miRNAs在心肌梗死和心力衰竭中的作用

王 超，苗 齐

(中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院心外科，北京100730)

心力衰竭(heart failure，HF)是全世界范围最常见的死亡原因之一，在美国超过5 ×106的人口被诊断为心衰，1年死亡率为40% ～60%。导致HF 的原因很多，最常见的原因为心肌细胞的肥大和凋亡。miRNAs 是一类高度保守的非编码小RNA，可在基因转录后水平上调节基因的表达和翻译。研究证明miRNAs 在心血管的发育和病生理中也起着重要调节作用［1］。miRNAs 可在人体细胞外的各种体液中稳定存在，且细胞外miRNAs 水平的改变与疾病及损伤有相关性。增加对miRNAs 功能及其在心血管疾病中作用的理解，不仅揭示miRNAs 在心血管生长、分化及增殖调控网络中的分子机制，并为诊断及治疗提供了新的机遇。

1 miRNAs 在诊断方面的作用

已发现的1 000 多种人类miRNAs 中，有接近200 种在心肌表达，70%与心肌细胞肥大增生或HF相关。心肌损伤后在心肌和血液中都可检测到miRNAs 表达水平的改变，提示miRNAs 有可能成为诊断心血管疾病新的标志物。对比研究扩张型、缺血性心肌病、主动脉瓣狭窄患者和正常人miRNAs发现428 种miRNAs 的表达水平改变，其中87 例在心脏表达，准确率达70%［2］。心肌损伤后miRNAs存在表达水平上的变化，因此检测血中miRNAs 的表达量可了解和评价心功能，明确心肌损伤的种类和程度，为治疗提供指导及方向。心肌肌钙蛋白T 和I(cardiac troponin T and I，cTnT，cTnI)已被广泛接受为诊断心肌缺血最可靠的生物学指标，心肌损伤后3 ～6 h血中就可检测到cTnT和cTnI［3］。已发现的表达于人类心肌的miRNAs，70%在心脏疾病或心肌肥厚、HF 中存在不同程度的上调或下调［4］。缺血诱发大鼠心肌损伤后血中miR-208 表达显著升高，肾脏损伤后则无，提示miR-208 的表达水平改变是心肌损伤后的特异反应，并且血中的miR-208 与cTnI 有很好的相关性［5］，因此miR-208 可作为急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)血液检查的标志物。正常个体中检测不到miR-208，且表达水平不受其他组织损伤的影响，与正常人相比90.9%的AMI 患者可检测到miR-208，并且在AMI 出现症状后4 h内100%的患者都可检测到miR-208 表达水平的改变，这时cTnI 尚未升高到可诊断的水平［6］，对于AMI miR-208不仅具有高度的特异性且有很高的敏感性，并且AMI 死亡率随着血液循环中miR-208 表达水平的升高而升高［7］。据此可认为miR-208 可能成为比cTnI 更敏感、早期诊断AMI 的指标，并对预后有一定指导意义。

同时，AMI 患者血液中可检测到miR-1 明显升高并且与肌酸激酶-MB(creatine kinase-MB，CK-MB)明显相关［8］，血浆中miR-1 的水平与QRS 波群也存在相关性［9］。除miR-1 外心肌缺血后还可观察到miR-1/133a/208b/499-5p 明显上调，相比正常对照组miR-208b 在12 h内诊断ST 段抬高性心肌梗死的敏感率和特异率达100%［10］。AMI 动物模型中，结扎冠状动脉后6 ～18 h miR-1/133a/133b 的表达水平达峰值，相比下肢缺血模型中miR-1/133a/133b表达早期呈下降趋势，1 天内回到基线水平［11］。据此有理由相信心脏中特异表达的miRNAs 随着研究的深入最终能够成新的诊断心脏疾病的有效手段，在将来还有可能应用miRNAs 在心肌中的特异性调节作用有效地治疗心脏疾病。

2 miRNAs 与心肌缺血和心肌细胞凋亡

心肌细胞凋亡是心肌缺血再灌注损伤的中心事件，随着凋亡的增加心功能逐渐下降以致出现HF。miR-214 对防止细胞内钙超载及心肌细胞死亡有极重要的作用，缺乏miR-214 时小鼠对缺血再灌注损伤非常敏感，出现心肌细胞凋亡增加、纤维化增多和泵功能丧失，miR-214 能直接抑制钠钙交换蛋白(NCX1)mRNA，miR-214 基因敲除的小鼠在缺血再灌注期间NCX1 的表达增加使钠钙反向转运持续在高水平活动导致胞内Ca2+超载，使细胞凋亡增加［12］。具有心肌特异性的miR-1 和miR-133a 通过调节凋亡相关基因减少心肌细胞凋亡从而在缺血后心肌保护及对抗缺血再灌注损伤的过程中发挥着重要作用［13］。另外miR-24 也可抑制心肌细胞凋亡，心肌细胞内转染miR-24 48 h后细胞数量增加53%，抑制miR-24 可使细胞数量减少45%［14］，miR-24还可直接调节Bim 的表达，对细胞凋亡起到一定的调节作用。miRNAs 在心脏疾病的病理演变过程中作为一个关键的调节者起着极其重要的作用，miRNAs 不仅在心肌细胞凋亡的过程中有表达水平上的变化，并且可通过调节转运蛋白或凋亡蛋白等减少凋亡。

3 miRNAs 与心肌肥厚、纤维化和心室重构

长期压力超负荷可导致心肌肥厚、纤维化及心室重构，出现心肌细胞凋亡使心功能逐渐降低。miR-27b 过度表达足以诱发心肌肥厚和心功能障碍，并且心肌细胞中转化生长因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)可明显阻抑miR-27b 的表达，在主动脉缩窄诱发HF 的小鼠模型中阻抑miR-27b 可减缓心脏结构和功能恶化的进展［15］，但miR-27b 是否可以在肺动脉高压导致的右心肥厚中起到相同的作用尚无报道。

另外miR-1/133/208/30/206 等在心肌肥厚的发生发展过程中也有调节作用。其中，胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1，IGF1)和胰岛素样生长因子1 受体(insulin-like growth factor 1 receptor，IGF1R)就受miR-1 的调节，在心肌肥厚和HF 的模型中miR-1 和IGF1 的水平反向相关，其机制可能是通过阻遏IGF1 和IGF1R 的翻译从而调节IGF 信号通路(心肌细胞生长和分化的关键调节途径)的状态实现的［16］。miR-1 在心脏发育过程中的重要作用及其在心肌肥厚发生发展过程中的作用已得到了广泛认可和证实。新生大鼠心室肌细胞miR-1 过表达能消除内皮素-1 诱导的心肌细胞肥大并能减少由内皮素-1 诱导的死亡基因的表达［17］。目前miR-1在人类HF 发生和发展过程中的作用尚未得到清晰阐释，有研究报道，发生HF 时miR-1 的表达水平下降，有些报道的结果却相反，在其他miRNAs 的相关研究结果中也存在着类似的情况。说明进一步深入研究miRNAs 在心肌肥大、心肌细胞凋亡发生发展过程中的作用和机制是必要的。

心肌肥厚增加了凋亡的发生并且最终导致了心功能障碍及HF。转基因大鼠心脏中miR-208a 过表达可导致肥大性生长，在miR-208a 转基因小鼠和循环压力超负荷两种条件下均可以检测到miR-208b在心脏的表达［18］。应用H2O2处理细胞的过程中发现miR-30 家族成员的表达下调，经证实miR-30 家族作用于P53 并抑制其表达［17］，miR-30 的下调发生于细胞凋亡之前，说明miR-30 家族成员有可能参与细胞凋亡的发生。目前的研究已经证实，miRNAs与心肌肥厚、心肌细胞凋亡和HF 间存在明确的相关性，miRNAs 表达水平的变化既可以作为诊断的标志物，也可通过其调节相关mRNA 的表达、翻译和相关蛋白的表达减少心肌细胞凋亡、延缓心肌肥厚和HF 的发生。影响miRNAs 表达水平的因素非常复杂，目前尚未完全明确所有miRNAs 作用的机制，所以其在临床上的推广应用还需要更多的证据和相关研究。

4 结论和前景

近年来关于miRNAs 的研究进展迅速。miRNAs是细胞生长、分化及增殖过程中的重要调节者，而且对胚胎发生和形成的过程以及对整个生命过程中的各个阶段都具有重要的调节作用。虽然对于miRNAs 在心脏疾病中的调节机制尚未得到完全阐明，并且应用于临床诊断仍需要建立一个程序化并且完善的取样标准，制定一个更加精确的miRNAs 定性、定量的评价方法以及更深入的研究其准确性和可重复性，但miRNAs 作为心血管疾病(如心肌梗死、心肌肥厚、心力衰竭等)潜在重要的生物学标志物有很大的研究空间和利用价值。就治疗而言，需要更加深入准确的了解miRNAs 治疗心脏疾病的作用及调节机制，研究调节miRNAs 在人体内表达水平的最佳方式。总而言之，不久的将来miRNAs 将对心血管生物学产生深远的影响，临床上心血管疾病的诊断和治疗也将进入一个全新的时代。

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