MicroRNA与心肌梗死研究新进展

张 睿 综述，周建中 审校

（重庆医科大学附属第一医院心内科 400016）

MicroRNA（简称miRNA）是一类生物进化过程中高度保守的非编码小分子RNA，其并不编码蛋白质，但通过对基因表达、蛋白质翻译及靶RNA的稳定性的调控，参与到许多重要的生物过程中。自2006年以来，有研究发现miRNA在心血管疾病发生、发展过程中起到重要作用，使miRNA成为心血管研究领域的热点。其中，miRNA与心肌梗死关系的研究特别引人注目，现就近年来与心肌梗死相关的miRNA进行综述，探讨其在心肌梗死发生、发展过程中的作用机制及应用展望。

1 miRNA概述

1993年，有学者在线虫发育调控研究中发现了第1个miRNA，并命名为Lin－4，但直到7年后let－7的发现，才拉开了miRNA研究序幕。成熟miRNA长度约22nt左右，通过与靶mRNA的3′非翻译区（3′UTR）特异性结合，切割或促进mRNA降解，或者抑制其翻译，降低编码蛋白质水平，实现对基因转录后的调控，从而参与许多重要的生物进程。

编码miRNA的基因有的位于功能基因编码区，有的则位于非编码区，其可能成簇表达或独立表达。miRNA的生成开始于细胞核内，编码miRNA的基因经RNA聚合酶Ⅱ（或聚合酶Ⅲ）作用产生初级miRNA（pri－miRNA），再经Drosha－DGCR8复合体剪切为70～100bp的具有发夹结构的前体miRNA（pre－miRNA）。这些发夹结构的RNA被核输出蛋白Exportin5转运至细胞质后，Dicer酶将其剪切成21～25bp的双链miRNA。其中一条链与RNA诱导的沉默复合物（RNA－induced silencing complex，RISC）相结合，成为成熟 miRNA，发挥miRNA的功能，另一条则被降解。

miRNA调控基因是通过降解或沉默特定基因来实现的。这种负性调控靶基因的表达取决于miRNA与靶mRNA的3′UTRs互补的程度。若RISC中miRNAs与靶mRNA匹配完全，形成的复合体可利用AgO2蛋白降解靶mRNA；反之，若两者序列呈部分匹配，尤其是miRNAs的5′端2～8个被称为种子序列的核苷酸与靶mRNA匹配完好，可通过抑制靶mRNA翻译来沉默特定基因，此时相应靶mRNA的水平不受影响，但不能翻译为蛋白质［1］。

2 miRNA与心肌梗死

2.1 miRNA作为心肌梗死生物学标志物相关研究

2.1.1 miRNA－1 miRNA－1是肌肉及心肌组织中富含的一种 miRNA。Cheng等［2］在Triton X－100体外诱导的心肌坏死模型中发现，miRNA－1能释放入培养液中，且能稳定存在至少24h。在大鼠心肌梗死模型中，miRNA－1在心肌梗死后迅速表达，并在梗死后6h达到高峰，3d后降至基线水平。此研究进一步发现，血液中miRNA－1水平在心肌梗死患者中获得相似的结果，并与CK－MB成正相关。同样地，D′Alessandra等［3］的研究发现心肌梗死患者循环中的miRNA－1的上调与cTnI水平相关，具有相同的峰值时间。以上研究均提示miRNA－1可能作为急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）新的生化标记物。

2.1.2 miRNA－499 Adachi等［4］研究了 miRNA在急性冠脉综合征和充血性心衰时的变化规律，期望找到新的可用于诊断心肌损伤的标记物。该研究发现，miRNA－499对心肌有高度的特异性，并仅在AMI后表达明显升高，而在充血性心衰和正常心脏中几乎不表达。这意味着miRNA－499可预期同cTnI、CK－MB一样可对AMI做出诊断。

2.1.3 miRNA－208 Ji等［5］在异丙肾上腺素诱导的 AMI大鼠中发现，AMI后miRNA－208在心脏中明显升高，且升高的时间变化规律与cTnI相似。Wang等［6］通过对AMI模型大鼠和AMI患者心肌内miRNA表达规律的研究，发现相较miRNA－1、－133、－499，miRNA－208具有更高的心脏特异性，其在正常心肌中无表达。在AMI模型大鼠中，miRNA－208在1h内即可有高表达，3h时出现峰值，6～12h后逐渐下降，24h后消失。同样在AMI患者中，miRNA－208具有90.9%敏感性及100.0%特异性，且在症状出现的最初4h内敏感性更高。上述研究均提示miRNA－208可作为更具敏感性及特异性AMI的早期诊断的生物学指标。

2.1.4 miRNA－133和 miRNA－328 Wang和 Li［7］对心肌梗死患者的研究发现，miRNA－133及miRNA－328表达较对照组明显增高。且在心肌梗死后7d降至正常水平。并且上述2种miRNAs在快速型心律失常、缓慢型心律失常及无心律失常的心肌梗死患者中没有明显差异。因此，他们亦可能成为心肌梗死新的标记物。虽然，上述指标之间存在一定差异，但是，miRNA作为心肌梗死的标志物具有相当强的潜力。

2.2 miRNA与心肌梗死后心律失常 心律失常是心肌梗死的主要临床并发症，发生率几乎达到100%，但是目前关于miRNA与心肌梗死后心律失常的研究仍主要集中在miRNA－1上。

心肌梗死后，miRNA－1表达明显增高，其作用靶点为间隙连接蛋白43（connexion 43，GJA1）及钾离子通道亚基 Kir2.1（KCNJ2），通过增强对其转录后抑制作用，减慢电传导促进细胞膜电位去极化，最终增加了心肌梗死后心律失常的易感性［8］。Lu等［9］进一步证明在心肌梗死后心律失常发生过程中，miRNA－1过表达与β肾上腺素能受体－cAMP－蛋白激酶A（PKA）信号通路及血清反应因子（SRF）过表达相关。该信号通路及SRF活性增加，促使miRNA－1表达增多；而β受体阻断剂普萘洛尔能阻断此信号通路并抑制SRF的表达来下调miRNA－1。从而减少心肌梗死后心律失常的发生。Terentyev等［10］也在研究中发现心室肌细胞过表达miRNA－l可增加内向钙电流活动，促进肌浆网钙离子释放，细胞内钙稳态环境被破坏，可触发心律失常。Shan等［11］则从临床中药入手，发现丹参酮通过抑制SRF的表达，间接抑制miRNA－1的表达，维持了内向整流钾电流密度和Kir2.1蛋白的浓度，从而降低了缺血性心律失常的发生率。因此，miRNA－1有望成为心肌梗死后抗心律失常的治疗新靶点。

2.3 miRNA与心肌梗死后心室重构

2.3.1 miRNA－29 van Rooij等［12］最早报道 miRNA－29参与心肌梗死后纤维化的过程，研究发现小鼠左冠脉闭塞后，在梗死边缘区miRNA－29表达下调，较正常心肌低2倍左右。利用miRNA－29b寡核苷酸体内沉默miRNA－29后，多种胶原、原纤维蛋白和弹性蛋白表达明显增高，促进心肌纤维化；反之，体外转染miRNA－29b类似物后则明显抑制心肌纤维母细胞中的mRNA水平，从而抑制心肌纤维化。

2.3.2 miRNA－21 Roy等［13］研究发现，同源重失性磷酸张力蛋白基因（phosphatase and tensin homologue，PTEN）是在小鼠缺血/再灌注诱导的心脏重构的心脏成纤维细胞上的miRNA－21的靶基因，通过抑制PTEN的表达，促进Akt磷酸化，上调基质金属蛋白酶－2（MMP－2）的表达，从而促进心肌纤维化，心室重构。

2.4 miRNA与心肌梗死后血运重建

2.4.1 miRNA－126 Wang等［14］研究表明内皮细胞特异性的miRNA－126通过增加血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）等血管生长因子信号，抑制 Spred－1表达而促进血管形成。若敲除miRNA－126基因，新生小鼠血管内皮细胞增殖、迁移受限，导致血管内膜不完整、血管形成障碍。van Solingen等［15］的主动脉移植实验进一步验证了miRNA－126对缺血诱导下血管新生的重要调控作用。

2.4.2 miRNA－92 Bonauer等［16］研究发现，在小鼠心肌梗死及后肢缺血的模型中，miRNA－92抑制血管形成的作用明显，若抑制其表达则能增加血管形成，改善左室功能、减少梗死面积、减少凋亡细胞数，促进缺血受损组织的功能恢复。

2.4.3 miRNA－21 Ji等［17］研究了大鼠颈动脉球囊血管成形术后miRNAs的基因表达谱，发现miRNA－21明显上调，在培养的平滑肌细胞中敲除miRNA－21，细胞增殖减少、细胞凋亡增加。表明在平滑肌细胞中miRNA－21具有促增殖和抗凋亡的作用。他们进一步证明在血管成形术后，miRNA－21是通过PTEN、Bcl－2介导细胞增殖和凋亡，从而促进和抑制血管壁新生内膜形成。由此可见，miRNA－21可能会在未来成为抗支架内再狭窄的新靶点。

2.5 miRNA与缺血再灌注

2.5.1 miRNA－1、miRNA－21和 miRNA－24 冠脉闭塞再通后，会引起缺血－再灌注损伤。Yin等［18］证实了在心肌梗死后，miRNA－1、miRNA－21和 miRNA－24表达上调，并有减少梗死灶范围的作用。这种现象可能是通过上调内皮一氧化氮合酶、HSP 70以及热休克基因转录因子1发挥作用［19］。也有研究发现miRNA－21可通过其作用靶点PDCD4发挥抗细胞凋亡作用从而保护心脏免于缺血－再灌注损伤［20］。

2.5.2 miRNA－320 近来在体内外活体研究中发现过表达miRNA－320可增强心肌细胞死亡和凋亡，增加梗死面积，缺血再灌注后其表达降低可以通过调控HSP320的合成保护受损心肌细胞的作用，包括抑制血小板聚集、释放血管活性物质以及加强心肌收缩功能等［21］。

2.5.3 miRNA－499 在缺血再灌注损伤模型中，Wang等［22］发现miRNA－499表达是下调的，calcineurin催化亚基的α、β亚型是miRNA－499的直接靶目标。miRNA－499通过抑制calcineurin介导的Drp1去磷酸化，抑制心肌细胞凋亡。

2.5.4 miRNA－204 Xiao等［23］发现，在缺血再灌注模型中，miRNA－204表达下调，而LC3－Ⅱ表达则明显增高。miRNA－204可能通过调控LC3－Ⅱ蛋白的表达实现对心肌细胞自噬作用的调节，以保护心肌避免缺血再灌注损伤。

2.5.5 miRNA－133 He等［24］研究中发现缺血再灌注导致miRNA－133在心肌细胞中低表达，但经缺血后处理后则表达增加，减少了缺血再灌注损伤所致的左室心肌梗死面积，同时降低了CK和LDH的水平。将miRNA－133类似物或者AMO－133a在缺血再灌注之前转入心肌中，前者使CASP9表达增加，抑制心肌凋亡的发生；后者反之。研究提示CASP9可能是miRNA－133在缺血再灌注调控中的潜在靶点。

3 miRNAs在心肌梗死中的临床应用及展望

3.1 miRNA作为诊断和预后的生物学指标 在AMI时心肌特异性的miRNA出现升高或者降低，因此其可以作为心肌损伤新的标志物。如miRNA－1，－499，－208，－133，－328等。其中最值得注意的是miRNA－208，在众多潜在的心肌损伤标志物中，其仅在心肌中表达，具有高度的特异性，和cTnI相比，能更快地反应AMI的发生，且不受其他非特异性损伤的干扰，也不受肾功能的影响［5］，拥有巨大的应用前景。

3.2 miRNAs作为新的治疗靶点 miRNAs作为心肌梗死新的治疗靶点，主要是通过上调或者下调miRNAs的表达，调节相应靶基因和蛋白质的表达，减轻缺血性心肌损害，达到治疗目的。上调miRNA表达，主要通过miRNA模拟技术，采用人工合成的基因特异性miRNA（miRNA mimics，拟 miRNA），模拟体内miRNA的作用方式，对目的基因或信号通路进行封闭抑制，具有较高特异性。如Roy等［13］利用miRNA－21模拟技术有效抑制了PTEN－P13K－Akt－MMP2信号通路的表达，明显减少了缺血再灌注后心肌梗死的梗死面积。而下调miRNA表达，主要通过antagomirs技术。其将antagomirs（与胆固醇偶联的AMOs）注入小鼠体内，可有效而特异地沉默内源性miRNA。如antagomirs技术通过对miRNA－29的干预作用，能明显抑制心肌纤维化。近年来miRNA海绵、miRNA橡皮擦及miRNA面纱等新技术的相继出现，部分研究已证实其能有效地降低心肌梗死后相关miRNA的表达水平，具有良好的临床应用前景［25］。

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