微小RNA調控心肌梗死后心肌肥大的研究進展

王玥 歐石清 張穩

(1湖南中醫藥大學，湖南 長沙 41000；2湖南中醫藥大學第一附屬醫院)

心肌梗死(MI)是世界范圍主要死亡原因之一，歐美國家因MI致心力衰竭(HF)在所有HF的發病率和死亡率占首位〔1〕，中國MI是繼高血壓致HF的第二大病因；對于MI患者，現臨床主要通過溶栓、介入和搭橋術挽救患者生命；雖然大部分患者得到救治，但MI后心室壁結構不斷重新構建，使心臟結構和功能從代償逐步向失代償方向發展，在臨床HF階段，頻繁的發病、多器官不同程度的繼發損害嚴重影響患者生命質量；就目前研究認為，微小(mi)RNA在MI后HF中無致病作用，而在MI后HF中參與細胞凋亡、心肌纖維化、細胞炎癥、細胞肥大的調控〔2～4〕；在MI后HF模型中，基于miRNA的診斷和治療具有無限潛力；本文就miRNA通過多種信號通路對MI后心肌肥大調控作用進行綜述。

1 miRNA概述

miRNA是近年來新發現的一類在轉錄后水平調控基因表達的重要分子，繼1993年Lee等〔5〕發現人類第一個miRNA lin-14后，2000年Reinhart等〔6〕在線蟲中發現了第二個miRNA let-7，自此拉開了人類認識miRNA的序幕；miRNA由21～25個核苷酸構成，是一類在高度保守的非編碼小分子RNA；成熟mirRNA與Argonaute蛋白相互作用形成mirRNA誘導沉默復合體(miRISC)，并引導miRISC到達靶mRNA，識別靶基因mRNA分子的3′非翻譯區(3′UTR)通過堿基配對原則結合到靶mRNA的結合位點進而調控基因表達。其通過降解靶mRNA或抑制靶mRNA的翻譯對靶基因進行調控〔7〕。miRNA對生命活動的功能調節作用研究取得了令人矚目的成績。其在心血管疾病的作用機制方面也取得了一定進展，目前為國際心血管研究領域的熱點。

2 miRNA 對MI后心肌肥大的調控作用

2.1miRNA通過自噬調控MI后心肌肥大 自噬在MI后的亞急性和慢性階段被激活〔8〕。Chi等〔9〕經家兔MI模型試驗研究發現抑制自噬加重心肌肥大，從而惡化心室重構。心肌細胞代償性肥大情況下，自噬通過降解細胞質成分減輕細胞肥大〔10〕。不充分的自噬導致有害蛋白、蛋白聚集物和受損細胞器的積累,有致心肌細胞肥大效應〔11〕。多項研究結果證明〔12～21〕miRNA有通過作用于自噬通路調控MI后心肌細胞肥大的作用。

miRNA-199a由人類基因組中的兩個位點編碼，第19號染色體上的miRNA-199a-1和第1號染色體上的miRNA-199a-2。兩個位點產生相同的miRNA(miRNA-199a-5p和miRNA-199a-3p)。其在心臟中表達研究較多，主要是其-5p形式〔12〕。既往研究結果表明miRNA-199a在肥大的心肌細胞中高表達〔13〕。

熱休克蛋白家族A成員(Hspa)5是一種內質網應激相關蛋白質，是應激誘導自噬所必需的物質。Chen等〔14〕通過建立饑餓誘導心肌細胞模型發現Hspa5是miR-199a-5p的直接靶點，進而研究得出miRNA-199a過表達直接抑制Hspa5起到抑制心肌細胞的自噬作用。Chen等〔14〕通過查閱Hspa5參與的相關自噬通路研究猜測，腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路可能參與其下游調控。但Chen等〔14〕的猜測具有主觀局限性，因Hspa5參與的自噬通路交錯復雜，尚需實驗進行研究。

糖原合成激酶(GSK)3β是miRNA-199a的直接作用靶點，在miRNA-199a轉基因小鼠中，GSK3β過表達的同時，自噬相關因子p-mTOR、p-S6下調，自噬基因(Beclin)-1、微管相關蛋白(LC)3比值上調，從而Li等〔15〕推測miRNA-199a是通過GSK3β/mTOR自噬信號通路調控心肌細胞。此外，還有報道〔16,17〕miRNA-199a通過蛋白激酶B(AKT)通路、信號轉導及轉錄激活因子(STAT)3等參與細胞自噬調控心肌肥大。但上述實驗結果在MI模型中還有待研究探索。

Li等〔18〕在缺氧誘導的小鼠模型中發現心肌內miRNA-99a通過增強mTOR/P70/s6k依賴信號通路的自噬，改善MI應激后的心功能，阻止細胞死亡。在梗死邊緣區，miRNA-99a過表達抑制細胞凋亡，通過抑制mTOR/P70/s6k可增加自噬。盡管研究表明miR-99a通過降低mTOR活性具有心臟保護作用，但它并沒有顯示miR-99a的直接靶點。然而，Li等〔19〕在異丙腎上腺素(ISO)/血管緊張素(Ang)Ⅱ誘導的肥厚心肌細胞和腹主動脈橫縮(TAC)誘導的心肌肥厚小鼠模型中發現，成纖維細胞生長因子受體(FGFR)3是miR-99a的直接靶點，提示FGFR-mTOR通路可能在MI誘導的心肌肥大中發揮作用。多項研究也發現miR-99a和FGFR通過mTOR信號通路在細胞增殖中存在聯系〔20,21〕。

miRNA-145〔22〕上調調控磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/AKT通路改善缺氧條件下細胞存活，雖發現在心肌細胞內有相關蛋白表達增多，但作者未在心肌細胞形態上進行觀察描述。

2.2miRNA通過神經體液通路調控MI后心肌肥大 MI后，非缺血區心室肌因為心室內壓的增高，致室壁牽引力增高，激活交感神經系統(SNS)和腎素-Ang系統(RAS)；Feng等〔23〕在急性MI犬心臟模型研究中發現，經過MI誘導的心臟局部心肌組織SNS和RAS激活，心肌組織中酪氨酸羥化酶(TH)、AngⅡ、Ang轉換酶(ACE)2、Ang(1～7)和Mas受體(MasR)的水平增高。目前已被發現RAS對心肌肥大影響涉及的兩個軸，RAS對心肌肥大的不良影響主要是由于AngⅡ增加，其作用通過經典的ACE-AngⅡ-AngⅡ 1型受體(AT1R)軸發揮作用。而ACE2-Ang(1～7)-MasR軸是RAS的內源性反調節通路，對預防心肌肥大有積極作用。ACE2可將AngⅡ轉化為Ang(1～7)，Ang(1～7)是AngⅡ的生理拮抗物〔24〕。目前鮮少有實驗在MI模型中研究miRNA在RAS中調控心肌肥大的機制。但在大量壓力超載心臟模型中，相關研究已取得進展并獲肯定結論〔25〕，由此本文推測在心肌梗死模型中相關miRNA也參與此通路。

Ziegler等〔26〕將MI后HF的小鼠左右頸上神經節前后分支切除后發現，心臟交感神經去神經化可顯著減輕MI后心肌細胞肥大。缺氧缺血、再灌注等應激產生的活性氧(ROS)增加了中樞和外周神經系統的交感神經系統(SNS)活性〔27〕。在大鼠MI模型中，Sun等〔22〕發現過表達的miR-145可促進細胞活力，抑制ROS活性。本文認為miRNA-145過表達有通過抑制神經系統激活從而減輕MI后心肌細胞肥大。

2.3miRNA通過調控鈣(Ca2+)依賴的心肌肥厚信號通路調控MI后心肌肥大 心肌細胞內Ca2+濃度增高是心肌肥大發生發展的中心環節，因此，逆轉心肌細胞內鈣超載是治療MI后心肌肥大的重要措施。Kim等〔28〕研究發現鈣調蛋白激酶Ⅱ家族成員Camk2d、鈉鈣交換蛋白(NCX1)和活化T細胞核因子胞漿蛋白(NFATc)3為miRNA-185的直接作用靶點，這些靶點位于鈣依賴信號通路上，miRNA-185通過鈣依賴通路的激活在心臟中發揮調控心肌肥厚作用。NCX1是細胞膜上Na+、Ca2+梯度控制的雙向轉運體〔29〕。在生理條件下，NCX1具有抗肥厚作用，而在缺血/再灌注損傷等病理條件下〔30〕，NCX1主要是通過上調Na+，介導Ca2+而起相反的作用。鈣調神經磷酸酶/活化T細胞核因子(NFAT)信號通路和鈣調蛋白激酶(CaMK)信號通路是已知的Ca2+依賴通路〔31～33〕，NFATc3是NFAT家族中5個成員之一，其是鈣調神經磷酸酶/NFAT信號通路調節的心肌肥厚必不可少的下游效應因子〔34〕，Rossow等〔35〕在MI后小鼠心室肌細胞中發現，MI后，NFATc3激活。由此可推測MI后鈣調神經磷酸酶/NFAT通路激活，從而心肌肥大發生，值得注意的是鈣調神經磷酸酶的本構性激活已足以引起心肌增大。miRNA-185過表達顯著誘導NFATc3磷酸化，顯著降低NFATc3總量，因此miRNA-185負調控鈣調神經磷酸酶/NFAT通路。已知肌細胞增強因子(MEF)2/組蛋白去乙酰化酶(HDAC)4是Ca2+依賴的心肌肥厚信號通路〔36〕，Camk2d是一種多功能蛋白激酶。Kim等〔28〕在基因干預大鼠心肌模型中發現Camk2d通過選擇性磷酸化Ⅱ類HDAC4，進而激活MEF2，發揮其對心肌肥厚的作用。Zhang等〔37〕發現在梗死心臟中HDAC4被激活，可推測在MI模型中miR-185能通過MEF2/HDAC通路發揮對MI后心肌肥大調控作用。磷脂酶C-肌醇1,4,5-三磷酸(PLC-IP3)途徑可使細胞內Ca2+濃度升高〔38〕。肌醇1,4,5-三磷酸(IP3)結合在IP3受體(IP3R)的n端(NT)，變構性觸發位于離IP3結合核心(IBC)約100A的Ca2+導電孔的開放。Drawnel等〔39〕發現IP3受體〔IP(3)R〕Ⅱ鈣通道表達在心肌肥厚性衰竭和實驗誘導的心肌模型中均增加，miRNA-133a與IP(3)RⅡ存在相互拮抗關系，miR-133a水平上調致IP(3)RⅡ水平下降，抑制促肥厚Ca2+信號通路。

MEF2是Camk和鈣調神經蛋白通路上介導心肌細胞肥大的靶點，在受到刺激時變得活躍〔40,41〕。Gtl2-Dio3位點是哺乳動物中已知的最大的非編碼RNA簇之一，心肌中Gtl2-Dio3位點受MEF2調控，Clark等〔42〕對其編碼的miR-410和miR-495的一個子集在MI心肌細胞中敲除進行研究，發現抑制Gtl2-Dio3 miRNA可減弱肥厚反應，是通過MEF2調節Gtl2-Dio3啟動子的結果。

綜上，人們在miRNA對MI相關調控信號通路研究已取得重大進展。據近幾年研究，大多研究者對MI后心肌凋亡的研究進程較為緊密，但MI后相當長的一段時間內，繼發的病理性心肌肥大造成的不良后果不容忽視，對其干預的重要性需得到重視。miRNA對MI后心肌肥大診斷和治療具有無限潛力。然而miRNA對MI后心肌細胞肥大調控是多因素、多水平、多交聯復雜的調控通路，如何利用miRNA進行精準有效調控，是臨床及藥學領域應用時需進一步展開研究的問題。