miRNA 與心肌缺血再灌注的研究進展*

鄭重洲綜述，陳　燦審校（.廣東醫學院，廣東湛江52400；2.廣東醫學院附屬醫院心血管內科，廣東湛江52400）

·論著·

miRNA 與心肌缺血再灌注的研究進展*

鄭重洲1綜述，陳燦△審校（1.廣東醫學院，廣東湛江524001；2.廣東醫學院附屬醫院心血管內科，廣東湛江524001）

微RNAs；再灌注損傷；心肌缺血；心肌梗死；細胞凋亡；自噬

心肌缺血再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）是指在心肌梗死（myocardial infarction，MI）后的一個臨界時間內冠脈血流恢復再通，血流再灌注與心臟組織損傷密切相關。目前，冠狀動脈介入（PCI）術或者藥物溶栓已成為MI的常規治療手段，并能夠較好的改善患者的預后。然而，仍有部分患者的治療效果不佳，其機制可能是由于缺血心肌再灌注后導致心肌細胞結構、功能及微環境的變化從而導致心律失常、心肌頓抑、心肌冬眠等并最終導致心力衰竭甚至突發心搏驟停［1］。研究表明miRNA廣泛參與調控機體的正常生理和病理過程，如細胞凋亡、細胞分化、腫瘤發生、心臟發育和血管生成等。目前，研究證實miRNA能夠作用于相關靶分子，抑制心肌的I/R損傷。現就近年來與心肌I/R損傷相關的miRNA進行綜述，以探討其相關調控機制及臨床應用前景。

1　miRNA概述

miRNA是近年來研究較為熱門的內源性小單鏈非編碼RNA，成熟的miRNA大約由22個核苷酸組成；miRNA通過與靶mRNA的3′非翻譯區（3′UTRs）特異性結合，促進靶mRNA的降解或者翻譯抑制，負性調控基因的表達，從而發揮其生物學功能。miRNA對靶基因的調控并非“一對一”，現研究證實一個miRNA能夠調控多個不同的mRNA，而一個mRNA亦可同時被多個miRNA調節［2］。因此，miRNA在基因調節中發揮主要作用，能夠在機體不同的水平調節生物進程。

研究發現，miRNA在組織中呈特異性分布，如miR-208，僅在心肌中表達，且不受其他損傷的干擾［3］。此外，miRNA在機體病理生理進程中表現為特異性表達，參與心血管疾病以及腫瘤的侵襲和轉移。如miR-126過表達能抑制結直腸癌細胞的增殖，并促使癌細胞對化療藥物的敏感性增加［4］。近年來，多個miRNA已被證實與心肌I/R損傷相關，并且miRNA在心肌I/R損傷中呈動態變化。因此，分析與心肌I/R損傷相關的miRNA及其表達和功能將更具有臨床指導意義。

2　miRNA在心肌I/R損傷中的變化及作用機制

2.1miRNA與心肌細胞凋亡細胞凋亡（apoptosis）是心肌I/R損傷后心臟功能失調的重要原因。心肌I/R損傷引起的細胞凋亡與活性氧的（resctive oxygen species，ROS）產生、細胞內Ca2+超載等密切有關［5］。近年來研究表明心肌細胞的凋亡主要由線粒體途徑介導，通過改變該途徑的關鍵信號及靶點，最終導致心肌細胞凋亡。

心肌I/R損傷后，心肌細胞內會出現Ca2+超載現象，導致Ncx1蛋白激活并下調鈣調效應器（如BIM、CypD、CaMKIIδ）的表達，從而導致細胞最終的凋亡。Aurora等［6］研究發現，在心肌I/R損傷的小鼠模型中，miR-214的表達上調，并通過抑制Ca2+超載信號通路的效應分子，減少心肌I/R損傷引起的細胞凋亡和壞死。研究證實，電針預處理參與維持心肌細胞內Ca2+平衡［7］。Liu等［8］發現電針預處理能夠促進miR-214在心肌I/R損傷中的表達，進而增強電針預處理對心肌I/R損傷的保護作用。而在Lv等［9］研究中，miR-214在H2O2誘導的心肌細胞凋亡中表達明顯上調，并通過抑制人第10號染色體缺失的磷酸酶和張力蛋白同源的基因（PTEN），活化PI3K/Akt信號通路，最終抑制活性氧誘導的心肌細胞凋亡。

Shen等［10］發現miR-30b參與AngⅡ誘導的心肌肥大、心肌重構、血管生成和心肌細胞的凋亡。在AngⅡ誘導的心肌細胞的凋亡中，NF-κB可正反饋調控miR-30b的表達，而miR-30b則通過調節Bcl-2的表達在心肌細胞凋亡中發揮重要作用［11］。此外，在心肌I/R損傷的情況下，miR-30b能夠通過抑制親環素D介導的心肌細胞凋亡，從而減少心肌細胞梗死的范圍［12］。研究證實Ras-PI3K-Akt通路在細胞增殖、骨架重構、新陳代謝和凋亡中均起到重要作用［13］。最新研究顯示，過表達miR-30b能抑制H9C2細胞缺氧復氧損傷（H/R）誘導的細胞凋亡，這主要是通過上調Ras-PI3K-Akt信號通路實現［14］。

早前研究報道，清道夫受體A（SR-A）缺陷能夠減輕心肌I/R損傷，而miR-125b在SR-A缺陷的小鼠中的表達水平明顯高于野生型小鼠，在巨噬細胞中過表達miR-125b后H/R誘導的細胞損傷可得到顯著緩解［15］。最近研究發現，miR-125b可抑制P53介導的促凋亡信號通路以及TRAF-6介導的NF-κB激活，從而降低I/R后梗死區的面積并防止心功能紊亂，最終減輕I/R損傷導致的心肌損害［16］。

miR-21已被證實為心肌I/R損傷的重要抗凋亡因子。miR-21能夠抑制PTEN、PDCD4的表達，減少心肌細胞凋亡，改善心肌重構，從而改善心功能紊亂［17-18］。Wang等［19］通過小鼠心肌I/R損傷模型發現，與野生型小鼠相比，miR-494轉基因小鼠的心臟功能恢復較較好，梗死區面積較小，具體機制研究顯示miR-494能夠同時抑制抗凋亡因子（ROCK1、PTEN、CaMKIIδ）和促凋亡因子（FGFR2、LIF），進而激活Akt并最終上調線粒體抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL，從而發揮抗心肌細胞凋亡的作用。另外，miR-1作為心肌I/R損傷的損傷性因子，可通過調節HSP60、HSP70、Bcl-2促進心肌細胞的凋亡［20-21］。最近，Li等［22］報道miR-7a/b能夠負性調節PARP的表達，進而抑制心肌I/R損傷導致的細胞凋亡。Yang等［23］則發現miR-22作用于cAMP反應蛋白結合元件（CREB），發揮抗心肌細胞凋亡的作用。

研究證實心肌I/R損傷所致的心肌細胞凋亡或死亡，將會導致左室重構和電生理重構，最終導致心力衰竭甚至心搏驟停［2］。因此，闡明miRNA參與調控心肌細胞凋亡的作用機制具有重要意義，miRNA在未來或有可能成為治療心肌I/R損傷的重要靶點。

2.2miRNA與再灌注性心律失常再灌注性心律失常是導致心肌死亡的重要原因，心肌I/R損傷可通過改變基因的表達，進而引起心臟電傳導系統的功能障礙。研究證實miRNA參與了心律失常的調節。Yang等［24］研究發現，miR-1的過表達能減慢心肌細胞的電傳導和細胞膜去極化，其主要通過抑制KCNJ2和Connexin43的表達實現。此外，Callis等［25］研究表明miR-208a與心律失常密切相關，miR-208a可作用于GATA4介導的Connexin40，從而導致房室傳導阻滯。因此，miR-1、miR-208a可能會成為抗心律失常治療的靶點。

2.3miRNA與自噬自噬（autophagy）是細胞胞質蛋白或細胞器的自我分解代謝過程，以實現細胞本身代謝需要和細胞器的更新。研究顯示，心肌缺血和早期再灌注期間，低水平的細胞自噬能夠防止細胞過度凋亡，與心肌I/R損傷后心功能恢復密切相關，說明一定程度的細胞自噬有助于心肌I/R損傷后心功能恢復［26］。Wu等［27］研究發現，在心肌I/R損傷情況下，miR-101可調節心肌細胞的自噬。miR-101通過作用于自噬相關基因RAB5A 和Beclin1，調控心肌細胞自噬水平，從而負性調節細胞的凋亡，提示miR-101可通過誘導心肌細胞自噬來減輕心肌I/R損傷導致的細胞凋亡。盡管如此，miRNA參與自噬調節來保護心肌I/R損傷機制仍有待進一步探究。

3miRNA的臨床應用前景

目前仍不能確定藥物是否能夠調節疾病發生過程中miRNA的表達。Munoz-Pacheco等［28］發現，新型合成的降脂藥物依折麥布，可通過下調單核細胞表達miR-155、miR-222、miR-424和miR-503進而抑制其向巨噬細胞分化。因此，以現有的傳統藥物和miRNA為基礎的相結合的治療方案，也許能更進一步改善治療效果。

miRNA不僅參與了心肌I/R損傷的病理生理過程，而且作為心肌I/R損傷的標志物在臨床診斷和治療中具有重要意義。目前研究發現在心肌I/R損傷患者的外周循環血及尿液中可檢測到miRNA的變化，此外，在心肌梗死大鼠模型亦可檢測到外周血中的miRNA水平的改變。因此，這些miRNA如miR-1，miR-21、miR-208等可作為急性心肌梗死的血清生物標記物快捷、特異的反應患者的心肌損傷。此外，由于一個miRNA可能具有多個靶基因，使得其能夠作用于多個靶信號分子，提示與傳統的利用單個信號分子治療方案相比具有顯著的治療優勢。然而，miRNA之間也能夠互相干擾，妨礙了其作為治療靶分子的有效性。因此，miRNA應用于調控基因表達以防治疾病發生發展的安全性仍需進一步評估。

綜上所述，miRNA在心肌I/R過程中起著重要調控作用，不同的miRNA發揮的功能也不盡相同。隨著miRNA研究的不斷深入，miRNA抑制劑（或miRNA模擬物等調控miRNA表達的新技術出現，將為miRNA與心肌I/R損傷的研究提供新途徑，從而為miRNA應用于疾病診斷和治療帶來希望。

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（2015-10-23）