王菲，Saumya Das

（哈佛醫(yī)學院附屬麻省總院心臟內(nèi)科，波士頓02215，MA，美國）

基于循環(huán)血微小RNA預(yù)測心臟再同步化治療療效

王菲，Saumya Das

（哈佛醫(yī)學院附屬麻省總院心臟內(nèi)科，波士頓02215，MA，美國）

心力衰竭是一類嚴重危害人類健康的重大疾病，心臟再同步化是一種治療心室收縮不同步的心力衰竭患者的療法，但并不是所有的患者都可以獲益.因此，發(fā)掘可以預(yù)測心臟再同步化治療反應(yīng)性的生物標記物具有重大意義.微小RNA可以穩(wěn)定地存在于循環(huán)血中，反映各種疾病狀態(tài)，而本研究組的研究發(fā)現(xiàn)通過循環(huán)血微小RNA-30d的高表達可以預(yù)測心臟再同步化治療的反應(yīng)性，具有一定的應(yīng)用前景.

心臟再同步化治療；微小RNA；生物標記物

心力衰竭（以下簡稱心衰）是多種心血管疾病發(fā)展的終末階段，伴隨著心室收縮及舒張功能的減退以及心臟纖維化程度的加深，患者將發(fā)生體循環(huán)、肺循環(huán)的淤血，進而出現(xiàn)全身多個臟器的功能衰竭，最終導(dǎo)致患者的死亡.據(jù)統(tǒng)計，美國約有540萬心衰患者，每年還有將近91萬的新增患者.據(jù)預(yù)測，到2030年，美國將至少有800萬心衰患者.雖然人類一直以來都在持續(xù)不斷地與心衰作斗爭，但是心衰引起的患者死亡率卻依然居高不下.在美國，每9個死亡人口中就有1個的死亡原因與心衰相關(guān)［1-2］.因此，心衰的治療依然是心臟病學領(lǐng)域中與心房顫動并列的兩座未被征服的冰山之一.

1　心臟再同步化治療

心室收縮的不同步是心衰的主要表現(xiàn)之一，近年來逐漸受到醫(yī)生以及科學研究者的關(guān)注.在正常情況下，心臟的電信號通過希氏束-浦肯野纖維傳導(dǎo)逐步激活心肌，最終形成心室同步去極化.在病變心臟中，由于電化學分子成分的改變以及心臟傳導(dǎo)纖維的損傷，心臟內(nèi)部電信號的傳導(dǎo)速度受到不同程度的影響，導(dǎo)致心肌激活時間的延遲差異，最終發(fā)生心室收縮的不同步.通過12導(dǎo)聯(lián)心電圖可以發(fā)現(xiàn)，這類患者的QRS波時限明顯增寬［3］.已有研究也發(fā)現(xiàn)，QRS波時限與左室射血分數(shù)有一定的關(guān)系［4］.據(jù)統(tǒng)計，約有35%的心室收縮不同步的心衰患者會出現(xiàn)更多的心衰癥狀，如水腫、勞累性呼吸困難等.這種心臟活動的不同步性也會加速心臟重構(gòu)的進展，最終縮短心衰患者的壽命.

基于這種心室收縮的不同步，早在20世紀80年代就有研究者提出了心臟再同步化治療（cardiac resynchronization therapy，CRT）的概念.20世紀90年代，隨著起搏器技術(shù)的發(fā)展，研究者們提出了使用多位點起搏來彌補傳導(dǎo)延遲，從而實現(xiàn)CRT［5-7］.如今，CRT已成為治療心力衰竭最重要的手段之一，也是唯一的一種可以同時在急慢性期改善患者心臟功能并顯著提高患者長期生存率的臨床治療手段.在一項納入了5個大型流行病學研究的薈萃分析中顯示，CRT可以顯著降低心衰患者的死亡率以及因心衰而再入院的頻率，極大地改善了患者的心衰癥狀以及紐約心臟協(xié)會（New York Heart Association，NYHA）心功能分級［8］.

然而，遺憾的是，并非所有的心衰患者都可以從CRT中獲益.據(jù)統(tǒng)計，大約有30%的心衰患者在進行了CRT后癥狀沒有明顯的改善［9］，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因至今缺乏共識.這種現(xiàn)象可能與多個原因相關(guān)，如心室中肌電偶聯(lián)的程度不均一造成區(qū)域內(nèi)的心肌激活延遲、某些室壁運動即使在正常的接受電信號激動時仍然不同步等［10］.作為一種價格相對昂貴的有創(chuàng)性治療方法，如何提前篩選出對CRT具有反應(yīng)性的患者是目前臨床上面臨的一項重大挑戰(zhàn).如果能提前預(yù)判患者對于CRT的反應(yīng)性，再結(jié)合這種有效的治療手段，便可以對目前基數(shù)龐大的心衰患者人群進行精準的救治，極大地降低心衰所帶來的健康危害，并減少不必要的費用投入.

以往研究者試圖通過心電圖、超聲心動圖、心臟核素掃描等對心衰患者提前進行CRT反應(yīng)性的評估，但結(jié)果均不甚理想［11-12］.在一項納入了15項大型隊列研究的薈萃分析中，QRS波時限可以預(yù)測2/3的反應(yīng)者，然而在其他一些研究中顯示QRS波時限并不能提前預(yù)測心衰患者CRT治療后的心臟功能或重構(gòu)癥狀的改善［8］；在PROSPECT研究中，對納入的53個中心總計498名心衰患者的分析結(jié)果顯示，以心臟超聲檢測心室活動不同步為CRT反應(yīng)性的指標表現(xiàn)出了較高的預(yù)測CRT療效的靈敏性和特異性［13］.然而，該研究也指出，僅僅以心臟超聲測得的心室活動不同步不足以作為CRT反應(yīng)性的絕對指標.在一些情況下，如靜脈解剖結(jié)構(gòu)的變化所導(dǎo)致的肌電偶聯(lián)程度不均一，就無法通過心臟超聲檢測出變化.因此，發(fā)掘新的可以預(yù)測CRT治療效果的生物標記物具有重大意義.

2　微小RNA與再同步化治療

微小RNA（mircoRNAs，miRNAs）是近年來倍受關(guān)注的一種非編碼RNA，主要通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和影響RNA沉默，參與一系列的病理生理過程.已有研究報道了一系列miRNAs，可以通過cGMP/PKG通路、RISK/Akt/ERK1/2通路、SAFE/JAK/STAT通路等參與心肌梗死、心肌肥厚、心力衰竭和心律失常等多種心臟疾病的發(fā)生發(fā)展［14-17］.重要的是，miRNAs可以穩(wěn)定地存在于循環(huán)血中，且其含量的變化可以特征性地反映疾病狀態(tài)，并與多種疾病的預(yù)后密切相關(guān).但是，對于預(yù)測治療反應(yīng)性的相關(guān)報道較少.

Marfella等［18］率先針對循環(huán)血中的miRNAs對CRT患者的同步化反應(yīng)性預(yù)測進行了前瞻性研究，該研究共入組81名CRT患者，在基線水平對3組患者（包括健康對照組15人、心衰患者組81人、并發(fā)癥心衰組60人）的84個與心衰時心臟結(jié)構(gòu)變化相關(guān)的循環(huán)血miRNAs含量進行了檢測，發(fā)現(xiàn)相對于健康對照組，心衰患者組共有49個miRNAs表達水平出現(xiàn)了顯著降低，在隨訪12個月后心衰患者有55人對CRT反應(yīng)良好，有26人無反應(yīng).再次檢測循環(huán)miRNAs表達水平時發(fā)現(xiàn)，CRT反應(yīng)良好患者組共有19個基線檢測時相對于健康患者組下調(diào)的miRNAs有了明顯的升高，并有15個miRNAs表達水平升高超過了5倍，其中7個miRNAs已被報道參與調(diào)控心肌肥大、心肌細胞凋亡、心肌纖維化的過程，有8個miRNAs尚未有相關(guān)報道.在無反應(yīng)患者組，則只有6個miRNAs表達水平有所變化.該研究還發(fā)現(xiàn)，兩組患者在基線水平的循環(huán)miRNAs表達水平并不存在明顯差異，這提示miRNAs在CRT中產(chǎn)生的變化可能是造成心衰患者心功能改善、心臟再同步化、心衰癥狀減輕的原因.而對CRT無反應(yīng)患者組來說，這些miRNAs表達水平則變化不大.當然，該項研究最終也未對CRT后miRNAs表達水平與心臟功能恢復(fù)的關(guān)系進行解釋，也未能篩選出能夠預(yù)測CRT反應(yīng)性的miRNAs.

3　微小RNA-30d預(yù)測心臟再同步化治療的反應(yīng)性

本研究組與上海大學研究團隊合作，在基于循環(huán)血miRNAs預(yù)測CRT反應(yīng)性的研究中取得了一定進展.對入組的總計69名患者（包括40名接受CRT的心衰患者以及29名健康志愿者）進行循環(huán)血miRNAs檢測，通過多元回歸模型、多元線性模型分析之后，最終將視野鎖定在miR-30d上，這一miRNA與左室射血分數(shù)改善有顯著關(guān)聯(lián)性.對CRT反應(yīng)良好的患者中，miR-30d的基線水平顯著高于無反應(yīng)者.進一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-30d在冠狀竇血流中的含量要遠高于外周血，且在心肌細胞中的含量遠高于心臟成纖維細胞，說明miR-30d來自于心臟的心肌細胞.

為了進一步闡述miR-30d高表達與CRT反應(yīng)性良好的分子機制，本研究組利用動物模型和細胞模型展開了更深入的研究.心臟收縮不同步的狗對于CRT的反應(yīng)良好，以此為基礎(chǔ)建立了CRT的狗模型，發(fā)現(xiàn)miR-30d在心臟后壁表達量最高，而心臟后壁正是室壁壓力最大的位置.這提示，miR-30d是由收縮活動不同步而改變的室壁壓力所調(diào)節(jié).在心室收縮不同步時，miR-30d隨著室壁壓力的增大而表達上調(diào)；經(jīng)再同步化治療改善收縮功能后，miR-30d隨著室壁壓力的減小而表達下調(diào).接著在細胞模型中誘導(dǎo)機械應(yīng)力發(fā)現(xiàn)，在長期機械應(yīng)力作用下miR-30d的表達水平升高，驗證了先前的猜想.在隨后的研究中，對miR-30d具體的調(diào)控機制進行了發(fā)掘，使用免疫印跡法發(fā)現(xiàn)，miR-30d通過AKT通路參與了心臟肥大的過程；通過生物信息學軟件進一步篩查miR-30d的其他下游分子時，發(fā)現(xiàn)了一種近期被報道參與miR-30d調(diào)節(jié)胰腺組織炎癥反應(yīng)的分子，即絲裂原激活蛋白激酶4（mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase 4，MAP4K4）.MAP4K4分子同時也是TNF-α的上游，而TNF-α不僅已被證實在心室重構(gòu)中扮演著重要角色，在所建立的動物模型心臟前后壁中的表達也有顯著不同，提示MAP4K4可能作為miR-30d的靶基因在再同步化治療心衰患者中起著重要的作用，而這種關(guān)系也在隨后細胞水平的功能學實驗中被驗證.其后的研究還發(fā)現(xiàn)miR-30d可以通過下調(diào)MAP4K4，抑制TNF-α所誘導(dǎo)的心肌細胞凋亡，起到保護心臟的作用.

在上述研究中，本研究組從隊列研究尋找再同步化治療反應(yīng)性的標記物入手，逐步對CRT的機制進行深入探索，最終發(fā)現(xiàn)了miR-30d這一靈敏性和特異性都極佳的CRT反應(yīng)性標記物，并對其可以預(yù)測CRT反應(yīng)性的分子機制進行了具體的闡述，得出以下假設(shè)：在心衰患者中存在兩套分子調(diào)控機制，其一是TNF-α在增大的室壁壓力影響下激活，通過MAP4K4通路介導(dǎo)心肌細胞的凋亡、心臟的纖維化和病理性肥大；其二是miR-30d在增大的室壁壓力影響下表達升高，進而激活A(yù)KT通路，抵抗心肌纖維化，抑制TNF-α激活所致的心肌細胞凋亡.這兩套調(diào)控機制間的平衡最終所表現(xiàn)出來的便是CRT反應(yīng)性，由此便可解釋miR-30d水平較高的患者對CRT表現(xiàn)出良好的反應(yīng)性，而miR-30d水平較低的患者則對CRT無明顯反應(yīng)［19］.當然，這項研究目前是單中心的研究結(jié)果，有待多中心的臨床研究加以證實.

4　結(jié)束語

雖然本研究組初步發(fā)現(xiàn)循環(huán)血miR-30d可以作為預(yù)測CRT反應(yīng)性的生物標記物，也對于其具體的機制作了初步的解釋.但是，所得到研究成果從基礎(chǔ)應(yīng)用到臨床還要經(jīng)過很長的過程，需要大規(guī)模多中心臨床試驗的證實.此外，如何在臨床快速且便捷地檢測患者循環(huán)血miRNAs、如何標準化檢測結(jié)果、是否還可以結(jié)合其他miRNAs進行更精準的判斷等，有待未來進一步去探索.

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Circulating miRNAs predict response to cardiac resynchronization therapy

WANG Fei，Saumya Das
（Cardiovascular Division，Massachusetts General Hospital of Harvard Medical School，Boston 02215，MA，USA）

Heart failure（HF）is one of the most common syndrome seriously harmful to human health.Cardiac resynchronization therapy（CRT）is an exciting recent advancement for HF patient by targeting ventricular systolic dyssynchrony，but it has been proved that CRT cannot achieve hemodynamic or clinical benefit for all patients.It is very essential to find out biomarkers for predicting responsive patients.Circulating extracellular microRNAs（miRNAs）have emerged as novel biomarkers for many diseases.Recent study indicated that a high level of circulating miR-30d could predict response to CRT，which may have bright prospects in future research and application.

cardiac resynchronization therapy；microRNAs；biomarker

R 541.6

A

1007-2861（2016）03-0265-05

10.3969/j.issn.1007-2861.2016.04.019

2016-06-13

National Institutes of Health（NCATS UH3 TR000901）

Saumya Das（1969—），男，教授，博士，研究方向為心力衰竭.E-mail：sdas@mgh.harvard.edu