microRNA與心臟重構

摘要：微小RNA（microRNA）是一類長18～24個核苷酸的內源性非編碼小RNA，在轉錄后水平調控靶基因的表達。microRNA參與細胞增殖、分化、凋亡及腫瘤形成等生物學過程。新近研究發現microRNAs在心臟生理及病理過程中發揮重要作用：microRNA通過調節心肌細胞及間質重構參與心臟重構進程。

關鍵詞：microRNA；心臟重構；心力衰竭

中圖分類號：R541.7 R541.6 R541.1

心臟重構是許多心血管疾病進展的共同的病理變化，從病理基礎講，心臟重構一方面是指心肌細胞肥大、凋亡；另一方面是指細胞外基質的膠原沉積和纖維化；引起心肌細胞和細胞外基質比例失調，使心功能由代償轉向失代償最終導致慢性心力衰竭。如何預防和逆轉心臟重構以及降低心臟病患者的病死率一直是臨床關注的焦點。近年來，隨著microRNA（miRNA）研究的逐步深入，關于miRNA與心臟重構的研究已有陸續報道[1，2]。現就對miRNA在心臟重構過程中作用的最新進展作一綜述。

1 miRNA與心肌細胞重構

1.1 miRNA與心肌細胞肥大 現已證明多種miRNA在心肌細胞肥大中起重要調控作用。van Rooij等[3]用芯片技術篩查了2種小鼠心肌肥厚模型的心肌組織miRNA表達譜，發現主動脈縮窄模型組心肌組織中有27種miRNA表達上調，15種表達下調。而通過轉基因技術使小鼠心肌過度表達的心肌肥厚模型組的心肌組織中有33種miRNA表達上調，14種表達下調。2種模型中有21種上調的miRNA和7種下調的miRNA是共同的。提示miRNA的表達變化與心肌細胞肥大的發生、發展密切相關。

在miRNA與心肌細胞肥大的研究中，動物與細胞實驗[4]均證明，miRNA-1對心肌細胞重構表現為抑制性調節，在動物實驗鈣神經素轉基因小鼠（已公認的心力衰竭模型）中，miRNA-1的表達下調，過表達miRNA-1可通過下調鈣調蛋白、Mef2a與Gata4而減少心肌肥大[4]；在培養的心肌細胞，過表達miRNA-1抑制細胞肥大，其作用機制涉及Hand2途徑[5]。

miRNA-23是另一種調控心肌肥大的重要miRNA。在心力衰竭患者心臟組織，miRNA-23表達上調[6]。在培養的大鼠心肌細胞，過表達 miRNA-23a誘導細胞肥大[7]。異丙腎上腺素和醛固酮誘發心肌細胞肥大的同時miRNA-23a的表達上調，而沉默miRNA-23a基因則能抑制細胞肥大[8]。miRNA-23a的表達受鈣神經素一激活T細胞核因子通路所調節，miRNA-23a是通過下調肌肉特殊指環蛋白1而發揮作用[8]。

miRNA-133是miRNA-1的雙順反子，在許多情況下與miRNA-1具有相似的功能。人體心肌肥大樣本中，miRNA-1和miRNA-133的表達均下調。細胞實驗[9]證明，過表達 miRNA-133或 miRNA-1均抑制心肌肥大；相反，下調 miRNA-133的表達則誘導肥大。 miRNA-133抗心肌肥大作用涉及RhoA、Cdc42和Nelf-A/WHSC2途徑。另有研究表明[10]，當miRNA-133表達下調，進而上調血清反應因子和cyclinD2的表達，促進心肌細胞肥大。

sayed等[11]研究發現，心肌細胞內過表達miRNA-21時，其靶基因sprouty2表達下調，可促進心肌細胞發生肥大。用反義寡核苷酸使miRNA-21表達下調后，可明顯抑制心肌細胞的肥大。

1.2 miRNA與心肌細胞凋亡 心肌細胞死亡或凋亡，而心肌細胞再生能力受限，導致心肌細胞數量減少，并且引起非心肌細胞增殖，促進心臟重構。因此，阻止梗死后周邊區細胞凋亡可延緩心臟重構和心力衰竭[12]。

新近研究[13]發現，老齡小鼠（18～20個月）心臟中miRNA-34a表達上調，沉默miRNA-34a能抑制心肌細胞的死亡。這些作用是通過上調蛋白磷酸酶1調節亞型10而實現。另有報道[14]，急性心肌梗死患者血清中miRNA-34a表達上調，其機制與抑制醛脫氫酶2活性有關。

在細胞凋亡過程中發現miRNA-1和miRNA-133起相反的作用，前者通過抑制HSP60及HSP70發揮促細胞凋亡的功能，后者則抑制caspase-9發揮抗細胞凋亡功能[15]。有研究[16]還發現，Bcl-2是miRNA-1促凋亡作用的潛在靶點，在心肌缺血再灌注損傷的大鼠模型，Bcl-2與miRNA-1存在負相關。

游離脂肪酸類誘導心肌細胞凋亡也與miRNA密切相關。在培養的新生小鼠心肌細胞，棕櫚酸上調miRNA-195表達，升高活性氧的水平，增高細胞凋亡蛋白酶caspase-3的活性，同時誘導細胞凋亡。miRNA-195除了作用于sirtlmRNA 3'端非編碼區的兩個靶點而抑制sirtl表達外，也作用于Bcl-2，因為活化sirtl或過表達Bcl-2均可抑制棕櫚酸促凋亡作用[17]。

另外，有抗細胞凋亡功能的miRNA-21，對H2O2介導的心肌細胞損傷有保護作用，靶基因為程序性細胞死亡4，其下游信號分子AP-1也參與其中[18]。也有研究發現microRNA-21能夠抑制TNF-а誘導的心肌細胞凋亡，該作用可能是通過介導PTEN/AKT/FOX03a信號傳導通路實現的[19]。

2 miRNA與間質重構

2.1 miRNA與心肌成纖維細胞增殖 有效抑制CFs的增殖，對抑制心肌間質纖維化起著關鍵的作用。動物實驗[20]證明，大鼠冠脈結扎所致梗死周邊區miRNA-101a/b表達下調，體內過表達miRNA-101a可減輕梗死后心臟成纖維細胞增殖，改善梗死后的心功能。細胞培養實驗[20]證明，血管緊張素Ⅱ處理鼠心肌成纖維細胞引起miRNA-101a/b表達下調，而過表達miRNA-101a/b能顯著抑制血管緊張素Ⅱ促成纖維細胞增殖，其機制是通過c-Fos/TGF-βl通路所介導。在近期的研究中王玨等[21]研究發現miRNA-24能夠抑制大鼠乳鼠心臟成纖維細胞增殖，其作用是通過Furin-TGF-βl通路調控的。Thum研究小組[22]發現，miRNA-21通過下調spryl的表達來調節ERK-MAP激酶信號通路，促進成纖維細胞增殖。

2.2 miRNA與基質的沉積 心臟成纖維細胞在刺激因素的作用下自分泌和旁分泌生長因子和細胞因子、合成細胞外基質及蛋白酶參與心肌纖維化的發生發展。LIANG等[23]在小鼠心肌梗死模型中，心肌梗死邊緣區miRNA-21表達上調，TGF-β受體Ⅲ表達下調。miRNA-21可能通過抑制TGF-β受體Ⅲ的表達及促進膠原纖維含量增加參與心肌梗死心肌纖維化的形成。在近期的研究中王玨等[21]研究發現miRNA-24能夠抑制大鼠乳鼠心臟成纖維細胞Ⅰ型膠原蛋白的形成，其作用是通過Furin-TGF-βl通路調控的。miRNA-30和miRNA-133通過調控CTGF的表達來減少膠原合成[24]。CASTOLDI等[25]發現，miRNA-29b在血管緊張素依賴性高血壓患者心肌纖維化起重要作用，可能與下調miRNA-29b、促進I型膠原α1鏈基因（col1A1）的表達有關。

2.3 miRNA與基質金屬蛋白酶 基質金屬蛋白酶是一組重要的降解基質蛋白的酶類，能降解所有細胞外基質成分。心臟重構是因為基質金屬蛋白酶生成減少從而抑制了其對細胞外基質的降解所致。Limana[26]等研究發現高遷移率族蛋白1能上調miRNA-206并增強MMP2及MMP9的溶膠原活性，miRNA-206能下調TIMP-3水平，從而減少心肌梗死區的膠原沉積并增強溶膠原活性，緩解心肌梗死后的纖維化過程，并改善心肌功能。

3問題與展望

miRNA家族是基因表達調控網絡中的關鍵一員，參與影響多條信號傳導通路。深入研究miRNA在心血管系統的功能，將豐富我們對心血管生理和疾病的認識，并將推動和擴展心血管疾病的治療思路和方法。我們相信，隨著研究的深入，miRNA在心血管疾病中的作用機制將得到揭示，并研發出用于疾病診斷與治療的新技術及藥物。

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編輯/王海靜