王詠春，劉芳,張續(xù)騰，朱希瑤,徐茂青,高紅梅，3

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué)，濟(jì)南 250355； 2.山東中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院心內(nèi)科，濟(jì)南 250001 3.山東中醫(yī)藥大學(xué)博士后流動站，濟(jì)南 250355)

心房顫動(atrial fibrillation，AF)是最常見的心律失常之一，由AF引發(fā)的腦卒中、心力衰竭等并發(fā)癥嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國35歲以上AF患者超過487萬，總患病率約為0.71%，且AF的患病率和發(fā)病率均隨年齡增大而增加，75歲以上老人患病率接近3%，給社會和家庭造成沉重負(fù)擔(dān)[1]。近年來，隨著對AF研究的不斷深入，關(guān)于AF發(fā)生的病理生理機(jī)制，學(xué)者們已初步達(dá)成共識，即心房的結(jié)構(gòu)重構(gòu)及電重構(gòu)促進(jìn)心房內(nèi)異位電活動及微折返的形成，進(jìn)而促進(jìn)AF的發(fā)生發(fā)展。其中，心房重構(gòu)早期表現(xiàn)為以電生理及離子通道特征發(fā)生變化的電重構(gòu)，晚期則表現(xiàn)為心房肌和細(xì)胞外基質(zhì)等的纖維化、淀粉樣變、細(xì)胞凋亡等組織結(jié)構(gòu)改變的結(jié)構(gòu)重構(gòu)。

研究發(fā)現(xiàn)，多種微RNA(microRNA，miRNA)參與了AF發(fā)病的結(jié)構(gòu)重構(gòu)及電重構(gòu)過程[2-3]。miRNA是由20～24個核苷酸組成的內(nèi)源性非編碼小RNA，具有組織特異性、時序性和保守性，通過與靶信使RNA(messenger RNA，mRNA)的3′非翻譯區(qū)特異性結(jié)合，抑制mRNA翻譯和(或)誘導(dǎo)其降解，實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄后水平負(fù)調(diào)控基因的表達(dá)，從而在多種疾病的生理和病理過程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[4]。其中，miR-21在心血管系統(tǒng)內(nèi)廣泛表達(dá)，參與多種心血管疾病的調(diào)節(jié)。現(xiàn)就miR-21在AF中的作用研究進(jìn)展予以綜述，以為臨床進(jìn)一步揭示AF的發(fā)病機(jī)制，明確干預(yù)靶點(diǎn)，探索AF的上游治療手段提供思路。

1 miR-21概述

miR-21基因位于第17號染色體q23.2區(qū)域，分布于跨膜蛋白49基因的第10個內(nèi)含子區(qū)域，與其他miRNA不同，miR-21表達(dá)擁有獨(dú)立的啟動子區(qū)域[5]。miR-21前體以自身引導(dǎo)區(qū)進(jìn)行獨(dú)立轉(zhuǎn)錄后成為成熟的miR-21。成熟的miR-21參與RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物的形成，通過與mRNA結(jié)合起作用，導(dǎo)致特定的mRNA翻譯減少，即靶基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯的減少，表現(xiàn)為靶基因的表達(dá)下調(diào)。miR-21幾乎分布于所有心血管細(xì)胞中，在心肌細(xì)胞、心肌成纖維細(xì)胞(cardiac fibroblasts，CFs)、內(nèi)皮細(xì)胞等中均有表達(dá)，且在CFs中的表達(dá)水平明顯高于心肌細(xì)胞。研究表明，miR-21通過靶向調(diào)控多種信號通路，參與心肌纖維化和心房電重構(gòu)、抑制細(xì)胞凋亡等過程，與AF的發(fā)生、維持密切相關(guān)[6-7]。

2 miR-21通過調(diào)節(jié)信號通路表達(dá)參與AF心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)

心房纖維化是AF心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)的重要特征，在AF維持中起重要作用，其主要表現(xiàn)為心房成纖維細(xì)胞增殖及向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化、細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積[8-9]。反復(fù)發(fā)生的AF進(jìn)一步促進(jìn)左心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)，心房纖維化進(jìn)一步加重，從而促進(jìn)AF的持續(xù)發(fā)作。研究發(fā)現(xiàn)，AF患者的左房心肌中miR-21表達(dá)上調(diào)，過表達(dá)的miR-21通過調(diào)控轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β1/Smad、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)、促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)/胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)、Janus激酶(Janus kinase，JAK)/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)等多條信號通路促進(jìn)心房纖維化發(fā)生，增加了AF的易感性[10]。

2.1TGF-β1/Smad信號通路 TGF-β/Smad信號通路在組織的發(fā)育、體內(nèi)穩(wěn)態(tài)平衡和組織修復(fù)中起重要作用，其中TGF-β1/Smad信號通路是調(diào)節(jié)組織纖維化形成最經(jīng)典的信號通路之一，該信號通路活化可促進(jìn)CFs轉(zhuǎn)化，抑制細(xì)胞外基質(zhì)降解，增加細(xì)胞外基質(zhì)的生成，在心肌纖維化的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。而TGF-βⅢ型受體可負(fù)性調(diào)控TGF-β1/Smad信號通路，具有抗纖維化作用。研究發(fā)現(xiàn)，miR-21在心肌纖維的發(fā)生過程中可靶向減少TGF-βⅢ型受體的表達(dá)，激活TGF-β1信號通路，促進(jìn)心肌纖維化的發(fā)生[11-12]。同時，miR-21還可通過下調(diào)TGF-β1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的負(fù)調(diào)節(jié)因子——含有WW結(jié)構(gòu)域的E3泛素蛋白連接酶1表達(dá)，激活TGF-β1/Smad2信號通路，促進(jìn)CFs的增殖[6]。此外，miR-21亦可直接下調(diào)Smad7表達(dá)，促進(jìn)Smad2和Smad3的磷酸化,即miR-21促進(jìn)TGF-β1/Smad信號通路表達(dá)，從而促進(jìn)CFs活化及Ⅰ/Ⅲ型膠原蛋白生成，進(jìn)而促進(jìn)AF心房纖維化進(jìn)展[13-14]。

Notch1信號通路參與心臟纖維化和再生修復(fù)過程，該信號通路可通過抑制TGF-β1/Smad3途徑改善心肌梗死后的CFs-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化(cardiac fibroblasts-myofibroblast transformation，CMT)，減輕心肌纖維化。進(jìn)一步研究證實(shí)，miR-21是連接Notch1和TGF-β1信號通路并調(diào)節(jié)CMT的關(guān)鍵因子，心肌梗死后TGF-β1誘導(dǎo)miR-21表達(dá)，miR-21通過下調(diào)Notch1信號通道配體JAG1(Jagged1)的表達(dá)抑制Notch1信號通路，從而激活TGF-β1/Smad3信號通路，促進(jìn)CMT，導(dǎo)致心肌纖維化發(fā)生[15-16]。

因此，miR-21通過直接或間接調(diào)節(jié)TGF-β1/Smad信號通路或其中細(xì)胞因子的表達(dá)，參與心房纖維化的病理過程即心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)過程，促進(jìn)AF的發(fā)生。

2.2PI3K/Akt信號通路 PI3K/Akt信號通路具有心血管保護(hù)作用，其被激活后可發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移、生長、增殖及凋亡等作用。人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome ten，PTEN)通過水解磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸第3位磷酸基團(tuán)，可負(fù)性調(diào)節(jié)PI3K/Akt信號通路，減少CMT，減少細(xì)胞外基質(zhì)生成，從而減輕左心房纖維化，降低AF的易感性。研究發(fā)現(xiàn)，miR-21作為PTEN重要的上游調(diào)節(jié)因子，通過靶向調(diào)控PTEN/Akt信號通路，在心房纖維化形成的病理過程中起重要作用[17]。在CFs中，miR-21通過下調(diào)PTEN，激活PI3K/Akt通路并上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶2的表達(dá)，促使細(xì)胞外基質(zhì)的膠原降解并被纖維成分取代，導(dǎo)致心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)[18]。此外，血管緊張素Ⅱ激活miR-21上游轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1，使miR-21高表達(dá)，上調(diào)的miR-21通過靶向PTEN/Smad7激活PI3K/Akt信號通路，作用于叉頭框蛋白O3a，造成叉頭框蛋白O3a發(fā)生核排斥并滯留在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，表現(xiàn)為叉頭框蛋白O3a活性下降，從而促進(jìn)CFs增殖，促使心肌纖維化發(fā)生[19]。除血管緊張素Ⅱ外，TGF-β也可上調(diào)miR-21表達(dá)并激活PTEN/Akt信號通路，從而促進(jìn)CMT[20-21]。因此，miR-21通過靶向作用于PTEN，進(jìn)而調(diào)控下游PI3K/Akt信號通路，參與心房纖維化的發(fā)生，進(jìn)而參與調(diào)控AF微折返基質(zhì)的形成。

2.3MAPK/ERK信號通路 MAPK是一組能被神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞因子、激素等細(xì)胞外刺激激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，MAPK信號通路是生物體內(nèi)的重要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，目前已發(fā)現(xiàn) 的MAPK信號通路主要有4條：ERK信號通路、C-Jun氨基端激酶信號通路、ERK5/大絲裂原活化蛋白激酶信號通路和p38 MAPK信號通路。其中，MAPK/ERK信號通路主要功能包括調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖、分化和凋亡等過程，是TGF-β1下游重要的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與調(diào)控膠原基因表達(dá)，因此在多臟器纖維化中起重要作用。Sprouty蛋白是RAS/MAPK/ERK信號通路的特異性抑制蛋白，在SPRY家族中Sprouty-1是MAPK/ERK信號通路的負(fù)調(diào)控因子，同時Sprouty-1是miR-21的直接靶標(biāo)[22]，CFs中過表達(dá)的miR-21通過抑制Sprouty-1表達(dá)，促使MAPK/ERK信號通路激活，進(jìn)而促進(jìn)CFs增殖和分泌結(jié)締組織生長因子，最終導(dǎo)致心肌纖維化的發(fā)生，促使AF等多種心臟疾病的發(fā)生[23-25]。

2.4JAK/STAT信號通路 酪氨酸激酶相關(guān)受體、酪氨酸激酶JAK和轉(zhuǎn)錄因子STAT組成JAK/STAT信號通路，參與調(diào)節(jié)組織發(fā)育、細(xì)胞分化和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)[26]。研究發(fā)現(xiàn)，STAT3是CFs中miR-21的上游調(diào)節(jié)因子，可上調(diào)miR-21的表達(dá)，而miR-21的過度表達(dá)進(jìn)一步促進(jìn)STAT3磷酸化、纖維化相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào)和CFs的增殖，即STAT3的異常激活與miR-21的表達(dá)增加呈正反饋調(diào)節(jié)，通過促進(jìn)心房纖維化，進(jìn)而引起AF的發(fā)生[27]。細(xì)胞黏附分子1屬于免疫球蛋白超家族，可抑制STAT3活性并調(diào)控CFs增殖[28]。miR-21可下調(diào)細(xì)胞黏附分子1的表達(dá)，從而增加STAT3的磷酸化，磷酸化的STAT3又可以正向調(diào)控miR-21，進(jìn)而促進(jìn)TGF-β1誘導(dǎo)的CFs活化、增殖和心肌纖維化[7]。

3 miR-21參與AF心房電重構(gòu)過程

心房電重構(gòu)是AF的電生理基礎(chǔ)，電重構(gòu)是指在病理或應(yīng)激等情況下離子通道、離子泵、縫隙連接蛋白等發(fā)生的改變，主要表現(xiàn)為：①L型鈣通道離子流密度減小,失活后恢復(fù)減慢；②瞬時外向鉀通道離子流密度減小，激活和失活均減慢，且失活后的恢復(fù)也減慢；③快鈉通道離子流密度無顯著變化，但失活減慢；④延遲整流性鉀通道離子流密度減小，內(nèi)向整流性鉀通道離子流密度增大；⑤ATP敏感性鉀通道離子流密度增大。電重構(gòu)不僅可引起心房局部傳導(dǎo)速度減慢、PR間期延長(房室間傳導(dǎo)減慢)、心房有效不應(yīng)期縮短、心房有效不應(yīng)期離散度增加即AF易感性增加，也有利于AF的發(fā)生和持續(xù)。因電重構(gòu)發(fā)生在AF的早期階段，故在此階段針對AF發(fā)生機(jī)制的上游治療越來越受到重視。

研究發(fā)現(xiàn)，miR-21參與AF心房電重構(gòu)過程，在慢性AF患者心肌細(xì)胞中miR-21的表達(dá)增加，過表達(dá)的miR-21可以下調(diào)L型電壓依賴鈣離子通道α1C亞基(calcium channel，voltage-dependent，L type，alpha 1C subunit，CACNA1C)和L型電壓依賴鈣離子通道β2亞基(calcium channel，voltage-dependent，L type，beta 2 subunit，CACNB2)基因表達(dá)，降低心房肌L型鈣離子電流密度，引起心房動作電位時程縮短，從而增加AF的易感性[29]。與上述研究結(jié)論一致，有學(xué)者在研究快速電刺激乳鼠心房肌細(xì)胞模擬AF模型時發(fā)現(xiàn)，心肌細(xì)胞經(jīng)過白藜三醇預(yù)處理后，miR-21的表達(dá)下調(diào)，同時CACNA1C和CACNB2的表達(dá)增加，這些結(jié)果表明CACNA1C和CACNB2可能是miR-21的靶基因，白藜三醇可能通過下調(diào)miR-21表達(dá)而調(diào)控其下游靶基因CACNA1C、CACNB2及其編碼的Cav1.2、Cavβ2蛋白水平，從而減輕快速電刺激導(dǎo)致的心房電重構(gòu)[30-31]。

4 miR-21在AF臨床診療中的應(yīng)用

研究證實(shí)，miRNA廣泛存在于人體心臟組織及體液中，且在不同病理狀態(tài)下miRNA的表達(dá)譜亦不同[32]。臨床工作中，由于心臟組織獲取困難，體液中的miRNA檢測為疾病的診斷和預(yù)后判斷提供了新思路。迄今，多項(xiàng)研究評估了miR-21在AF中的診斷及治療價(jià)值，miR-21有望作成為AF診斷和預(yù)后判斷的生物學(xué)標(biāo)志物[33]。

4.1miR-21在AF診斷中的應(yīng)用 目前，AF的臨床診斷以心電圖為基本手段，而對于AF高危人群缺乏基本的篩查手段，對于AF導(dǎo)管消融術(shù)后復(fù)發(fā)率預(yù)測尚未有相應(yīng)的檢測辦法，諸多學(xué)者以miR-21為切入點(diǎn)，嘗試尋找AF高危人群的血清標(biāo)志物。研究顯示，miR-21水平與心肌纖維化程度呈正相關(guān)，心肌細(xì)胞釋放的miR-21可穩(wěn)定存在于循環(huán)系統(tǒng)，且可敏感地反映組織纖維化程度[34]；此外，miR-21易檢測，因此miR-21有望成為臨床評估心肌纖維化程度，判斷AF導(dǎo)管消融術(shù)預(yù)后的新型生物學(xué)標(biāo)志物。血液中的miR-21水平不僅可以反映心房纖維化程度，且與左心房低電壓區(qū)域顯著相關(guān)，在預(yù)測持續(xù)性AF患者的消融效果方面有一定參考價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，循環(huán)miR-21水平低(<2 AU)的患者在消融術(shù)后AF復(fù)發(fā)率低(<6%)，而miR-21水平高(>5 AU)的患者術(shù)后AF的復(fù)發(fā)率為87.5%[34-36]。miR-21表達(dá)或與AF的類型亦相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)隨著AF病程的變化，心臟組織和外周血中miR-21的表達(dá)水平也在改變，與竇性心律人群和AF心室率控制良好的患者相比，新發(fā)AF和陣發(fā)性AF患者外周血的miR-21表達(dá)增加[37]。但McManus等[38]研究發(fā)現(xiàn)，AF患者心房和血漿的miR-21水平低于健康對照者，其中持續(xù)性AF患者的miR-21水平低于陣發(fā)性AF患者；且AF患者在射頻消融后血miR-21水平反而升高[39-40]，這或許與術(shù)后雖然AF患者的血流動力學(xué)恢復(fù)正常，左心房擴(kuò)張被逆轉(zhuǎn)，但仍會伴隨持續(xù)的心房纖維化[32，41]相關(guān)。因此，miR-21在AF的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)及導(dǎo)管消融術(shù)后復(fù)發(fā)率評估中的價(jià)值需進(jìn)一步研究。

4.2miR-21在AF治療中的應(yīng)用 AntagomiRs是miRNA的合成類似物，可作為miRNA的沉默劑。研究表明，AntagomiR-21可以下調(diào)心臟細(xì)胞的miR-21表達(dá)，減輕心肌梗死大鼠模型的心房纖維化和電活動的不均一傳導(dǎo)，從而改善心臟功能、降低AF發(fā)生率[42]。然而，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)抑制miR-21表達(dá)并不能改善應(yīng)激性心臟重構(gòu)反應(yīng)，也不能預(yù)防心臟功能障礙的發(fā)生[43]。且即便靶向miR-21治療AF可能有效[4，39]，但遞送技術(shù)等問題仍制約著miR-21在AF治療中的應(yīng)用：①miR-21可參與眾多基因表達(dá)的調(diào)控，對miR-21進(jìn)行干預(yù)可能產(chǎn)生不可預(yù)見的副作用[44-45]?，F(xiàn)有的miRNA屏障技術(shù)，即采用miRNA反義核苷酸與目標(biāo)mRNA靶點(diǎn)結(jié)合，發(fā)揮“靶點(diǎn)保護(hù)”的作用，在對特定miRNA通路產(chǎn)生抑制作用的同時，而不會影響其他靶點(diǎn)功能，這一技術(shù)或許可解決上述問題。②多種miRNAs參與同一信號通路相同或不同位點(diǎn)的調(diào)控，故單純針對miR-21的單一藥物可能存在效能不足的問題。

可見，雖然miR-21在AF臨床診療中的應(yīng)用具有較好的研究前景，但受上述多種因素的制約，miR-21參與AF的臨床診療應(yīng)用仍需深入探索。

5 小 結(jié)

miR-21在AF的發(fā)生發(fā)展過程中扮演重要角色。一方面，miR-21可通過直接或間接調(diào)控TGF-β1/Smad、PI3K/Akt、MAPK/ERK、JAK/STAT等多條信號通路參與調(diào)控心房纖維化發(fā)生；另一方面，miR-21可調(diào)節(jié)L型鈣離子通道蛋白表達(dá)，降低心房肌L型鈣離子電流密度，引起心房動作電位時程縮短，增加AF的易感性，即miR-21參與心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)與電重構(gòu)的調(diào)控，進(jìn)而參與AF發(fā)病的病理生理基礎(chǔ)。在臨床應(yīng)用方面，從AF患者的不同發(fā)病階段到導(dǎo)管消融術(shù)后預(yù)后的判斷，外周血miR-21的檢測均提供了一定的臨床價(jià)值。且干預(yù)miR-21表達(dá)也顯示出改善心房基質(zhì)、降低AF易感性的效果。

目前，關(guān)于miR-21調(diào)控AF心房重構(gòu)(結(jié)構(gòu)重構(gòu)、電重構(gòu))機(jī)制研究取得了一定進(jìn)展，但對miR-21在AF發(fā)病過程中調(diào)控作用的認(rèn)識仍存在不足：①miR-21的調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)是一個精密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而目前的研究缺乏對該方面的全面認(rèn)識，有待進(jìn)一步建立和完善系統(tǒng)性的miR-21調(diào)節(jié)通路研究。②miR-21在AF中的作用對象或許并不單一，不同的疾病模型中，miR-21作用靶點(diǎn)分布在不同的細(xì)胞內(nèi)并發(fā)揮不同的作用。因此，精確定位miR-21的作用靶點(diǎn)對于明確其在不同疾病發(fā)生發(fā)展中所扮演的角色具有積極意義。③不同疾病研究中所涉及的miR-21表達(dá)變化不盡相同，甚至得出相反的結(jié)論，如miR-21在AF的發(fā)生中起到促纖維化作用，而在其他疾病模型發(fā)病急性期則發(fā)揮抗凋亡及減輕心肌纖維化等作用，這可能與研究規(guī)模較小、缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法以及研究對象、AF類型不同等有關(guān)，未來期待更大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化的臨床或動物實(shí)驗(yàn)的開展。

可見，雖然目前關(guān)于miR-21在AF中的作用已進(jìn)行大量研究，但其作為AF發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)及手術(shù)預(yù)后評估標(biāo)志物應(yīng)用于臨床仍需進(jìn)一步研究和論證。未來，miR-21有望實(shí)現(xiàn)參與AF的上游治療，從而降低AF的發(fā)病率。