李 思 綜述，崔 穎 審校

北京市豐臺(tái)區(qū)豐臺(tái)中醫(yī)院(南苑醫(yī)院)心內(nèi)科，北京 100076

心力衰竭是一種由于心臟器質(zhì)性或功能性疾病導(dǎo)致心室充盈和射血能力降低，不能滿足機(jī)體器官和組織代謝需要而引起的復(fù)雜臨床綜合征[1]。它是最危及生命的心血管疾病，在發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家都造成巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[2]。隨著人口老齡化的加速和醫(yī)療水平的不斷改善，心力衰竭患者的數(shù)量將會(huì)進(jìn)一步增長。目前心力衰竭已成為全球重要的公共衛(wèi)生問題，許多患者生活質(zhì)量明顯下降，同時(shí)因心力衰竭失代償狀態(tài)反復(fù)入院治療，占用了大量的醫(yī)療資源，嚴(yán)重增加了患者、家庭和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，亟需針對(duì)心力衰竭開發(fā)敏感、精確的診斷、治療及預(yù)后評(píng)估技術(shù)。

目前，腦利鈉肽(BNP)和N-末端腦鈉肽前體(NT-proBNP)被推薦用于心力衰竭的診斷和預(yù)后評(píng)估。然而，血清BNP和NT-proBNP水平易受肥胖、年齡、腎功能、心房顫動(dòng)、血栓栓塞等影響。因此，迫切需要準(zhǔn)確性更高和臨床更適用的生物標(biāo)志物。有研究表明microRNA(miRNA)可以在包括心力衰竭在內(nèi)的多種疾病的診斷、治療和預(yù)后評(píng)估中發(fā)揮生物標(biāo)志物作用[3]。因此，本文對(duì)近年來miRNA作為潛在生物標(biāo)志物在心力衰竭的診斷、治療及預(yù)后中的研究進(jìn)展作一綜述，以期為心力衰竭患者的治療和管理提供參考依據(jù)。

1 miRNA的結(jié)構(gòu)特征

miRNA是一類長度為21～25個(gè)核苷酸的小型非編碼RNA，具有負(fù)調(diào)節(jié)基因表達(dá)的作用，可以有效地調(diào)控轉(zhuǎn)錄后翻譯的效率以及靶mRNA的穩(wěn)定性。miRNA在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行編碼并在RNA聚合酶的作用下形成初級(jí)miRNA，然后再經(jīng)Drosha酶以及DGCR8結(jié)合蛋白加工，形成含有60～70個(gè)核苷酸的莖-環(huán)狀結(jié)構(gòu)的前體miRNA復(fù)合物。隨后，鳥苷酶依賴性核漿轉(zhuǎn)運(yùn)因子Exportin-5通過識(shí)別前體miRNA3′末端的兩個(gè)堿基而與之結(jié)合，并且將前體miRNA輸出到細(xì)胞質(zhì)。Dicer酶識(shí)別前體miRNA雙鏈的5′末端磷酸基和3′末端二堿基突出，生成一個(gè)結(jié)構(gòu)類似于小干擾RNA(siRNA)的二聚體，隨后在RNA解旋酶的作用下使雙螺旋解旋，互補(bǔ)鏈被降解；而另一條則被結(jié)核菌素純蛋白衍生物家族識(shí)別，形成RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體，進(jìn)而形成成熟的21～ 25個(gè)核苷酸長度的雙鏈miRNA分子，最終進(jìn)入RNA 誘導(dǎo)沉默復(fù)合物中發(fā)揮其生物學(xué)作用。

自1993年首次在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)miRNA以來，它們在不同生理和病理?xiàng)l件下的作用已得到廣泛研究[4-5]。miRNA與許多人類疾病相關(guān)，包括糖尿病、心血管疾病、肥胖和癌癥等。成熟的miRNA作為循環(huán)miRNA進(jìn)入血液后，可以在各種體液中檢測到。雖然miRNA分泌到細(xì)胞外空間和血流的機(jī)制尚不完全清楚，但也有學(xué)者試圖解釋其分子機(jī)制過程，例如通過膜囊泡或通過蛋白質(zhì)-miRNA復(fù)合物[6]。此外，體液中miRNA水平的變化反映了miRNA在心肌細(xì)胞或其他類型的心臟相關(guān)細(xì)胞(如心臟成纖維細(xì)胞)中的調(diào)控機(jī)制。

2 miRNA的生物學(xué)功能

在與心力衰竭相關(guān)的不同病理和生理過程的生物學(xué)功能研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA可以有效調(diào)節(jié)基因表達(dá)、信號(hào)通路、細(xì)胞功能以及心肌功能。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)心力衰竭患者心臟多種miRNA表達(dá)水平存在差異[7-9]，證實(shí)其在心力衰竭的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用，主要涉及心肌肥大、心肌纖維化、心臟能量代謝異常等方面。

2.1miRNA調(diào)控心肌肥大 miRNA-1和miRNA-133已被證實(shí)是與心肌肥大、心臟纖維化和心律失常相關(guān)的信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子[10]。這可能是由于miRNA-1和miRNA-133對(duì)細(xì)胞內(nèi)鈣水平平衡具有調(diào)節(jié)作用，從而改變了自律性和心電導(dǎo)。體外和體內(nèi)研究表明，miRNA-1過度表達(dá)會(huì)抑制心室肌細(xì)胞擴(kuò)張，繼而導(dǎo)致心律失常，而降低miRNA-1的表達(dá)水平是細(xì)胞量增加所必需的[11]。miRNA-133可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣濃度，或通過抑制ANP和β-肌球蛋白重鏈(β-MHC)的mRNA翻譯等對(duì)心肌肥大起到保護(hù)作用[12]。ZHAO等[13]發(fā)現(xiàn)在新生心肌梗死細(xì)胞中沉默miRNA-208后可抑制心肌細(xì)胞凋亡、肥大和纖維化，并能顯著改善心臟功能。WANG等[14]發(fā)現(xiàn)miRNA-223可以通過降低細(xì)胞內(nèi)鈣濃度、抑制心肌細(xì)胞收縮力和磷酸化心肌肌鈣蛋白I(cTNI)來緩解心肌肥厚。miRNA-124也可以通過抑制血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心肌肥大和改變收縮蛋白的表達(dá)，對(duì)心肌肥大產(chǎn)生顯著抑制作用[15]。

2.2miRNA調(diào)控心肌纖維化 據(jù)報(bào)道，有超過 20 種不同的miRNA與心肌纖維化有關(guān)[16-18]。如miRNA-21可以通過刺激心臟成纖維細(xì)胞中的絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)，實(shí)現(xiàn)在心臟成纖維細(xì)胞中的表達(dá)。因此，miRNA-21可以成為心力衰竭心肌纖維化診斷和治療的靶標(biāo)[19]。此外，敲除miRNA-22的小鼠易發(fā)生心肌纖維化、心室擴(kuò)張及心臟功能失調(diào)[20]。CHENG等[21]發(fā)現(xiàn)miRNA-98能抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)誘導(dǎo)的人心臟成纖維細(xì)胞纖維化。LAI等[22]也發(fā)現(xiàn)在衰竭的心臟組織中，miRNA-29在成纖維細(xì)胞中可以降低膠原蛋白表達(dá)并抑制纖維化過程。

3 miRNA作為心力衰竭潛在的診斷、治療和預(yù)后靶標(biāo)

3.1miRNA作為心力衰竭的潛在診斷靶標(biāo) miRNA水平與某些與心力衰竭嚴(yán)重程度相關(guān)的特征(包括射血分?jǐn)?shù)或?qū)嶒?yàn)室預(yù)后)之間存在利弊關(guān)系。有研究對(duì)心力衰竭患者中的miRNA表達(dá)水平做了Meta分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與健康人群相比，有16個(gè)miRNA在心力衰竭患者中表達(dá)水平具有差異性，包括3個(gè)miRNA表達(dá)水平上調(diào)，13個(gè)miRNA表達(dá)水平下調(diào)[23]。LI等[24]研究了急性心力衰竭患者miRNA-302家族成員的血漿水平，并與無急性心力衰竭的患者和健康對(duì)照人群的水平進(jìn)行比較。結(jié)果表明，急性心力衰竭患者的血漿 miRNA-302s水平顯著升高，miRNA-302b-3p的曲線下面積(AUC)最高，為 0.87。此外，他們還發(fā)現(xiàn)miRNA-302s和NT-proBNP水平之間呈正相關(guān)。OVCHINNIKOVA等[25]發(fā)現(xiàn)了12種miRNA對(duì)急性心力衰竭的診斷潛力，其中有7種(miRNA-18a-5p、miRNA-26b-5p、miRNA-27a-3p、miRNA-30e-5p、miRNA-106a-5p、miRNA-199a-3p和miRNA-652-3p)通過了Bonferroni 校正閾值。目前有研究建議將miRNA與BNP或NT-proBNP的組合作為當(dāng)前心力衰竭等心血管疾病診斷的最佳策略[26]。

3.2miRNA作為心力衰竭的潛在治療靶標(biāo) 由于miRNA在心力衰竭的病理生理學(xué)中發(fā)揮著重要作用，因此，miRNA在包括心力衰竭在內(nèi)的多種疾病中的靶向治療已成為最近研究的一個(gè)興趣點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-132的抑制劑CDR132L可以導(dǎo)致血漿中miRNA-132表達(dá)量降低，使得心力衰竭患者心臟功能得到改善[27]。但目前鮮見臨床試驗(yàn)研究miRNA是否對(duì)急性心力衰竭患者具有治療作用。有部分研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過抑制miRNA-24的表達(dá)，急性心力衰竭患者的臨床體征得到明顯改善[28]?？紤]到miRNA在多個(gè)器官中都具有不同的生物學(xué)功能，在心力衰竭患者中使用拮抗劑和miRNA模擬物進(jìn)行全身治療也可能影響其他器官。因此，靶向miRNA治療心力衰竭需要對(duì)其他細(xì)胞和組織中的生理反應(yīng)和表達(dá)水平進(jìn)行全面評(píng)估，防止出現(xiàn)不良反應(yīng)。

3.3miRNA作為心力衰竭的潛在預(yù)后靶標(biāo) 預(yù)后對(duì)于心力衰竭患者的管理和后續(xù)干預(yù)決策至關(guān)重要。盡管發(fā)現(xiàn)多種miRNA在心力衰竭中具有診斷作用，但很少有研究報(bào)告miRNA在臨床上對(duì)心力衰竭預(yù)后的評(píng)估作用。目前僅發(fā)現(xiàn)了部分miRNA具有潛在的預(yù)后判斷的價(jià)值，如SERONDE等[29]觀察到miRNA-423-5p可以預(yù)測急性心力衰竭患者同年再次入院和年死亡率，血清miRNA-423-5p表達(dá)水平較低的患者死亡風(fēng)險(xiǎn)較高。該研究還發(fā)現(xiàn)miRNA-182的預(yù)后價(jià)值甚至高于NT-proBNP和高敏C反應(yīng)蛋白(AUC分別為0.695、0.350和0.475)。OVCHINNIKOVA等[25]也發(fā)現(xiàn)在急性心力衰竭患者入院后48 h內(nèi)，let-7i、miRNA-18a、miRNA-18b、miRNA-223、miRNA-301a、miRNA-423和miRNA-652表達(dá)水平降低，且與180 d內(nèi)死亡率的上升明顯相關(guān)。XIAO等[30]報(bào)道m(xù)iRNA-30d可以預(yù)測急性心力衰竭患者1年內(nèi)的死亡率，這也反映了其作為急性心力衰竭的預(yù)后生物標(biāo)志物的潛在價(jià)值。BAYES-GENIS等[31]在一項(xiàng)2 203例受試者中開展的兩個(gè)獨(dú)立隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA-1254和miRNA-1306與慢性心力衰竭患者的死亡和住院風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。以上這些研究結(jié)果證實(shí)了miRNA可以作為潛在候選物用于心力衰竭預(yù)后判斷，以提供有價(jià)值的臨床信息。

4 miRNA作為心力衰竭生物標(biāo)志物的局限性

雖然目前針對(duì)miRNA的研究使得其可以成為包括心力衰竭在內(nèi)的心血管疾病無創(chuàng)診斷的生物標(biāo)志物，但其在臨床應(yīng)用方面具有一定的局限性，特別是在心力衰竭標(biāo)本的收集、處理再到數(shù)據(jù)分析過程中，建立準(zhǔn)確、可靠的miRNA體系用于診斷、治療和預(yù)后依然具有挑戰(zhàn)性。首先，目前血清或血漿仍是標(biāo)本選擇和處理的首選，但此類標(biāo)本中miRNA的表達(dá)水平較低，這在一定程度上阻礙了miRNA的檢測。此外，miRNA的血清水平高于血漿，表明血清樣品可以防止在樣品制備過程中血小板和白細(xì)胞引起的潛在干擾。因此，使用相同類型的耗材和同步采樣對(duì)于患者、對(duì)照組以及避免樣品溶血很重要，這可以最大限度地減少患者選擇和分組之間的差異。其次是miRNA測量方法的選擇。目前最常用的方法是RT-qPCR，與其他方法相比，該方法更靈敏且更具成本效益，但其主要限制是無法檢測新發(fā)現(xiàn)的miRNA。再次，在miRNA的治療方面仍面臨許多局限，如靶向性不強(qiáng)、miRNA調(diào)控藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)等。一個(gè)miRNA能夠調(diào)控眾多基因的表達(dá)，一個(gè)miRNA的調(diào)節(jié)也可以引起其他未知的miRNA的變化，從而導(dǎo)致諸多不良反應(yīng)。最后，miRNA表達(dá)水平的標(biāo)準(zhǔn)化可能很難，因?yàn)閙iRNA的表達(dá)水平隨著生理和病理?xiàng)l件的變化而會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。不同miRNA表達(dá)變化引起的心力衰竭臨床表現(xiàn)較為相似，而不同類型心力衰竭引起的miRNA表達(dá)變化也可能相似，這也在一定程度上反映了miRNA生物學(xué)的復(fù)雜性。

5 展 望

目前已有眾多研究表明了miRNA作為心力衰竭診斷、治療和預(yù)后評(píng)估的生物標(biāo)志物的巨大潛力。盡管對(duì)于哪種miRNA最適合還沒有完全共識(shí)，但許多研究已經(jīng)驗(yàn)證了一些miRNA的適用性，只是仍需要進(jìn)行廣泛的研究以將它們推向臨床應(yīng)用。隨著miRNA在轉(zhuǎn)錄組學(xué)、宏基因組學(xué)、生物信息學(xué)等的快速發(fā)展，深入研究miRNA對(duì)尋找和識(shí)別新的特異靶基因，了解并闡述miRNA與心力衰竭等心血管疾病的關(guān)系具有重大意義。