喻琴琴 楊 俊 楊 簡(jiǎn) (三峽大學(xué)心血管病研究所 三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科，湖北 宜昌443003)

microRNAs(miRNAs或miRs)是一類(lèi)長(zhǎng)約18～24個(gè)核苷酸的高度保守的非編碼RNA，主要通過(guò)結(jié)合mRNA3'非翻譯區(qū)(3'-UTR)調(diào)控翻譯，并可微調(diào)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路和細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的蛋白質(zhì)〔1〕。大量研究表明，一系列胞內(nèi)外miRNAs改變與心肌梗死(MI)、心肌肥大、心肌病和心律失常等心血管疾病相關(guān)〔2〕。其中，MI可導(dǎo)致血供不足和氧化應(yīng)激，進(jìn)而造成心肌組織壞死、心肌炎癥反應(yīng)、病理性重塑和左心功能不全，雖然溶栓或手術(shù)治療可恢復(fù)MI缺血區(qū)血液供應(yīng)，但對(duì)受損心肌可造成額外損傷，此即心肌缺血再灌注損傷(IRI)。IRI誘導(dǎo)的心肌重塑包括心肌細(xì)胞死亡(壞死和凋亡)、心肌肥厚、血管新生、心肌纖維化、心功能障礙等。miRNAs在心肌IRI誘導(dǎo)心肌重塑的病理過(guò)程中發(fā)揮特定功能。本文就miRNAs在缺血再灌注(I/R)誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞死亡、心肌炎癥反應(yīng)、心肌纖維化、心臟收縮功能障礙及血管新生中的作用做如下綜述。

1 miRNAs在心肌I/R中的表達(dá)

He等〔3〕檢測(cè)缺血1 h再灌注3 h(I/R，1 h/3 h)后的SD大鼠心肌miRNAs表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)，16種miRNAs表達(dá)顯著失調(diào)，其中10種上調(diào)，6種下調(diào);但I(xiàn)/R(30 min/24 h)后，只有miR-1、miR-126、miR-208 上調(diào)，miR-21、miR-133、miR-195 下調(diào)〔4〕。FVB/N小鼠心肌 I/R(30 min/24 h)后，miR-320下調(diào)，miR-7、miR-21、miR-146b、miR-491 和 miR-9651 上調(diào)〔5〕。由此，miRNAs在 I/R后的表達(dá)具有動(dòng)態(tài)性和條件依賴(lài)性。再灌注早期miRNAs表達(dá)失調(diào)與心肌細(xì)胞死亡和氧化應(yīng)激相關(guān);再灌注后期miRNA表達(dá)改變可能參與梗死后心肌重塑或功能代償。因此，心肌缺血預(yù)處理后miRNAs的表達(dá)失調(diào)可對(duì)抗心肌IRI，分析心肌I/R相關(guān)的miRNAs功能可更好地闡述梗死后心肌重塑機(jī)制。

2 miRNAs與心肌IRI所致的心肌重塑

2.1 miR-1和miR-133 miR-1和miR-133在相同染色體位點(diǎn)以同一轉(zhuǎn)錄物同時(shí)轉(zhuǎn)錄為獨(dú)立、成熟且具有不同生物學(xué)功能的miRNAs。研究表明，miR-1和miR-133在應(yīng)激誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞存活中發(fā)揮不同作用:miR-1促進(jìn)凋亡;miR-133抑制凋亡〔6〕。H9C2大鼠胚胎心室肌細(xì)胞或離體大鼠心肌細(xì)胞miR-1水平增加可刺激應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡;而miR-133過(guò)表達(dá)可抑制H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞死亡〔6〕。其機(jī)制可能是miR-1和miR-133調(diào)控不同的靶點(diǎn):miR-1下調(diào)多種抗凋亡基因表達(dá)，如Hsp60、Hsp70、IGF-1和 Bcl-2;miR-133則下調(diào)促凋亡基因caspase-9表達(dá)〔6，7〕。此外，梗死心肌內(nèi)注入 miR-1可加劇心律失常，敲除miR-1基因可改善心律不齊〔8〕。上述研究表明，心肌缺血時(shí)miR-1水平降低或miR-133水平增加可減輕I/R誘導(dǎo)的心肌損傷。

2.2 miR-21 Sabatel等〔9〕發(fā)現(xiàn)，miR-21 過(guò)表達(dá)可通過(guò)調(diào)控RhoB減少內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和血管生成，敲除miR-21基因可沉默RhoB從而抑制內(nèi)皮細(xì)胞遷移和血管生成。由此，抑制miR-21表達(dá)可促進(jìn)冠狀動(dòng)脈新生血管形成，恢復(fù)梗死心肌血流，發(fā)揮心肌保護(hù)作用。但一些學(xué)者認(rèn)為miR-21作用于程序化細(xì)胞死亡因子4、PTEN(phosphatase and tensin homolog)和FasL等促凋亡基因參與心肌細(xì)胞促生存通路〔10，11〕。研究還發(fā)現(xiàn)，心肌特異性過(guò)表達(dá)miR-21的轉(zhuǎn)基因小鼠I/R后心肌損傷減輕〔10〕，而antagomiR沉默miR-21可增加H2O2誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞壞死和凋亡〔11〕。此外，腺病毒轉(zhuǎn)染miR-21能夠減少M(fèi)I面積、減少心肌細(xì)胞凋亡和改善左心室重塑〔12〕。

已有研究表明，miR-21可促進(jìn)成纖維細(xì)胞存活并導(dǎo)致心肌纖維化。Thum等〔13〕通過(guò)antagomiRs敲除miR-21基因能夠減輕主動(dòng)脈縮窄后間質(zhì)纖維化及心肌重塑，miR-21負(fù)調(diào)控Spry 1可抑制有絲分裂原活化的蛋白激酶信號(hào)(MAPK)，這在心臟成纖維細(xì)胞中更為明顯。然而，Patrick等〔14〕認(rèn)為無(wú)論是敲除miR-21基因還是微小LNAs抑制miR-21表達(dá)都改變了心臟壓力負(fù)荷和MI病理反應(yīng)。研究表明，體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞miR-21具有促心肌肥厚和抗心肌肥厚的作用〔15〕。

總之，在心肌I/R過(guò)程中，miR-21可抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移，促進(jìn)新生血管形成及心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞存活，但在心肌纖維化、心肌肥大中的功能仍存在爭(zhēng)議。

2.3 miR-24 Fiedler等〔16〕發(fā)現(xiàn)，阻止小鼠內(nèi)皮細(xì)胞 miR-24表達(dá)可通過(guò)抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和增加血供來(lái)減小MI面積，發(fā)揮心臟保護(hù)功能。然而，Qian等〔17〕在小鼠梗死心肌局部給予miR-24處理抑制了心肌細(xì)胞凋亡，減小了MI面積并改善了心功能。因此，miR-24在心臟血管內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞中扮演雙重角色，把握miR-24干預(yù)的時(shí)間點(diǎn)在梗死后心肌重塑中至關(guān)重要。梗死心肌瞬時(shí)過(guò)表達(dá)miR-24能抑制I/R引發(fā)的細(xì)胞死亡，改善梗死后重塑。在梗死后重塑階段，下調(diào)miR-24表達(dá)可促進(jìn)心肌血管新生。

2.4 miR-29 miR-29在心臟成纖維細(xì)胞中高表達(dá)。van Rooij等〔18〕研究發(fā)現(xiàn)，miR-29 家族(miR-29a，b，c)在 MI后表達(dá)下調(diào)。miR-29可調(diào)控促纖維化蛋白(膠原蛋白、微纖維蛋白、層黏連蛋白、整合蛋白和彈性蛋白)基因表達(dá):通過(guò)antagomiRs下調(diào)miR-29可增加膠原蛋白表達(dá);而成纖維細(xì)胞過(guò)表達(dá)miR-29可減少膠原蛋白基因轉(zhuǎn)錄。心肌纖維化是MI常見(jiàn)后遺癥，因此，增加成纖維細(xì)胞miR-29表達(dá)可能改善梗死后重塑進(jìn)展。

此外，miR-29還能負(fù)調(diào)控抗凋亡基因，如 Tcl-1、Mcl-1、YY1、p85α、CDC42 和 DNMT3。Ye等〔19〕在小鼠尾靜脈注射 antagomiRs敲低miR-29可增加Mcl-1在小鼠心臟表達(dá)，從而抑制I/R誘導(dǎo)心肌細(xì)胞死亡，減輕心肌重塑。此項(xiàng)研究表明，全身性降低miR-29可改善I/R后心肌重塑，但也會(huì)影響成纖維細(xì)胞抑制梗死后心肌重塑的治療效果。因此，心臟中miR-29表達(dá)下調(diào)具有雙刃作用。同時(shí)，miR-29抑制作用時(shí)間窗和作用的細(xì)胞類(lèi)型也會(huì)影響I/R后心臟重塑結(jié)果。此外，急性下調(diào)梗死后心肌細(xì)胞miR-29表達(dá)具有心肌保護(hù)作用，而慢性下調(diào)成纖維細(xì)胞miR-29表達(dá)則弊大于利。

2.5 miR-210 miR-210可促進(jìn)血管生成。Fasanaro等〔20〕研究發(fā)現(xiàn)，含氧量正常時(shí)上調(diào)miR-210可增加血管內(nèi)皮細(xì)胞生成和遷移，而在缺氧時(shí)封閉miR-210表達(dá)則減少毛細(xì)血管形成，抑制內(nèi)皮細(xì)胞遷移和細(xì)胞存活。研究還發(fā)現(xiàn)，miR-210通過(guò)抑制ephrin-A3基因可促進(jìn)缺氧時(shí)miR-210介導(dǎo)的細(xì)胞存活、遷移和血管形成。Mutharasan等〔21〕發(fā)現(xiàn)，在心肌細(xì)胞缺氧時(shí)通過(guò)缺氧誘導(dǎo)因子依賴(lài)性和非依賴(lài)性途徑增加miR-210表達(dá)能抑制活性氧產(chǎn)生，從而抑制氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。此外，Kim等〔22〕發(fā)現(xiàn)，miR-210通過(guò)阻斷caspase-8相關(guān)蛋白-2促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞存活從而在缺血預(yù)處理中發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用。上述研究均表明，miR-210心肌保護(hù)作用可作為治療缺血性心臟病的新途徑。

2.6 miR-499 miR-499、miR-1和miR-133均在心臟中高表達(dá)，但僅 miR-499位于 Myh7b內(nèi)含子中〔23〕。表達(dá)較低水平miR-499(升高12倍)的小鼠心肌具有正常病理生理表型，而表達(dá)較高水平miR-499(升高28倍)的轉(zhuǎn)基因小鼠則表現(xiàn)為心臟肥大〔23〕。Ozsolak等〔24〕研究發(fā)現(xiàn)，miR-499在心臟缺血時(shí)表達(dá)下調(diào):miR-499轉(zhuǎn)基因小鼠(升高7倍)通過(guò)鈣調(diào)磷酸酶和動(dòng)力相關(guān)蛋白-1調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)從而抑制I/R所致的左心室重塑;antagomiR敲除內(nèi)源性miR-499可增加膠原沉積，促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大并損傷收縮功能，加劇I/R后心臟重塑。這些結(jié)果表明，適當(dāng)增加心臟miR-499水平可延緩MI后重塑進(jìn)程。

2.7 miR-199 miR-199家族包括 miR-199a-1、miR-199a-2和miR-199b。Rane等〔25〕研究發(fā)現(xiàn)，在缺氧條件下，心肌細(xì)胞可能通過(guò)轉(zhuǎn)錄后機(jī)制迅速下調(diào)miR-199a表達(dá)，因?yàn)樵趍iR-199a前體表達(dá)水平不受影響時(shí)，下調(diào)miR-199a可增加缺氧誘導(dǎo)因子-1α和Sirtuin1表達(dá)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)缺氧時(shí)敲低miR-199a可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而在缺氧前敲低miR-199a則可發(fā)揮預(yù)處理作用，抑制缺氧性損傷保護(hù)心肌。Murakami等〔26〕發(fā)現(xiàn)，miR-199a表達(dá)水平與動(dòng)物模型和人體樣本肝纖維化進(jìn)展正相關(guān)。因此，敲低miR-199a是否也會(huì)降低MI后心肌纖維化仍有待進(jìn)一步闡明。

2.8 miR-320 miR-320在心臟IRI后表達(dá)亦明顯下降〔5〕。心臟特異性過(guò)表達(dá)miR-320的轉(zhuǎn)基因小鼠，IRI后其細(xì)胞凋亡和MI面積增加。antagomiRs降低miR-320表達(dá)可減少心肌梗死面積〔5〕。miR-320轉(zhuǎn)染心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞可抑制胰島素樣生長(zhǎng)因子1(IGF-1)表達(dá)從而抑制血管生成，而miR-320抑制劑可顯著提高糖尿病患者心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移〔27〕。因此，MI后通過(guò)antagomiRs降低miR-320表達(dá)可減少心肌細(xì)胞死亡、增加新生血管形成。

2.9 其他 miR-126作為促血管生成因子能夠維持血管完整性，促進(jìn)血管生長(zhǎng)〔28〕。上調(diào)miR-494表達(dá)水平可改善I/R后心功能，抑制I/R觸發(fā)的心肌細(xì)胞死亡〔29〕。miR-17-92基因簇成員(編碼 miR-17、miR-18a、miR-19a/b、miR-20a、和 miR-92a)可依賴(lài)細(xì)胞環(huán)境影響血管生成〔30〕。miR-18a和miR-19a可促進(jìn)腫瘤血管生成，而miR-92a通過(guò)促血管生成基因阻礙血管新生〔30，31〕。miR-15 家族成員(miR-15a、miR-15b、miR-16-1、miR-16-2、miR-195、miR-424和miR-497)在缺血性心臟病和心衰中表達(dá)高度上調(diào)〔18〕。此外，miR-146、miR-155 和 miR-125b 與炎癥通路調(diào)控相關(guān)〔32〕，miR-451 可參與氧化應(yīng)激反應(yīng)〔33〕，miR-204則誘導(dǎo)心肌細(xì)胞自噬〔34〕。以上miRNAs可作為治療梗死后心肌重塑的潛在靶點(diǎn)。

3 小結(jié)

近年來(lái)發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的miRs參與IRI后心肌重塑的病理過(guò)程，但各種miRs在心肌IRI中的具體作用機(jī)制還有待進(jìn)一步的闡明，未來(lái)還需對(duì)參與心肌IRI的miRs做更深入的研究。目前，以miRs為靶點(diǎn)的藥物研究也正成為一個(gè)熱點(diǎn)，相信隨著對(duì)miRs研究的不斷深入，會(huì)為治療心肌IRI提供嶄新的思路。

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