葛騰 ,齊鴻飛 ,寧博 ,李舒鈺 ,吳永青 ,趙明君
1.陜西中醫(yī)藥大學(xué),陜西 咸陽(yáng) 712046; 2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院,陜西 咸陽(yáng) 712000
心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemiareperfusion injury,MIRI)是指淤阻的血管恢復(fù)灌注后發(fā)生一系列的心肌細(xì)胞損傷[1]。隨著我國(guó)心肌梗死疾病發(fā)病率逐年上升,MIRI患病率也隨之升高。早在20世紀(jì),研究者提出心肌細(xì)胞再灌注后更容易發(fā)生損傷,且情況逐漸嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)不可逆的損害,但機(jī)制復(fù)雜不清[2]。目前僅予抗氧化、減輕鈣超載等治療,未見顯著療效[3]。研究表明MIRI 大多會(huì)出現(xiàn)心肌細(xì)胞凋亡[4],抑制心肌細(xì)胞凋亡逐漸成為MIRI的潛在治療策略[5]。伴隨現(xiàn)代基因?qū)W微小核糖核酸(miRNA)的深入研究,發(fā)現(xiàn)調(diào)控miRNA可進(jìn)一步活化下游靶基因調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡。中醫(yī)藥療法基于miRNA治療心肌細(xì)胞凋亡已在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)與體外實(shí)驗(yàn)中取得初步療效。為進(jìn)一步明確機(jī)制,探索治療新視野,本文重點(diǎn)綜述中醫(yī)藥療法調(diào)控miRNA 改善心肌細(xì)胞凋亡,并提出miRNA調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞凋亡可能是治療MIRI的潛在方案,為中醫(yī)治療MIRI提供理論參考。
MIRI是冠狀動(dòng)脈再通術(shù)后常見并發(fā)癥,癥狀與中醫(yī)學(xué)“胸痹”相似。胸痹表現(xiàn)為胸痛、胸悶、氣短等癥狀,病因病機(jī)主要為“陽(yáng)微陰弦”,即本虛標(biāo)實(shí)證,陽(yáng)微指氣、血、陰、陽(yáng)虧虛,陰弦指血瘀、痰飲、寒凝、氣滯[6],治法以扶正祛邪為主。MIRI表現(xiàn)為胸痛、心律失常、心肌頓抑、心肌細(xì)胞水腫等,筆者認(rèn)為MIRI的病因病機(jī)是在胸痹基礎(chǔ)上形成,基本病機(jī)同樣為本虛標(biāo)實(shí),主要原因有:①“氣為血之帥,血為氣之母”,氣與血相互轉(zhuǎn)化、相互依從,當(dāng)發(fā)生心肌梗死時(shí),患者大汗淋漓、煩躁不安易耗氣傷陽(yáng),加之血液運(yùn)行驟停,氣失濡養(yǎng)導(dǎo)致心氣、心陽(yáng)受損,發(fā)生心中悸動(dòng)不安。②缺血復(fù)流后血液得以通暢,但正氣仍虧,不能推動(dòng)全身絡(luò)脈的血液運(yùn)行,甚可再發(fā)瘀血致心肌細(xì)胞不能恢復(fù)正常狀態(tài),出現(xiàn)“無(wú)復(fù)流”現(xiàn)象,導(dǎo)致心肌頓抑等,正如《金匱要略·胸痹心痛短氣病脈證治》“胸痹而痛,所以然者,責(zé)其極虛也”,胡婷等[7]提出益氣活血法治療MIRI。③氣虛血瘀相互摻雜進(jìn)一步導(dǎo)致機(jī)體紊亂,水液停聚發(fā)為心肌細(xì)胞水腫,線粒體損傷,心肌細(xì)胞凋亡,心臟損傷,心功能下降,故為“標(biāo)實(shí)”。
近年來(lái)大量研究表明,長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)、miRNA、環(huán)狀RNA(cricRNA)在心臟中高度表達(dá),對(duì)MIRI治療發(fā)揮十分重要作用,尤其是miRNA在心肌細(xì)胞凋亡、增殖等心血管疾病方面具有潛力[8]。目前研究表明,miRNA形成需要經(jīng)過(guò)細(xì)胞核階段和細(xì)胞質(zhì)階段[9]。由RNA聚合酶Ⅱ加工miRNAs為初級(jí)miRNA,隨后被核糖體酶Drosha-DGCR8復(fù)合物切割為前體miRNAs[10],再由Dicer酶酶切形成雙鏈miRNA,最后被Argonaute分解為單鏈而成熟[11],即成熟的miRNA是一種單鏈非編碼RNA,長(zhǎng)度約20個(gè)核苷酸,調(diào)控人體約33%的基因[12]。miRNA與靶基因mRNA配對(duì)結(jié)合后有2種形式:①完全配對(duì)互補(bǔ),靶基因mRNA被降解;②不完全配對(duì)互補(bǔ),靶基因mRNA被抑制。大量研究表明,miRNA可調(diào)控心肌細(xì)胞凋亡。林靜等[13]通過(guò)檢測(cè)收治的門診心肌梗死患者得出miRNA-21可抑制腫瘤壞死因子(TNF)-α介導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡;周柯等[14]通過(guò)H9C2細(xì)胞制備缺氧/復(fù)氧模型并上調(diào)miR-26b-5p表達(dá),發(fā)現(xiàn)miRNA 可通過(guò)靶向MAPK6 抑制心肌細(xì)胞凋亡;王春麗等[15]通過(guò)建立小鼠心力衰竭模型并轉(zhuǎn)染miRNA-153抑制劑,發(fā)現(xiàn)調(diào)控miRNA-153可影響線粒體的代謝物攝取、離子穩(wěn)態(tài)、三磷酸腺苷(ATP)合成,從而進(jìn)一步調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞損傷;Pan等[16]利用大鼠構(gòu)建心肌缺血再灌注模型,并轉(zhuǎn)染miRNA,發(fā)現(xiàn)miRNA-21可調(diào)控TLR4/NF-κB改善心肌細(xì)胞凋亡;Cheng等[17]利用缺血預(yù)處理治療心肌缺血再灌注模型大鼠,發(fā)現(xiàn)miRNA-21參與并調(diào)節(jié)程序性細(xì)胞死亡因子4(PDCD4)減少心肌細(xì)胞凋亡。研究表明,miRNA有望從體液中分離出作為疾病的新型生物標(biāo)志物[18]。目前,miRNA檢測(cè)方法有定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、微陣列分析及RNA測(cè)序等[19]。
細(xì)胞凋亡是目前研究較多且受基因調(diào)控的細(xì)胞死亡方式,屬于程序性細(xì)胞死亡的形式之一[20]。細(xì)胞凋亡途徑主要包括3種:內(nèi)源性線粒體途徑、外源性死亡受體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑[21]。內(nèi)源性途徑為線粒體受刺激后釋放細(xì)胞色素C并通過(guò)一系列復(fù)雜過(guò)程激活胱天蛋白酶(Caspase)-9通路控制凋亡[22];外源性途徑為刺激細(xì)胞表面死亡受體激活Caspase凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)[23];內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑大多為鈣離子失衡,激活一系列Caspase凋亡程序[24]。MIRI與細(xì)胞凋亡的關(guān)系可能與以下3種有關(guān):①心肌細(xì)胞突然恢復(fù)供血會(huì)使氧化應(yīng)激刺激心肌細(xì)胞釋放大量死亡受體,誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡;②MIRI可激活p53,使ATP生成減少或造成細(xì)胞膜損傷,誘發(fā)細(xì)胞凋亡;③MIRI進(jìn)展中活性氧還可使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生應(yīng)激,加重心肌細(xì)胞凋亡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生應(yīng)激時(shí),使Ca2+失衡引發(fā)心肌細(xì)胞凋亡[25]。故目前研究發(fā)現(xiàn)大多數(shù)MIRI會(huì)使心肌細(xì)胞發(fā)生凋亡[26],且凋亡在MIRI進(jìn)展中持續(xù)存在,而抗心肌細(xì)胞凋亡逐漸成為治療MIRI的潛在方案[5]。孫野[27]用中藥復(fù)方丸劑三苦滴丸治療MIRI模型大鼠,發(fā)現(xiàn)三苦滴丸可通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡減輕大鼠MIRI 程度;Wu 等[28]用芍藥苷治療MIRI 模型大鼠,發(fā)現(xiàn)芍藥苷可通過(guò)凋亡信號(hào)通路減輕大鼠MIRI程度;韓笑等[29]用丹紅滴丸治療MIRI模型大鼠,發(fā)現(xiàn)丹紅滴丸可通過(guò)凋亡信號(hào)通路減輕大鼠MIRI程度。
中醫(yī)治療疾病具有多通路、多靶點(diǎn)、小毒性等優(yōu)勢(shì)。本文整理中醫(yī)藥療法調(diào)控miRNA抗心肌細(xì)胞凋亡文獻(xiàn),總結(jié)中醫(yī)藥療法基于miRNA從心肌細(xì)胞凋亡角度治療MIRI的可能性與理論基礎(chǔ)。
miRNA-21多存在于心血管中,是miRNA家族中一個(gè)亞型,可降低梗死心肌細(xì)胞的凋亡率[30],其過(guò)表達(dá)對(duì)MIRI是一種保護(hù)措施。有研究者稱miRNA-21為心肌細(xì)胞凋亡拮抗劑,筆者認(rèn)為可能有以下3種原因:①抑制PDCD4。PDCD4 是miRNA-21 的靶基因,miRNA-21可抑制PDCD4[31],抗心肌細(xì)胞凋亡。②抑制Fasl。Fasl是心肌細(xì)胞凋亡的主要因子之一,與死亡TNFRSF6/FAS受體結(jié)合,介導(dǎo)T-cell引起心肌細(xì)胞凋亡[32]。③抑制第10號(hào)染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源物基因(PTEN)。抑制PTEN 表達(dá)可激活PI3K/AKT 信號(hào)通路使Bcl-2 上調(diào),保護(hù)MIRI 后的心肌細(xì)胞[33]。芪藶強(qiáng)心膠囊由黃芪、附子、人參等組成,有益氣溫陽(yáng)、活血通絡(luò)之效,能顯著抑制心肌細(xì)胞凋亡,改善心室舒張功能,可明顯抑制心肌微血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,其機(jī)制可能是調(diào)控miRNA-21 抗細(xì)胞凋亡[34]。葛根素可通過(guò)上調(diào)miRNA-21,增加Bcl-2表達(dá),降低Bax、Caspase-3表達(dá),發(fā)揮抗心肌細(xì)胞凋亡作用,改善缺血再灌注損傷,而轉(zhuǎn)染miRNA-21抑制劑可影響葛根素對(duì)心肌細(xì)胞的保護(hù)[35]。去甲斑蝥素由斑蝥抗癌成分斑蝥素合成,可抑制缺血再灌注損傷的心肌細(xì)胞凋亡,其機(jī)制可能是上調(diào)miRNA-21 表達(dá),抑制PDCD4,改善細(xì)胞凋亡[36]。紅景天苷可通過(guò)上調(diào)miRNA-21表達(dá)、降低Caspase-3、減少氧化應(yīng)激從而抗心肌細(xì)胞凋亡,改善缺血再灌注損傷[37]。
miRNA-1 是一種在心肌細(xì)胞中特異性高表達(dá)的miRNA,主要通過(guò)影響心臟發(fā)育過(guò)程相關(guān)基因表達(dá)抑制心肌細(xì)胞凋亡。miRNA-1抗心肌細(xì)胞凋亡可能與2種因素有關(guān):①上調(diào)熱休克蛋白表達(dá)[38]。②抑制Caspase-3裂解與細(xì)胞骨架、代謝和生存的相關(guān)物質(zhì),抗心肌細(xì)胞凋亡[39]。針灸具有調(diào)和陰陽(yáng)、疏通經(jīng)絡(luò)、扶正祛邪功效,其可調(diào)控miRNA通過(guò)多靶點(diǎn)、多通路保護(hù)心肌細(xì)胞。電針是指在針刺得氣之后給予人體生物微電量增加刺激,具有促進(jìn)血液微循環(huán)、調(diào)節(jié)神經(jīng)紊亂、止痛解痙之效。研究發(fā)現(xiàn),“標(biāo)本配穴”法電針刺激可通過(guò)降低miRNA-1表達(dá)明顯減輕大鼠心肌缺血后的細(xì)胞凋亡[40]。羥基紅花黃色素A是紅花的有效成分,有活血化瘀功效,其可通過(guò)沉默miRNA-1表達(dá)而抑制氧化應(yīng)激,抗心肌細(xì)胞凋亡[41]。黃芪甲苷可通過(guò)調(diào)控miRNA-1改善收縮障礙、減少心肌細(xì)胞凋亡,機(jī)制可能與miRNA-1/CaMKⅡ RyR2/Ca2+有關(guān)[42]。胡黃連苦苷Ⅱ可下調(diào)miRNA-1、Caspase-3表達(dá),升高Bcl-2表達(dá),抵抗氧化應(yīng)激后心肌細(xì)胞凋亡[43]。
miRNA-499 是一種與心肌分化密切相關(guān)的miRNA,在心肌中特異性表達(dá)。miRNA-499在MIRI進(jìn)展中發(fā)揮抗心肌細(xì)胞凋亡作用,可能與4種因素有關(guān):①活化PI3K/AKT,調(diào)控下游因子抑制心肌細(xì)胞凋亡[44]。②結(jié)合CD38,使心肌細(xì)胞的SIRT1/FOXO1抗氧化信號(hào)通路活化,減少心肌細(xì)胞凋亡[45]。③抑制PDCD4、SOX6,調(diào)節(jié)Bax、Bcl發(fā)揮抑制心肌細(xì)胞凋亡[46]。④結(jié)合高遷移率族蛋白1,下調(diào)Bax、Caspase-3,上調(diào)Bcl-2[47]。羥基紅花黃色素A 不僅可通過(guò)調(diào)節(jié)miRNA-1 抗心肌細(xì)胞凋亡,還可上調(diào)miRNA-499 表達(dá),降低Bax、Caspase-3 表達(dá)抗心肌細(xì)胞缺氧/復(fù)氧后的凋亡[48]。阿魏酸可抑制心肌細(xì)胞凋亡,機(jī)制可能是調(diào)節(jié)miR-499-5p/p21信號(hào)通路發(fā)揮作用,而抑制miR-499-5p可逆轉(zhuǎn)阿魏酸保護(hù)心肌細(xì)胞作用[49]。
miRNA-126 可調(diào)控血管內(nèi)皮,在心肌梗死患者中表達(dá)降低,可成為急性心肌梗死的生物標(biāo)志物[50],其機(jī)制可能與調(diào)控凋亡家族蛋白有關(guān)。武慶娟[51]研究表明,自擬方穩(wěn)心湯可抗心肌細(xì)胞凋亡,改善不穩(wěn)定性心絞痛患者的癥狀,其機(jī)制可能是通過(guò)上調(diào)miRNA-126-5p 表達(dá),使Bcl-2 表達(dá)上升,Caspase-9/Caspase-3表達(dá)下降。趙薇[52]通過(guò)心肌梗死大鼠模型研究穩(wěn)心湯改善心肌細(xì)胞凋亡分子機(jī)制,表明穩(wěn)心湯能調(diào)節(jié)miRNA-126-5p 表達(dá),控制凋亡蛋白Bcl-2、Caspase-9、Caspase-3表達(dá)。
miRNA-133是一種在心肌和骨骼、平滑肌中表達(dá)的miRNA,高表達(dá)的miRNA-133可抑制心肌細(xì)胞凋亡[53]。其機(jī)制可能與調(diào)控Caspase-3和Aifm2雙通道有關(guān)。李俊平[54]研究表明,自擬益氣活血方可上調(diào)miRNA-133表達(dá),降低Caspase-3蛋白表達(dá),減少心肌細(xì)胞凋亡。電針通過(guò)miRNA-133 抑制Caspase-3 或Aifm2 表達(dá)可抗心肌細(xì)胞凋亡[40,55-56]。馮俊等[57]發(fā)現(xiàn)丹參酮ⅡA可減少心力衰竭大鼠心肌細(xì)胞凋亡,其機(jī)制可能是上調(diào)miRNA-133表達(dá),調(diào)控Bax、Bcl-2蛋白。劉蓉芳等[58]用自擬方心康沖劑干預(yù)心力衰竭大鼠,表明心康沖劑可調(diào)控miRNA-1、miRNA-133發(fā)揮抗心肌細(xì)胞凋亡作用。
本文梳理中醫(yī)藥療法調(diào)控miRNA改善心肌細(xì)胞凋亡相關(guān)文獻(xiàn)(見表1),進(jìn)一步討論其治療機(jī)制,提出中醫(yī)藥療法基于miRNA從心肌細(xì)胞凋亡的角度防治MIRI,可能為中醫(yī)藥治療MIRI的新理論觀點(diǎn)。現(xiàn)有研究雖詮釋中醫(yī)藥療法調(diào)控miRNA,但中醫(yī)藥調(diào)控miRNA的機(jī)制尚未完全明確,還需更加高質(zhì)量的研究加以論證。
表 1 中醫(yī)藥療法調(diào)控miRNA治療心肌細(xì)胞凋亡
筆者認(rèn)為中醫(yī)藥調(diào)控miRNA可能是通過(guò)以下兩方面:①調(diào)節(jié)lncRNA 調(diào)控miRNA。Li 等[59]發(fā)現(xiàn),lncRNA XIST可直接靶向miRNA-133,而抑制MIRI;王念等[60]通過(guò)構(gòu)建lncRNA-miRNA-mRNA網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)冠心病的分子調(diào)控軸,發(fā)現(xiàn)lncRNA-miRNA存在標(biāo)靶關(guān)系;劉宇等[61]研究表明,長(zhǎng)春花提取物可調(diào)控lncRNA XIST/miR-485-5p 軸改善宮頸癌細(xì)胞增殖、遷移;陳博威等[62]利用網(wǎng)絡(luò)整合分析得出六味地黃湯可通過(guò)lncRNAH19/miRNA-17軸治療新生兒缺血/缺氧腦病。②干預(yù)RNA 聚合酶Ⅱ激活轉(zhuǎn)錄,從而影響miRNA。胡駿等[63]利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法得出丹參通絡(luò)方可參與RNA聚合酶Ⅱ激活轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合。miRNA的下游有關(guān)凋亡信號(hào)蛋白存在于多條通路中,相互影響,相互制約,調(diào)控機(jī)制仍不清楚。中醫(yī)藥療法調(diào)節(jié)miRNA治療MIRI的相關(guān)研究仍不充足。研究表明,隨著心肌損傷,人體miRNA-133 表達(dá)升高,而隨著治療miRNA-133表達(dá)卻降低,與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相悖,分析其原因可能是炎癥反應(yīng)雙向性、人體的特殊性導(dǎo)致[64]。故中醫(yī)藥療法在治療MIRI的相關(guān)分子機(jī)制還需更多高質(zhì)量的研究論證。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)發(fā)揮中醫(yī)學(xué)優(yōu)勢(shì),繼續(xù)探索分子通路、蛋白基因靶點(diǎn),挖掘中醫(yī)藥機(jī)制,為探索中醫(yī)防治MIRI提供更加可靠的理論依據(jù)和臨床治療策略。