miRNA 与心肌缺血再灌注的研究进展*

郑重洲综述，陈　灿审校（.广东医学院，广东湛江52400；2.广东医学院附属医院心血管内科，广东湛江52400）

·论著·

miRNA 与心肌缺血再灌注的研究进展*

郑重洲1综述，陈灿△审校（1.广东医学院，广东湛江524001；2.广东医学院附属医院心血管内科，广东湛江524001）

微RNAs；再灌注损伤；心肌缺血；心肌梗死；细胞凋亡；自噬

心肌缺血再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）是指在心肌梗死（myocardial infarction，MI）后的一个临界时间内冠脉血流恢复再通，血流再灌注与心脏组织损伤密切相关。目前，冠状动脉介入（PCI）术或者药物溶栓已成为MI的常规治疗手段，并能够较好的改善患者的预后。然而，仍有部分患者的治疗效果不佳，其机制可能是由于缺血心肌再灌注后导致心肌细胞结构、功能及微环境的变化从而导致心律失常、心肌顿抑、心肌冬眠等并最终导致心力衰竭甚至突发心搏骤停［1］。研究表明miRNA广泛参与调控机体的正常生理和病理过程，如细胞凋亡、细胞分化、肿瘤发生、心脏发育和血管生成等。目前，研究证实miRNA能够作用于相关靶分子，抑制心肌的I/R损伤。现就近年来与心肌I/R损伤相关的miRNA进行综述，以探讨其相关调控机制及临床应用前景。

1　miRNA概述

miRNA是近年来研究较为热门的内源性小单链非编码RNA，成熟的miRNA大约由22个核苷酸组成；miRNA通过与靶mRNA的3′非翻译区（3′UTRs）特异性结合，促进靶mRNA的降解或者翻译抑制，负性调控基因的表达，从而发挥其生物学功能。miRNA对靶基因的调控并非“一对一”，现研究证实一个miRNA能够调控多个不同的mRNA，而一个mRNA亦可同时被多个miRNA调节［2］。因此，miRNA在基因调节中发挥主要作用，能够在机体不同的水平调节生物进程。

研究发现，miRNA在组织中呈特异性分布，如miR-208，仅在心肌中表达，且不受其他损伤的干扰［3］。此外，miRNA在机体病理生理进程中表现为特异性表达，参与心血管疾病以及肿瘤的侵袭和转移。如miR-126过表达能抑制结直肠癌细胞的增殖，并促使癌细胞对化疗药物的敏感性增加［4］。近年来，多个miRNA已被证实与心肌I/R损伤相关，并且miRNA在心肌I/R损伤中呈动态变化。因此，分析与心肌I/R损伤相关的miRNA及其表达和功能将更具有临床指导意义。

2　miRNA在心肌I/R损伤中的变化及作用机制

2.1miRNA与心肌细胞凋亡细胞凋亡（apoptosis）是心肌I/R损伤后心脏功能失调的重要原因。心肌I/R损伤引起的细胞凋亡与活性氧的（resctive oxygen species，ROS）产生、细胞内Ca2+超载等密切有关［5］。近年来研究表明心肌细胞的凋亡主要由线粒体途径介导，通过改变该途径的关键信号及靶点，最终导致心肌细胞凋亡。

心肌I/R损伤后，心肌细胞内会出现Ca2+超载现象，导致Ncx1蛋白激活并下调钙调效应器（如BIM、CypD、CaMKIIδ）的表达，从而导致细胞最终的凋亡。Aurora等［6］研究发现，在心肌I/R损伤的小鼠模型中，miR-214的表达上调，并通过抑制Ca2+超载信号通路的效应分子，减少心肌I/R损伤引起的细胞凋亡和坏死。研究证实，电针预处理参与维持心肌细胞内Ca2+平衡［7］。Liu等［8］发现电针预处理能够促进miR-214在心肌I/R损伤中的表达，进而增强电针预处理对心肌I/R损伤的保护作用。而在Lv等［9］研究中，miR-214在H2O2诱导的心肌细胞凋亡中表达明显上调，并通过抑制人第10号染色体缺失的磷酸酶和张力蛋白同源的基因（PTEN），活化PI3K/Akt信号通路，最终抑制活性氧诱导的心肌细胞凋亡。

Shen等［10］发现miR-30b参与AngⅡ诱导的心肌肥大、心肌重构、血管生成和心肌细胞的凋亡。在AngⅡ诱导的心肌细胞的凋亡中，NF-κB可正反馈调控miR-30b的表达，而miR-30b则通过调节Bcl-2的表达在心肌细胞凋亡中发挥重要作用［11］。此外，在心肌I/R损伤的情况下，miR-30b能够通过抑制亲环素D介导的心肌细胞凋亡，从而减少心肌细胞梗死的范围［12］。研究证实Ras-PI3K-Akt通路在细胞增殖、骨架重构、新陈代谢和凋亡中均起到重要作用［13］。最新研究显示，过表达miR-30b能抑制H9C2细胞缺氧复氧损伤（H/R）诱导的细胞凋亡，这主要是通过上调Ras-PI3K-Akt信号通路实现［14］。

早前研究报道，清道夫受体A（SR-A）缺陷能够减轻心肌I/R损伤，而miR-125b在SR-A缺陷的小鼠中的表达水平明显高于野生型小鼠，在巨噬细胞中过表达miR-125b后H/R诱导的细胞损伤可得到显著缓解［15］。最近研究发现，miR-125b可抑制P53介导的促凋亡信号通路以及TRAF-6介导的NF-κB激活，从而降低I/R后梗死区的面积并防止心功能紊乱，最终减轻I/R损伤导致的心肌损害［16］。

miR-21已被证实为心肌I/R损伤的重要抗凋亡因子。miR-21能够抑制PTEN、PDCD4的表达，减少心肌细胞凋亡，改善心肌重构，从而改善心功能紊乱［17-18］。Wang等［19］通过小鼠心肌I/R损伤模型发现，与野生型小鼠相比，miR-494转基因小鼠的心脏功能恢复较较好，梗死区面积较小，具体机制研究显示miR-494能够同时抑制抗凋亡因子（ROCK1、PTEN、CaMKIIδ）和促凋亡因子（FGFR2、LIF），进而激活Akt并最终上调线粒体抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL，从而发挥抗心肌细胞凋亡的作用。另外，miR-1作为心肌I/R损伤的损伤性因子，可通过调节HSP60、HSP70、Bcl-2促进心肌细胞的凋亡［20-21］。最近，Li等［22］报道miR-7a/b能够负性调节PARP的表达，进而抑制心肌I/R损伤导致的细胞凋亡。Yang等［23］则发现miR-22作用于cAMP反应蛋白结合元件（CREB），发挥抗心肌细胞凋亡的作用。

研究证实心肌I/R损伤所致的心肌细胞凋亡或死亡，将会导致左室重构和电生理重构，最终导致心力衰竭甚至心搏骤停［2］。因此，阐明miRNA参与调控心肌细胞凋亡的作用机制具有重要意义，miRNA在未来或有可能成为治疗心肌I/R损伤的重要靶点。

2.2miRNA与再灌注性心律失常再灌注性心律失常是导致心肌死亡的重要原因，心肌I/R损伤可通过改变基因的表达，进而引起心脏电传导系统的功能障碍。研究证实miRNA参与了心律失常的调节。Yang等［24］研究发现，miR-1的过表达能减慢心肌细胞的电传导和细胞膜去极化，其主要通过抑制KCNJ2和Connexin43的表达实现。此外，Callis等［25］研究表明miR-208a与心律失常密切相关，miR-208a可作用于GATA4介导的Connexin40，从而导致房室传导阻滞。因此，miR-1、miR-208a可能会成为抗心律失常治疗的靶点。

2.3miRNA与自噬自噬（autophagy）是细胞胞质蛋白或细胞器的自我分解代谢过程，以实现细胞本身代谢需要和细胞器的更新。研究显示，心肌缺血和早期再灌注期间，低水平的细胞自噬能够防止细胞过度凋亡，与心肌I/R损伤后心功能恢复密切相关，说明一定程度的细胞自噬有助于心肌I/R损伤后心功能恢复［26］。Wu等［27］研究发现，在心肌I/R损伤情况下，miR-101可调节心肌细胞的自噬。miR-101通过作用于自噬相关基因RAB5A 和Beclin1，调控心肌细胞自噬水平，从而负性调节细胞的凋亡，提示miR-101可通过诱导心肌细胞自噬来减轻心肌I/R损伤导致的细胞凋亡。尽管如此，miRNA参与自噬调节来保护心肌I/R损伤机制仍有待进一步探究。

3miRNA的临床应用前景

目前仍不能确定药物是否能够调节疾病发生过程中miRNA的表达。Munoz-Pacheco等［28］发现，新型合成的降脂药物依折麦布，可通过下调单核细胞表达miR-155、miR-222、miR-424和miR-503进而抑制其向巨噬细胞分化。因此，以现有的传统药物和miRNA为基础的相结合的治疗方案，也许能更进一步改善治疗效果。

miRNA不仅参与了心肌I/R损伤的病理生理过程，而且作为心肌I/R损伤的标志物在临床诊断和治疗中具有重要意义。目前研究发现在心肌I/R损伤患者的外周循环血及尿液中可检测到miRNA的变化，此外，在心肌梗死大鼠模型亦可检测到外周血中的miRNA水平的改变。因此，这些miRNA如miR-1，miR-21、miR-208等可作为急性心肌梗死的血清生物标记物快捷、特异的反应患者的心肌损伤。此外，由于一个miRNA可能具有多个靶基因，使得其能够作用于多个靶信号分子，提示与传统的利用单个信号分子治疗方案相比具有显著的治疗优势。然而，miRNA之间也能够互相干扰，妨碍了其作为治疗靶分子的有效性。因此，miRNA应用于调控基因表达以防治疾病发生发展的安全性仍需进一步评估。

综上所述，miRNA在心肌I/R过程中起着重要调控作用，不同的miRNA发挥的功能也不尽相同。随着miRNA研究的不断深入，miRNA抑制剂（或miRNA模拟物等调控miRNA表达的新技术出现，将为miRNA与心肌I/R损伤的研究提供新途径，从而为miRNA应用于疾病诊断和治疗带来希望。

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（2015-10-23）