心肌特異性microRNA在心肌梗死中作用的研究進展

王強利，趙 玥，國海東，王 瑩

(上海中醫藥大學 1.基礎醫學院；2.中藥學院，上海 201203)

心肌梗死(myocardial infarction，MI)是發病率和致死率最高的一類心血管疾病。由于人類心臟的再生能力非常有限，MI幸存者多在發病后數年內進展為心力衰竭而喪失勞動能力，給社會和家庭帶來沉重的經濟和精神負擔。因此，MI后保護受損心肌組織，促進心肌再生是延緩心衰進程，恢復受損心臟功能的關鍵。微RNAs(microRNAs，miRNAs)在心臟的生理和病理過程中發揮重要作用。miR-1、miR-133a、miR-208和miR-499在心臟組織中特異性表達，廣泛參與心臟發育和MI后諸多病理過程。因此，本文對心肌特異性miRNAs(cardiac-specific miRNAs)近年來的研究進展進行綜述，為miRNAs在MI診斷和治療中的應用提供參考。

1 心肌組織特異性miRNAs

miRNAs是一類短鏈(約22個核苷酸)非編碼RNA分子，在基因轉錄后的調控中發揮重要作用。組織特異性miRNAs是指在特定組織中特異表達的miRNAs[1]。通過miRNAMap數據庫和文獻整理116個組織特異性miRNAs，發現心肌組織中miR-1、miR-126、miR-208、miR-133a、miR-133b、miR-302a、miR-302b、miR-302c、miR-302d和miR-367特異表達[2]。人體研究也證實miRNAs分布的組織特異性，其中miR-1-3p、miR-133a-3p、miR-133b主要分布于心肌和骨骼肌組織中，而miR-206僅見于骨骼肌組織中[3]。近年來的研究將miR-1、miR-133、miR-208和miR-499歸為心肌特異性miRNAs[4-5]。

2 心肌特異性miRNAs在心臟發育中的調控作用

心肌特異性miRNAs廣泛參與調控心肌細胞發育，其作用機制是miRNAs促進MI后心肌再生策略研究的重要參考依據。

miR-1在心臟發育中發揮重要作用。miR-1表達異常影響心臟發育，導致室間隔缺損，心肌細胞周期異常，以及心律不齊和傳導阻滯等心功能異常[6]。在心臟發育過程中，過表達miR-1導致心肌細胞周期蛋白D1(Cyclin D1，CCND1)下調和心室肌細胞增殖抑制[7]。miR-1通過誘導中胚層心臟早期標志物Nk2型同源盒轉錄因子5(NK2 homeobox 5，Nkx2.5)的表達[6]，促進胚胎干細胞(embryonic stem cells，ESCs)向心肌分化，同時，miR-1還能通過上調周期蛋白依賴性激酶9(cyclin-dependent kinase-9，Cdk9)表達促進ESCs向心肌細胞分化[8]。

miR-133參與心臟發育，敲除miR-133基因導致心臟發育不全，出現如室間隔異常，凋亡細胞增加，細胞內肌節崩解，以及平滑肌基因表達異常等致死性改變[9]。miR-133a和miR-1共同調控心肌細胞發育，調控ESCs向早期中胚層和心肌細胞發育[10]。miR-133a通過抑制血清應答因子(serum response factor，SRF)而促進心肌發生。然而，當調控中胚層細胞向心肌細胞分化時，miR-133a與miR-1作用相反[10]。

與miR-1和miR-133參與心臟發育早期調控不同，miR-208參與成肌細胞向心肌細胞分化的晚期調控[11]。miR-208調節心肌內重鏈肌球蛋白(myosin heavy chain，MHC)表達。miR-208b主要在胎兒心肌中表達，而在成年人心臟中表達下降。相反，miR-208a表達水平在心臟發生過程中逐漸升高，在成年人心臟中達到最高[11]。

與miR-208類似，miR-499也在心臟發育晚期階段中發揮重要作用，通過降解ⅩⅩⅤ型膠原α1(collagen type ⅩⅩⅤ alpha 1 chain，Col25a1)轉錄本，促進心肌細胞成熟[12]。miR-499通過活化T細胞核轉錄因子C1/心肌細胞增強因子2C(nuclear factor of activated T cells c1/myocyte enhancer factor 2C，NFATc1/MEF2C)信號通路調控肌纖維相關基因表達，靶向介體復合物亞基13(mediator complex subunit 13，MED13)調控成肌細胞增殖和分化[13]。

3 心肌組織特異性miRNAs與心肌梗死

3.1 急性心肌梗死后心肌特異性miRNAs表達變化

急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)是由于冠狀動脈血流急劇減少或中斷，導致受其供血的心肌組織因嚴重缺血而發生壞死。miRNAs由于其在心肌梗死的診斷、治療和預后等方面發揮重要作用而受到廣泛關注。miR-1、miR-133a、miR-499和miR-208a 表達水平在AMI患者血漿中明顯升高。值得注意的是，miR-208a在非心肌梗死患者或健康人血漿中均未檢測到，而在所有AMI發作4 h患者的血漿中高表達[4]。然而，在正常心肌組織中，miR-208a和miR-208b表達水平較低，與之相反，miR-499在心肌組織中表達水平較高，在AMI患者血漿中表達水平明顯上調[14]。因此，miR-208a和miR-499在MI早期診斷中具有重要的應用價值。

3.2 心肌特異性miRNAs在MI后心肌保護中的作用

miR-1具有促進心肌細胞凋亡的作用。miR-1能下調多種抗凋亡基因，包括B細胞淋巴瘤-2基因(B cell leukemia/lymphoma 2，Bcl-2)、熱休克蛋白60(heat shock protein 60，HSP60)和熱休克蛋白70(heat shock protein 70，HSP70)[15-16]。在低氧環境下，miR-1能靶向Notch3促進細胞凋亡，抑制細胞增殖和自噬，加重低氧誘導的組織損傷[17]。抑制miR-1能減少缺血/低氧環境下心肌細胞的凋亡數量，增加心肌細胞對氧化應激的抵抗力[15]。因此，靶向下調心臟miR-1對于MI后心肌細胞保護具有積極作用。

與miR-1相反，miR-133具有抗缺血損傷心肌細胞凋亡的作用。體外和體內實驗證實，miR-133過表達能明顯減少缺血/缺氧損傷心肌細胞的凋亡數量。miR-133a能通過抑制許多促凋亡基因，如半胱氨酸蛋白酶-9(caspase-9)，死亡相關蛋白激酶2(death-associated protein kinase 2，DAPK2)，Bcl2樣蛋白11(Bcl-2-like protein 11，BCL2L11)和Bcl-2-修飾因子(Bcl-2 modifying factor，BMF)[18]，發揮抑制細胞凋亡的作用。

miR-208是否具有抗心肌細胞凋亡的作用尚存爭議。新生鼠心肌細胞過表達miR-208a可以顯著降低低氧環境誘導的細胞凋亡率。改變線粒體形態，抑制線粒體的分裂過程。該結果提示miR-208a可以抑制線粒體裂變激活，從而阻止心肌細胞凋亡[19]。與之矛盾的是，miR-208a能夠直接靶向下調染色質解旋酶DNA結合蛋白(chromodomain helicase DNA binding protein 9，CHD9)而激活Notch/NF-κB信號通路誘導細胞凋亡[20]。因此，miR-208在缺血后心肌保護中的作用還有待進一步明確。

miR-499具有抗心肌細胞凋亡的作用。大鼠心肌細胞過表達miR-499能通過抑制線粒體的凋亡機制而提高細胞的存活率。miR-499靶向抑制多種促凋亡調節因子，例如核轉錄因子Y染色體性別決定區轉錄因子6(SRY-box transcription factor 6，SOX6)、抗B細胞淋巴瘤/白血病-2相關X蛋白(BCL2 associated X protein，Bax)和半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)[21]。miR-499還與miR-21共同調節程序性細胞凋亡因子4(programmed cell death 4，PDCD4)抑制細胞凋亡[22]。因此，miR-499在抗心肌細胞凋亡和促進細胞增殖中發揮重要作用，在心肌梗死的治療中具有良好的應用前景。

3.3 心肌特異性miRNAs在MI后心室重構中的作用

MI后，miR-133a能通過抑制心肌纖維化和心室重塑而改善心功能。miR-133a mimic或過表達miR-133a均可明顯減少心臟衰竭大鼠心臟膠原纖維含量，并改善心臟功能[23]。miR-133a通過直接阻斷促纖維化基因如結締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)和Ⅰ型膠原蛋白的表達[23-24]，并抑制Akt信號通路而發揮作用[25]。與miR-133不同，miR208a參與心室重構，抑制miR208a能夠抑制心室重構，進而增強心功能[26]。

3.4 心肌特異性miRNAs在MI后心肌修復中的作用

MI后，機體動員骨髓干細胞或祖細胞至心臟損傷區域參與心肌修復，心肌特異性miRNAs在此過程中發揮重要作用。MI后，外泌體承載心肌特異性miRNAs并輸送其至骨髓單核細胞，通過抑制此類細胞趨化因子CXC受體4(C-X-C motif chemokine receptor 4，CXCR4)表達而動員其入血，參與損傷心肌修復[5]。干細胞移植是目前MI后心肌再生與心肌修復領域最具前景的研究方向之一，然而細胞移植后較低的存活率嚴重限制了干細胞的治療效果，研究發現，過表達miR-133能明顯提高移植后間充質干細胞的存活率，抑制梗死區炎性反應，減少瘢痕面積，增強心功能[27]。

4 問題與展望

心肌特異性miRNAs通過有序的協助作用調控心臟發育，miR-1和miR-133a主要參與誘導和維持干細胞向心肌發育，而miR-208和miR-499調控成熟心肌細胞的形成。隨著靶基因及其相關功能的進一步明確，心肌特異性miRNAs調控心臟發育過程將更加清晰，有利于心肌損傷后的組織修復和再生研究。外周血中的心肌特異性miRNAs水平明顯升高，使其在AMI早期診斷中具有重要的應用價值。然而，心肌特異性miRNAs在預測AMI患者死亡方面鮮見報道，需要開展大樣本量的相關性隨訪研究調查。心肌特異性miRNAs在MI后心肌細胞損傷或保護、纖維化和心室重構方面的作用，使其在挽救瀕臨死亡的心肌細胞，減緩心力衰竭進程等方面極具應用前景。此外，心肌特異性miRNAs在增強MI后內源性干細胞動員和促進干細胞存活中的作用對于探討加強MI后干細胞促進心臟組織損傷的修復策略具有重要的指導意義。最新的研究顯示，心肌特異性miRNAs在心肌細胞重編程中發揮重要作用[4]，為其在心肌再生中的應用提供了新的方向。