MicroRNAs 在急性心肌梗死診斷及預后中的研究進展

李奕帛 趙國安 孟衛正 王秀瓏 李東旭 林 飛

新鄉醫學院第一附屬醫院心臟中心 河南省心血管損傷與修復國際聯合實驗室，河南衛輝 453100

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）主要表現為心肌細胞死亡和心室不可逆重塑，導致心肌纖維化、心力衰竭和心源性猝死[1]。及時診斷可以減緩AMI 的發展，改善AMI 患者預后。臨床癥狀、心電圖和特定的心臟生物標志物是臨床診斷AMI 的主要方法。目前被提出用于診斷心肌梗死的生物標志物中，心肌肌鈣蛋白T（cardiac troponin T，cTnT）和心肌肌鈣蛋白I（cardiac troponin I，cTnI）是首選標志物[2]。然而，在嚴重的心力衰竭、甲狀腺功能減退、敗血癥等情況下也可檢測到其表達[3]，且肌鈣蛋白釋放時間相對延遲。尋找新的特異性生物標志物對AMI 的早期診斷十分迫切。隨著對AMI 潛在機制的廣泛研究，越來越多的研究證實，AMI 患者外周血微小RNA（microRNAs，miRNAs）中存在顯著表達，可用于早期診斷AMI[2-3]。循環中miRNAs 有望成為預測和診斷AMI 的生物標志物[4]。

1 miRNAs

miRNAs 是一類微小非編碼RNA，長度在22～24 個核苷酸之間，通過干擾蛋白質翻譯或促進信使RNA降解下調特定基因的表達[5]。miRNAs 參與心肌細胞分化、增殖、凋亡等過程，參與心肌梗死、心力衰竭、心律失常及動脈粥樣硬化等心血管疾病的病理過程[6]。在早期AMI 患者及AMI 小鼠模型中，miRNAs 如miR-1、miR-133、miR-208 和miR-499 可能會從壞死心肌中泄露，釋放到循環中，引起循環中miRNAs 水平顯著升高，經皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）后miR-208 和miR-499 水平迅速下降，提示miRNAs 可能是AMI 預后的潛在生物標志物。

1.1 miR-499

miR-499 在骨骼肌、心肌細胞和腦組織中表達，具有保護心肌細胞的作用。miR-499-5p 靶向作用于程序性細胞死亡因子4，保護心肌細胞免受AMI 誘導的細胞凋亡[7]；miR-499 通過抑制線粒體凋亡通路，對心肌細胞損傷具有保護作用[8]，而下調miR-499 可誘導心肌凋亡并增加心肌梗死面積。缺血預處理則上調miR-499 減輕缺血再灌注損傷[9]。Zhou 等[10]研究發現，AMI 時miR-499 釋放增加，靶向作用于α-7 煙堿乙酰膽堿受體加重內皮細胞損傷，導致AMI 后血管炎癥反應激活。

既往研究比較了miR-499 和一些傳統生物標志物如cTnI、cTnT 在AMI 患者中的水平變化，認為miR-499水平升高早于其他傳統生物標志物。在健康人體內，miR-499 處于低表達水平，AMI 發生24 h 后持續升高，7 d 后緩慢下降至初始水平[11]。此外，合并雙支和三支冠狀動脈病變的AMI 患者miR-499 水平顯著高于單支血管冠心病患者[12]。同時，AMI 患者miR-499 水平高于不穩定型心絞痛患者。miR-499 可能是早期診斷AMI 的重要分子標志物，其診斷價值可能高于cTnI。

1.2 miR-133

miR-133 在心肌細胞和心肌成纖維細胞中表達，干預心肌細胞早期分化和心臟發育，介導心肌細胞凋亡、心臟重構、心肌肥厚、心臟電生理等過程[13]。Sun 等[14]通過精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽修飾聚乙二醇納米顆粒載體將miR-133 遞送至AMI 大鼠心臟，可改善心功能，減少心肌梗死面積，并通過抑制心肌細胞凋亡、炎癥和氧化應激發揮心臟保護作用。miR-133過表達骨髓間充質細胞可改善AMI 大鼠心功能[15]。同時，有研究證實，miR-133 誘導心臟血管生成和血管再生，增加缺血心肌的血流量，預防心肌缺血[16]。Yu等[17]發現蘆薈大黃素可上調miR-133 抑制活性氧生成及caspase-3 凋亡信號通路來防止心肌梗死。

miR-133a 已被報道為AMI 潛在的強有力的生物標志物。AMI 患者血漿中循環miR-133a 水平高于非AMI 患者[18]。結扎大鼠冠狀動脈建立AMI 大鼠模型，發現AMI 后1 h 循環中miR-133a 快速升高，3～12 h 內達到高峰，12～24 h 開始下降，并且在AMI 患者中發現其血漿miR-133a 升高4.4 倍，血漿miR-133a與cTnT 呈正相關[19]。

1.3 miR-1

miR-1 是在心肌細胞中表達的miRNAs 之一，是第一個被發現與心血管發育相關的miRNA。上調miR-1 可能增加心臟和神經嵴衍生物表達的轉錄本2的表達并抑制caspase-3 的裂解來調節P19 分化的心肌細胞的增殖和凋亡[20]。在冠狀動脈粥樣硬化性心臟病患者和心肌梗死后的大鼠心臟中檢測到其水平升高[19]。Su 等[21]發現miR-1 在AMI 發生3 h 內明顯升高，12 h 內持續升高，24 h 開始降低。同樣，有研究認為在AMI 患者中miR-1 水平上調與cTnI 濃度呈正相關，而與左室射血分數呈負相關[22]，提示miR-1 是心肌細胞損傷和心肌收縮能力下降的標志。然而在另一項研究中，與健康對照組比較，急性ST 段抬高型心肌梗死患者單核細胞中miR-1 表達明顯降低[23]。Ma等[24]通過評估急性ST 段抬高型心肌梗死患者PCI 治療后1 周和6 個月心臟核磁共振結果發現，患者入院時miR-1 的表達與左心室舒張末期容積和左心室收縮末期容積指數呈正相關。受試者工作曲線分析顯示，miR-1 表達可預測AMI 后左室重塑，這些結果有力地支持了循環miR-1 可能是診斷AMI 的一種新的敏感生物標志物。miR-1 作為新型生物標志物，其潛在機制尚需進一步研究。

1.4 miR-208

miR-208 是心臟富含的miRNA，在哺乳動物心肌細胞中特異性表達，參與肌球蛋白基因表達的調節，通過肌球蛋白基因表達可能誘導與AMI 密切相關的心肌細胞肥大和纖維化[25]。有研究發現，經缺氧/缺血處理的新生大鼠心肌細胞中，miR-208 的表達水平明顯上調，且miR-208 靶向作用于Nemo 樣激酶，在人參皂苷Rb1 保護缺氧/缺血受損的新生大鼠心肌細胞中間接起作用[26]。

循環miR-208 被認為是診斷和治療AMI 的一個潛在的生物標志物[27]。Han 等[28]發現AMI 組血漿miR-208 水平明顯高于不穩定心絞痛組和正常對照組。AMI 患者心肌梗死后第5 天～3 個月，血漿miR-208 仍處于高水平[29]。miR-208a 在健康人群或非AMI 患者中檢測不到其表達，但miR-208a 在AMI 早期4 h 顯著升高，提示miR-208a 可能在心肌損傷的早期階段即泄露于血液中[30]。對于急性ST 段抬高型心肌梗死患者，血漿miR-208b 在梗死后12 h 內較健康對照組升高3000 倍，其峰值與cTnI 和射血分數密切相關，提示循環miR-208b 作為AMI 的理想生物標志物，在診斷急性ST 段抬高型心肌梗死或預測長期并發癥可能發揮作用[30]。

1.5 其他miRNAs

上述miRNAs 被廣泛研究認為可能是AMI 預后的潛在生物標志物，此外，其他miRNAs 在AMI 中的表達水平也有相關研究證實。通過測定AMI 患者和健康人群血清miR-126-5p 和白細胞介素（IL）-17A的表達水平，發現AMI 患者血清中miR-126-5p 表達降低，在缺氧條件下靶向IL-17A 調節H9c2 細胞的存活與凋亡[31]。此外，AMI 患者的血漿miR-21-5p 和miR-361-5p 水平升高，而循環miR-519e-5p 水平降低，受試者工作曲線分析提示，循環中的miR-519e-5p 可能是區分AMI 與其他缺血性疾病的生物標志物[32]。AMI 大鼠缺血心肌和H9c2 細胞中miR-346 表達增加，沉默miR-346 可靶向作用于核因子I/B 抑制心肌細胞的炎癥反應和凋亡[33]。

2 結論

MiRNAs 是心血管功能的關鍵調節因子。收縮功能不全的心力衰竭患者血清中miR-22、miR-92b、miR-320a 和miR-423-5p 水平升高，并與其預后相關[34]。過表達miR-133 和miR-590 可抑制轉化生長因子-β1（transforming growth factor-beta1，TGF-β1）和TGF-β受體Ⅱ型（TGF-beta receptor type Ⅱ，TGF-βRⅡ），促進房顫的發生；miR-130a 過表達靶向心臟間隙連接蛋白43 引起房性心律失常[35]；除在心臟中表達，miRNAs 亦可影響骨骼肌的增殖和分化、腫瘤細胞增殖及轉移[36]。血清中miR-1 和miR-133a 在肌肉損傷誘導的小鼠骨骼肌再生過程中顯著上調。噬血細胞綜合征患者血清miR-133 水平顯著上調[37]，而乳腺癌患者miR-133 下調[38]。miR-499 參與不同腫瘤的增殖和轉移[39]。miR-1 還可以作為抑癌基因抑制一系列癌癥的發生[40]。因此，當應用miRNAs 作為診斷生物標志物時，應進一步對AMI 患者骨骼肌、腫瘤標志物等進行確認，排除骨骼肌疾病、腫瘤及器官損傷等疾病。

本文分析miRNAs 在AMI 診斷、預后和治療策略中的潛在作用，闡述應用miRNAs 診斷AMI 的挑戰和臨床前景。盡管在臨床使用前仍有一些局限性有待解決，但應用循環miRNAs 在AMI 的早期診斷和預后方面顯示出巨大潛力。尋找在AMI 診斷和預后中具有潛在價值的特異性miRNAs 可能是未來的研究方向。