MicroRNAs與老年心血管疾病研究進展

張丹丹 李雷

隨著社會老齡化的加劇，老年心血管疾病發病率不斷增加。心血管疾病的發生發展過程受腎素-血管緊張素-醛固酮系統（RAAS）、內皮素、緩激肽、兒茶酚胺、基質金屬蛋白酶、細胞內鈣、轉化生長因子及結締組織生長因子等多種因素的調控。研究表明，微小RNA（microRNA，miRNA）在心血管系統中表達豐富，在許多心血管疾?。ㄈ鐒用}粥樣硬化、高血壓、冠心病、心力衰竭、心律失常等）的發生發展中均發現miRNA表達水平的變化［1］。目前的研究表明，miRNA的表達和調控在心血管疾病中發揮重要作用，miRNA很可能是一種潛在的具有高敏感性的心血管疾病早期診斷和治療的新型生物標志物［1-2］。本文就miRNA在老年心血管疾病中的研究進展進行綜述。

1 miRNA概述

miRNA最早于1993年在線蟲中發現，之后迅速成為生物醫學領域的研究熱點。它是一類具有反轉錄調節活性的內源性單鏈非編碼小RNA，長度約18～24個核苷酸，在進化上高度保守，通過與靶基因3'非翻譯區（3'UTR）結合，在轉錄后調控各種基因的表達水平。一般來說，miRNAs由RNA聚合酶Ⅱ轉錄成初級轉錄產物，再被Drosha和Disher內切酶進一步處理，產生一個短的RNA雙鏈。雙鏈中的一條被加載到RNA誘導的沉默復合物中與靶mRNA結合，而另一條通常（但并不總是）被降解［3］。目前在人體中已發現2500多種miRNA。一種miRNA可參與多種基因的表達調控，而一個基因又可被多種不同的miRNA調控［4］。miRNA 主要產生于血細胞、心、肝、肺、腎等組織［5］，參與多種生物學功能，如胚胎干細胞分化、平滑肌細胞表型轉換、內皮細胞過度反應、RBC生成和心肌細胞增殖等過程［6-8］。在應激或各種病理條件下，miRNA可參與調節不同的心臟病理變化，如收縮力、心律失常、心肌梗死、肥大和遺傳性心肌病等［9］。

最近幾十年，科學家陸續在心血管疾病動物模型和病人心臟及血液中觀察到miRNA的表達變化，尤其是近期對于微囊泡和外泌體包裹的miRNAs研究［10］，發現其既可被鄰近細胞攝取，也可被遠端細胞攝取，既可作用于細胞內，也可作用于細胞外，提示從分子生物學層面，miRNA在心血管疾病病理生理的發生發展進程中可能起至關重要的調節作用。miRNAs在循環中非常穩定，表現出許多生物標志物共有的基本特征，且其表達具有組織、疾病特異性，且miRNA通過序列特異性擴增方法容易檢測到，因此作為心血管疾病診斷和治療的生物標志物具有諸多優勢［11］。

2 miRNA與心血管疾病

2.1 動脈粥樣硬化 動脈粥樣硬化是一種由內皮細胞損傷和內皮下脂蛋白沉積引起的動脈壁慢性炎癥性疾病，其形成機制是一個多階段的過程，涉及脂質功能障礙、炎癥反應、免疫反應和衰老等因素，與缺血性心臟病、高血壓、外周動脈疾病和卒中等疾病有關。在血管系統中，衰老可促進動脈粥樣硬化的發生發展，其機制是一氧化氮生物利用度降低和NF-κB活化增加，導致內皮細胞炎癥［12］。衰老過程中，細胞功能和細胞外基質的變化使心房壁容易發生動脈粥樣硬化病變。過去幾十年的研究已經揭示了動脈粥樣硬化斑塊形成和發展的關鍵信號和分子調控途徑。最近出現的miRNAs作為病理生理過程的重要調節因子，其在細胞黏附、增殖、脂質攝取和流出以及炎癥介質生成過程中的作用，為研究其對動脈粥樣硬化通路的影響提供了新的分子視角及新的治療靶點。一些研究表明，miRNA失調在動脈粥樣硬化性疾病的發展中起著至關重要的作用，包括從斑塊形成到失穩、破裂的每一步。研究發現，miR-122是膽固醇和脂肪酸合成的關鍵調節因子，因此也能調節脂蛋白的穩態［13］。MiR-223和miR-27b作為轉錄后關鍵的調控中心，可控制膽固醇和脂蛋白代謝的基因網絡。miR-223抑制參與膽固醇生物合成（HMGS1，SC4MOL）和 HDL-C 攝取（SRB1）的基因，敲除小鼠miR-223后其HDL-C水平升高，且肝臟和血漿TC水平升高［14-15］。在動脈粥樣硬化小鼠模型中，靶向刪除miR-33可提高血漿HDL-C水平，增強其抗炎作用，減輕動脈粥樣硬化的程度［13］。miR-181可通過調節動脈粥樣硬化的細胞因子應答來減輕動脈粥樣硬化程度；miR-143/miR-145是血管平滑肌細胞收縮功能的主要調控因子［7］。在冠狀動脈狹窄病變中，miR-21和miR-146a的表達與斑塊穩定性有關，miR-155的表達水平與斑塊穩定性呈負相關［16］。

2.2 高血壓 高血壓是老年人最常見的慢性疾病之一，是腦卒中、冠心病、心力衰竭和慢性腎功能衰竭的主要危險因素［17］，其發生發展與血管硬化、內皮功能障礙、心臟重構、RAAS系統激活、炎癥、衰老等密切相關。體外和體內研究證實，在與心血管疾病相關的各種病理條件下，miRNAs對內皮細胞基因的表達和功能具有決定性作用［18］。MiR-21與高血壓密切相關，參與高血壓及相關心血管并發癥的發生發展，包括RAAS、炎性細胞因子和內皮功能障礙，但其作用靶點和機制仍有待進一步研究［19］。降低高血壓大鼠miR-208a水平不僅可預防病理性肌凝蛋白交換和心臟重塑，還能改善心臟功能和生存狀態［20］。有臨床研究表明，原發性高血壓病人外周血miR-34a表達上調。最近研究還發現，在缺氧誘導的肺動脈平滑肌細胞中，miR-1表達下調，促進精氨酸激酶1（SphK1）表達，而SphK1的上調與肺動脈高壓病人血管重塑相關，因此miR-1高表達可能是誘導肺動脈高壓發生發展的原因之一［21-22］。在人的血清或血漿中，檢測到 miR-130a、miR-210、miR-150、miR-191、miR-23b、miR-451等的高表達，可作為早期診斷高血壓的生物標志物［21］。另外，miRNAs作為一種生物標志物，也可用于高血壓相關卒中的早期檢測［21］。

2.3 冠心病 冠心病是指冠狀動脈粥樣硬化、炎癥、栓塞等引起血管管腔狹窄或阻塞，造成心肌缺血、缺氧或壞死而導致的心臟病，多見于老年人。臨床上分為急性冠脈綜合征和慢性冠脈疾病。近年來，多個實驗模型結果表明，miRNAs表達水平的變化與包括冠心病在內的人類心血管疾病有關［23］。研究發現，在冠心病病人的血清和血漿中，miR-126、miR-17、miR-19a 和miR-155 表達上調［24］。

在急性心肌梗死中，miR-1、miR-208a、miR-208b、miR-499、miR-134和miR-186等表達均有變化。miR-1和miR-133與心肌梗死面積、LVEF和死亡率相關［25］。也有研究者認為，冠脈內miR-133水平升高是支架內再狹窄良好的預測因子［26-27］。Liu 等［28］研究認為，miR-21與肌鈣蛋白水平呈正相關，可作為一種新型心肌梗死后心臟重構的預測標志物。Silverman等［29］的研究發現，miR-150-5p、miR-29a-3p和miR-30a-5p與心律失常猝死風險增加相關。而在其他冠狀動脈疾病中，miR-451、miR-21、miR-636、miR-380、miR-17、miR-21、miR-29b、miR-192和miR-194等表達也有變化，且表達變化不盡相同。與單一的miRNA相比，將循環中的幾個或多個miRNA作為miRNAs小組同時分析，可用于冠心病的早期發現，評估其嚴重程度和預后的指標，從而提高冠心病的預測能力［30］。也有研究提到，miRNA預測急性心肌梗死后心力衰竭具有性別差異［31］。對于位于X染色體上的miRNA，因為它們可以逃避X染色體的失活，并受性激素的調節，因此會出現性別特異性的表達特征［31］。

2.4 心力衰竭 老年心血管疾病病人機體功能衰弱，疾病終末階段常常是心力衰竭，預后差，病死率高。由于目前已知的生物標志物成本高，且特異性低，難以用于早期診斷。目前臨床評估仍是缺血性心力衰竭最準確的診斷方法。根據LVEF可將心力衰竭進一步區分為射血分數降低的心衰（HFrEF）、射血分數中間值的心衰（HFmEF）和射血分數保留的心衰（HFpEF）。隨著近年來對miRNAs研究的不斷深入，特別是其作為基因表達調控因子的潛在作用，miRNAs在循環系統中作為疾病生物標志物的潛力顯著增加。miRNA分子表達異常會導致心臟病理過程的改變，這些過程與心肌梗死后由心肌肥厚向心力衰竭的轉變有關［32］。在一項回顧性分析中，發現了58個miRNA與缺血性心力衰竭的發生發展相關，其中研究最多的是miR-499、miR-1、miR-133a 和 miR-208b［33］。心力衰竭病人中，miR-423-5p和miR-499表達上調［24］。有研究發現，血漿miR-20a-5p的表達水平與梗死后心力衰竭大鼠左心室重構有關［34］。此外，梗死后心力衰竭病人血漿miR-20a-5p、miR-340-5p和let-7i-5p水平明顯升高，這3個miRNAs的靶基因與雷帕霉素、NF-κB、TNF、細胞凋亡和p53信號轉導途徑相關。另外miR-20a-5p的表達水平與左室舒張末期內徑和左室舒張末期容積呈正相關，與左心室狹窄程度亦顯著相關［34］。研究發現，心肌肥厚病人血清miR-29a表達水平明顯高于單純高血壓病人，且miR-29a可在高壓狀態下促進心室肌細胞的重構和肥大，參與心力衰竭的發生發展［35-36］。心肌梗死后心力衰竭病人miR-155水平升高，左室舒張功能降低，心功能變差［37］。MiR-423、miR-1254 和 miR-1306 表達水平的改變可作為心力衰竭病人的預后評估標志物［38-39］；miR-650 、miR-1228、miR-662、miR-518、miR-3148、miR-21和miR-299-3p與N端前腦利鈉肽（NT-pro-BNP）相關［40］，通過將NT-pro-BNP與miR-146a、miR-221、miR-375、miR-423-5p、miR-30c和miR-328等 miRNA表達水平相結合，可優化對心力衰竭的診斷［38，41］。

2.5 心律失常 心律失常是老年心血管疾病中重要的一組疾病，常與其他心血管疾病伴發。MiR-1/133a可通過調節心臟動作電位的各時相來控制心臟電傳導和自律性［42］。心律失常病人中，miR-1、miR-130a 和 miR-378等表達上調［24］。MiR-208a的心臟過表達可引起小鼠心肌細胞的增殖和心律失常［15］。也有研究認為，miR-1可通過調控轉運相關基因突出融合蛋白（STX6）調節細胞內鈣離子并參與心律失常的發生［43］。心房顫動（房顫）是老年病人最常見的持續性心律失常，新發房顫最重要的危險因素是老齡化，同時人口老齡化也是房顫病人數量不斷增加的重要原因。鋅指同源框3基因（ZFHX3）功能缺失、突變與房顫風險增加相關。ZFHX3基因敲除后的小鼠miR-133a和miR-133b表達顯著下調，miR-184表達上調最顯著，而133a/b模擬物可逆轉ZFHX3基因缺失介導的心臟重構和房性心律失常的信號轉導［44］。在心包炎大鼠模型中，miR-21和信號轉導子、轉錄激活子3（STAT3）表達均上調，miR-21表達下調，減少了STAT3的磷酸化，可改善心房纖維化，減少心房傳導的不均一性以及房顫發生率［45］。此外有研究證實，心肌受損后miR-21表達上調也與房顫的發生有關［46］。

3 展望

大量證據表明，miRNA在心血管系統中表達豐富，且在疾病進程中發揮重要作用。因此深入理解miRNA與老年心血管疾病的關系對于優化疾病預防、診斷與治療至關重要。雖然miRNA與相關的心血管疾病關系的研究取得了一定進展，但目前關于miRNA與老年心血管疾病的潛在網絡機制的認識并不完整，miRNA靶向藥物亦處于研發階段，因此目前在臨床上的應用仍受到多方面的限制。全面系統地研究闡明miRNA功能分子機制，明確miRNA作為不同病理生理狀態的生物標志物的作用，將有助于我們深入了解老年心血管疾病發生發展的進程，并為疾病的預防、診斷與治療提供新的思路。