miR-29基因簇與心腦血管疾病的研究進展

谷嬉嬉 韋葉生

近年來，心腦血管病的發病率和死亡率逐年上升，每年約造成1 700 萬人的死亡［1］，嚴重影響人類生命健康和生活質量。早期預防和早期診斷能有效降低心腦血管疾病的發生，隨著人類基因組計劃的深入開展，越來越多的研究集中于非編碼RNA 在心腦血管疾病的分子機制研究［2-3］。miR-29 基因簇的功能不斷被豐富，研究發現其與心腦血管疾病發病相關，本文通過對miR-29 與心腦血管疾病的關系進行系統綜述，有助于更好地了解miR-29 基因簇在心腦血管疾病發病機制中作用。

1 miR-29 基因簇

1.1 miR-29 基因簇的起源

1993年，首個miRNA 由Lee 等學者在秀麗隱形線蟲體內發現［4］。長度20-24 個核苷酸的miRNA 基因多數位于蛋白質編碼基因的內含子區，經RNA 聚合酶Ⅱ或RNA 聚合酶Ⅲ轉錄，形成含有發夾結構的原代轉錄本［4-5］，再經核糖核酸酶Drosha和RNA 結合蛋白DGCR8（Digeorge syndrome critical region gene 8，DGCR8）處理［6-7］，只保留發夾結構，進一步形成前體miRNA（precursor mRNA，premiRNA）。轉運蛋白Exp-5 將pre-miRNA 轉運出核，由RNA 酶Dicer 將pre-miRNA 轉化為成熟的雙鏈miRNA［8-9］。隨后雙鏈miRNA 解旋，一條鏈與Argonaute 蛋白結合形成基因沉默復合物，最終在轉錄后水平對靶基因發揮調控作用。

1.2 miR-29 基因簇的組成及調控作用

miR-29 基因簇，即miR-（29a、29b、29c）是一種新近發現的功能多樣的小分子RNA。 miR-29a 和miR-29b-1 編碼于人類7 號染色體q32 上，miR-29b2和miR-29c 編碼在1 號染色體q23 上［10］。miR-29家族成員都有一個長為7nt 的種子序列，這使它們很大程度上能穩定的調控一些相似的靶轉錄物，但其家族成員都有各自獨特的序列，又能表現出不同的功能［11］。

miR-29 家族參與調控細胞增殖、分化、程序性死亡、纖維化、血管生成和免疫調節等過程，從而在細胞從新生到凋亡中發揮重要作用。在免疫系統中，miR-29b 通過抑制T bet 和Eomes 兩個基因產生干擾素來調控固有免疫應答和適應性免疫應答［12］。另外，miR-29a/b 發揮調節輔助性T 細胞分化的作用，miR-29a 表達降低會減少B 細胞的增殖和抗體的產生，使T 淋巴細胞的活化減少［13］；在細胞凋亡中，增加miR-29b 在KMCH 膽管細胞型肝癌細胞中的表達，可下調抗凋亡蛋白Mcl-1的表達，促使癌細胞凋亡［14］。miR-29c 通過抑制下游c-jun 基因的表達影響子宮內膜細胞的增殖、凋亡和侵襲，最終誘導細胞凋亡［15］。Kole 等［16］發現，在神經元中，miR-29 能抑制凋亡相關基因BH3 的表達，發揮抗凋亡的作用；在細胞分化中，miR-29a 通 過 增 加 靶 基 因COL1A1、COL5A3、COL4A2表達活性在成骨細胞分化中發揮重要作用，并在miR-29 達到峰值時使膠原蛋白積累［17］。另外，miR-29 在特定疾病中的調控作用也逐漸被人們發現，如發揮調控腎纖維化［18］、淋巴細胞白血病［19］、肺癌［20］等疾病的作用。除了上述疾病外，miR-29 基因簇在心腦血管疾病方面的調控作用也逐漸被揭示。

2 miR-29在心腦血管疾病發生發展中的作用

2.1 miR-29 與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是缺血性心腦血管疾病最常見的病因。其發展是由血漿低密度脂蛋白膽固醇的升高引起，表現為內皮細胞功能障礙、巨噬細胞極化、炎癥、免疫反應和脂質斑塊［21］。

血管平滑肌細胞和內皮細胞的異常是誘發AS的始動因素。Lee 等［22］利用MMT 法證實IL-3 具有促進血管平滑肌細胞增殖的作用，通過體內和體外實驗驗證了miR-29 通過靶向Mcl-1 和MMP2相關信號通路，減弱白介素-3 誘導的細胞增殖。為了研究miR-29 在新生內膜中的潛在作用，他們又建立大鼠頸動脈球囊損傷模型，通過局部寡核苷酸傳遞模型將miR-29b 轉染到血管組織，miR-29b表現出抑制新生內膜形成的作用，以上結果體現了miR-29b 對AS 的起始階段有保護作用。然而，Peng 等［23］納入83 例2 型糖尿病患者作為研究對象，采用TaqMan qRT-PCR 法測定尿液上清中的miR-29a、miR-29b 和miR-29c 水平，并分析與頸動脈內-中膜厚度的關系，發現miR-29b 與頸動脈內-中膜厚度顯著相關，這表明miR-29b 可能是糖尿病和AS 的潛在分子標志物。氧化應激引起內皮細胞損傷和致炎效應加速了AS 的發展。在一項探討miR-29 是否影響動脈粥樣硬化的炎癥和氧化應激的試驗中，李貞貞等［24］構建小鼠的AS 模型，與正常組的小鼠相比，AS 組的miR-29c 有更高的表達水平，進一步研究miR-29c 與可減輕炎癥反應的沉默信息調節因子2 相關酶類1（silent mating type information regulation 2 homolog-1，SIRT1）的作用，轉染miR-29c 并以氧化性低密度脂蛋白刺激AS 模型細胞，熒光定量PCR（Real Time-PCR，RT-PCR）檢測SIRT1的mRNA 水平變化不大，但免疫印跡結果卻顯示其蛋白表達水平顯著降低，這預示miR-29能在翻譯后水平調控基因表達，增強AS 發展過程的氧化應激和炎癥反應。為了研究體內miR-29 是否會影響動脈粥樣硬化斑塊形成，Ulrich 等［25］每隔兩周給AS 的3 組小鼠模型分別皮下注射一次生理鹽水、LNA 對照和LNA-miR-29（miR-29 抑制物），持續14 周后發現，LNA-miR-29 中和了頸動脈中的miR-29 亞型，并減少了主動脈根部和頭臂動脈的病變面積。與LNA 對照組相比，LNA-miR-29組的壞死面積明顯較小，這也提示，在動脈粥樣硬化患者進展中，抑制miR-29 基因的表達，能使細胞外基質中miR-29 靶基因表達上調，促進纖維斑塊重塑來緩解AS 的進程。

除此之外，Pereira 等［26］對不同部位出現的AS進行Meta 分析，發現在不同部位存在常見miRNA譜（miR-21、miR-30、miR-126 和miR-221-3p）和特異性表達的miRNA（miR-27b、miR-29 和miR-130）。最新研究發現，繼發于AS 的胸主動脈瘤與彈性蛋白（Elastin，ELN）和轉錄因子SMAD3 的變異有關，并出現主動脈彈性纖維缺失和斷裂的典型特征［27］。ELNmRNA 的穩定性受SMAD3 介導的miR-29b 調控。進一步研究發現，抑制miR-29b的水平可增加ELN 的表達，這也表明miR-29 可能通過抑制ELN 的表達，加快胸主動脈瘤的發病過程［27］。以上可知，由于miR-29 靶基因的多樣性，miR-29 家族成員在不同的部位通過調控不同的靶點，發揮不同的作用。

2.2 miR-29 與心肌梗死

從1990-2013年，中國因心血管疾病死亡的人數較之前增加了46%，分別是美國和西歐的3 倍和4 倍［28］。隨著人口老齡化的加劇（60 歲以上人口＞16%），心肌梗死在世界范圍內發病率和死亡率不斷增加。骨髓基質干細胞移植治療心肌梗死、缺血再灌注損傷能改善心肌功能，減少心肌細胞死亡和梗死面積。有研究表明，骨髓基質干細胞外泌體的miRNA 對心臟有保護作用，分離其外泌體發現有高水平的miR-29 和miR-24［21］。Wang 及團隊成員［29］發現在腎纖維化模型中，miR-29 參與TGF-β 信號通路干擾該通路促纖維化的作用。與Wang 團隊有一致觀點的是，Zhang 等［30］發現miR-29b的過表達能抑制血管緊張素誘導的心肌纖維化，在高血壓患者中，恢復其心臟的miR-29b 水平能阻斷進行性心臟纖維化，并改善心功能障礙，這也體現了miR-29 在心臟疾病中的治療潛力。然而Chen 等［31］對比20 例膿毒性心肌病和10 例對照組的基因微陣列數據集，并利用R 語言分析發現了119 種上調的基因和80 種下調的基因，miR-29 是其中一種下調的差異表達基因。同時，在小鼠心肌梗死模型中，RT-PCR 證實心肌梗死周圍區域miR-29 表達減少，其預測靶基因COL1A1、COL1A2、COL3A1和FBN1上調，并進一步用雙熒光素酶分析驗證了miR-29 調控的靶mRNA 上調，有利于心肌基質重塑［32］。最新一項研究報道也支持下調miR-29 的水平具有保護作用，Chen 等［33］發現在心肌梗死后，LncRNA HULC 通過與miR-29b相互作用，抑制其表達，促進血管生成，保護HUVEC 細胞免受缺氧誘導的炎癥損傷。以上這些結果提示，miR-29 具有雙重作用，miR-29b 作為心肌梗死的治療靶點作用需要進一步的實驗和更多的臨床試驗來驗證。

2.3 miR-29 與腦卒中

腦卒中是臨床最常見的腦血管疾病之一，治療選擇有限。盡管腦卒中的診療技術不斷改進，但大部分患者腦損傷以及后續影響是無法治愈的。研究表明，miR-29 在多種腦血管疾病和神經退行性疾病中被發現，如阿爾茨海默氏癥［34］，惡性膠質瘤［35］和腦卒中，這表明miR-29 在腦內穩態中具有廣泛而關鍵的作用。

星形膠質細胞在腦內穩態中發揮著中心作用，它們與神經元共同提供能量代謝產物、介導神經遞質作用以及調節水和離子的濃度。Kobayashi等［36］發現星型膠質細胞的miR-29 靶點參與谷氨酸信號傳導，緩沖高谷氨酸水平導致的腦細胞損傷。miR-29 能保護神經元在神經細胞成熟過程中免受凋亡和前腦缺血，降低缺血再灌注損傷的風險。Ouyang 等［37］通過雙熒光素酶分析發現，miR-29a 的增加下調BH3 蛋白的表達，減少氧化應激緩解腦缺氧損傷。在體內，大腦中動脈阻塞引起腦卒中，為了了解miR-29 在急性缺血性腦卒中的作用，Khanna［38］用熒光捕獲中風后梗死部位的腦組織，檢測到miR-29b 的特異性丟失，將miR-29b 轉染入細胞使其表達上調，細胞的生存能力增強，表明了miR-29b作為神經細胞存活因子的重要性，其在梗死部位的丟失是中風引起腦損傷的一個關鍵原因。

3 miR-29 其他治療靶點的作用

miR-29 是新近發現的miRNA，其潛在的作用很豐富。miR-29 除參與上述疾病外，研究發現，在冠心病患者中，miR-29-3p 靶向NOTCH2 來抑制心肌細胞增殖，降低冠心病患者的miR-29-3p 水平，能促進心肌細胞增殖，為冠心病的病因和潛在治療提供新視角［39］。Sun 等［40］發現自發性高血壓大鼠中miR-29b 顯著上調，熒光素酶活性檢測顯示miR-29b 直接靶向CTRP6mRNA，且抑制miR-29b可增加CTRP6 的表達，從而提高細胞增殖和遷移能力；抑制血管緊張素-2 的表達，減輕高血壓細胞內皮功能障礙。參與調控心肌梗死后左心室功能不全和心力衰竭的基本過程，其表達失調導致心臟多個病理過程的改變，這些變化與心肌梗死后心肌肥厚向心力衰竭的轉變有關，miR-29 可能在心臟疾病進展中作為潛在的治療靶點。以上提示，miR-29 是心腦血管疾病的潛在治療靶點，值得深入研究具體調控機制。

4 展望

綜上所述，miR-29 基因簇參與動脈粥樣硬化、心肌梗死和腦卒中等心腦血管疾病的發病機制，通過調控不同的靶基因發揮保護或損傷的作用。由于miR-29 基因簇參與眾多且復雜的信號通路，限制了miR-29基因簇應用于臨床領域。深入了解miR-29基因簇與心腦血管疾病發生的分子機制是開展臨床應用的前提。因此，需要進一步研究miR-29 基因簇與心腦血管疾病各種調控途徑的相關性，為心腦血管疾病的預測和診治提供新的思路與方向。