bp的具有發夾結構的前體miRNA（pre－miRNA）。這些發夾結構的RNA被核輸出蛋白Exportin5轉運至細胞質后，Dicer酶將其剪切成21～25bp的雙鏈miRNA。其中一條鏈與RNA誘導的沉默復合物（RNA－induced silencing complex，RISC）相結合，成為成熟 miRNA，發揮miRNA的功能，另一條則被降解。

miRNA調控基因是通過降解或沉默特定基因來實現的。這種負性調控靶基因的表達取決于miRNA與靶mRNA的3′UTRs互補的程度。若RISC中miRNAs與靶mRNA匹配完全，形成的復合體可利用AgO2蛋白降解靶mRNA；反之，若兩者序列呈部分匹配，尤其是miRNAs的5′端2～8個被稱為種子序列的核苷酸與靶mRNA匹配完好，可通過抑制靶mRNA翻譯來沉默特定基因，此時相應靶mRNA的水平不受影響，但不能翻譯為蛋白質［1］。

2 miRNA與心肌梗死

2.1 miRNA作為心肌梗死生物學標志物相關研究

2.1.1 miRNA－1 miRNA－1是肌肉及心肌組織中富含的一種 miRNA。Cheng等［2］在Triton X－100體外誘導的心肌壞死模型中發現，miRNA－1能釋放入培養液中，且能穩定存在至少24h。在大鼠心肌梗死模型中，miRNA－1在心肌梗死后迅速表達，并在梗死后6h達到高峰，3d后降至基線水平。此研究進一步發現，血液中miRNA－1水平在心肌梗死患者中獲得相似的結果，并與CK－MB成正相關。同樣地，D′Alessandra等［3］的研究發現心肌梗死患者循環中的miRNA－1的上調與cTnI水平相關，具有相同的峰值時間。以上研究均提示miRNA－1可能作為急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）新的生化標記物。

2.1.2 miRNA－499 Adachi等［4］研究了 miRNA在急性冠脈綜合征和充血性心衰時的變化規律，期望找到新的可用于診斷心肌損傷的標記物。該研究發現，miRNA－499對心肌有高度的特異性，并僅在AMI后表達明顯升高，而在充血性心衰和正常心臟中幾乎不表達。這意味著miRNA－499可預期同cTnI、CK－MB一樣可對AMI做出診斷。

2.1.3 miRNA－208 Ji等［5］在異丙腎上腺素誘導的 AMI大鼠中發現，AMI后miRNA－208在心臟中明顯升高，且升高的時間變化規律與cTnI相似。Wang等［6］通過對AMI模型大鼠和AMI患者心肌內miRNA表達規律的研究，發現相較miRNA－1、－133、－499，miRNA－208具有更高的心臟特異性，其在正常心肌中無表達。在AMI模型大鼠中，miRNA－208在1h內即可有高表達，3h時出現峰值，6～12h后逐漸下降，24h后消失。同樣在AMI患者中，miRNA－208具有90.9%敏感性及100.0%特異性，且在癥狀出現的最初4h內敏感性更高。上述研究均提示miRNA－208可作為更具敏感性及特異性AMI的早期診斷的生物學指標。

2.1.4 miRNA－133和 miRNA－328 Wang和 Li［7］對心肌梗死患者的研究發現，miRNA－133及miRNA－328表達較對照組明顯增高。且在心肌梗死后7d降至正常水平。并且上述2種miRNAs在快速型心律失常、緩慢型心律失常及無心律失常的心肌梗死患者中沒有明顯差異。因此，他們亦可能成為心肌梗死新的標記物。雖然，上述指標之間存在一定差異，但是，miRNA作為心肌梗死的標志物具有相當強的潛力。

2.2 miRNA與心肌梗死后心律失常 心律失常是心肌梗死的主要臨床并發癥，發生率幾乎達到100%，但是目前關于miRNA與心肌梗死后心律失常的研究仍主要集中在miRNA－1上。

心肌梗死后，miRNA－1表達明顯增高，其作用靶點為間隙連接蛋白43（connexion 43，GJA1）及鉀離子通道亞基 Kir2.1（KCNJ2），通過增強對其轉錄后抑制作用，減慢電傳導促進細胞膜電位去極化，最終增加了心肌梗死后心律失常的易感性［8］。Lu等［9］進一步證明在心肌梗死后心律失常發生過程中，miRNA－1過表達與β腎上腺素能受體－cAMP－蛋白激酶A（PKA）信號通路及血清反應因子（SRF）過表達相關。該信號通路及SRF活性增加，促使miRNA－1表達增多；而β受體阻斷劑普萘洛爾能阻斷此信號通路并抑制SRF的表達來下調miRNA－1。從而減少心肌梗死后心律失常的發生。Terentyev等［10］也在研究中發現心室肌細胞過表達miRNA－l可增加內向鈣電流活動，促進肌漿網鈣離子釋放，細胞內鈣穩態環境被破壞，可觸發心律失常。Shan等［11］則從臨床中藥入手，發現丹參酮通過抑制SRF的表達，間接抑制miRNA－1的表達，維持了內向整流鉀電流密度和Kir2.1蛋白的濃度，從而降低了缺血性心律失常的發生率。因此，miRNA－1有望成為心肌梗死后抗心律失常的治療新靶點。

2.3 miRNA與心肌梗死后心室重構

2.3.1 miRNA－29 van Rooij等［12］最早報道 miRNA－29參與心肌梗死后纖維化的過程，研究發現小鼠左冠脈閉塞后，在梗死邊緣區miRNA－29表達下調，較正常心肌低2倍左右。利用miRNA－29b寡核苷酸體內沉默miRNA－29后，多種膠原、原纖維蛋白和彈性蛋白表達明顯增高，促進心肌纖維化；反之，體外轉染miRNA－29b類似物后則明顯抑制心肌纖維母細胞中的mRNA水平，從而抑制心肌纖維化。

2.3.2 miRNA－21 Roy等［13］研究發現，同源重失性磷酸張力蛋白基因（phosphatase and tensin homologue，PTEN）是在小鼠缺血/再灌注誘導的心臟重構的心臟成纖維細胞上的miRNA－21的靶基因，通過抑制PTEN的表達，促進Akt磷酸化，上調基質金屬蛋白酶－2（MMP－2）的表達，從而促進心肌纖維化，心室重構。

2.4 miRNA與心肌梗死后血運重建

2.4.1 miRNA－126 Wang等［14］研究表明內皮細胞特異性的miRNA－126通過增加血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等血管生長因子信號，抑制 Spred－1表達而促進血管形成。若敲除miRNA－126基因，新生小鼠血管內皮細胞增殖、遷移受限，導致血管內膜不完整、血管形成障礙。van Solingen等［15］的主動脈移植實驗進一步驗證了miRNA－126對缺血誘導下血管新生的重要調控作用。

2.4.2 miRNA－92 Bonauer等［16］研究發現，在小鼠心肌梗死及后肢缺血的模型中，miRNA－92抑制血管形成的作用明顯，若抑制其表達則能增加血管形成，改善左室功能、減少梗死面積、減少凋亡細胞數，促進缺血受損組織的功能恢復。

2.4.3 miRNA－21 Ji等［17］研究了大鼠頸動脈球囊血管成形術后miRNAs的基因表達譜，發現miRNA－21明顯上調，在培養的平滑肌細胞中敲除miRNA－21，細胞增殖減少、細胞凋亡增加。表明在平滑肌細胞中miRNA－21具有促增殖和抗凋亡的作用。他們進一步證明在血管成形術后，miRNA－21是通過PTEN、Bcl－2介導細胞增殖和凋亡，從而促進和抑制血管壁新生內膜形成。由此可見，miRNA－21可能會在未來成為抗支架內再狹窄的新靶點。

2.5 miRNA與缺血再灌注

2.5.1 miRNA－1、miRNA－21和 miRNA－24 冠脈閉塞再通后，會引起缺血－再灌注損傷。Yin等［18］證實了在心肌梗死后，miRNA－1、miRNA－21和 miRNA－24表達上調，并有減少梗死灶范圍的作用。這種現象可能是通過上調內皮一氧化氮合酶、HSP 70以及熱休克基因轉錄因子1發揮作用［19］。也有研究發現miRNA－21可通過其作用靶點PDCD4發揮抗細胞凋亡作用從而保護心臟免于缺血－再灌注損傷［20］。

2.5.2 miRNA－320 近來在體內外活體研究中發現過表達miRNA－320可增強心肌細胞死亡和凋亡，增加梗死面積，缺血再灌注后其表達降低可以通過調控HSP320的合成保護受損心肌細胞的作用，包括抑制血小板聚集、釋放血管活性物質以及加強心肌收縮功能等［21］。

2.5.3 miRNA－499 在缺血再灌注損傷模型中，Wang等［22］發現miRNA－499表達是下調的，calcineurin催化亞基的α、β亞型是miRNA－499的直接靶目標。miRNA－499通過抑制calcineurin介導的Drp1去磷酸化，抑制心肌細胞凋亡。

2.5.4 miRNA－204 Xiao等［23］發現，在缺血再灌注模型中，miRNA－204表達下調，而LC3－Ⅱ表達則明顯增高。miRNA－204可能通過調控LC3－Ⅱ蛋白的表達實現對心肌細胞自噬作用的調節，以保護心肌避免缺血再灌注損傷。

2.5.5 miRNA－133 He等［24］研究中發現缺血再灌注導致miRNA－133在心肌細胞中低表達，但經缺血后處理后則表達增加，減少了缺血再灌注損傷所致的左室心肌梗死面積，同時降低了CK和LDH的水平。將miRNA－133類似物或者AMO－133a在缺血再灌注之前轉入心肌中，前者使CASP9表達增加，抑制心肌凋亡的發生；后者反之。研究提示CASP9可能是miRNA－133在缺血再灌注調控中的潛在靶點。

3 miRNAs在心肌梗死中的臨床應用及展望

3.1 miRNA作為診斷和預后的生物學指標 在AMI時心肌特異性的miRNA出現升高或者降低，因此其可以作為心肌損傷新的標志物。如miRNA－1，－499，－208，－133，－328等。其中最值得注意的是miRNA－208，在眾多潛在的心肌損傷標志物中，其僅在心肌中表達，具有高度的特異性，和cTnI相比，能更快地反應AMI的發生，且不受其他非特異性損傷的干擾，也不受腎功能的影響［5］，擁有巨大的應用前景。

3.2 miRNAs作為新的治療靶點 miRNAs作為心肌梗死新的治療靶點，主要是通過上調或者下調miRNAs的表達，調節相應靶基因和蛋白質的表達，減輕缺血性心肌損害，達到治療目的。上調miRNA表達，主要通過miRNA模擬技術，采用人工合成的基因特異性miRNA（miRNA mimics，擬 miRNA），模擬體內miRNA的作用方式，對目的基因或信號通路進行封閉抑制，具有較高特異性。如Roy等［13］利用miRNA－21模擬技術有效抑制了PTEN－P13K－Akt－MMP2信號通路的表達，明顯減少了缺血再灌注后心肌梗死的梗死面積。而下調miRNA表達，主要通過antagomirs技術。其將antagomirs（與膽固醇偶聯的AMOs）注入小鼠體內，可有效而特異地沉默內源性miRNA。如antagomirs技術通過對miRNA－29的干預作用，能明顯抑制心肌纖維化。近年來miRNA海綿、miRNA橡皮擦及miRNA面紗等新技術的相繼出現，部分研究已證實其能有效地降低心肌梗死后相關miRNA的表達水平，具有良好的臨床應用前景［25］。

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