中藥特異miRNA在心血管疾病治療中的作用

鐘莉萍，王肖龍，王英杰，沈智杰，林文勇，吳瑤瑤

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中藥特異miRNA在心血管疾病治療中的作用

鐘莉萍，王肖龍，王英杰，沈智杰，林文勇，吳瑤瑤

miRNA 是一類19個～25個核苷酸大小的非編碼RNA，參與了基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯的調(diào)節(jié)，在哺乳動物心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。最近研究表明：植物來源的miRNA 可以穩(wěn)定地存在于動物的血液中，并參與了機體多種靶蛋白的調(diào)控，因此檢測血液中植物源性miRNA水平的變化，對于評估中藥的療效和闡明其作用機制具有重要意義。

心血管疾病；miRNA；作用機制

miRNA 是一類19個～25 個核苷酸大小的非編碼的RNA，通過與靶基因(mRNA)堿基配對方式引導(dǎo)沉默復(fù)合體(RNA-induced silencing complex，RISC)降解mRNA或阻礙蛋白質(zhì)翻譯，在轉(zhuǎn)錄后水平負調(diào)節(jié)基因表達，從而參與細胞一系列重要進程。miRNA 主要在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達。成熟miRNA 結(jié)合到包含Argonaute (AGO)等蛋白的核糖核蛋白復(fù)合物中形成miRNA 誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(miRNA-induced silencing complex，miRISC)，從而介導(dǎo)特異mRNA 靶標(biāo)的轉(zhuǎn)錄后基因沉默。miRNA 和miRISC 復(fù)合體主要通過兩種方式調(diào)控靶基因的表達，一種是通過堿基非完美互補結(jié)合靶基因mRNA，阻礙翻譯過程，但mRNA水平維持不變；另外一種是完美互補結(jié)合靶基因mRNA，影響靶基因mRNA 的穩(wěn)定性或降解mRNA，從而間接調(diào)控生物的生長發(fā)育[1]。miRNA 通過調(diào)控靶基因的表達發(fā)揮生物學(xué)功能，已經(jīng)確定的miRNA功能涉及到生物的分子免疫機制、干細胞的分化、細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面等[2-5]。人類有1 500多個miRNA被鑒定，調(diào)節(jié)約60%的蛋白轉(zhuǎn)錄過程[6-7]。 2012年12月有研究報道通過給予選擇性的miRNA可以顯著促進心肌細胞增殖和心臟修復(fù)，40種miRNA可以有效增加乳鼠心肌細胞的DNA合成和胞質(zhì)分裂，進一步研究證實miR-590和miR-199a可以促進成體心肌細胞再次進入細胞循環(huán)，促進乳鼠和成體鼠的心肌細胞增殖[8]。也有研究報道[9-12]提示miR17-92，miR21，miR133 及miR29 等調(diào)控參與心臟損害修復(fù)。有研究表明miRNA 在哺乳動物體內(nèi)的血清和血漿中穩(wěn)定存在，參與調(diào)節(jié)體內(nèi)諸多生物學(xué)過程如細胞分化、凋亡、增殖。最近的研究也發(fā)現(xiàn)循環(huán)中的miRNA多數(shù)包裹在Exosomes里[13]，Exosomes是一種膜性囊泡，首先胞內(nèi)體膜通過逆出芽方式向內(nèi)出芽形成小囊泡，包容部分細胞漿成為多囊泡胞內(nèi)體；多囊泡胞內(nèi)體隨之與細胞膜相融合，存在于其內(nèi)部的囊泡結(jié)構(gòu)被釋放到細胞外形成Exosomes。由于其體積微小(<100 nm)，可有效避免單核巨噬細胞的吞噬，并能較自由地穿過血管壁及細胞外基質(zhì)，因此可以在體液中廣泛分布，最終可與周圍細胞發(fā)生膜融合，實現(xiàn)生物膜的循環(huán)，并傳遞蛋白質(zhì)、mRNA、miRNA，在細胞與細胞之間進行信息傳遞。Exosomes含有大量與其結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)的miRNA，通過自分泌或旁分泌的方式作用于自身或遠隔的靶細胞并調(diào)節(jié)其功能。Ji 等[14]在實驗中證實循環(huán)miRNA可以準確地反映心肌損傷情況，Exosomes攜帶的miRNA可能會成為診斷冠心病的新的生物標(biāo)志物[15-18]。課題組人員參加的研究結(jié)果顯示從心臟干細胞培養(yǎng)液中提取的Exosomes 中富含miR-451，直接心肌注射可以減緩缺血再灌注損傷[19]。我們在前期研究中證實iPS源的exosomes可以傳遞有心肌保護作用的microRNA，2014年11月18日在Chicago舉行的AHA年會做會議匯報。匯報的主題為：Exosomes From Induced Pluripotent Stem Cells Deliver Cardioprotective miRNAs and Prevent Cardiomyocyte Apoptosis in the Ischemic Myocardium，在研究中證實iPS源的exosomes可以傳遞有心肌保護作用的miRNA[20]。

在植物中普遍存在的核苷酸長度為19 nt ～24 nt內(nèi)源性單鏈非編碼miRNA，最近研究表明：中藥來源的miRNA可以通過日常攝食的方式進入人體血液和組織器官，調(diào)控人體靶基因表達，進而影響人體生理功能，中藥miRNA 可能是中藥作用的有效成分和物質(zhì)基礎(chǔ)。檢測血液中中藥源性miRNA水平的變化，對于評估中藥的療效和闡明中藥作用機制具有重要意義。植物中的miRNA會被甲基化修飾，即在其兩端加上甲基，把它“加固”，因此其結(jié)構(gòu)非常牢固，因而植物miRNA分子不容易被破壞。2012年張辰宇[21]在Cell Res上發(fā)表用含有大量miR168a 的稻米喂食小鼠后，血液內(nèi)miR168a 的含量迅速上升，證明水稻miR168a 通過膳食途徑進入小鼠體內(nèi)；在體外將合成的miR168a 轉(zhuǎn)染人的上皮細胞系，然后收集分泌的微囊泡并加入到HepG2肝細胞系中，發(fā)現(xiàn)它不能改變LDLRAP1 mRNA的表達水平，但卻降低了LDLRAP1 蛋白水平，這一結(jié)果說明miR168a 作用于LDLRAP1 mRNA 造成翻譯抑制，從而導(dǎo)致該蛋白含量下降。2015年張辰宇[22]在Cell Research發(fā)表了最新研究發(fā)現(xiàn)，miRNA2911能在金銀花煎劑中選擇性地富集，且小鼠飲用金銀花煎劑后，miR-2911在小鼠血漿和肺組織中富集。人工合成的miRNA2911可通過靶向作用于PB2 和NS1這兩個流感病毒復(fù)制必需的基因，抑制多種流感病毒；給小鼠飲用金銀花湯劑，可預(yù)防其感染IAV，并降低小鼠感染H5N1病毒后的死亡率。這些研究發(fā)現(xiàn)不僅證實外源的中藥或是食物中的miRNA，可被哺乳動物胃腸道有效地吸收，并能對細胞起到重要的調(diào)控作用。王宇亮等[23]在研究中驗證了丹參、生地黃中miRNA的存在，初步證明了生地黃經(jīng)水煎后部分miRNA可通過消化道進入人體血液中，中藥中被證實存在miRNA，這些特異的miRNA可以在物種之間傳遞，這些發(fā)現(xiàn)為研究中藥的作用機制提供了新的思路和策略。中藥中的miRNA 可能是中藥作用的有效成分和物質(zhì)基礎(chǔ)，相關(guān)機制可能是中藥療效的作用機制之一。

植物中的miRNAs是否能夠有效的干擾mRNAs，必須有足夠數(shù)量匹配RNA靶向沉默。細胞中發(fā)揮作用的miRNAs表達水平都非常高。而在細胞內(nèi)檢測到植物miRNAs表達相對較低。植物中的miRNA在物種之間傳遞遺傳信息的研究還處于起步階段，并且還有很多未知的領(lǐng)域。在張辰宇的研究中證實外源miRNA是通過exosomes運輸和發(fā)揮作用的，但其具體作用機制還不是非常清楚。

以中藥特異miRNA為切入點探索中藥的作用機制，將對中藥的功效和臨床應(yīng)用乃至中藥的劑型開發(fā)和新藥研制帶來新思路。中藥自身含有的miRNA可以進入人體，并發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，這對于中藥作用機制的研究和中藥的發(fā)展無疑具有非常重要意義。

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(本文編輯郭懷印)

國家自然科學(xué)基金項目(No.81303075)；上海市科委基金項目(No.14401931100)

上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院(上海 201203)

吳瑤瑤，E-mail：wangyingjie7421@163.com

R541 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2016.22.016

1672-1349(2016)22-2640-03

2016-09-08)

引用信息：鐘莉萍，王肖龍，王英杰，等.中藥特異miRNA在心血管疾病治療中的作用[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2016，14(22)：2640-2642.