siRNA、piRNA與缺血性心臟病的相關研究進展

宋 易，韓文靜

（威海市中心醫院1.科教科2.重癥醫學科，山東 威海 264400）

近年來非編碼RNA 受到頗多關注，其是一類具有多種功能，但是不能翻譯蛋白質的RNA，包括小分子非編碼RNA[sncRNA（＜200 nt）] 以及長鏈非編碼RNA [lncRNA（＞200 nt）],sncRNA 包括小干擾RNA（siRNA）、PIWI 相互作用RNA（piRNA）以及研究較多的微小RNA（miRNA）等，這些非編碼RNA 可參與各種疾病的生理病理過程[1-6]，作為基因的調控因子，其與缺血性心臟病[7-10]的發生發展亦密切相關。缺血再灌注損傷已成為影響再灌注治療獲得最佳效果的一大障礙，而如何預防或減輕心肌缺血再灌注損傷也成為了人們關注的熱點[11-13]。本文主要就小分子非編碼RNA（siRNA、piRNA）在缺血性心臟病心肌缺血再灌注損傷過程中的相關研究進展作一簡要綜述。

1 siRNA 與缺血性心臟病

小干擾RNA(siRNA) 是由Dicer 加工而成的，長 約21 ～25 個 核 苷 酸 的RNA 分 子，Dicer是RNAase Ⅲ家族中對雙鏈RNA 具有特異性的酶，siRNA 是Dicer 的產物[14]，因此具有Dicer 產物的特點。其生成需要Argonaute 家族蛋白存在，是RNA-蛋白質復合物（siRISC）的主要成員，在作用方式上，siRNA 能激發與之互補的目標mRNA 的沉默，即為轉錄后調控。因其在基因沉默[15-16]方面具有高效性和簡單性，所以成為研究基因功能的重要工具。

目前，除了傳統的治療心血管疾病的方法外，通過siRNA 使基因沉默成為治療心血管疾病的熱點之一，納米載體輔助siRNA 基因治療成為研究熱點，晚期糖基化終產物（RAGE）信號傳導的受體激活與心肌缺血再灌注損傷密切相關，RAGE 基因的沉默被認為是在缺血再灌注損傷后保護心肌梗死的潛在治療策略。有研究[17]表明，使用RAGE siRNA/ 脫氧膽酸修飾的聚乙烯亞胺復合物（DA-PEI）進行心肌干擾RNA(RNAi) 治療可減少大鼠心梗模型中炎癥因子的釋放，可減輕左心室重塑。該研究室[18]之后開發了具有高穩定性、高轉染效率和低細胞毒性的細胞質中遞送siRNA 的生物還原聚乙烯亞胺（rPEI）/siRNA 復合物，rPEI / siRAGE 在心肌細胞中表現出對RAGE 受體的高靶基因沉默和低細胞毒性，其應用于治療能降低心肌梗死面積。此外他們[19]利用DAPEI 依次將包含Src 同源-2 結構域的蛋白酪氨酸磷酸酶-1siRNA(SiSHP-1) 和低氧誘導型血管內皮生長因子表達載體(PHI-VEGF) 合并成穩定的納米復合物，協同減弱缺血再灌注誘發的心肌梗死。DA-PEI/SISHP-1/PHI-VEGF 的心臟給藥可以減少心肌細胞的凋亡，增強心臟微血管的形成，從而減少小鼠缺血再灌注模型中梗死的面積。與之類似的，還有研究[20]報道用聚縮酮納米顆粒遞送NADPH 氧化酶2 siRNA可改善心肌梗死后的心臟功能，這能為心肌缺血再灌注損傷導致的缺血性心臟病的治療提供新策略。另外，還有研究[21]報道通過siRNA 慢病毒表達載體轉染成肌細胞的miRNA-181 前體莖環結構可以有效地敲除miRNA-181 的內源性表達。而敲除了miRNA-181的成肌細胞能夠改善心梗模型大鼠的心功能, 并能夠改善心梗大鼠骨骼肌成肌細胞心內移植所致的心律失常作用。與之類似的研究[22]表明，NONRATT021972 siRNA 治療心梗大鼠阻止了心肌缺血損傷后星狀神經節中P2X7 受體介導的病理生理過程，顯著抑制了血清中由缺血性損傷誘導的肌酸激酶、乳酸脫氫酶、肌酸激酶同工酶和天冬氨酸氨基轉移酶濃度的升高，從而可改善心肌缺血損傷。之后的研究[23]表明，NONRATT021972 siRNA 治療還可以減少在心肌缺血后頸上神經節中P2X7 受體上調介導的異常交感神經活性，從而改善心肌缺血后心臟功能的變化。盡管許多研究報告發現siRNA 在心肌缺血損傷中扮演了重要角色，但為了提供治療缺血性心臟病的新研究思路，其具體調控機制還有待于我們更深入的研究來發現。

2 piRNA 與缺血性心臟病

PIWI 相互作用RNA（piRNA）是一類內源性非編碼RNA[24]，長度在30 nt 左右，絕大多數在29 ～30 nt。piRNA 的特點是 5’端有尿苷[24]，3’端有 2’-O- 甲基修飾[25-26]。在所有的非編碼RNA中，piRNA 的數量最多，主要存在于生殖系統中[24-27]，其擴增方式為乒乓循環，但其具體機理仍不甚明確。piRNA 主要通過與Piwi 亞族蛋白結合形成piRNA 復合物（piRC）來調控基因沉默途徑[28]。

piRNA 是從哺乳動物生殖細胞中分離出來的一類小分子RNA，其通過Piwi-piRNA 復合物引起的基因沉默調控生殖細胞的生長發育，但目前我們對piRNA的研究還處于初級階段，它的某些特定的功能和生源論還需我們進一步研究探討。piRNA 在其他細胞（如心臟細胞）中表達已經被越來越多的研究發現[29]。Rajan 等[30]對心肌梗死患者和健康志愿者的樣本進行piRNA 測序分析，其檢測熒光定量PCR 法證實心肌梗死患者血清中存在piRNA，piRNA 特異性的檢測表明piRNA 可用于心肌梗死的診斷。Wang 等[31]發現了一種心臟凋亡相關piRNA，命名為HAAPIR，它通過靶向n -乙酰轉移酶10 (NAT10) 介導的轉錄因子EC (Tfec) mRNA 轉錄的n4 -乙酰胞苷(ac4 C) 乙酰化來調節心肌細胞凋亡。與野生型小鼠相比，HAAPIR缺失可減輕小鼠缺血再灌注誘導的心肌梗死并改善心臟功能。piRNA 介導的ac4 C 乙酰化機制參與了心肌細胞凋亡的調節。Tfec 可進一步上調促凋亡因子BCL2-interacting killer (Bik) 的轉錄，導致Bik 的積累和心肌細胞凋亡的進展。HAAPIR-NAT10-TFECBIK 信號軸可能是減少缺血性心臟病中心肌細胞凋亡引起心肌損傷的潛在靶點。此外，一項人心臟祖細胞中piRNA 特征的實驗研究[32]表明，piRNA 在心臟祖細胞（例如心室和心源性細胞等代表了心臟再生能力的細胞）來源中存在差異表達，其研究結果表明在心臟祖細胞中piRNA 與LINE-1 的抑制和激活AKT 信號傳導有關，這有利于心臟再生，可能揭示了對心臟再生的復雜分子機制的新理解，其是否有利于缺血再灌注損傷后心肌的修復還有待于進一步的研究。

3 總結與展望

缺血性心臟病嚴重危害人類健康已成為共識，缺血性心臟病心肌缺血再灌注損傷與小分子非編碼RNA之間的密切關系不斷被發現并取得重大進展，但許多研究僅是在心肌缺血再灌注損傷過程中發現了非編碼RNA 或證實了非編碼RNA 的參與，各種非編碼RNA的具體作用機理仍有待進一步闡明。所以在臨床上，尤其是將其作為缺血性心臟病治療靶點的研究方面，進一步了解siRNA、piRNA 的應用價值是必不可少的。之后深入地研究心肌缺血再灌注損傷過程中非編碼RNA 的調控作用，將有助于我們醫務工作者對缺血性心臟病發病機制的正確認識，并有可能為其治療提供新思路、新方法。