馬藝萍 袁玉娟 艾麗菲熱·艾海提 馬清玉 阿卜拉江·艾合麥提 穆葉賽·尼加提

(1.新疆醫(yī)科大學,新疆 烏魯木齊 830000; 2.石河子大學,新疆 石河子 832003; 3.新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院,新疆 烏魯木齊 830000)

急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是缺血性心臟病最常見的急診形式,由易損動脈粥樣硬化斑塊破裂或血栓形成引發(fā),導致冠狀動脈閉塞和低灌注區(qū)細胞死亡[1-2]。盡管AMI的整體管理取得了進展,通過冠狀動脈造影和經(jīng)皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention,PCI)及時治療冠狀動脈閉塞,恢復缺血心肌的血液供應,但AMI的病死率仍然居高不下[3]。據(jù)中國疾病控制中心的最新數(shù)據(jù)[4]顯示,目前有3.3億人患有心血管疾病。China PEACE研究[5]表明,AMI患者出院后早期心肌梗死再發(fā)率較高,1年內再發(fā)率為2.5%,其中35.7%發(fā)生在出院后30 d內,再發(fā)患者1年死亡率升高25.42倍,因此探索新的診療策略一直是心血管疾病領域研究的熱點。內皮細胞微粒(endothelial microparticles,EMPs)是調節(jié)內皮細胞功能、炎癥反應、氧化應激、血管生成和血管通透性的重要介質。研究顯示EMPs在AMI的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用[6],而miRNA被認為是EMPs能夠產(chǎn)生上述作用的主要信號,EMPs通過遞送miRNA影響受體細胞的生物學功能。目前,EMPs miRNA被認為在心血管及肺疾病中發(fā)揮重要作用[7-8],現(xiàn)結合近年來的國內外文獻對EMPs miRNA在AMI中的研究進展進行綜述。

1 EMPs miRNA的概述

EMPs直徑為0.1～1.0 μm,是內皮細胞脫落的細胞外小囊泡[9]。研究[10]報道,EMPs是細胞間物質交換和信號轉導的重要載體,攜帶表面抗原、蛋白質和各種生物活性分子(細胞因子、信號蛋白、miRNA等),在細胞通信中起關鍵作用。生理條件下EMPs分泌較少,缺血缺氧、煙草暴露、慢性炎癥及內皮細胞激活或凋亡時都可能引起循環(huán)EMPs增加[11]。EMPs被認為是通過破壞NO的產(chǎn)生、促進炎癥和凝血以及改變血管生成和凋亡導致內皮功能障礙的觸發(fā)器。miRNA是一種約含有22個核苷酸的短鏈、內源性、非編碼RNA,存在于植物、真菌、動物(包括原生動物)中。目前,已在>270個生物體中鑒定出>35 000個miRNA序列[12]。在哺乳動物細胞中,miRNA可以通過與靶mRNA內3’非翻譯區(qū)(3’-untranslated region,3’-UTR)的互補序列進行堿基配對來誘導mRNA脫帽和烯基化。越來越多的證據(jù)[13-14]表明,miRNA家族在細胞凋亡、自噬、氧化應激和炎癥中起著至關重要的作用。Sharma等[15]闡明不同循環(huán)的miRNA,如miRNA-19b、miRNA-92a、miRNA-126、miRNA-146a和miRNA-222等可作為動脈粥樣硬化診斷的生物標志物。眾所周知,循環(huán)EMPs可通過遞送miRNA發(fā)揮生物學作用。筆者前期研究發(fā)現(xiàn)AMI患者冠狀動脈血EMPs水平升高,而且冠狀動脈血微粒miRNA-126存在差異表達[16],因此,筆者認為EMPs可能參與急性冠狀動脈血栓事件[17]。因此,在心血管疾病中,EMPs和miRNA作為一種新型的診斷生物標志物和分子治療靶點具有潛在價值。

2 EMPs miRNA在AMI中的調控作用

2.1 EMPs miRNA在炎癥反應中的作用

AMI的初始炎癥反應是用以清除壞死的細胞碎片,然而促炎和抗炎之間失衡和過度擾動可加劇AMI的發(fā)生,引起不良預后。AMI后持續(xù)的組織損傷觸發(fā)強烈的炎癥反應和局部壞死,其中涉及免疫細胞和可溶性介質的廣泛浸潤。炎癥期過度激活導致細胞損傷和組織壞死,觸發(fā)一系列危險信號,繼而導致組織壞死和梗死面積擴大。因此,炎性反應是AMI發(fā)生發(fā)展中的關鍵環(huán)節(jié)。研究[14]證實,miRNA-186-5p在AMI后4 h出現(xiàn)峰值表達,并增加了促炎細胞因子的產(chǎn)生,以促進動脈粥樣硬化病變的進展。研究[18]發(fā)現(xiàn),EMPs中的miRNA-222在功能上能夠降低靶蛋白內皮細胞間黏附分子-1的表達,進而促進內皮細胞的抗炎作用。Puhm等[19]研究顯示炎性刺激通過調節(jié)EMPs和miRNA的表達,觸發(fā)活性氧產(chǎn)生而引起線粒體功能障礙,加重靶內皮細胞的損傷。Desita等[20]通過 EMPs介導的miRNA-126、第三代反義miRNA-494-3p(3GA-494)和重組Wnt小鼠Wnt3a(rmWnt3a),抑制低密度脂蛋白受體相關蛋白6(low-density lipoprotein receptor-related proteins 6,LRP6)從而減少血管平滑肌細胞增殖、增強巨噬細胞抗炎活性和減少生物活性脂質生成。動物實驗[21]表明,EMPs中的miRNA-19b通過下調細胞因子信號轉導抑制因子3(suppressor of cytokine signaling 3,SOCS3)的表達來增強血管周圍脂肪組織特異性炎癥,從而加速了動脈粥樣硬化的進展。超敏C反應蛋白是包括動脈粥樣硬化在內的炎癥性疾病的生物標志物,Haohan等[22]招募了51例AMI患者和46例匹配對照受試者,測試發(fā)現(xiàn)包括EMPs在內的MICA/B+與超敏C反應蛋白呈正相關,其可能是促成AMI病理變化過程的重要介質。

2.2 EMPs miRNA在新生血管生成中的作用

AMI的發(fā)生對冠狀動脈微循環(huán)造成嚴重損傷,導致梗死區(qū)域的血管稀疏和解體,然而AMI后的組織修復涉及強烈的血管生成反應,可通過miRNA-21-5p抑制心肌微血管內皮細胞凋亡,改善心肌梗死后血管生成[23]。當內皮細胞受到生長因子刺激時,內皮細胞的蛋白水解酶降解基底膜和細胞外基質,進而有效恢復血流灌注促進心肌的再生。研究[18]證明,EMPs miRNA-19b通過靶向Rho GTP酶激活蛋白5和轉化生長因子β2(transforming growth factor-β2,TGF-β2)來抑制內皮細胞遷移和血管生成。Liang等[24]表明缺氧誘導的EMPs中的miRNA-19b可以從EMPs轉移到人臍靜脈內皮細胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)中,并通過下調 TGF-β2的表達來減少HUVECs的遷移和血管生成。此外,EMPs可以傳遞多種生物活性物質,低濃度的EMPs促進血管生成,高濃度的EMPs抑制血管生成。miRNA-92a與心肌損傷有關,miRNA-92a表達升高能夠促進內皮活化和動脈粥樣硬化病變的發(fā)展,可以作為小鼠缺血組織血管生成和功能恢復的有價值的治療靶點[25]。Yu等[26]研究發(fā)現(xiàn)用EMPs miRNA-19b全身治療后,動脈和淋巴循環(huán)中miRNA-19b表達顯著增加,導致淋巴管沿粥樣硬化動脈的分布減少,并且還抑制了淋巴管的轉運功能和通透性。AMI后密集毛細血管網(wǎng)的迅速形成,為促進氣體交換、營養(yǎng)擴散和廢物清除提供了通道,以配合高代謝需求并可能限制梗死邊緣區(qū)持續(xù)的心肌細胞功能障礙和死亡。在缺血組織中,缺氧內皮細胞會釋放富含組織因子的EMPs誘導單核細胞歸巢到缺血區(qū),分化為內皮樣細胞,激活的內皮細胞分泌攜帶miRNA-126的EMPs可以調節(jié)血管生成基因的單核細胞重編程,并形成新血管,增加組織灌注[27]。

3 EMPs miRNA在AMI中的臨床應用

3.1 早期風險預測

AMI的發(fā)病是急性和嚴重的,很難預測個體患者的發(fā)病情況。因此,AMI的早期預測是一個重要的但在很大程度上未得到滿足的臨床需求。雖然肌鈣蛋白在檢測心肌缺血方面明顯優(yōu)于早期AMI生物標志物,但肌鈣蛋白與理想的生物標志物相差甚遠。如前所述,研究[25]發(fā)現(xiàn)miRNA-92a與心肌損傷有關,循環(huán)EMPs和miRNA-92a表達可作為AMI的潛在預測因子。實驗證據(jù)表明,血清中 miRNA-186-5p的相對水平顯著升高,在心肌組織中反而降低,當大多數(shù) miRNA無法預測患者的預后時,miRNA-186-5p在血清中上調或許能夠有效地證明血管完全阻塞,因為它的水平會在PCI后改變以保護心肌組織,從而提供對心臟健康的準確預測。Zi等[28]研究表明,人去乙?；?(sirtuin 6,Sirt6)誘導的自噬阻斷導致髓系細胞觸發(fā)受體-1(triggering receptor expressed on myeloid cells-1,TREM-1)介導的細胞焦亡增強,而Sirt6過表達減弱了氧化低密度脂蛋白治療后的內皮細胞炎癥和細胞焦亡,入院時血清高TREM-1和低Sirt6水平是EMPs增加的獨立預測因子,并且對AMI患者進行隨訪發(fā)現(xiàn)其與全因死亡率和主要不良心血管事件的風險密切相關。

3.2 診斷和治療

近年來,隨著AMI新型治療方法的逐步深入,EMPs的研究發(fā)現(xiàn)促進了針對心血管疾病的基因靶向治療,特別是miRNA的研究進展受到了廣泛關注。用于基因治療的生物分子在體內傳遞過程中極不穩(wěn)定,且在到達靶病變部位之前易被核酸酶破壞或降解,難以發(fā)揮作用,因此選擇安全、高效的基因傳遞載體至關重要。與目前常用的病毒類載體相比,EMPs作為藥物傳遞載體具有較強的膜穩(wěn)定性、靶向性和高效性。筆者團隊[6]研究發(fā)現(xiàn)AMI患者循環(huán)EMPs和紅細胞微粒的表達水平升高,而且EMPs表達水平與冠心病程度及預后風險相關,因此有可能成為AMI潛在的生物標志物,為其提供診斷價值。如前所述,Zhang等[25]發(fā)現(xiàn)EMPs miRNA-92a水平在AMI中高表達,進一步分析EMPs、miRNA-92a和肌鈣蛋白I的ROC曲線下面積分別是0.893、0.888和0.912,進而評估其在區(qū)分AMI患者方面的診斷價值。Mir等[14]發(fā)現(xiàn)存在于微粒中的miRNA在AMI的病理過程中發(fā)揮重要的作用,可作為AMI的診斷和預后生物標志物。Liang等[24]發(fā)現(xiàn)HUVECs中TGF-β2的mRNA和蛋白質水平可以被缺氧EMPs和過表達 miRNA-19b的EMPs所抑制,因此EMPs miRNA-19b可能是動脈粥樣硬化治療的新靶點。

4 展望

盡管目前在臨床中AMI的風險管理面臨巨大的挑戰(zhàn),然而EMPs能起到抗炎及促進新生血管生成的作用,作為一種新型載體在診斷和治療方面具有較大應用前景。這得益于EMPs的生物學穩(wěn)定特性,在生理、病理狀態(tài)下分泌包含有細胞因子、信號蛋白、miRNA等特定成分,通過這些特定的內含物向靶細胞傳遞信號,從而作用到特定的靶細胞。雖然EMPs的研究已經(jīng)取得了一定的進展,但目前EMPs相關miRNA的研究在心血管領域仍然處于起步階段,EMPs內含物及miRNA的具體作用機制,介導信號途徑的分子通路如何發(fā)揮作用及相應的靶細胞等,仍有待進一步探索。因此,尋找EMPs在AMI診斷和預后中具有潛在價值的特異性miRNA可能是未來的研究方向。