余明，陳濤，劉浙波，崔勝宇，徐林，夏豪

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院心內(nèi)科 武漢大學(xué)心血管病研究所 心血管病湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430060)

微RNA(microRNA，miRNA)自從在秀麗隱桿線蟲中被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，便受到醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注，由此也開(kāi)啟了心血管疾病診斷治療的全新領(lǐng)域。miRNA是短的非編碼RNA分子[1]，其通過(guò)與轉(zhuǎn)錄信使RNA相互作用影響蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，從而促進(jìn)或抑制基因的表達(dá)[2]。在哺乳動(dòng)物中，miRNA在RNA聚合酶Ⅱ的作用下在細(xì)胞核內(nèi)與雙鏈RNA特異的核酸酶Drosha及DGCR8(Di George syndrome critical region 8)復(fù)合體識(shí)別結(jié)合形成含60～70個(gè)核苷酸的發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)的前體miRNA，隨后前體miRNA被 Ran-GTP/Exportin 5轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞核，在細(xì)胞質(zhì)中前體miRNA被RNaseⅢDicer剪切形成雙鏈miRNA，其中一條鏈裝配入RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體成為有功能的miRNA，另外一條鏈則被降解。有功能的miRNA通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則結(jié)合于靶基因的 3′非翻譯區(qū)，當(dāng)miRNA與靶基因3′非翻譯區(qū)的結(jié)合位點(diǎn)完全匹配時(shí)可導(dǎo)致靶信使RNA降解，若miRNA與靶信使RNA不完全匹配，通常會(huì)影響信使RNA的成熟、轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)控和翻譯[3]。miRNA的功能主要通過(guò)調(diào)控其靶基因的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，且一個(gè)miRNA通常可以調(diào)控多個(gè)靶基因，因此尋找并驗(yàn)證靶基因是闡明miRNA功能的一個(gè)重要方面。目前，已開(kāi)發(fā)出多種生物信息學(xué)分析軟件可以預(yù)測(cè)miRNA的潛在靶基因，然而僅少數(shù)被驗(yàn)證。現(xiàn)就miR-130a在心血管疾病中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 miR-130a與心臟發(fā)育

心臟是哺乳動(dòng)物在胚胎發(fā)育時(shí)期最早形成的器官，其發(fā)育受到精確的時(shí)空調(diào)控，miRNA作為一種新的基因調(diào)控因子，在心臟的發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用[4]。研究表明，miRNA表達(dá)異?？蓪?dǎo)致心臟發(fā)育缺陷，如用心肌特異的啟動(dòng)子Nkx2.5操縱的Cre重組酶誘導(dǎo)心肌特異敲除Dicer(miRNA成熟所需的關(guān)鍵酶)的小鼠胚胎表現(xiàn)出心臟形態(tài)發(fā)育缺陷[5]。目前，被確定可調(diào)節(jié)心臟發(fā)育的miRNA較少，其中miR-130a通過(guò)在翻譯水平上調(diào)控FOG-2基因的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)心臟發(fā)育，F(xiàn)OG-2(也稱為zfpm2)為一種多鋅指核輔阻遏蛋白，屬于轉(zhuǎn)錄因子GATA家族，在心臟發(fā)育中必不可少[6]。FOG-2與GATA因子結(jié)合后調(diào)節(jié)GATA因子依賴的轉(zhuǎn)錄活性，F(xiàn)OG-2基因敲除的小鼠于胚胎期會(huì)因心臟缺陷致死，其心臟發(fā)育缺陷主要包括心肌發(fā)育不良心室壁變薄、大的室間隔缺損、嚴(yán)重的房室心內(nèi)膜墊缺失、主動(dòng)脈騎跨和嚴(yán)重的冠狀動(dòng)脈血管叢發(fā)育不全，為測(cè)試miR-130a對(duì)FOG-2基因位點(diǎn)的功能意義，有學(xué)者通過(guò)建立FOG-2基因誘導(dǎo)NIH3T3細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞的模型，利用實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)確定 miR-130a的表達(dá)模式,雙螢光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)對(duì)miR-130a的靶點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)果證實(shí)該區(qū)域融合了FOG-2的3′非翻譯區(qū)[7]。在miR-130a靶區(qū)被破壞的小鼠心臟細(xì)胞中，F(xiàn)OG-2蛋白水平明顯降低，轉(zhuǎn)基因胚胎的組織學(xué)分析顯示心室壁發(fā)育不全和室間隔缺損[8]。以上研究結(jié)果證明了miR-130a在調(diào)控FOG-2蛋白表達(dá)中的重要性，并提示miR-130a可能在調(diào)控心臟發(fā)育中發(fā)揮重要作用。

2 miR-130a與血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷

有研究揭示了miRNA在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞功能(包括一氧化氮的產(chǎn)生、血管炎癥和抗血栓形成)中的關(guān)鍵作用，而血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷及修復(fù)不僅是動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病基礎(chǔ)，也是心血管疾病治療的一個(gè)重要目標(biāo)[9]。血管內(nèi)皮細(xì)胞參與了血管生成，包括形成新生血管和維持內(nèi)膜層完整[10]，miRNA靶向結(jié)合于信使RNA的3′非翻譯區(qū)導(dǎo)致其降解或翻譯抑制[11]，從而調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞的分化、增殖、代謝和凋亡。

研究證實(shí)，miR-130a可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移和凋亡[12]。其主要通過(guò)激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositide-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)/內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)信號(hào)通路靶向抑制人第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphates and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN)，PTEN被認(rèn)為是一種負(fù)性調(diào)控PI3K/Akt信號(hào)的抑癌基因，其有減輕人冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷和炎癥反應(yīng)的作用，并參與了血管重構(gòu)及新生血管生成[13]。PI3K/Akt/eNOS信號(hào)通路參與了細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化和代謝，其激活可促進(jìn)一氧化氮釋放，從而抑制促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。miR-130a是抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)控因子，它能促使血管生長(zhǎng)因子和血管生成。同時(shí)有研究表明，miR-130a可下調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞中PTEN的表達(dá)[14]。因此推測(cè)，miR-130a可能通過(guò)激活PI3K/Akt/eNOS信號(hào)通路靶向PTEN減輕內(nèi)皮細(xì)胞損傷和內(nèi)皮細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[15]。

此外，miR-130a可靶向作用生長(zhǎng)終止特異性同源盒基因(growth arrest-specific homeobox gene，GAX基因)和同源盒基因(homeobox genes，HOX)A5來(lái)調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞表型，其中GAX基因過(guò)表達(dá)可抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，其在人體中的表達(dá)主要局限于心血管系統(tǒng)。HOXA5是人類血管發(fā)育的促進(jìn)因子，它在血管生成中發(fā)揮重要作用。GAX基因在血管平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中均有表達(dá)，其在靜止的內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)水平最高，當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞暴露于有絲分裂原、促血管生成因子或促炎性因子時(shí)，GAX基因表達(dá)迅速下調(diào)[16]。研究發(fā)現(xiàn)，GAX基因和HOXA5的3′非翻譯區(qū)含有兩個(gè)miR-130a靶向位點(diǎn)的280 bp片段，是血清和促血管生成因子快速下調(diào)基因表達(dá)所必需，miR-130a的過(guò)表達(dá)通過(guò)特定的3′非翻譯區(qū)序列抑制GAX基因和HOXA5的表達(dá)，從而調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)和發(fā)育[17]。Jakob等[18]在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)設(shè)立頸動(dòng)脈損傷裸鼠模型，以評(píng)估從健康受試者中轉(zhuǎn)染抗miR130a的內(nèi)皮生長(zhǎng)暈細(xì)胞與從超濾酶轉(zhuǎn)染的內(nèi)皮生長(zhǎng)暈細(xì)胞在體內(nèi)內(nèi)皮細(xì)胞中的修復(fù)能力，結(jié)果證實(shí)miR-130a的抑制明顯損害了內(nèi)皮生長(zhǎng)暈細(xì)胞介導(dǎo)的內(nèi)皮修復(fù)反應(yīng)。

3 miR-130a與心肌纖維化

心肌纖維化的病理基礎(chǔ)是心肌成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，肌成纖維細(xì)胞是由α-平滑肌肌動(dòng)蛋白的不可逆表達(dá)形成的特化心肌成纖維細(xì)胞[19]。miR-130a被證明是包括心肌纖維化在內(nèi)的多種心臟疾病的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[20]，其通過(guò)靶向調(diào)節(jié)血管緊張素Ⅱ生成來(lái)調(diào)節(jié)心臟纖維化相關(guān)基因的表達(dá)，血管緊張素Ⅱ是腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的主要成分，其能夠誘導(dǎo)膠原(Ⅰ型和Ⅲ型)細(xì)胞和其他細(xì)胞外基質(zhì)成分的產(chǎn)生，在心肌纖維化中發(fā)揮關(guān)鍵作用，血管緊張素Ⅱ表達(dá)增加進(jìn)一步激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β引發(fā)心肌纖維化級(jí)聯(lián)效應(yīng)；同時(shí)，miR-130a在心肌成纖維細(xì)胞中的過(guò)表達(dá)增加了膠原、血漿纖連蛋白和結(jié)締組織生長(zhǎng)因子等多種纖維化基因的表達(dá)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在小鼠體內(nèi)抑制miR-130a可顯著減輕血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心臟纖維化[21]。此外，miR-130a還可以通過(guò)靶向結(jié)合過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)γ和PPARc C端3′非翻譯區(qū)發(fā)揮反饋調(diào)節(jié)作用，從而抑制血管緊張素 Ⅱ 誘導(dǎo)的心臟纖維化[22]。PPAR是一類核受體/轉(zhuǎn)錄因子，近年來(lái)其被認(rèn)為是參與成纖維細(xì)胞活化和表型改變的關(guān)鍵分子開(kāi)關(guān)，具有抗心肌纖維化的功能。PPARc在減輕炎癥、抑制細(xì)胞凋亡、降低氧化應(yīng)激等方面具有廣泛作用，在成纖維細(xì)胞活化過(guò)程中，其表達(dá)顯著減少，從而使成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞。可見(jiàn)，miR-130a靶向作用血管緊張素Ⅱ受體和結(jié)合PPARg C端3′非翻譯區(qū)在肌成纖維細(xì)胞的分化過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

4 miR-130a與心律失常

心肌細(xì)胞跨膜離子通道功能失衡是心律失常發(fā)生的病理機(jī)制，miRNA通過(guò)影響離子通道基因表達(dá)，參與心律失常的病理、生理過(guò)程，如HCN2、HCN4、GJA1、KCNJ2、KCNH2、KCNQ1、KCNE1和胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶等，miRNA失衡引起這些離子通道的功能失調(diào)可能是惡性心律失常發(fā)生的基礎(chǔ)[23]。研究證實(shí)，miR-130a在心律失常發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮調(diào)節(jié)關(guān)鍵離子通道、轉(zhuǎn)運(yùn)體和細(xì)胞蛋白的作用，miR-130a在室性心律失?；颊咧酗@著上調(diào)，其主要通過(guò)介導(dǎo)下調(diào)連接蛋白43(connexin 43，Cx43)參與心律失常的發(fā)生。Cx43是一種重要的心臟間隙連接蛋白，其在維持心肌細(xì)胞的連接通訊功能、電信號(hào)傳導(dǎo)和正常的節(jié)律性收縮中起重要作用。Cx43的空間分布、數(shù)量、結(jié)構(gòu)的異常均能影響縫隙連接電荷偶聯(lián)和代謝偶聯(lián)的功能導(dǎo)致心律失常的發(fā)生[24]，心肌細(xì)胞間Cx43的丟失導(dǎo)致自發(fā)性和室性快速心律失常的發(fā)生率顯著增加。在心房顫動(dòng)的發(fā)病機(jī)制中，Cx43是miR-130a的一個(gè)潛在靶點(diǎn)，利用心臟特異性誘導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)染miR-130a基因心房肌的小鼠表現(xiàn)出心房和心室心律失常[25]。因此，miR-130a通過(guò)Cx43在心律失常中的作用有望為研究心律失常分子機(jī)制提供新視角。

5 miR-130a與心肌梗死

急性心肌梗死是一種死亡率極高的心臟病急癥，因此迅速而正確地診斷急性心肌梗死對(duì)于提供適當(dāng)?shù)脑俟嘧⒅委熞越档退劳鲲L(fēng)險(xiǎn)和改善預(yù)后至關(guān)重要[26]。Jakob等[14]提出，血管生成miRNA的失調(diào)可能導(dǎo)致冠心病心肌梗死內(nèi)皮祖細(xì)胞功能障礙，miR-130a對(duì)心肌梗死后間充質(zhì)干細(xì)胞的血管生成具有促進(jìn)作用，推測(cè)miR-130a可能通過(guò)靶向作用于心肌梗死的信號(hào)通路參與調(diào)控心肌增殖和凋亡。

目前，miR-130a參與心肌梗死的途徑主要有：①通過(guò)抑制PTEN表達(dá)，激活PI3K/Akt信號(hào)通路參與心肌梗死的發(fā)生發(fā)展。PI3K介導(dǎo)的Akt(PI3K/Akt)依賴信號(hào)通路的激活在誘導(dǎo)血管生成、細(xì)胞增殖和存活、抗凋亡等方面具有重要作用，有文獻(xiàn)報(bào)道激活PI3K/Akt信號(hào)可以改善心肌功能，減小心肌梗死面積，減少心肌缺血再灌注損傷后的心肌細(xì)胞凋亡[27]。PTEN是一個(gè)負(fù)調(diào)控PI3K/Akt信號(hào)通路的抑癌基因，據(jù)報(bào)道，PTEN抑制可通過(guò)激活PI3K/Akt信號(hào)通路來(lái)減輕心肌缺血損傷[28]，有研究通過(guò)將表達(dá)miR-130a的慢病毒轉(zhuǎn)染到心肌細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，miR-130a表達(dá)的增加可以顯著減輕心肌梗死后的心功能障礙和改善心肌重構(gòu)[15]。此外，miR-130a還可以抑制抗血管生成基因——HOXA5在血管內(nèi)皮細(xì)胞的表達(dá)，HOXA5已被證實(shí)在抗血管生成中發(fā)揮作用，miR-130a轉(zhuǎn)染可顯著抑制心肌中HOXA5的表達(dá)，其可能通過(guò)與HOXA5基因的3′非翻譯區(qū)靶向結(jié)合刺激血管生成，導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子表達(dá)，從而促進(jìn)血管生成[16]。②通過(guò)調(diào)節(jié)磷酸二酯酶4D(phosphodiesterase 4D，PDE4D)的表達(dá)調(diào)控心肌梗死的發(fā)生發(fā)展。PDE4D是心肌梗死的危險(xiǎn)因素，可導(dǎo)致心源性腦卒中風(fēng)險(xiǎn)增加[29]。研究發(fā)現(xiàn)，PDE4D在冠心病組織中過(guò)表達(dá)，心肌細(xì)胞凋亡率顯著增加，而PDE4D表達(dá)減少可增強(qiáng)心臟功能[30]。因此推測(cè)，沉默PDE4D可以抑制心肌梗死過(guò)程中異常的心肌細(xì)胞凋亡。Zhou等[31]采用人長(zhǎng)鏈非編碼RNA芯片V3.0進(jìn)行基因差異分析，采用實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)檢測(cè)正常細(xì)胞和心肌梗死后細(xì)胞中miR-130a、PDE4D的信使RNA的表達(dá)，結(jié)果顯示miR-130a、PDE4D在心肌梗死后心肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)，且高表達(dá)PDE4D促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡，而miR-130a可以逆轉(zhuǎn)PDE4D誘導(dǎo)的心肌梗死，提示miR-130a通過(guò)靶向PDE4D抑制心肌梗死的發(fā)生發(fā)展。

可見(jiàn)，miR-130a主要通過(guò)靶向抑制PTEN的表達(dá)激活PI3K/Akt信號(hào)通路；通過(guò)靶向調(diào)控HOXA5和PDE4D的表達(dá)參與心肌梗死的病理生理發(fā)生機(jī)制。

6 miR-130a與肺動(dòng)脈高壓

肺動(dòng)脈高壓(pulmonary hypertension，PH)是一種嚴(yán)重、致命的肺血管疾病，其特征為多種細(xì)胞類型和分子信號(hào)通路的失調(diào)，隨著疾病的進(jìn)展最終導(dǎo)致肺動(dòng)脈重構(gòu)，肺動(dòng)脈壓升高，右心衰竭甚至死亡。目前已證實(shí)多種信號(hào)通路失調(diào)是PH發(fā)病的基礎(chǔ)，包括轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β/骨形態(tài)發(fā)生蛋白、一氧化氮/環(huán)鳥苷酸、內(nèi)皮素通路等[32]。

Bertero等[33]通過(guò)miRNA靶預(yù)測(cè)137種人類疾病和生理狀態(tài)的轉(zhuǎn)錄組分析及基因網(wǎng)絡(luò)模型證實(shí)，miR-130a是PH發(fā)病過(guò)程中的一個(gè)主要調(diào)控因子。目前，已證實(shí)miR-130a/PPAR軸和Yes相關(guān)蛋白(Yes-associated protein，YAP)/轉(zhuǎn)錄共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ binding motif，TAZ)-miR-130反饋回路參與了PH的發(fā)生：①通過(guò)miR-130a/PPAR軸靶向調(diào)控肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞活性。體內(nèi)外功能得失實(shí)驗(yàn)證明，miR-130a對(duì)PPAR的靶向作用影響了病變肺血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)一系列血管活性因子[34]。miR130a/PPAR軸與平滑肌細(xì)胞收縮功能之間的連接點(diǎn)是內(nèi)皮細(xì)胞中的血管收縮因子內(nèi)皮素-1，內(nèi)皮素-1 表達(dá)與PPAR之間的聯(lián)系已被證實(shí)具有促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞收縮并增加血管收縮的作用[35]，通過(guò)抑制PPAR、miR-130a上調(diào)可間接升高內(nèi)皮素-1水平，同時(shí)抑制eNOS的表達(dá)[36]。這一發(fā)現(xiàn)提示，miR-130a在與PPAR激動(dòng)劑、內(nèi)皮素受體拮抗劑或其他血管擴(kuò)張劑聯(lián)合使用時(shí)可作為PH一個(gè)強(qiáng)有力的治療靶點(diǎn)。②通過(guò)YAP/TAZ-miR-130反饋回路控制細(xì)胞外基質(zhì)的重構(gòu)。有研究表明，可通過(guò)YAP/TAZ-miR-130反饋回路調(diào)節(jié)血管活性因子效應(yīng)和相關(guān)的miRNA通路來(lái)控制肺血管細(xì)胞表型[37]。YAP、TAZ是Hippo信號(hào)通路的重要成員，主要參與調(diào)節(jié)器官的發(fā)育，且與肺血管內(nèi)皮細(xì)胞形成有關(guān)[38]。在體內(nèi)，抑制miR-130a的活性可顯著改善細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu)，YAP/TAZ-miR-130a回路在PH早期和晚期疾病進(jìn)展中通過(guò)廣泛控制纖維化基因抑制細(xì)胞外基質(zhì)的重構(gòu)，對(duì)PH的進(jìn)展起重要的調(diào)控作用[39]。從診斷角度來(lái)看，通過(guò)靶向分子篩選YAP/TAZ或miR-130a活性來(lái)識(shí)別新的PH風(fēng)險(xiǎn)人群也具有可行性。從治療角度來(lái)看，針對(duì)YAP/TAZ-miR-130a通路及其下游靶向因子可能影響細(xì)胞外基質(zhì)在PH疾病進(jìn)展中的重構(gòu)，從而為疾病的預(yù)防或治療提供新靶點(diǎn)。

7 小 結(jié)

循環(huán)miRNA作為新型心血管疾病生物標(biāo)志物具有良好的應(yīng)用前景。目前，對(duì)miRNA在心血管疾病生物學(xué)中作用的認(rèn)識(shí)已經(jīng)有了很大提高，但還需要進(jìn)一步通過(guò)動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)及miRNA轉(zhuǎn)染細(xì)胞模型來(lái)證實(shí)其作用機(jī)制，同時(shí)還應(yīng)認(rèn)識(shí)到miRNA水平的變化可能與特定的心臟病病理生理機(jī)制存在交叉作用。且為更好地識(shí)別與心血管疾病相關(guān)的miRNA，可能需要在癥狀出現(xiàn)后的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)，并詳細(xì)記錄病史，以及這些病史中混雜因素的重要信息[40]。其中，心肌梗死、心肌病、心律失常等嚴(yán)重威脅患者生命安全的心血管系統(tǒng)疾病可能通過(guò)miRNA拮抗劑或抑制劑得到安全有效的治療。因此，未來(lái)miRNA有望成為心血管疾病治療的新靶點(diǎn)。