miRNA在心血管疾病中的作用

鄭以鐸(綜述)，張國良，左 靜(審校)

(黃驊市人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，河北 黃驊 061100)

心血管疾病的發(fā)病率在中國居于首位，是目前臨床關(guān)注點高、研究進展快、較活躍的領(lǐng)域之一[1]。心血管系統(tǒng)的發(fā)生是一個極其復雜的生理過程，受多種基因、不同時空階段的調(diào)節(jié)。近年來的研究表明，微RNA(microRNA，miRNA)參與心血管系統(tǒng)的發(fā)生，miRNA與心血管疾病的關(guān)系也逐漸被認識，隨之迅速成為人們研究心血管疾病的新一代生化標志物[2]。探討兩者之間的關(guān)系，不僅可對心血管疾病的發(fā)病生理有全新的認識，而且可為心血管疾病的早期診斷及治療提供新的思路。

1 miRNA簡介

1993年Lee首次在線蟲中發(fā)現(xiàn)miRNA，被命名為lin-4[3]。miRNA以多種形式存在于動、植物細胞內(nèi)和細胞外的循環(huán)體液中，參與轉(zhuǎn)錄后基因表達調(diào)控，長度300～1000個堿基的最原始miRNA要經(jīng)過2次加工才能最終轉(zhuǎn)化為成熟的具有5′端磷酸基和3′羥基的miRNA，成熟的miRNA是一類保守的單鏈非編碼RNA[4]。研究顯示，成熟的miRNA可與其靶標信使RNA(messenger RNA，mRNA)的3′端非編碼序列互補結(jié)合，進而影響蛋白質(zhì)翻譯過程,起到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后基因表達水平的作用[5]。目前已達成共識，miRNA與靶標mRNA共同作用機制有以下三種：①當miRNA與某段目的基因序列不完全互補配對時，miRNA與其靶標mRNA的3′端非編碼序列不完全互補結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)翻譯過程但不影響其穩(wěn)定性；②當miRNA與目的基因完全互補配對時，靶基因斷裂，靶mRNA降解，調(diào)節(jié)方式與干擾小RNA(small interfering RNA，siRNA)相似；③以上兩種方式共同發(fā)揮作用，這種比較復雜[6]。研究結(jié)果顯示，同一miRNA可與多個靶基因結(jié)合，發(fā)揮互相調(diào)控的作用，miRNAs究竟以何種機制發(fā)揮其重要生物學作用，取決于其與靶標mRNA結(jié)合位點的互補程度及互補的堿基對數(shù)[7]。有學者發(fā)現(xiàn),miRNA與靶目標mRNA的5′端磷酸基相結(jié)合時可活化蛋白質(zhì)翻譯過程，同時發(fā)現(xiàn)該調(diào)控過程與富含腺嘌呤/尿嘧啶序列密切相關(guān)，但是確定的機制仍需進一步闡明[8]。目前人類發(fā)現(xiàn)的miRNA種類超過1000種，且不斷有新的種類被發(fā)現(xiàn)，對其生物學功能的研究僅限于數(shù)種，已經(jīng)證實與心血管疾病發(fā)生密切相關(guān)的miRNA有miR-1、miR-126、miR-133a、miR-299等，還有大量的miRNA調(diào)控蛋白及靶基因需要深入的探討。

2 miRNA與心血管疾病

心血管疾病已成為危害人類健康及導致死亡的主要原因。研究心血管疾病發(fā)病機制,預防其發(fā)生,治愈難治性心臟病是當前工作的重點與難點。最近大量研究表明,miRNA在心血管疾病發(fā)生、發(fā)展過程中起非常重要的作用。

2.1miRNA與心臟發(fā)育 哺乳動物胚胎期最早發(fā)育形成的器官是心臟，其在生命的維持過程中發(fā)揮重要的作用。miRNA是新發(fā)現(xiàn)的調(diào)控因子，在心臟的發(fā)育過程起到了舉足輕重的作用。Liu等[9]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠體內(nèi)miR-1和miR-133作為新型調(diào)控因子,調(diào)控著胚胎發(fā)育早期心臟發(fā)育的各個方面。研究表明，miR-1和miR-133可在心臟電傳導系統(tǒng)、調(diào)控心肌細胞的增殖和分化中發(fā)揮協(xié)同作用[10]。在心臟發(fā)育的特定階段，miR-1可作用于組蛋白脫乙酰基酶4促進成肌細胞分化，而miR-133可抑制血清反應(yīng)因子的表達介導成肌細胞的增殖。心臟房室結(jié)構(gòu)的發(fā)育過程也受到精密調(diào)控，已經(jīng)證實保守的miR-138特異性表達于斑馬魚心肌細胞，其可抑制靶基因(aldh1a2和cspg2)表達，發(fā)揮限制房室瓣區(qū)域特異表達基因向心室擴張的作用，使心室肌細胞發(fā)育正常，促進心臟房室及瓣膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)成[11]。另有研究發(fā)現(xiàn)，采用啟動子Nkx2.5操縱Cre同源重組技術(shù)敲除小鼠模型中的心臟組織miRNA特異性表達過程中必需的Dicer基因，小鼠出現(xiàn)多種心臟組織發(fā)育缺陷[12]。也有實驗表明，利用肌球蛋白重鏈基因啟動子控制Cre同源重組技術(shù)敲除出生后小鼠心臟模型中Dicer基因，對心臟房室結(jié)構(gòu)并沒有影響,但心肌收縮蛋白表達和心肌纖維排布均有所改變[13]。提示miRNA在心臟發(fā)育過程中至關(guān)重要。最新報道稱，miR-206可參與成肌細胞的分化過程，miR-24可促進成肌細胞分化標志基因表達，進一步證實miRNA在心臟發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用，病理狀態(tài)下miRNA基因表達異常，是心臟疾病發(fā)生的重要原因[14]。

2.2miRNA與動脈粥樣硬化 動脈粥樣硬化是一種最常見的血管壁慢性炎性反應(yīng)性血管病。對miRNA在其發(fā)病機制中的影響的認識隨著生物學技術(shù)的發(fā)生、發(fā)展也有了新的突破。研究證實，膽固醇水平的升高是動脈粥樣硬化形成的最危險的因素，且膽固醇還是動脈粥樣硬化斑塊脂質(zhì)核心的主要成分[15]。Horie等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在apoE基因敲除小鼠(apoE-/-)中，miR-33缺失有利于巨噬細胞釋放高密度脂蛋白膽固醇和膽固醇，抑制動脈粥樣硬化的發(fā)展形成。也有研究顯示，肝臟可通過調(diào)節(jié)miR-122的表達起到調(diào)控膽固醇合成的作用[15]。除此之外，miR-133、miR-758及miR-299也可通過調(diào)節(jié)膽固醇代謝影響動脈粥樣硬化的生理病理過程[17]。另有研究顯示，miR-155缺失抑制趨化性細胞因子表達，造成單核細胞在動脈內(nèi)膜上聚集形成粥樣斑塊；miR-155還可直接抑制B細胞淋巴瘤因子6基因表達，影響炎癥前因子核因子κB信號轉(zhuǎn)導，轉(zhuǎn)錄因子B細胞淋巴瘤因子6表達受限大鼠巨噬細胞的沉積促進了粥樣硬化斑塊的形成[18]。Iliopoulos等[19]研究發(fā)現(xiàn)，miR-370、miR-122、甘油酰基轉(zhuǎn)移酶、脂肪酸合成酶及乙酰CoA羧化酶1在動脈粥樣硬化大鼠肝臟組織中表達水平顯著升高，而肉毒脂酰轉(zhuǎn)移酶1表達水平下降。也有學者發(fā)現(xiàn)，miR-126可以通過誘導基質(zhì)細胞源性因子12的表達延緩動脈粥樣硬化的發(fā)展[20]。目前已在多種血管平滑肌細胞中發(fā)現(xiàn)miRNA特異性表達，提示其可通過調(diào)控血管平滑肌細胞在動脈粥樣硬化中的轉(zhuǎn)化過程，影響血管平滑肌細胞的增殖與遷移，進一步影響動脈粥樣硬化斑塊的形成，但是確切的機制仍不明確。

2.3miRNA與心肌梗死 伴隨我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，生活方式隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，一些慢性疾病，如動脈粥樣硬化、高血壓、心肌梗死等發(fā)病率出現(xiàn)升高的趨勢，也是病死率升高的主要原因之一。故對心肌梗死患者的早期診斷和治療變得尤為重要，隨著對miRNA深入研究，學者發(fā)現(xiàn)miRNA在心肌梗死診斷和治療的病理生理過程中發(fā)揮重要的作用。目前關(guān)于miRNA與心肌梗死后心律失常的研究集中在miR-1上。Cheng等[21]研究顯示，經(jīng)體外誘導的心肌梗死模型中miR-1能在培養(yǎng)液中穩(wěn)定存活24 h以上，同樣在大鼠心肌梗死模型中，miR-1能在心肌梗死后6 h達到表達高峰，3 d后漸漸降低到基線。也有研究發(fā)現(xiàn),大鼠心肌梗死后冠狀動脈閉塞，6 h后心肌梗死區(qū)miR-1表達水平下降，并且心肌梗死面積增大；同時檢測血漿發(fā)現(xiàn)，血漿中miR-1表達水平升高，說明miR-1是在心肌損傷以后釋放入血的[22]，提示miR-1可作為急性心肌梗死新的生物標志物。張睿[23]研究發(fā)現(xiàn)，miR-299對心肌具有高度特異性，其在充血性心力衰竭和正常心臟中幾乎不表達，而在急性心肌梗死患者中過度表達，意味著miR-299也可對早期心肌梗死作出相應(yīng)的診斷。另有報道稱，心肌梗死患者與對照組比較，miR-133和miR-328表達顯著升高，且心肌梗死7 d后會出現(xiàn)回降；但是快速型心率失常與無心率失常的心肌梗死患者比較，兩者差異無統(tǒng)計學意義[24]。因此，miR-133和miR-328可作為心肌梗死診斷的新生化標志物。雖然以上的研究報道顯示，各個指標之間存在著差異，但是足以證實miRNA在心肌梗死早期診斷中的地位。

3 小 結(jié)

miRNA以新型調(diào)控分子的身份出現(xiàn)在廣大學者的視線里，被認為是一種前途光明的臨床工具，其不僅可作為疾病的生物標志物也可被視為新的治療策略。迄今為止被確定的miRNA有數(shù)百種，其中30%的miRNA參與調(diào)節(jié)人類基因，由此可見，它極有可能作為未來基因療法的重要切入點。雖然miRNA在臨床上的應(yīng)用前景廣泛，但仍有諸多問題有待解決，建議以后的研究多集中在解決臨床基礎(chǔ)問題及其在心臟發(fā)育中發(fā)揮作用的機制方面。相信隨著研究的深入，miRNA在心血管疾病方面的應(yīng)用會取得更大進展。

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