微小核糖核酸在心房颤动心房电重构中的作用*

蒋智渊综述, 钟国强审校

综述

微小核糖核酸在心房颤动心房电重构中的作用*

蒋智渊综述, 钟国强审校

心房颤动是临床上最常见的快速型心律失常，致残、致死率高。心房颤动发病机制复杂，心房电重构是其中的中心环节之一。心房电重构导致心房有效不应期缩短、传导速度减慢，传导异质性增加，利于心房颤动的发生与维持。微小核糖核酸（miRNA）是一类内源性非编码小分子RNA，通过与靶基因mRNA的3’-非编码区（3-untranslated region , 3’-UTR）结合，在转录后水平对靶基因的表达进行调节。近来的研究发现miRNA在心房颤动心房电重构中起着重要作用，本文将就这一问题展开阐述，为进一步理解心房颤动电重构的机制提供理论基础，为心房颤动的防治提供一些新的思路。

微小核糖核酸；心房颤动；心房电重构

心房重构是心房颤动发病机制中的中心环节，心房重构包括电重构及结构重构，心房电重构是心房重构的重要组成部分[1]。心房电重构主要是由于离子通道、离子泵、离子交换体以及缝隙连接蛋白（Cx）在各种应激或病理情况下发生特性改变所致。其主要表现为心房有效不应期（AERP）和动作电位时程（APD）缩短、不应期离散度增加、传导速度减慢和传导异质性增加，这些电生理特性的改变为心房颤动的发生与维持提供了必要的基质。微小核糖核酸（miRNA）是一类长度约22个核苷酸的非编码RNA，通过与特定mRNA 3’-UTR结合、抑制mRNA编码的蛋白质翻译来调控基因表达，近来的研究已经证实miRNA在心房电重构中起着重要作用。本文将简要阐述miRNA在心房电重构中的作用机制，为寻找心房颤动治疗的新靶点提供理论依据，为临床上心房颤动的防治提供一些新的思路。

1 微小核糖核酸的生物学特征

miRNA是一类长约22个核苷酸的单链、内源性、非编码的小分子RNA。大部分miRNA基因定位于基因间隔区，少数位于蛋白编码基因或其它转录元件的内含子上。miRNA基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用下，转录产生pri-miRNA。primiRNA在核酸内切酶Drosha及其协同因子DGCR8作用下被切割，产生长约60～70个核苷酸的茎环状前体, 即premiRNA。pre-miRNA经Ran-GTP依赖的核质/细胞质转运蛋白Exportin-5从核内转运至胞浆，在胞浆中经核酸内切酶Dicer剪切形成长约22个核苷酸的双链成熟 miRNA 分子[2]。其中一条与核蛋白复合体结合形成RNA诱导的沉默复合体（RNA induced silencing complex, RISC）并与靶mRNA结合发挥基因沉默效应，参与基因转录后水平的调控，而另一条则被降解[2]。

miRNA通过与靶基因mRNA 3’-UTR序列互补联系于RISC，并负性调控靶基因的表达。miRNA调控靶基因的模式有两种：一种是通过与靶基因mRNA结合，导致其降解而减少蛋白表达；另一种是则是通过抑制靶基因mRNA的翻译来减少蛋白表达，这种作用模式并不导致靶基因mRNA的降解。miRNA作用模式的选择取决于其与靶基因mRNA 3’-UTR互补的程度,若完全或近乎完全互补则通过前一种模式调控靶基因蛋白质的合成；若为不完全互补则通过后一种模式进行调控。大部分的哺乳动物miRNA通过后一种模式调控靶基因蛋白质的合成[2]。

2 心房电重构与心房颤动

2.1 钙离子电流异常

Ca2+在动作电位的去极化过程中通过L型钙离子通道（L-type Ca2+-channel，LTCC）进入心肌细胞内。Ca2+进入心肌细胞后，激活肌浆网（SR）上的钙离子释放通道，即兰柯定Ⅱ型受体（RyR2），大量的Ca2+经RyR2由SR进入细胞内，从而引起心肌细胞收缩。经过RyR2释放到胞浆的Ca2+与SR上钙泵（Ca2+-ATPase，SERCA2a）从胞浆中泵入SR中的Ca2+保持着动态平衡。通常状况下，SERCA2a的功能受到抑制性磷蛋白亚基（PLB）的限制，当受到肾上腺素刺激或者细胞内钙超载时，钙/钙调蛋白激酶Ⅱ（Ca2+/calmodulin kinase type-2 ,CaMKⅡ）和蛋白激酶A（PKA）被激活，磷酸化RyR2和PLB。RyR2磷酸化后开放增加，而PLB磷酸化后则从SERCA2a上脱离，解除了对SERCA2a的抑制。这种调节机制可以在急性应激条件下增加心肌收缩力，但是长期的钙超载与CaMKⅡ激活可以造成RyR2舒张期的不正常开放，从而导致舒张期SR Ca2+泄漏。这些舒张期释放的Ca2+经细胞膜上的Na+/Ca2+交换体（Na+/Ca2+-exchanger ,NCX），将1个Ca2+转运至胞外，而将3个Na+转运至胞内，从而产生舒张期Na+内流，导致4期去极化，即延迟后除极（DAD）[3]。

心房颤动时心房肌细胞CaMKⅡ活性增加，RyR2过磷酸化，导致舒张期的SR Ca2+泄漏[4,5]，同时NCX的表达增

加[6]，从而增加了延迟后除极（DAD）发生的机率，触发活动增加，易于心房颤动的发生。研究表明维持RyR2稳定性的FKBP12.6亚基基因突变鼠出现舒张期Ca2+泄漏，心房触发活动增加，发展成为自发性心房颤动[7]。此外，近期研究发现cAMP反应元件调节器（CREM）过表达小鼠心房触发活动增加，出现自发性心房颤动，RyR2介导的舒张期Ca2+泄漏则是其中的中心环节[8]。

心房颤动时快速心房率导致心房肌细胞内Ca2+累积，为了对抗慢性Ca2+超载，细胞内钙依赖性磷酸酶/活化T细胞核因子 （NFAT）信号通路被激活，NFAT进入细胞核，抑制编码Cav1.2基因的转录[9]。这使得平台期进入细胞内的Ca2+内流减少，平台期以及动作电位（APD）缩短，利于折返形成，从而诱发心房颤动、促进心房颤动的维持。

2.2 钾离子电流异常

2.2.1 内向整流性钾离子电流

内向整流性钾离子电流有两种，最主要的是IK1,其次是IKACh。IK1主要由Kir2.1亚基介导，与静息电位、3期复极密切相关。心房颤动时IK1上调，导致APD缩短，易于折返的形成与维持[10,11]。IKACh是由胆碱能受体介导的钾离子电流，心房颤动时胆碱能依赖的IKACh减少，但非胆碱能依赖的IKAChC增加，从而导致APD缩短[12]。阻断IKAChC可以延长APD，减少心房颤动的发生[13]。

2.2.2 小电导钙激活钾通道

小电导钙激活钾（SK）通道是一类非电压依赖性的选择性钾离子通道，其开放取决于细胞内钙离子浓度。目前发现有3种SK通道：SK1、SK2和SK3，它们分别由KCNN1、KCNN2、KCNN3基因编码，SK通道介导的钾电流主要参与心房肌复极的过程。SK通道在心房颤动发病中作用，目前有不同的观点。Qi等[14]发现心房颤动犬心房SK1、SK2上调，Zhang等[15]研究表明SK3过表达的小鼠心房颤动易感性增加，他们认为SK通道上调缩短APD，利于形成折返而诱发心房颤动。但是，Yu等[16]发现心房颤动患者心房SK1、SK2表达下调，Skibsbye等[17]也报道心房颤动患者心房SK2、SK3表达下调，SK通道表达下调，使得APD延长，增加早后除极发生的机率，通过增加触发活动，而诱发心房颤动。虽然目前SK通道在心房颤动发病中的具体机制仍存在争议，但其功能失调在心房颤动发病中的作用是肯定的，SK通道将会是心房颤动治疗中的重要靶点。

2.2.3 延迟整流性钾电流

延迟整流性钾电流（IKr）是3期复极的主要离子电流，分为快速激活延迟整流性钾电流、缓慢激活延迟整流性钾电流（IKs）、超速激活延迟整流性钾电流（IKur）。Hasegawa等[18]研究表明编码IKs通道α亚基的KCNQ1基因G229D错义突变，可导致IKs通道持续开放，缩短心房APD而导致心房颤动。Christophersen等[19]研究发现编码IKur通道α亚基的KCNA5基因突变与孤立性心房颤动发生密切相关。

2.3 缝隙链接蛋白重构

Cx介导细胞间电和化学信号传递，在实现心房或心室同步收缩，保证心脏正常的节律性方面具有重要作用。Cx重构表现为Cx数量、功能及空间分布的异常，Cx重构使得传导速度减慢、传导异质性增加，利于折返形成[20]。Cx40、Cx43是哺乳动物心房最主要的Cx，研究表明Cx40、Cx43基因突变小鼠心房颤动发生率增加[21,22]。Igarashi等[23]证实利用Cx40、Cx43基因治疗，可以恢复心房颤动猪心房肌细胞Cx40、Cx43的数量及空间分布，改善传导速度，减少心房颤动的发生。

3 微小核糖核酸与心房电重构

3.1 微小核糖核酸-1与心房电重构

Girmatsion等[24]发现心房颤动患者左心房miRNA-1表达较窦性心律者下降接近86%，同时Kir2.1表达增加，IK1增加，他们推测miRNA-1通过调控Kir2.1调节IK1强度，引起APD变化而参与心房颤动的发生。但是，近期Jia等[25]发现快速心房起搏的兔右心房miRNA-1表达上调，通过下调KCNE1和 KCNB2的表达，增加IKs、缩短心房APD而诱发心房颤动。以上两个研究中miRNA-1表达呈现相反的趋势，是否miRNA-1在左右心房表达存在差异造成这种现象，有待于进一步研究来证实。

3.2 微小核糖核酸-21与心房电重构

既往的研究表明miRNA-21在心房纤维化中起着重要的作用[26]。近期Barana等[27]研究表明编码LTCCα1c亚基的CACNA1C 和编码β1亚基的CACNB2是miRNA-21调控的靶基因，miRNA-21上调后负性调控CACNA1C 和CACNB2，引起ICaL减少、心房APD缩短而引发心房颤动。

3.3 微小核糖核酸-26与心房电重构

Luo等[28]研究发现miRNA-26在心房颤动患者及心房颤动动物心房中均表达下调，同时伴有Kir2.1表达增加及IK1增大，此后他们利用荧光素酶报告基因、miRNA-26敲除等方法，进一步证实了miRNA-26通过负性调控编码Kir2.1的KCNJ2基因而参与心房颤动。此外，他们还证实NFAT可以负性调控miRNA-26的转录。

3.4 微小核糖核酸-155与心房电重构

Wang等[29]发现非瓣膜性心脏病心房颤动患者左心耳miRNA-155表达较正常对照者增加增加了5.78倍，同时采用荧光素酶报告基因证实CACNA1C是miRNA-155调控的靶基因。

3.5 微小核糖核酸-328与心房电重构

Lu等[30]发现风湿性心脏病心房颤动患者心房miRNA-328表达较非心房颤动患者上升了3.5倍，快速起搏心房颤动犬心房miRNA-328较对照组上升了3.9倍，此后他们验证了CACNA1C 和CACNB2是miRNA-328调控的靶基因，miRNA-328通过减少ICaL参与心房颤动的发生。此外，近期的Framingham Offspring 研究显示外周血miRNA-328可作为预测心房颤动发生的良好指标[31]。

3.6 微小核糖核酸-499与心房电重构

Ling等[32]发现永久性心房颤动患者心房miRNA-499表达增加2.33倍，而SK3表达下降了46%，此后他们证实了KCNN3是miRNA-499的靶基因，miRNA-499通过负性调控SK3的表达，参与心房颤动心房电重构。

4 总结

miRNA在心房电重构中作用的阐明，对于更好的理解心房颤动心房电重构的机制具有重要的意义，也为阻断心房电重构提供了许多新的治疗靶点，在心房颤动治疗上有着广阔的前景。但是目前miRNA在心房电重构中的研究多局限于对离子通道的调控，心房颤动电重构中同样起着重要作用的Cx、RyR2、NCX、CaMKⅡ等尚缺乏与之相关的miRNA的研究。其次，大部分哺乳动物miRNA与靶基因mRNA的3’-UTR

不完全互补结合，使得miRNA对靶基因的调控并非一一对应。一个miRNA可以调控多个靶基因，一个靶基因同时又受到多个miRNA的调控，大量的miRNA与其靶基因构成复杂的调控网络，如何保证miRNA治疗的特异性是涵待解决的问题。

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2014-08-25）

（编辑:汪碧蓉）

广西自然科学基金资助（编号：2013GXNSFAA019167）

530021 广西壮族自治区南宁市，广西医科大学第一附属医院 心血管内科

蒋智渊 主治医师 硕士 主要从事心内科临床工作 Email：mr_jzy@163.com 通讯作者：钟国强 Email:gq_zhong@126.com

R54

A

1000-3614（ 2015 ）04-0392-03

10.3969/ j. issn. 1000-3614. 2015.04.022