miRNA 在急性心肌梗死早期診斷中的作用及其機制研究

李 穎，張再偉

（1.濟寧醫學院臨床醫學院，山東 濟寧 272000；2.濟寧市第一人民醫院心內科，山東 濟寧 272002；3.濟寧市第一人民醫院心血管病研究所，山東 濟寧 272002）

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）是由冠狀動脈急性、持續性缺血缺氧所引起的以心肌細胞死亡為基礎病理變化的缺血性疾病。臨床上主要表現為持續而劇烈的胸骨后疼痛，伴有特異性心臟標志物增高及心電圖的動態衍變，常并發惡性心律失常、休克或心力衰竭等嚴重威脅患者生命的癥狀[1]。早期、及時的診斷對控制急性心肌梗死的發展、采取適當的救治措施具有重要意義。微小RNA（microRNA）是長度約為18～22 個核苷酸的非編碼RNA。已有研究表明，miRNA 參與多種生物學過程，包括細胞增殖、凋亡和炎癥反應等，并與疾病密切相關，尤其在心血管疾病中發揮重要作用。AMI患者與健康人部分miRNAs 存在表達水平的差異性，上調或抑制部分miRNAs 的表達水平，可減少心肌細胞的損傷，這提示miRNAs 可作為AMI 早期檢測及AMI 發生后心功能不全的生物標志物，并可能成為AMI 新的治療靶點。本文主要綜述miRNAs 在AMI 中的研究進展，旨在為臨床早期診斷及治療AMI 提供新的思路。

1 miRNA 在急性心肌梗死早期診斷中的價值

目前，急性心肌梗死的診斷方法主要包括缺血性胸痛的病史，心電圖的動態衍變及心肌壞死的血清心肌標志物濃度的動態改變。其中天冬氨酸轉氨酶（AST）、肌酸激酶（CK）、肌酸激酶同工酶（CKMB）、肌鈣蛋白Ⅰ（cTnⅠ）和肌鈣蛋白T（cTnT）為傳統的診斷AMI 的血清標志物[2，3]，這些標志物在AMI發生幾小時后才會升高，并且在肝臟疾病、休克、心肌炎等疾病中也可升高[4]，易導致假陽性影響診斷的特異性。因此，迫切需要一種易檢出、穩定性好、組織特異性強，并且可在疾病發生早期檢測到的生物標志物。研究表明[5-7]，miRNAs 具有組織和細胞特異性，可作為檢測AMI 的潛在生物標志物。Zhong Z等[8]利用RNA 測序的方法對16 例AMI 患者和6 例非AMI 患者的miRNA 表達譜進行檢測，結果顯示，與非AMI 組相比，AMI 組共有181 個差異表達的miRNAs，其中上調的miRNAs 有96 個，下調的miRNAs 有85 個。Wang X 等[9]對50 例AMI 患者和50 例非AMI 患者的miRNA-499、miRNA-22 相對水平進行檢測，證實兩者對AMI 的診斷均具有較高的敏感性和特異性。另有研究表明[10]，miRNA-499 幾乎只在心臟產生，并且在其研究的AMI 患者中均可檢測到，對于單個、獨立的miRNA，miRNA-499 可能比其他miRNA 具有更好的診斷準確性[5]。Su T 等[11]將3 h 內急性胸痛患者分為AMI 組和非AMI 組，結果發現，AMI 組miRNA-1 表達水平顯著高于非AMI。Yang J 等[12]通過體外細胞試驗建立小鼠AMI 模型，發現心肌細胞損傷后miR-134-5p 的表達水平上調；在小鼠心肌梗死區、循環中同樣檢測到miR-134-5p 的表達水平上調。大量研究表明，miRNA 在心肌梗死早期診斷中的重要價值，其中在心肌梗死發生后表達上調的miRNA 有miRNA-126、miRNA-21[13，14]、miRNA-32-5p[15]、miRNA-142[16，17]、miRNA-122-5p[18]、miRNA-19b-3p、miRNA-186-5p[19]、miRNA-223、miRNA-483-5p[20]；在心肌梗死發生后表達下調的miRNA 有miRNA-375[21]、miRNA-125b[22]、miRNA-22-5p[18]、miRNA-133、miRNA-208[23]。總之，大量臨床對照研究證實，miRNA 在AMI 患者與健康人群之間存在差異性表達，這為miRNA 成為AMI潛在診斷標志物奠定了理論基礎。

2 miRNA 在心肌梗死發生發展過程中的作用

2.1 miRNA 與動脈粥樣硬化 心肌梗死主要是由于動脈粥樣硬化斑塊破裂、潰瘍導致冠狀動脈內血栓形成，使心肌血流減少或遠端血小板栓塞，心肌長時間缺血缺氧從而導致心肌壞死[24]。miRNA 可調控冠狀動脈粥樣硬化形成和發展的過程，干擾心肌梗死的發生[25]。部分miRNA 可加重動脈粥樣硬化，其中miRNA-122 通過調節膽固醇和脂肪酸代謝，促進總膽固醇和甘油三酯的形成[26，27]。miRNA-370 可直接或間接通過miRNA-122 控制成脂基因的表達，導致甘油三酯蓄積[28]。miRNA-33 可調節肝臟中HDL生物發生和細胞膽固醇流出，增加斑塊大小和脂質含量[29]。miRNA-126 水平與冠狀動脈粥樣硬化狹窄程度呈正相關[8]。miRNA-21-3p 通過靶PTEN 促進VSMC 遷移和增殖，從而加速動脈粥樣硬化的發展[30]。部分miRNA 可通過預防或治療動脈粥樣硬化對心肌梗死起保護作用。miRNA-30C 具有下調磷脂合成和脂蛋白分泌的功能[31]。miRNA-146 通過負性調節Toll 樣受體4，減少氧化型低密度脂蛋白積累發揮作用[32]。Loyer X 等[33]研究發現，在小鼠體內特異性阻斷miRNA-92a 的表達可以改變動脈粥樣硬化的發展，縮小斑塊的大小。miRNA-712 的表達下調，可有效抑制冠狀動脈粥樣硬化病變的發展[34]。總之，miRNAs 參與動脈粥樣硬化的形成，為miRNAs 在心血管疾病過程及臨床治療中的潛在應用提供了重要理論依據。

2.2 miRNA 與炎癥反應 炎癥反應在AMI 的發生發展過程中起重要作用。AMI 發生后，梗死的心肌細胞激活免疫系統引發炎癥反應，清除壞死的心肌細胞和基質碎片。研究表明[35，36]，過激的炎癥反應會增加基質降解、抑制膠原沉積、激活促凋亡通路，加重心肌損害和心室重構，導致功能障礙。Hu G 等[37]研究發現，抑制miRNA-124-3p 的表達對缺氧誘導的H9c2 心肌細胞具有保護作用，進一步研究發現，miRNA-124-3p 通過靶向NKRF、抑制NF-κB 通路，抑制心肌細胞炎癥反應，對心肌梗死起保護作用。miRNA-140 也可通過抑制NF-κB 信號通路，抑制心肌細胞炎癥和細胞凋亡，發揮心肌保護作用[16]。TLR 通過刺激miRNA-147 表達上調，防止過度炎癥反應，起到保護心肌細胞的作用[38]。Zhong Z 等[8]研究發現，miRNA-147 過表達可通過靶向HIPK2 抑制心肌炎癥和細胞凋亡，從而保護心肌細胞，改善心功能。miRNA-184 靶向調節FBXO28，miRNA-30e-5p靶向抑制PETN，miRNA-200a 通過調節Keap1/Nrf2和β-catenin 信號通路，均可抑制心肌細胞的氧化應激和炎癥反應，從而減少心肌細胞凋亡和心肌損傷[39-41]。研究發現[34]，仍有部分miRNA 通過誘導炎癥反應的發生，加速心肌梗死發展進程。如miRNA-712 可通過抑制其下游TIMP3 表達，加重內皮細胞炎癥；miRNA-32-5p 可通過靶向KLF2 參與心肌梗死的炎癥反應，其表達水平與心肌損傷促炎因子的表達水平呈正相關[15]。

2.3 miRNA 與新生血管形成 冠狀動脈缺血缺氧發生后，觸發內皮細胞凋亡，同時缺氧可通過誘導形成新生血管來滿足實質細胞的代謝需求。研究表明[42]，miRNA 是血管重構和血管生成的重要調節因子。miRNA-126 是內皮細胞中表達水平較高的miRNAs之一，可通過抑制VEGF 因子，在維持血管完整性中發揮重要作用[43，44]。miRNA-210 也被證實具有血管生成特性，小鼠發生心肌梗死后，過表達miRNA-210 通過靶向抑制e 蛋白-A3，增加缺血后的新生血管生成，并有改善心肌梗死后心功能的作用[45]。也有miRNA 在新生血管生成中起抑制作用，如miRNA-24可觸發內皮細胞凋亡、抑制血管生成，而抑制miRNA-24 的表達，心肌梗死周圍區毛細血管和小動脈密度增加，心功能得以改善。進一步研究顯示，miRNA-24 通過靶向GATA2 和PAK4 發揮抑制新生血管生成的作用[46]。

2.4 miRNA 與心肌纖維化 心肌纖維化指的是膠原纖維在患者心肌組織中過量沉積，其中膠原的容積分數、濃度、各類膠原的排列順序以及比例均發生變化。心肌纖維化發生后心肌僵硬度增加，順應性降低，進一步加重可損害心肌收縮功能，降低心排出量[47]。在大鼠心肌梗死模型研究中發現[48]，心肌梗死邊緣區miRNA-150 的表達顯著降低，過表達miRNA-150可降低膠原體積分數，抑制心肌纖維化，減輕細胞凋亡，顯著改善大鼠心功能及心肌梗死后的心室重塑。高表達miRNA-29b 可通過靶向SH2B3，降低膠原體積分數，減輕心肌梗死大鼠心力衰竭和心功能不全[18]。另外，miRNA-133 和miRNA-30c 可負反饋調控促纖維化生長因子CTGF，通過抑制翻譯和降解其mRNA 減少CTGF 的量，控制心肌細胞外細胞基質結構變化，限制心肌過度纖維化[31]。

3 總結與展望

目前已有的AMI 診斷和治療方法已日趨完善，但世界范圍內AMI 的發病率和死亡率仍呈現出不斷上升的趨勢，嚴重危害人們的生命安全，降低了人們的生活質量。現有AMI 的診斷主要依靠心電圖的異常改變，結合生物標志物的檢測及典型的胸痛等癥狀，良好的生物標志物的檢測有助于臨床醫生實現早期診斷、評估預后及針對不同患者病情制定個體化治療方案，實現患者最大獲益化。但現有廣泛應用的生物標志物仍存在缺陷，急需尋找新型標志物完善AMI 早期診斷及治療過程中的短板。諸多研究認為，miRNA 在心肌梗死的發生發展過程中發揮了重要的作用，為AMI 的診斷及治療提供了新思路，具有潛在的應用價值。miRNA 作為一種非表達RNA，參與心臟的早期發育，并且部分miRNA 僅在心臟中可檢測到，進一步證實miRNA 作為心臟標志物的價值。AMI 發生后，miRNA 通過上調或下調其表達水平，調控心臟病理性過程，對受損心臟起到保護或進一步加重損害的作用，并且參與心臟損傷后修復過程。盡管如此，miRNA 在應用于臨床之前仍有許多問題需要解決。首先，miRNA 在血液中的總量較低，雖然目前miRNA 提取和擴增的方法已經成熟，但因循環中miRNA 含量過低而導致無法檢測的情況時有發生，并且目前檢測費用昂貴，與現有的AMI 實驗室檢測方法相比，耗費更多的時間和金錢，因此需要探索更準確、便捷、經濟、快速的檢測方法，以達到更早期診斷AMI 的目的。其次，由于不同的實驗室所使用的檢測方法各不相同，導致不同的研究之間缺乏一致性，所以需要制定一種通用的標準。另外，目前已有研究表明，外泌體、聚合物納米顆粒可以將miRNA 遞送到靶細胞發揮作用，但遞送效率及成功率并不理想，有待進一步開發更加安全高效的遞送方式。再者，現有的大多數關于調整miRNA 表達水平在AMI 中的研究均是基于細胞及動物實驗，極少一部分是以AMI 患者為研究對象，且已有的以患者為研究對象的研究樣本量也比較少，樣本量不足會導致結果的偏差，因此有待更大樣本量基于臨床的研究，為miRNA 成為臨床早期診斷AMI 的可靠生物標志物提供證據。最后，循環中的miRNA 的來源是多種多樣的，目前的認識仍不足，需要開展更多的研究來揭示各種miRNA 的來源及其作用。這些問題均是miRNA 與AMI 關系的研究成果臨床轉化過程中的挑戰，亟待在今后的研究及工作中解決。