microRNA在早期診斷急性心肌梗死中的研究進展

曹 彬，郭仁維

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·綜述與進展·

microRNA在早期診斷急性心肌梗死中的研究進展

曹 彬，郭仁維

microRNA在調節(jié)細胞和生物體生命活動中發(fā)揮著重要作用，在心血管疾病中亦有顯著的表達變化，在心肌梗死診斷中，已成為極具潛力的標志物。本文就microRNA與心肌梗死所致心肌缺血再灌注損傷、心室重構、心肌纖維化、心力衰竭等關系的研究進展進行綜述

心肌梗死；microRNA；心室重塑；心肌纖維化、心力衰竭

在發(fā)達國家，急性心肌梗死(AMI)早已成為死亡的首要原因，并且在我國的發(fā)病率也逐年上升。心肌梗死(MI)即心肌缺血壞死，在冠狀動脈粥樣硬化的基礎上，多因斑塊的破裂，導致出血及管腔內血栓形成阻塞血管，繼而心肌因冠狀動脈血流中斷發(fā)生壞死。如何及時有效做出明確的診斷，對心肌梗死的預后至關重要。肌鈣蛋白因其具有較高的敏感性、特異性，已作為“金標準”急性心肌梗死診斷中廣泛應用，但因其表達的滯后性，在心肌梗死早期診斷中并非盡善盡美。然而近年來研究表明，microRNA(micRNA)在調節(jié)細胞和生物體生命活動中發(fā)揮著重要作用，在心血管疾病中亦有顯著的表達變化，在心肌梗死診斷中，已成為極具潛力的標志物。

microRNA是近年來發(fā)現(xiàn)的一組內源性高度保守的非編碼的小分子單鏈，由21個～25個核糖核苷酸組成，通過抑制mRNA的翻譯或者促使其降解，從而調控基因表達和蛋白質翻譯過程，作為一個RNA調節(jié)因子，在細胞調節(jié)和生物體內重要的生命活動中發(fā)揮著重要作用[1]。自1993年Lee在線粒蟲第一次發(fā)現(xiàn)microRNA至今，已有1000多種 microRNA被發(fā)現(xiàn)，幾乎存在于所有真核生物中[2-3]，microRNA與靶基因之間并沒有專一性，一個靶基因受多個microRNA調節(jié)，一個microRNA也可調節(jié)多個靶基因[4]。近年來，關于micRNA的研究已成為當今醫(yī)學及生理學領域的熱點。大量研究證實：一些micRNA的表達在心血管疾病中發(fā)揮著重要作用[5]。本文就microRNA與心肌梗死所致心肌缺血再灌注損傷、心室重構、心肌纖維化、心力衰竭等關系的研究進展進行綜述。

1 microRNA與急性心肌梗死

近年來，報道指出20余種 microRNA可作為診斷心肌梗死的潛在生物標志物。由于，microRNA在血清中有抵抗RNA酶的作用，可能與外分泌體和微粒的包裹有關，且不易受放置時間長短、溫度、pH等條件的影響，具有較好的穩(wěn)定性、可定性、定量分析等優(yōu)點[6]。Zile等[7]發(fā)現(xiàn)microRNA-21在心肌梗死后前期表達下降，第5天明顯上升，并超過基線，以后逐漸恢復至正常水平。在心肌梗死病人血清中亦發(fā)現(xiàn)microRNA-208明顯升高，且長期高于正常，與左心室舒張末期容積呈正相關，說明microRNA-208可能參與心肌梗死后心肌重塑。Ai等[8]通過研究心肌梗死、穩(wěn)定型心絞痛(UA)及非冠心病病人血清中microRNA-1的表達，發(fā)現(xiàn)心肌梗死病人血清中microRNA-1水平明顯高于心絞痛病人，并且microRNA在非冠心病病人中很少表達，并對其特異性做ROC曲線分析，其ROC曲線下面前為0.774，說明microRNA-1是診斷AMI的潛在生化指標。相關研究發(fā)現(xiàn)miRNA-499除了在骨骼肌中有少量的釋放外，幾乎完全存在于心肌中[9]；Wang等[10]進一步證實microRNA-499幾乎不在非冠心病病人血清中表達。并且陳曦等[11]通過53例AMI和20例UA的病人病例組和30名健康人作為對照組來觀察microRNA-499、肌鈣蛋白I(CTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)在外周血中的表達情況，證實了AMI病人外周血中microRNA-499的表達水平明顯高于UA病人及健康人群，并且證實了外周血中microRNA-499的表達與CTnI及CK-MB呈正相關性。D’Alessandra等[12]通過PCR檢測技術發(fā)現(xiàn)急性心肌梗死病人血清中miroRNA-1、microRNA-133和microRNA-5P的表達水平上調，但是microRNA-122、microRNA-375的水平下調，并且病人溶栓或經皮冠狀動脈介入術(PCI)前后血清中microRNA含量變化與cTnI有正相關性。以上結果在大鼠模型上得到進一步的驗證。Li等[13]探索特異性較高的microRNA(microRNA-1、microRNA -133a、microRNA -208b和microRNA -499)在AMI中的診斷價值與肌鈣蛋白T的比較中發(fā)現(xiàn)，急性心肌梗死病人血漿中microRNA-1、microRNA-133a、microRNA-208b和microRNA-499水平高于健康志愿者(P<0.001)，可能是急性心肌梗死病人有益的生物標志物，但這些小RNA對急性心肌梗死的診斷不如心肌肌鈣蛋白T明顯。這些結果也在Gidl等[14]研究中得到證實，并且Gidl等還發(fā)現(xiàn)了microRNA-208b、microRNA-499-5p對左心室舒張末期容積有顯著影響，發(fā)生心肌梗死30 d內它們的水平越高，左心室舒張末期容積增加越顯著，病人死亡或發(fā)生心力衰竭的風險越高。而Xiao等[15]發(fā)現(xiàn)心肌梗死后24 h內microRNA-208a和microRNA-499預測心肌梗死面積優(yōu)于肌鈣蛋白I和肌鈣蛋白T。這些結果表明：某些microRNA可以作為診斷AMI的生物標記物。試驗證實[10]，心肌組織中micRNA-144在心衰和心肌梗死中發(fā)揮著重要的病理生理作用。

2 microRNA與心肌梗死后心臟病理變化

最近研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)血中存在microRNA，它作為一種調節(jié)因子在心臟發(fā)育、血管分化及再生中發(fā)揮著重要作用[16]。眾所周知，血管內膜損傷導致的血管一系列炎癥反應促進了粥樣斑塊的形成，發(fā)生心肌梗死后，上述炎癥反應進一步放大。Harris等[17]認為microRNA-126具有抑制血管炎癥反應的作用，其作用機制是通過降低血管內皮細胞黏附因子-1(VCAM-1)的表達來實現(xiàn)的，在血管炎癥反應過程中起重要作用。急性心肌梗死時，血管發(fā)生炎癥反應，VCAM-1活性增加，機體產生應激反饋調節(jié)，外周循環(huán)中microRNA-126的表達減少。心肌缺血再灌注損傷時，microRNA可以通過多種途徑發(fā)揮作用：如調控血管內皮損傷、激活白細胞、促進活性氧產生以及激活補體等[18]。Salloum等[19]在心臟缺氧及亞急性缺血處理的動物模型中研究發(fā)現(xiàn)，microRNA-1、microRNA-133、microRNA-21等通過調節(jié)心臟傳導、心臟結構及新生血管生成，防止心臟局部缺血；同時，它們還有促進內皮型一氧化氮合酶、低氧誘導因子、熱休克蛋白-70(HSP-70)、熱休克蛋白-20(HSP-20)等心血管系統(tǒng)重要蛋白合成作用。種種觀點表明microRNA-21對缺血再灌注損傷的心肌有保護作用，主要體現(xiàn)在HSP-70和內皮誘導型一氧化氮合酶可能通過某種機制參與microRNA-21的表達。如Villar等[20]發(fā)現(xiàn)用熱休克或預處理誘導microRNA-21 表達可明顯減少心肌梗死面積。Ji等[21]研究了老鼠頸動脈球囊血管成形術后microRNA的基因表達譜，發(fā)現(xiàn)micRNA-21 明顯上調，在培養(yǎng)的平滑肌細胞中敲除microRNA-21，平滑肌細胞增殖減少、凋亡增加。 結果表明microRNA-21具有促進增殖和抗凋亡的作用。 他們發(fā)現(xiàn)microRNA-21 是通過 FFEN、Bcl-2 介導細胞增殖和凋亡，從而促進和抑制血管壁新生內膜形成。

3 microRNA與心肌間質纖維化

心肌間質纖維化，是心肌梗死病人心功能下降的一個主要原因，它導致心臟收縮及舒張功能減弱，心功能下降，影響病人的預后。轉化生長因子-β(TGF-β)可誘導成纖維細胞和細胞外基質的合成。研究指出[22]，microRNA-101可以通過TGF-β通路抑制心肌成纖維細胞增殖和膠原蛋白沉積，抑制心臟纖維化，改善心臟功能，改善住院率和遠期病死率。而microRNA-21則恰恰相反，通過調控TGF-β通路，促進纖維細胞增殖和增加基質沉積。這種觀點在Patrick等[23]的研究中得到證實，他們發(fā)現(xiàn)在正常的心臟組織中microRNA-21低表達，但是在心室肥厚、心力衰竭及梗死后，其表達明顯增高。吳揚等[24]研究發(fā)現(xiàn)microRNA-21可以負性調節(jié)L-型鈣通道的表達，減少心肌細胞內鈣離子含量，從而抑制其收縮，延緩心室肥厚。van Rooij 等[25]闡述了microRNA 在心肌梗死后纖維化反應中的作用，發(fā)現(xiàn)心肌梗死后第 3 天～第14 天小鼠梗死區(qū)的邊界和偏遠地區(qū)有microRNA譜表達，尤其是microRNA-21、microRNA-214、和microRNA-223梗死邊界區(qū)表達增加，而micRAN-29b 和micRNA-143 表達下降。更值得注意的是，micRNA-29 在梗死區(qū)的邊界和偏遠地區(qū)表達都明顯下降[27]。microRNA-29 作為纖維化的調節(jié)因素，可能會成為治療心肌梗死后心肌重構的靶點。van Rooij等[25]的研究也證實micRNA-29可抑制心肌纖維化。他們研究發(fā)現(xiàn)心肌梗死后隨著microRNA -29 表達下調，蛋白質如膠原、原纖維蛋白和彈力蛋白表達增加。如果人為使microRNA-29b 的下調，組織中膠原的表達顯著增加，這說明microRNA-29 的下調使膠原 mRNA的表達上升。進一步研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子-β 可抑制microRNA -29 表達，誘導成纖維細胞轉化為成肌纖維細胞，在心肌纖維化過程中起到重要作用。以上研究表明microRNA -29 可抑制心肌纖維化。

4 microRNA與心力衰竭

心肌梗死病人容易發(fā)生猝死和長期并發(fā)癥，如心力衰竭，是影響心肌梗死病人預后的主要因素之一。Gidl等[14]發(fā)現(xiàn)，在使用左心室輔助裝置(LVAD)進行機械支持的心力衰竭病人中，micRNA-137a可促進α1-抗胰凝乳蛋白酶(ACT)表達，ACT分重構心室、抑制心室重構，減輕心衰程度，這表明microRNA-137a在改善心力衰竭和心室重構的病理過程中發(fā)揮有利作用。研究發(fā)現(xiàn)[19]，心肌梗死模型小鼠進行 Let-7c 抑制劑注射后，與未使用抑制劑小鼠相比，模型組小鼠左室射血分數(shù)和心輸出量明顯升高，提示Let-7c 抑制劑能抑制心肌細胞凋亡和心肌纖維化，改善心功能，說明抑制 Let-7cmicroRNA家族可以預防心肌梗死后心衰的發(fā)生和進展。Fleissner等[26]發(fā)現(xiàn)microRNA-24可以通過靶向作用轉錄因子GATA2和依賴p21激活 PAK4(p21活化激酶4)激酶，誘導內皮細胞凋亡。在斑馬魚胚胎中發(fā)現(xiàn)，提高micRNA-24表達后可能因為細胞凋亡增加而損害血管生成發(fā)育。因此，micRNA-24可能影響心肌梗死面積以及AMI后心肌重構和心功能的恢復。

5 microRNA 與心肌梗死治療

microRNA通過調控靶基因在心臟的病理生理過程扮演著重要的角色，且近些年來，microRNA在心血管領域可作為靶基因的治療，已成為研究熱點之一。Hu等[27]在大鼠的心肌梗死模型中發(fā)現(xiàn)，microRNA-210通過上調其表達來促進心肌缺血區(qū)域的血管再生，并且具有抑制心肌凋亡的作用，能最大限度地挽救瀕死心肌細胞，從而延緩了心臟的重塑。進一步研究發(fā)現(xiàn)，microRNA-210潛在靶基因主要有 Efna3、Ptp1b、Dapk1 和 Ctgf，這些基因多在血管再生和抑制細胞凋亡中發(fā)揮重要作用，因此，microRNA-210可能成為AMI治療的基因靶點。micRNA-1和micRNA-133不僅在心肌肥厚、心力衰竭起著重要調控作用[28]，還影響心肌電活動的調節(jié)[29]。若是能研究出其基因調控靶點，將大大減少高血壓性心肌病和心律失常的病死率。Hinkel等[30]認為 microRNA 可作為新的治療靶點，在小鼠心肌梗死模型中灌注 LncRNA-92a后發(fā)現(xiàn)，灌注的梗死區(qū)域 LncRNA-92a表達水平下降、心肌梗死面積減小以及幸存心肌細胞較多，由此可見，LncRNA-92a具有保護心肌細胞、促進新生血管形成及抗炎作用，可將LncRNA-92a作為心肌梗死后保護心肌的治療靶點。穩(wěn)定的microRNA模擬物或拮抗劑，可以通過調節(jié)microRNA 的表達，在心臟各病理變化過程中起到一定的心肌保護作用，使心肌細胞免受缺血再灌注損傷，因此將microRNA 作為治療靶點在現(xiàn)有的醫(yī)療條件下具有重要的臨床意義。

6 小 結

大量研究表明，microRNA在心肌梗死的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，在早期診斷急性心肌梗死診斷中發(fā)揮著重要作用，通過探索microRNA 在心肌梗死病理作用機制，為心肌梗死的靶向治療提供新思路。然而其分子機制仍有很多未知，還需要進一步探索。

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(本文編輯郭懷印 )

山西醫(yī)科大學附屬汾陽醫(yī)院(山西汾陽 032200)

郭仁維，E-mail：grhw0303@qq.com

R542.2 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2017.01.012

1672-1349(2017)01-0044-04

2016-07-18)

引用信息：曹彬，郭仁維.microRNA在早期診斷急性心肌梗死中的研究進展[J].中西醫(yī)結合心腦血管病雜志，2017，15(1)：44-47.