MicroRNA與心房顫動心肌纖維化關系進展

袁書國 何鳳屏 徐 新

1.粵北人民醫院心血管內科，廣東韶關 512026；2.廣東醫學院，廣東湛江 524000；3.粵北人民醫院檢驗科，廣東韶關 512026

心房顫動（簡稱房顫）作為最常見的心律失常之一，也是致死率、致殘率的重要原因。心房顫動發生率隨著年齡增長而增多，成人發病率為0.3%～0.4%，60～74歲老年人發病率高達8.0%～11.0%[1]。房顫的易感因素既包括年齡及其他器質性心臟?。ㄐ呐K瓣膜病、高血壓性心臟病、心肌病、冠心病等）或其他（甲狀腺功能異常、酒精性心臟損害等），但發病機制尚未完全明確，其機制包括心房內電生理重構、結構重構、鈣離子穩態失調、自主神經系統失調、炎癥和氧化應激等因素[2-4]。房顫的病理解剖學基質主要是心房纖維化和心房擴張，早期主要表現為電重構及離子通道特征發生改變，隨著病程進展，心肌細胞肥大，心房纖維化，膠原沉積等結構發生變化，提示心房纖維化形成在房顫心房結構重構改變起重要作用，最終促進房顫的發生與維持[5]。

微小RNA（MicroRNA或miRNA）是新發現的一類內源性非編碼小RNA，它通過與靶mRNA的互補配對在轉錄后水平對基因的表達進行負調控。miRNA通過對編碼房顫電重構和結構重構基因調節，參與房顫的發生和維持，表現為促房顫或抗房顫、促纖維化或抗纖維化、促凋亡或抗凋亡。大量能調控離子通道、鈣轉運調控蛋白、層粘連蛋白和整合素及其他相關蛋白基因的miRNA已經不斷被發現，提示miRNA有可能是房顫的新機制。

1 MicroRNA概述

1.1 MicroRNA的生成及功能

MicroRNA是一類長度為18～25個核苷酸的內源性非編碼小RNA。miRNA在細胞核內編碼miRNA的基因轉錄成初始 miRNA（pri-miRNA）。Pri-miRNA在Drosha RNase的作用下，剪切為具有莖環結構的pre-miRNA。Pre-miRNA在Ran-GTP依賴的核質/細胞質轉運蛋白Exportin5的作用下,從核內運輸到胞質中，在Dicer酶的作用下，premiRNA被剪切成21～22個核苷酸的雙鏈miRNA，這種雙鏈隨即被引導進入沉默復合體中，雙鏈解螺旋，其中一條成熟的單鏈miRNA保留在這一復合體中，另一條鏈立即被降解。

成熟的miRNA通過與靶基因mRNA分子的3'端非編碼區域（3'UTR）互補配對后降低mRNA分子穩定性和翻譯抑制兩種方式參與靶基因表達調控.一個miRNA可以調控多個基因的表達，也可以通過幾個miRNAs的組合來精細調控某個基因的表達，miRNA可能通過多元化途徑調控靶基因表達。

1.2 MicroRNA在心臟中的表達

1993年，Lee等[6]首次發現miRNA，命名為lin-4。以后不斷發現新的成員，到目前為止，相關數據庫已公布8600個成熟的 miRNA，其中220種在心臟組織中表達，這些小分子miRNA在多種生物進程包括發育、代謝、增殖、分化和凋亡中起到重要作用。Xiao等[7]通過miRNA芯片篩選結合核酸印跡驗證的方法，以二尖瓣狹窄伴發房顫的患者右心耳與健康人右心耳比較，發現差異表達的miRNA共136個，包括50個顯著上調，86個顯著下調。提示miRNA與房顫的發生與維持相關。目前發現miRNA不僅參與房顫的電重構，也參與房顫的結構重構。心肌纖維化是房顫重要的結構基礎，miRNA如何調控房顫心肌纖維化，其作用機制尚未完全清楚。

2 MicroRNA與心肌纖維化

心房結構重構表現為心房增大、心肌纖維化、縫隙連接蛋白表達和分布改變、細胞凋亡等組織結構改變。心房局部間質纖維化可導致電傳導不均一，有助于局部轉導阻滯或折返，為房顫的發生和維持提供了病理基礎。心房比心室更易于纖維化，其中包括5個途徑：轉化生長因子-β1（transformin growth factor-β1，TGF-β1）[8]； 結締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）[9]；腎素-血管緊張素-醛固酮系統（RAAS）[10]；炎癥因子[11]；縫隙連接蛋白[12]；基質金屬蛋白酶（MMPs）[13]。MicroRNA參與調節上述多條纖維化信號通路的心肌纖維化過程。因此通過調控MicroRNA的表達，可以預防和逆轉心肌纖維化。

2.1 MicroRNA-21

心肌纖維母細胞異常增生及細胞外基質過度沉積是心肌纖維化形成的重要基礎。朱瓦力等[14]進一步研究發現，在房顫患者中miRNA-21的表達水平較對照組顯著增高，MMP-2蛋白表達水平上調，影響膠原代謝，促進心房纖維化，影響房顫的電重構，增加房顫發生的可能性。Lasky等[15]發現，房顫患者左心室心肌組織miRNA-21表達量增加2.5倍以上，Spry1蛋白表達量下降，而心房肌膠原蛋白含量與miRNA-21的表達呈正相關，miRNA-21調節ERK-MAP激酶信號通路，下調Spry1的表達，促進成纖維細胞增殖，膠原纖維含量增加，參與房顫的心肌纖維化。Ruperez等[16]在心肌梗死的小鼠模型中，抗miRNA-21可使miRNA-21表達明顯下調，而房顫持續的時間明顯縮短，心房纖維組織含量也明顯降低。綜上所述，miRNA-21可能通過多種作用途徑參與房顫的形成，成為干預房顫發生的新的靶點。

2.2 MicroRNA-133

MicroRNA-133通過多途徑參與心肌纖維化的形成。Duisters等[17]在人工培育的心肌細胞和心肌纖維母細胞中發現，敲除MicroRNA-133基因，CTGF表達水平增加，細胞外基質合成增加，促進心肌纖維化的形成；而miRNA-133過表達，則CTGF表達水平減少。CTGF被認為在心肌纖維化過程中起重要作用。Shan等[18]發現尼古丁注射犬房顫患者心肌miRNA-133和miRNA-590表達明顯下調，而TGF-β1和轉化生長因子β受體Ⅱ（TGF-βRⅡ）表達明顯上調，進一步研究證實，miRNA-133和miRNA-590過表達通過轉錄后抑制靶基因TGF-β1和TGF-βRⅡ蛋白表達水平，促進膠原蛋白合成，促進心肌纖維化，參與房顫的易感基質的形成，影響心肌細胞間信號轉導，參與心律失常的發生。

2.3 microRNA-30

CTGF是一種通過調控細胞外基質促心肌纖維化誘導蛋白[19]，在心纖維化過程中的起關鍵作用。Gu等[20]在人工培養的成熟心房肌纖維母細胞，血管緊張素Ⅱ誘導的TGF-β1/Smad信號通路的激活及CTGF表達的增加，發現CTGF通過促進心房纖維化，在房顫的結構重構發揮重要作用。提示CTGF在心肌纖維化過程中起重要作用，也可能成為逆轉AngⅡ-誘導心肌纖維化的一個新的靶點。Duisters等[21]發現在培養的心肌細胞和成纖維細胞，敲除miRNA-30，伴隨CTGF表達水平的增加。而miRNA-30過度表達，則CTGF表達水平降低，伴隨膠原蛋白生成的減少。進一步研究，miRNA-30直接作用于CTGF的3'非翻譯區結合而抑制其表達。提示miRNA-30通過抑制CTGF基因的表達，減少纖維蛋白合成，抑制心肌纖維化，促進心房結構重構。

2.4 microRNA-29

miRNA-29家族包括 miRNA-29a、miRNA-29b及miRNA-29c，是一個與纖維化疾病緊密相關的小分子，在心、肝、肺纖維化、系統性硬化等[22]發揮著重要的作用。有研究者在腎臟纖維化形成過程中發現，TGF-β1可以抑制表達的miR-29家族表達下調，從而促進ECM成分的表達。Rooij等[23]發現，在小鼠心梗模型及人心肌梗死區周圍瘢痕組織中miRNA-29家族表達下降，而膠原蛋白，微纖維蛋白和彈性蛋白明顯上調。體內外誘導miRNA-29表達上調，可使心肌纖維母細胞膠原表達減少；而miRNA-29的表達下調，則Ⅰ型、Ⅲ型膠原蛋白和原纖蛋白miRNA水平明顯增高。表明miRNA-29是調節心肌纖維化的重要因子。進一步研究發現，房顫患者心房組織miRNA-29a表達降低，且與左房內徑及房顫持續時間呈負相關，其表達降低可能是房顫時 TGF-β1的表達有關。miRNA-29a表達受到抑制，其抗纖維化作用被削弱，心房纖維化增加，使得房顫得以發生維持[24]。

2.5 MicroRNA-1

MicroRNA-1通過多種作用途徑參與心律失常。Yang等[25]發現，miRNA-1主要通過調節靶基因 GJA1和 KCNJ2，從而抑制縫隙連接蛋白43（Connexin43）和K通道亞單位Kit2.1的編碼，使心臟電信號傳導減慢，導致心律失常的發生。朱瓦力等[14]在風濕性心臟病外科瓣膜置換術的治療患者，房顫心肌組織miRNA-1表達量顯著減少，而Kir2.1蛋白表達呈明顯的負相關，miRNA-1可能通過參與鉀離子通道電重構，進一步影響心房組織的電重構。另有發現，房顫患者心房肌組織中，miRNA-1表達上調可影響心房肌膠原纖維的含量變化，促進心房結構重構。提示miRNA-1可能參與房顫的形成。

2.6 MicroRNA-223

Lu等[26]通過研究發現，風濕性心臟病合并房顫及心房快速起搏致犬房顫模型中miRNA-223、miRNA-328、miRNA-664表達都較對照組增高2倍以上，miRNA-223在房顫患者明顯升高。張瑩等[27]也發現，犬房顫模型組與假手術組相比有10個MicroRNAs有表達差異，其中miRNA-223也明顯升高，miRNA-223參與房顫的具體作用機制尚不清楚，可能是我們以后研究的一個新的方向。

除了上述MicroRNAs外，其他如miRNA-208在心肌梗死中具有促纖維化作用，也可能促進房顫心肌纖維化的形成[28]。

3 展望

房顫是心血管疾病的常見病、多發病，發病率高，致殘率高。目前房顫的治療手段多樣，包括使用鈣通道阻滯劑、抗氧化治療、血管緊張素抑制劑、血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑、醛固酮拮抗劑等對治療房顫療效欠佳，導管消融復發率高、維持竇性心律難。發病機制非常復雜，其中心肌纖維化被認為是房顫發生的重要作用機制之一。MiRNA通過參與多條信號途徑調控房顫患者心肌纖維化過程，聯合檢測房顫的miRNA的表達，可能為房顫的危險分級提供參考依據，因此研究房顫患者miRNA的表達水平及具體作用機制，通過調控miRNA的表達，預防和逆轉心肌纖維化。因此，miRNA有可能成為血管疾病新的治療靶目標，從而為血管疾病的防治帶來新的方向。

[1]Murphy NF，Simpson CR，Jhund PS，et al.A national survey of the prevalence，incidence，primary care burden and treatment of atrial fibrillation in Scotland[J].Heart，2007，93：606-612.

[2]Krogh Madsen T，Abbott GW.Effects of electrical and structural remodeling on atrial fibrillation maintenance：a simulation study[J].PLos Com put Biol，2012，8（2）：1002390.

[3]Friedrichs K，Baldus S，Klinke A.Fibrosis in atrial fibrillation-role of reactive species and MPO[J].Front Physiol，2012，3：214.

[4]Zhao F，Zhang S，Chen L.Calcium-and integrin-binding protein-1 and calcineurin are upregulated in the right atrial myocardium of patients with atrial fibrillation[J].Europace，2012，14（12）：1726-1733.

[5]Spach MS.Mount ing evidence that fibrosis generat es a major mechanism for atrial fibrillation[J].Circ Res，2007，101（8）：743-745.

[6]Lee RC，Feinbaum RL，Ambros V，et al.The C.elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14[J].Cell，1993，75（5）：843-854.

[7]Xiao J，Liang D，Zhang Y，et al.MicroRNA expression signature in atrial fibrillation w ith mitral stenosis[J].Physiol Genomics，2011，43（11）：655-664.

[8]Ia CY，Li HH，Zhu XC，et al.MiR-223 suppresses cell proliferation by targeting IGF-1R[J].PLoS One，2011，6：27008.

[9]Ko WC，Hong CY，Hou SM，et al.Elevated expression of connective tissue growth factor in human atrial fibrillation and angiotensin II-treated cardiomyocytes[J].Circ J，2011，75（7）：1592-1600.

[10]Khatib R，Joseph P，Briel M，et al.Blockade of the renin-angiotensinaldosterone system（RAAS）for primary prevention of non-valvular atrial fibrillation：a systematic review and meta analysis of randomized controlled trials[J].Nt J Cardiol，2012，13：1156.Epub ahead of print.

[11]Roy S，Khanna S，Hussain SR，et al.MicroRNA expression in response to murine myocardial infarction：miR-21 regulates fibroblast metalloprotease-2 via phosphatase and tensin homologue[J].Cardiovasc Res，2009，82（1）： 21-29.

[12]Luo MH，Li YS，Yang KP.Fibrosis of collagen I and remodeling of connexin 43 in atrial myocardium of patients with atrial fibrillation[J].Cardiology，2007，107（4）：248-253.

[13]單鴻波，李悅，李為民.基質金屬蛋白酶及其組織抑制因子與心房纖顫心房結構重構的關系[J].中國心臟起搏與心電生理雜志，2007，21（2）：170-172.

[14]朱瓦力，伍偉鋒.心房顫動患者心房組織中微小RNA-21和金屬基質蛋白酶-2表達水平改變及意義[J].中華心律失常學雜志，2011，15（12）：131-135.

[15]Lasky JA，Ortiz LA，Tonthat B.Connective tissue growth factor mRNA expression is upregulated in bleomycin-induced lung fibrosis[J].Am J Physiol，1998，275：365-371.

[16]Rupérez M，Lorenzo O，Blanco CLM.Connective tissue growth factor is a mediator of angiotensin II-induced fibrosis[J].Circulation，2003，108（12）：1499-1505.

[17]Duisters RF，Tijsen AJ，Schroen B，et al.MicroRNA-133 and microRNA-30 regulate connective tissue growth factor：implications for a role of microRNAs in myocardial matrix remodeling[J].Circ Res，2009，104（2）：170-178.

[18]Shan H，Zhang Y，Lu Y，et al.Downregulation of microRNA-133 and microRNA-590 contributes to nicotine-induced atrial remodelling in canines[J].Cardiovasc Res，2009，83（3）：465-472.

[19]Lasky JA，Ortiz LA，Tonthat B，et al.Connective tissue growth factor mRNAexpressionisupregulatedinbleomycin-inducedlungfibrosis[J].Am J Physiol，1998，275（2 Pt 1）：365-371.

[20]Gu J，Liu X，Wang QX，et al.Angiotensin Ⅱ increases CTGF expression via APKs/TGF-β1/TRAF6 pathway in atrial fibroblasts[J].Exp Cell Res，2012，318（16）：2105-2015.

[21]Duisters RF，Tijsen AJ，Schroen B.miR-133 and miR-30 regulate connective tissue growth factor：implications for a role of microRNAs in myocardial matrix remodeling[J].Circ Res，2009，104（2）：170-178.

[23]Rooij E，Sutherland LB，Thatcher JE，et al.Dysregulation of microRNAs after myocardial infarction reveals a role of microRNA-29 in cardiac fibrosis[J].Proc Natl Acad Sci USA，2008，105：13027-13032.

[24]DavisBN，HilyardAC，LagnaG，etal.SMADproteinscontrolDROSHA-mediated microRNA maturation[J].Nature，2008，454（7200）：56-61.

[25]Yang BF，Lin H，XiaoJ，et al.Themusclespecificm icroRNA miR-1 regulates cardiac arrhythmogenic potentialby targeting GJA1 and KCNJ2[J].Nat Med，2007，13（4）：486-491.

[26]Lu Y，Zhang Y，Wang N，et al.MicroRNA-328 contributes to adverse electrical remodeling in atrial fibrillation[J].Circulation，2010，122（23）：2378-2387.

[27]張瑩，張勇，蔡本質，等.microRNA在犬心房纖顫模型中的變化[J].哈爾濱醫科大學學報，2007，41（2）：92-94.

[28]Luo X，Zhang H.Regulation of human cardiac ion channel genes by microRNAs：theoretical perspective and pathophysiological implications[J].Cell Physiol Biochem，2010，25（6）：571-586.