段小旭 原玥 韓雪杰 李悅

心臟纖維化與高血壓、心律失常、動脈粥樣硬化和心肌病等多種臨床心血管疾病的病理過程密切相關(guān)，但目前尚無有效防治措施。心臟纖維化病理特征是心臟細(xì)胞外基質(zhì)過度積聚，導(dǎo)致心臟組織僵硬和功能受損。大量研究證實，非編碼RNA（ncRNA）與心臟纖維化的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。因此，進(jìn)一步探索ncRNA 在心臟纖維化中的作用，尋找心臟纖維化新的診斷和治療靶點(diǎn)具有重要臨床意義。

1 心臟纖維化概述

心臟纖維化是繼發(fā)于各種急性損傷和慢性疾病后的病理改變，其特征是以膠原為主要成分的心肌細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）過度沉積。心臟纖維化是創(chuàng)傷愈合和組織修復(fù)的適應(yīng)性反應(yīng)，然而，它的持續(xù)激活會導(dǎo)致心臟組織僵硬和功能受損，嚴(yán)重時可導(dǎo)致心力衰竭和死亡。多種細(xì)胞類型參與心臟纖維化進(jìn)程[1]，其中心臟成纖維細(xì)胞（CF）是ECM的主要生產(chǎn)者。CF 分化為具有更強(qiáng)增殖、遷移、收縮和產(chǎn)生α-平滑肌肌動蛋白能力的肌成纖維細(xì)胞是發(fā)生心臟纖維化的標(biāo)志。在不同的病理刺激下存在2 種形式的心臟纖維化：修復(fù)性纖維化是指在缺血、局部缺血再灌注、炎性反應(yīng)和毒性損傷條件下，纖維組織替代壞死的心肌細(xì)胞；而反應(yīng)性纖維化是指不伴有明顯心肌細(xì)胞丟失的心肌間質(zhì)和血管周圍空間擴(kuò)張，通常發(fā)生于壓力或容量超負(fù)荷、短暫性反復(fù)缺血、衰老和心肌病[2]。

2 ncRNA概述

ncRNA 是一類不編碼蛋白質(zhì)的RNA 分子，其數(shù)目龐大（約占基因組轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的98%）且功能多樣，可廣泛調(diào)控各種生物學(xué)過程。根據(jù)核苷酸鏈長度的不同，ncRNA 分為小ncRNA 和長鏈非編碼RNA（lncRNA）[3]。目前研究最為廣泛而深入的小ncRNA 是微小RNA（miRNA），它由約20 個 核苷酸組成，可通過與靶標(biāo)mRNA 結(jié)合，誘導(dǎo)靶基因降解或抑制其翻譯，從而發(fā)揮負(fù)性調(diào)控作用。lncRNA 至少包含200 個核苷酸，在ncRNA 中數(shù)量最多且生物學(xué)功能強(qiáng)大，在表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后等多個層面調(diào)控蛋白表達(dá)水平。與線性ncRNA不同，環(huán)狀RNA（circRNA）沒有5'帽子和3'尾巴，是共價閉合連續(xù)環(huán)，表達(dá)穩(wěn)定且保守。

3 ncRNA與心臟纖維化

多項研究表明，ncRNA 與心臟纖維化的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，這為心肌纖維化的治療提了供新的思路和有效靶點(diǎn)，也為診斷和預(yù)后評估提供了新的生物標(biāo)志物。

3.1 miRNA與心臟纖維化

3.1.1 miR-21 miR-21 在各組織器官中廣泛表達(dá)，可顯著促進(jìn)心臟纖維化進(jìn)展[4]。研究發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死小鼠模型梗死區(qū)心肌miR-21 表達(dá)明顯增加，過表達(dá)miR-21 可促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）誘導(dǎo)的CF 激活；熒光素酶報告實驗證實，Smad7是miR-21的直接靶標(biāo)，miR-21可通過TGF-β/Smad7 途徑促進(jìn)心肌梗死后心臟纖維化的發(fā)生發(fā)展[5]。此外，Zhou 等[6]研究發(fā)現(xiàn)miR-21 能夠靶向降解Jagged1 蛋白，促進(jìn)CF 增殖和轉(zhuǎn)化。在另一項研究中，左心房局部注射miR-21 抑制劑可使心肌梗死誘導(dǎo)的心力衰竭大鼠模型左心房纖維組織含量減少，心房顫動（房顫）持續(xù)時間縮短，提示miR-21 是房顫的潛在治療靶標(biāo)[7]。

3.1.2 miR-29 miR-29 家族由miR-29a，miR-29b 和miR-29c 組成，與心臟纖維化密切相關(guān)。在小鼠模型和人心肌梗死區(qū)周圍miR-29 家族均顯著下調(diào)，下調(diào)的miR-29 通過“去阻遏”CF 內(nèi)編碼膠原蛋白、彈性蛋白和纖維蛋白原的基因，促進(jìn)ECM 產(chǎn)生[8]。與在CF 中發(fā)揮抗纖維化效應(yīng)相反，心肌細(xì)胞中miR-29 可通過調(diào)節(jié)Wnt 信號途徑促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大和分泌促纖維化信號分子，從而發(fā)揮促心臟重構(gòu)效應(yīng)；下調(diào)miR-29 可預(yù)防壓力超負(fù)荷小鼠出現(xiàn)心臟肥大、心臟纖維化和心臟功能障 礙[9]。研究顯示，尾靜脈注射外源性miR-29a 可通過抑制膠原蛋白沉積、TGF-β 和磷酸化Smad2/3表達(dá)，改善血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）誘導(dǎo)的小鼠左心室重構(gòu)，提示miR-29a 有望成為心臟重構(gòu)的治療 靶點(diǎn)[10]。

3.1.3 miR-133a miR-133a 在心臟組織及骨骼肌組織中特異性表達(dá)，在進(jìn)化中高度保守。既往大量研究證實，發(fā)生心肌梗死時，miR-133a 可發(fā)揮抑制心臟血管生成、抑制炎性反應(yīng)、減輕心肌肥大和纖維化程度、減少心肌細(xì)胞凋亡以及促進(jìn)心臟重編程等多種積極保護(hù)效應(yīng)，是治療心肌梗死的潛在靶標(biāo)[11]。Meta 分析顯示，循環(huán)miR-133a 可能是識別高危非ST 抬高型心肌梗死的特異性生物標(biāo)志物[12]。Sang 等[13]發(fā)現(xiàn)，在慢性心力衰竭患者和冠狀動脈結(jié)扎術(shù)誘導(dǎo)的心力衰竭大鼠的心臟組織中，miR-133a 表達(dá)顯著下調(diào)，過表達(dá)miR-133a 可通過抑制絲氨酸/蘇氨酸激酶抑制心臟纖維化進(jìn)程，改善大鼠心臟功能。

3.1.4 miR-101 多項研究表明，miR-101 通過廣泛調(diào)控TGF-β 信號通路參與心臟纖維化進(jìn)程。Zhao 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，心肌梗死大鼠模型心臟梗死區(qū)miR-101 表達(dá)水平顯著下調(diào)，通過激活TGF-β/TGF-β Ⅰ型受體（TGFβRⅠ）/Smad 通路，誘導(dǎo)CF分化和膠原表達(dá)。有文獻(xiàn)報道，過表達(dá)的miR-101a可通過靶向結(jié)合RUNX1，抑制TGF-β 信號通路，改善心肌梗死后心臟纖維化和心臟功能[15]。此外，間歇性有氧運(yùn)動時，心肌梗死大鼠模型心臟組織 miR-101a 和miR-29a 表達(dá)顯著增加，通過抑制TGF-β 信號通路，減輕心肌梗死后心臟纖維化和瘢痕形成，提示miR-101a 具有治療潛力[16]。

3.1.5 miR-30 miR-30 家族是心臟中表達(dá)最豐富的miRNA 之一[17]。研究發(fā)現(xiàn)，腹主動脈縮窄術(shù)大鼠模型心房組織miR-30c 表達(dá)顯著下調(diào)，其直接靶標(biāo)TGF-βⅡ型受體（TGFβRⅡ）表達(dá)增加；經(jīng)下腔靜脈注射外源性miR-30c 可減輕大鼠左心房纖維化程度[18]。此外，經(jīng)尾靜脈注射外源性miR-30e 可通過抑制Snail/TGF-β 途徑減輕異丙腎上腺素誘導(dǎo)的心臟重構(gòu)大鼠模型的左心室纖維化程度，提高大鼠存活率，證實了miR-30c 的抗心臟纖維化作用[19]。

3.1.6 其他miRNA 有文獻(xiàn)報道，miR-384-5p 靶向TGF-β/Wnt 反式激活回路的關(guān)鍵受體，顯著抑制TGF-β 誘導(dǎo)的CF 激活和缺血再灌注誘導(dǎo)的心臟纖維化[20]。研究發(fā)現(xiàn)，衰老時上調(diào)的miR-1468-3p 可通過增強(qiáng)TGF-β1/p38 MAPK 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)促進(jìn)原發(fā)性心臟纖維化進(jìn)展[21]。目前，探究miRNA 與心臟纖維化關(guān)系的研究較多，除上述miRNA 以外，已知在心臟纖維化中發(fā)揮重要作用的miRNA 還有miR-1、miR-208、miR-34、miR-26a 等[22]。

3.2 lncRNA與心臟纖維化

3.2.1 lnc MALAT1 Huang等[23]發(fā)現(xiàn)，心肌梗死小鼠心臟組織lnc MALAT1 表達(dá)增加，miR-145 表達(dá)減少；左心室注射外源性lnc MALAT1 后，miR-145 表達(dá)上調(diào)，梗死面積和膠原蛋白沉積減少，心臟功能改善，提示lnc MALAT1 可促進(jìn)心肌梗死后心臟纖維化。進(jìn)一步研究證實，lnc MALAT1 可靶向結(jié)合miR-145，下調(diào)的miR-145 可通過增加Furin表達(dá)提高TGF-β1 活性，促進(jìn)心臟纖維化進(jìn)展。

3.2.2 lnc RNF7 研究顯示，抑制lnc RNF7 表達(dá)可明顯減輕異丙腎上腺素誘導(dǎo)的心力衰竭大鼠模型心臟纖維化程度。轉(zhuǎn)染lnc RNF7 的短發(fā)夾RNA（shRNA）也可明顯緩解異丙腎上腺素誘導(dǎo)的原代大鼠CF 增殖、ECM 蛋白堆積和TGF-β信號通路的激活；sh-lnc RNF7 與miR-543 抑制劑共轉(zhuǎn)染可顯著抑制上述效應(yīng)。進(jìn)一步研究證實，lnc RNF7 作為miR-543 的競爭性內(nèi)源RNA，靶向調(diào)節(jié)TSP1 介導(dǎo)的TGF-β 激活，進(jìn)而調(diào)控心臟纖維化進(jìn)程[24]。

3.2.3 lnc Safe Hao 等[25]發(fā)現(xiàn)，在心肌梗死小鼠模型心臟組織和TGF-β 處理的原代小鼠心室CF中，lnc Safe 表達(dá)顯著上調(diào)。向心肌梗死部位注射Safe-shRNA 后，Safe鄰近基因Sfrp2表達(dá)減少，梗死部位纖維化區(qū)域明顯縮小，左心室功能改善；而慢病毒介導(dǎo)的Sfrp2過表達(dá)可逆轉(zhuǎn)沉默Safe產(chǎn)生的抗心臟纖維化效應(yīng)。進(jìn)一步研究證實，lnc Safe 在CF 的細(xì)胞核中富集，其3'端互補(bǔ)結(jié)合Sfrp2mRNA 形成的RNA 雙鏈體可與RNA 結(jié)合蛋白HuR 結(jié)合形成復(fù)合體，保障Sfrp2 蛋白的穩(wěn)定表達(dá)，促進(jìn)心臟纖維化進(jìn)展。

3.2.4 lnc MIAT 有文獻(xiàn)報道，高糖處理CF時lnc MIAT 表達(dá)顯著上調(diào)，其可通過負(fù)向調(diào)控 miR-214-3p 對白細(xì)胞介素（IL）-17 生成的抑制作用，促進(jìn)促炎性細(xì)胞因子IL-17 表達(dá)，加速心臟纖維化進(jìn)程；敲低MIAT可顯著減輕糖尿病小鼠的心臟纖維化程度，改善心臟功能，提示MIAT是糖尿病心肌病的潛在治療靶點(diǎn)[26]。

3.2.5 其他lncRNA 既往研究證實，除上述lncRNA 外，多種lncRNA 可以通過不同的機(jī)制調(diào)控心臟纖維化，如lnc Ang362 可靶向結(jié)合Smad7，抑制TGF-β1/Smad 信號通路的上游抑制性信號通路，促進(jìn)心肌梗死后心臟纖維化進(jìn)展[27]；lnc SNHG7通過競爭性結(jié)合miR-34-5p促進(jìn)CF增殖和轉(zhuǎn)化[28]。研究發(fā)現(xiàn)，肺動脈高壓患者血漿lnc H19 表達(dá)上調(diào)且與患者右心室功能和長期生存率顯著相關(guān)[29]，提示lncRNA 有作為診斷、預(yù)后生物標(biāo)志物的潛力。

3.3 circRNA與心臟纖維化

3.3.1 circNCX1 研究發(fā)現(xiàn)，心肌缺血再灌注小鼠模型心臟組織circNCX1 表達(dá)顯著增加；沉默circNCX1 可顯著減輕缺血再灌注區(qū)域心肌細(xì)胞凋亡和膠原蛋白沉積，改善心臟功能。進(jìn)一步研究證實，circNCX1 可通過靶向結(jié)合miR-133a-3p加重心肌缺血再灌注損傷，提示circNCX1 在心肌缺血再灌注后纖維化進(jìn)展中發(fā)揮重要作用[30]。

3.3.2 circNFIB Zhu 等[31]發(fā)現(xiàn)，心肌梗死小鼠心臟組織和TGF-β 誘導(dǎo)的小鼠原代CF 中circNFIB表達(dá)顯著下調(diào)；circNFIB 過表達(dá)可抑制TGF-β 誘導(dǎo)的小鼠原代CF 增殖和分化。雙熒光素酶報告實驗證實，circNFIB 作為miR-433 的競爭性內(nèi)源RNA，可通過上調(diào)AZIN1 和JNK1 表達(dá)發(fā)揮促纖維化效應(yīng)。

3.3.3 circHIPK3 研究表明，AngⅡ誘導(dǎo)的心臟纖維化小鼠模型心臟組織circHIPK3 表達(dá)明顯上調(diào)，circHIPK3 可靶向結(jié)合miR-29b-3p，促進(jìn)CF增殖、遷移和ECM 堆積。與單純沉默circHIPK3或過表達(dá)miR-29b-3p 相比，同時沉默circHIPK3和過表達(dá)miR-29b-3p 可產(chǎn)生更強(qiáng)的抗纖維化作用，提示沉默circHIPK3 結(jié)合過表達(dá)miR-29b-3p在治療Ang Ⅱ誘導(dǎo)的心臟纖維化中具有潛在應(yīng)用價值[32]。

3.3.4 其他circRNA 此外，circSlc8a1、circACTA2、circNfix 等多種circRNA 與心臟纖維化進(jìn)程密切相關(guān)，具有潛在的抗纖維化潛力。在作為疾病診斷的生物標(biāo)志物方面，circRNA 也具有獨(dú)特的優(yōu)勢：（1）表達(dá)穩(wěn)定，利于檢測；（2）存在于全血，半衰期長；（3）在器官、組織細(xì)胞中特異性表達(dá)[33]。

4 小結(jié)

心臟纖維化的病理生理機(jī)制目前仍不完全清楚，尚無有效的治療策略。本文介紹了幾種ncRNA在心臟纖維化中的研究進(jìn)展，反映出心臟纖維化中非編碼轉(zhuǎn)錄本miRNA、lncRNA 與circRNA 之間的相互作用。ncRNA 是心臟纖維化過程的關(guān)鍵組成部分，有望作為新的生物標(biāo)志物和治療靶標(biāo)，將ncRNA 療法靶向、高效、特異、安全地應(yīng)用到臨床實踐中是未來的研究目標(biāo)。