微小核糖核酸在心房顫動心房電重構中的作用*

蔣智淵綜述, 鐘國強審校

綜述

微小核糖核酸在心房顫動心房電重構中的作用*

蔣智淵綜述, 鐘國強審校

心房顫動是臨床上最常見的快速型心律失常，致殘、致死率高。心房顫動發病機制復雜，心房電重構是其中的中心環節之一。心房電重構導致心房有效不應期縮短、傳導速度減慢，傳導異質性增加，利于心房顫動的發生與維持。微小核糖核酸（miRNA）是一類內源性非編碼小分子RNA，通過與靶基因mRNA的3’-非編碼區（3-untranslated region , 3’-UTR）結合，在轉錄后水平對靶基因的表達進行調節。近來的研究發現miRNA在心房顫動心房電重構中起著重要作用，本文將就這一問題展開闡述，為進一步理解心房顫動電重構的機制提供理論基礎，為心房顫動的防治提供一些新的思路。

微小核糖核酸；心房顫動；心房電重構

心房重構是心房顫動發病機制中的中心環節，心房重構包括電重構及結構重構，心房電重構是心房重構的重要組成部分[1]。心房電重構主要是由于離子通道、離子泵、離子交換體以及縫隙連接蛋白（Cx）在各種應激或病理情況下發生特性改變所致。其主要表現為心房有效不應期（AERP）和動作電位時程（APD）縮短、不應期離散度增加、傳導速度減慢和傳導異質性增加，這些電生理特性的改變為心房顫動的發生與維持提供了必要的基質。微小核糖核酸（miRNA）是一類長度約22個核苷酸的非編碼RNA，通過與特定mRNA 3’-UTR結合、抑制mRNA編碼的蛋白質翻譯來調控基因表達，近來的研究已經證實miRNA在心房電重構中起著重要作用。本文將簡要闡述miRNA在心房電重構中的作用機制，為尋找心房顫動治療的新靶點提供理論依據，為臨床上心房顫動的防治提供一些新的思路。

1 微小核糖核酸的生物學特征

miRNA是一類長約22個核苷酸的單鏈、內源性、非編碼的小分子RNA。大部分miRNA基因定位于基因間隔區，少數位于蛋白編碼基因或其它轉錄元件的內含子上。miRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用下，轉錄產生pri-miRNA。primiRNA在核酸內切酶Drosha及其協同因子DGCR8作用下被切割，產生長約60～70個核苷酸的莖環狀前體, 即premiRNA。pre-miRNA經Ran-GTP依賴的核質/細胞質轉運蛋白Exportin-5從核內轉運至胞漿，在胞漿中經核酸內切酶Dicer剪切形成長約22個核苷酸的雙鏈成熟 miRNA 分子[2]。其中一條與核蛋白復合體結合形成RNA誘導的沉默復合體（RNA induced silencing complex, RISC）并與靶mRNA結合發揮基因沉默效應，參與基因轉錄后水平的調控，而另一條則被降解[2]。

miRNA通過與靶基因mRNA 3’-UTR序列互補聯系于RISC，并負性調控靶基因的表達。miRNA調控靶基因的模式有兩種：一種是通過與靶基因mRNA結合，導致其降解而減少蛋白表達；另一種是則是通過抑制靶基因mRNA的翻譯來減少蛋白表達，這種作用模式并不導致靶基因mRNA的降解。miRNA作用模式的選擇取決于其與靶基因mRNA 3’-UTR互補的程度,若完全或近乎完全互補則通過前一種模式調控靶基因蛋白質的合成；若為不完全互補則通過后一種模式進行調控。大部分的哺乳動物miRNA通過后一種模式調控靶基因蛋白質的合成[2]。

2 心房電重構與心房顫動

2.1 鈣離子電流異常

Ca2+在動作電位的去極化過程中通過L型鈣離子通道（L-type Ca2+-channel，LTCC）進入心肌細胞內。Ca2+進入心肌細胞后，激活肌漿網（SR）上的鈣離子釋放通道，即蘭柯定Ⅱ型受體（RyR2），大量的Ca2+經RyR2由SR進入細胞內，從而引起心肌細胞收縮。經過RyR2釋放到胞漿的Ca2+與SR上鈣泵（Ca2+-ATPase，SERCA2a）從胞漿中泵入SR中的Ca2+保持著動態平衡。通常狀況下，SERCA2a的功能受到抑制性磷蛋白亞基（PLB）的限制，當受到腎上腺素刺激或者細胞內鈣超載時，鈣/鈣調蛋白激酶Ⅱ（Ca2+/calmodulin kinase type-2 ,CaMKⅡ）和蛋白激酶A（PKA）被激活，磷酸化RyR2和PLB。RyR2磷酸化后開放增加，而PLB磷酸化后則從SERCA2a上脫離，解除了對SERCA2a的抑制。這種調節機制可以在急性應激條件下增加心肌收縮力，但是長期的鈣超載與CaMKⅡ激活可以造成RyR2舒張期的不正常開放，從而導致舒張期SR Ca2+泄漏。這些舒張期釋放的Ca2+經細胞膜上的Na+/Ca2+交換體（Na+/Ca2+-exchanger ,NCX），將1個Ca2+轉運至胞外，而將3個Na+轉運至胞內，從而產生舒張期Na+內流，導致4期去極化，即延遲后除極（DAD）[3]。

心房顫動時心房肌細胞CaMKⅡ活性增加，RyR2過磷酸化，導致舒張期的SR Ca2+泄漏[4,5]，同時NCX的表達增

加[6]，從而增加了延遲后除極（DAD）發生的機率，觸發活動增加，易于心房顫動的發生。研究表明維持RyR2穩定性的FKBP12.6亞基基因突變鼠出現舒張期Ca2+泄漏，心房觸發活動增加，發展成為自發性心房顫動[7]。此外，近期研究發現cAMP反應元件調節器（CREM）過表達小鼠心房觸發活動增加，出現自發性心房顫動，RyR2介導的舒張期Ca2+泄漏則是其中的中心環節[8]。

心房顫動時快速心房率導致心房肌細胞內Ca2+累積，為了對抗慢性Ca2+超載，細胞內鈣依賴性磷酸酶/活化T細胞核因子 （NFAT）信號通路被激活，NFAT進入細胞核，抑制編碼Cav1.2基因的轉錄[9]。這使得平臺期進入細胞內的Ca2+內流減少，平臺期以及動作電位（APD）縮短，利于折返形成，從而誘發心房顫動、促進心房顫動的維持。

2.2 鉀離子電流異常

2.2.1 內向整流性鉀離子電流

內向整流性鉀離子電流有兩種，最主要的是IK1,其次是IKACh。IK1主要由Kir2.1亞基介導，與靜息電位、3期復極密切相關。心房顫動時IK1上調，導致APD縮短，易于折返的形成與維持[10,11]。IKACh是由膽堿能受體介導的鉀離子電流，心房顫動時膽堿能依賴的IKACh減少，但非膽堿能依賴的IKAChC增加，從而導致APD縮短[12]。阻斷IKAChC可以延長APD，減少心房顫動的發生[13]。

2.2.2 小電導鈣激活鉀通道

小電導鈣激活鉀（SK）通道是一類非電壓依賴性的選擇性鉀離子通道，其開放取決于細胞內鈣離子濃度。目前發現有3種SK通道：SK1、SK2和SK3，它們分別由KCNN1、KCNN2、KCNN3基因編碼，SK通道介導的鉀電流主要參與心房肌復極的過程。SK通道在心房顫動發病中作用，目前有不同的觀點。Qi等[14]發現心房顫動犬心房SK1、SK2上調，Zhang等[15]研究表明SK3過表達的小鼠心房顫動易感性增加，他們認為SK通道上調縮短APD，利于形成折返而誘發心房顫動。但是，Yu等[16]發現心房顫動患者心房SK1、SK2表達下調，Skibsbye等[17]也報道心房顫動患者心房SK2、SK3表達下調，SK通道表達下調，使得APD延長，增加早后除極發生的機率，通過增加觸發活動，而誘發心房顫動。雖然目前SK通道在心房顫動發病中的具體機制仍存在爭議，但其功能失調在心房顫動發病中的作用是肯定的，SK通道將會是心房顫動治療中的重要靶點。

2.2.3 延遲整流性鉀電流

延遲整流性鉀電流（IKr）是3期復極的主要離子電流，分為快速激活延遲整流性鉀電流、緩慢激活延遲整流性鉀電流（IKs）、超速激活延遲整流性鉀電流（IKur）。Hasegawa等[18]研究表明編碼IKs通道α亞基的KCNQ1基因G229D錯義突變，可導致IKs通道持續開放，縮短心房APD而導致心房顫動。Christophersen等[19]研究發現編碼IKur通道α亞基的KCNA5基因突變與孤立性心房顫動發生密切相關。

2.3 縫隙鏈接蛋白重構

Cx介導細胞間電和化學信號傳遞，在實現心房或心室同步收縮，保證心臟正常的節律性方面具有重要作用。Cx重構表現為Cx數量、功能及空間分布的異常，Cx重構使得傳導速度減慢、傳導異質性增加，利于折返形成[20]。Cx40、Cx43是哺乳動物心房最主要的Cx，研究表明Cx40、Cx43基因突變小鼠心房顫動發生率增加[21,22]。Igarashi等[23]證實利用Cx40、Cx43基因治療，可以恢復心房顫動豬心房肌細胞Cx40、Cx43的數量及空間分布，改善傳導速度，減少心房顫動的發生。

3 微小核糖核酸與心房電重構

3.1 微小核糖核酸-1與心房電重構

Girmatsion等[24]發現心房顫動患者左心房miRNA-1表達較竇性心律者下降接近86%，同時Kir2.1表達增加，IK1增加，他們推測miRNA-1通過調控Kir2.1調節IK1強度，引起APD變化而參與心房顫動的發生。但是，近期Jia等[25]發現快速心房起搏的兔右心房miRNA-1表達上調，通過下調KCNE1和 KCNB2的表達，增加IKs、縮短心房APD而誘發心房顫動。以上兩個研究中miRNA-1表達呈現相反的趨勢，是否miRNA-1在左右心房表達存在差異造成這種現象，有待于進一步研究來證實。

3.2 微小核糖核酸-21與心房電重構

既往的研究表明miRNA-21在心房纖維化中起著重要的作用[26]。近期Barana等[27]研究表明編碼LTCCα1c亞基的CACNA1C 和編碼β1亞基的CACNB2是miRNA-21調控的靶基因，miRNA-21上調后負性調控CACNA1C 和CACNB2，引起ICaL減少、心房APD縮短而引發心房顫動。

3.3 微小核糖核酸-26與心房電重構

Luo等[28]研究發現miRNA-26在心房顫動患者及心房顫動動物心房中均表達下調，同時伴有Kir2.1表達增加及IK1增大，此后他們利用熒光素酶報告基因、miRNA-26敲除等方法，進一步證實了miRNA-26通過負性調控編碼Kir2.1的KCNJ2基因而參與心房顫動。此外，他們還證實NFAT可以負性調控miRNA-26的轉錄。

3.4 微小核糖核酸-155與心房電重構

Wang等[29]發現非瓣膜性心臟病心房顫動患者左心耳miRNA-155表達較正常對照者增加增加了5.78倍，同時采用熒光素酶報告基因證實CACNA1C是miRNA-155調控的靶基因。

3.5 微小核糖核酸-328與心房電重構

Lu等[30]發現風濕性心臟病心房顫動患者心房miRNA-328表達較非心房顫動患者上升了3.5倍，快速起搏心房顫動犬心房miRNA-328較對照組上升了3.9倍，此后他們驗證了CACNA1C 和CACNB2是miRNA-328調控的靶基因，miRNA-328通過減少ICaL參與心房顫動的發生。此外，近期的Framingham Offspring 研究顯示外周血miRNA-328可作為預測心房顫動發生的良好指標[31]。

3.6 微小核糖核酸-499與心房電重構

Ling等[32]發現永久性心房顫動患者心房miRNA-499表達增加2.33倍，而SK3表達下降了46%，此后他們證實了KCNN3是miRNA-499的靶基因，miRNA-499通過負性調控SK3的表達，參與心房顫動心房電重構。

4 總結

miRNA在心房電重構中作用的闡明，對于更好的理解心房顫動心房電重構的機制具有重要的意義，也為阻斷心房電重構提供了許多新的治療靶點，在心房顫動治療上有著廣闊的前景。但是目前miRNA在心房電重構中的研究多局限于對離子通道的調控，心房顫動電重構中同樣起著重要作用的Cx、RyR2、NCX、CaMKⅡ等尚缺乏與之相關的miRNA的研究。其次，大部分哺乳動物miRNA與靶基因mRNA的3’-UTR

不完全互補結合，使得miRNA對靶基因的調控并非一一對應。一個miRNA可以調控多個靶基因，一個靶基因同時又受到多個miRNA的調控，大量的miRNA與其靶基因構成復雜的調控網絡，如何保證miRNA治療的特異性是涵待解決的問題。

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2014-08-25）

（編輯:汪碧蓉）

廣西自然科學基金資助（編號：2013GXNSFAA019167）

530021 廣西壯族自治區南寧市，廣西醫科大學第一附屬醫院 心血管內科

蔣智淵 主治醫師 碩士 主要從事心內科臨床工作 Email：mr_jzy@163.com 通訊作者：鐘國強 Email:gq_zhong@126.com

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1000-3614（ 2015 ）04-0392-03

10.3969/ j. issn. 1000-3614. 2015.04.022