MicroRNA在扩张型心肌病中的作用

王庆涛 综述 王玉璟 审校

(长江大学附属第一医院心内科，湖北 荆州 434000)

MicroRNA在扩张型心肌病中的作用

王庆涛 综述 王玉璟 审校

(长江大学附属第一医院心内科，湖北 荆州 434000)

扩张型心肌病是原发性心肌病中最主要的临床病理类型，具有发病率高、死亡率高等特点，主要表现为心室异常扩大、舒缩功能障碍、射血分数降低、并发严重的心律失常及心力衰竭。目前确切的病因尚不清楚，可能与病毒感染、药物，遗传等因素相关。MicroRNA(miRNA)是新近发现的一类非编码的RNA，长度为20～25个核苷酸，直接与靶向信使RNA(mRNA)结合后可负性调节相关基因的表达。研究表明miRNA参与各种生理病理状态下相关基因的调节，在机体内作用广泛。现就miRNA在扩张型心肌病发生发展过程中的作用做一综述。

MicroRNA；扩张型心肌病；表达量

MicroRNA(miRNA)是一类长度为20～24个核苷酸的具有调控功能的非编码RNA，主要参与基因转录后水平的调控，通过与mRNA结合调节相关基因和蛋白的表达量。近年来研究显示部分miRNA在扩张型心肌病的进展过程中出现表达量的变化，提示miRNA可能直接或者间接调节扩心病的发生进展。现就近期miRNA与扩张型心肌病的关联研究做一综述。

1 MicroRNA(miRNA)简介

miRNA基因最开始在细胞核内转录成原始miRNA转录本(primary transcripts miRNA，pri-miRNA)，在Drosha酶的作用下剪切形成60～70 nt的miRNA前体(或者称为pre-miRNA)，然后被转运到细胞质，被Dicer酶剪切成20～24个核苷酸长度的双链miRNA，然后很快与RNA诱导沉默复合体(RISC)结合，其中一条单链miRNA被降解，另一条成熟的单链miRNA分子通过与靶mRNA序列结合，来调节基因的表达。1993年首次发现秀丽线虫内存在miRNA(lin-4)[1]，其后miRNA也被陆续发现存在于其他动植物体内，直到2008年，Lawrie等[2]首次发现血清中存在miRNAs。因此现在有学者提出利用相关miRNA作为疾病的生物标志物，其主要原理是：在各个组织器官的生理病理状态下，miRNA存在表达差异性。miRNA是一类非编码的小分子RNA，广泛表达于机体的各个组织和器官，主要通过与相关mRNA结合在转录后水平负性调节约60%的人类基因[3]，是机体内重要的调控子。目前有许多研究显示miRNA在心室重构、心室肥大、心力衰竭等病理过程中发挥重要作用。

2 扩张型心肌病简介

扩张型心肌病是最常见的原发性心肌病，发病率占心肌病的70%～80%[4]，病因尚不明确，多数学者认为与病毒感染相关联，治疗原则主要为对症处理，通过延缓心肌重构和心功能恶化来延长患者的生存期、提高患者的生活质量。但最终患者会因为充血性心力衰竭或者恶性心律失常死亡，5年生存率不足50%[4]，10年生存率极低，是一种预后很差的心脏疾病。由于扩张型心肌病病因不明，发病机制也不清楚，故治疗往往达不到令人满意的效果。越来越多研究显示miRNA可能参与扩张型心肌病的发生发展，该发现可能为进一步了解其发病机制奠定基础。

3 miRNA-21在扩心病中的作用

与与其他只具有选择性表达功能的miRNA不同，miRNA-21普遍表达于哺乳动物的各大组织器官中[5]，其在心血管方面的作用已引起广泛关注。研究表明miRNA-21在心肌重构[6-7]、心肌梗死[8]等病理生理过程中发挥重要作用。目前已经了解比较清楚的miRNA-21相关靶基因有：PTEN、程序性细胞死亡因子4 (programmed cell death 4，PDCD4)、原肌球蛋白1 (tropomyosin，TPM)、Sprouty蛋白、Fas配体(FasL)、基质金属蛋白酶组织抑制物3(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMP3)和RECK9]。miRNA-21通过与以上靶基因结合调控基因及蛋白的表达量。

扩张型心肌病最主要的病理变化就是心肌细胞的凋亡和心肌间质纤维化。研究发现：miR-21能够抑制TNF-α诱导的心肌细胞凋亡[10]，表明miR-21可能通过抑制心肌细胞凋亡延缓扩心病的进展。又有研究显示：血清miR-21在扩心病患者中的相对表达量下调，并且与病程的严重程度相关[11]，提示miR-21可以作为反映扩心病病情严重程度的指标。但是在另一些研究中却发现，扩心病患者微小RNA-21相对表达量上调，而且与疾病的病程、舒张末期内径(left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)呈正相关[12]。与之前的结论相反，可能与研究对象的年龄、病程不同有关，也有可能是在扩心病的不同阶段miR-21会出现不同的表达量，故仍需要进一步的实验佐证。同时研究发现上调miR-21可以通过增强ERK/MAPK通路致成纤维细胞增殖，从而引起心脏重构和纤维化；降低小鼠体内miR-21表达水平，可检测到Sprouty1蛋白的表达明显上调，从而有效地改善了患病小鼠的预后[13]。而且在病毒性心肌炎进展为扩张型心肌病的过程中MicroRNA-21也发挥了重要作用[14]。表明miR-21可通过相应的靶基因参与扩张型心肌病的发生、进展，利用基因工程技术对miRNA-21进行靶向干预可能可以起到缓解扩心病的作用，为扩心病的治疗提供全新的思路。

4 其他mi-RNA在扩心病中的作用

当然还有很多研究发现一些其他的mi-RNA与扩心病的关系，下面一一阐述。例如特异性抑制miR-448-3P可以增加尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶 2(nicotinamide adenine dinucleotide oxidase 2，NOX2)的表达，促进活性氧的产生、心肌细胞凋亡及心肌纤维化，诱导扩张型心肌病[15]。同时抑制某些促生存小分子RNA，可引起促凋亡信号系统的激活，也可导致心肌细胞凋亡，诱发扩张型心肌病[16]。上述研究表明相关的mi-RNA通过调控相应的靶基因，影响氧自由基和凋亡系统的活性，进而参与扩张型心肌病的形成。随着转基因技术和基因疗法的飞速发展，给我们的生活带来翻天覆地的变化，同样，在应用于动物实验研究时也展现出巨大的前景。利用转基因小鼠过表达心肌特异性miRNA-30c，6周后小鼠出现严重的扩张型心肌病，进一步研究发现线粒体氧化磷酸化复合物Ⅲ、Ⅳ下调、线粒体功能障碍，导致心肌细胞能量供应不足，诱发心肌细胞凋亡和心肌间质纤维化[17]。还有研究发现肌聚多糖基因缺失的小鼠中miR-669a下调[18]，利用腺相关病毒载体介导的miR-669a长程(18个月)基因疗法可改善肌聚多糖基因缺失小鼠伴发的慢性肌萎缩性扩心病症状，延缓心肌重构和纤维化，提高生存率[19]。基因技术在动物实验上表现出的巨大潜力令人鼓舞，通过定向的敲除或者靶向的给予某些特殊功能的miRNA可以干预疾病的进程，表明基因技术不再犹如天上的星斗般不可触及，它将在医学进展中抹上浓重的一笔，在治疗方案上开垦出一片全新的土地。

同时一些miRNA与扩心病严重程度密切相关，甚至可以作为一种新型的标志物来了解患者的预后情况。研究发现一种胞内小分子RNA，let-7i，作为一种新型的生物标志物可反映DCM患者的预后[20]，随访发现let-7i降低的幅度越大，患者的预后越差。另一研究显示：与健康人相比，扩心病患者血清中miR-423-5p含量显著升高(P=0.003)，而且miR-423-5p含量与N末端前脑钠肽(N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NTproBNP)含量呈正相关[21]。上述研究表明某些mi-RNA可以像NT-proBNP一样评估扩心病患者心衰的严重程度，同时也可用于了解扩心病患者的远期预后情况，便于临床医师客观、全面的了解病情。不仅如此，很多研究表明部分mi-RNA甚至参与了扩心病的发生发展。例如Zhu等[22]的研究发现扩心病患者中miR-340表达量显著增多，同时在过表达miR-340的转基因乳鼠心肌细胞中ANP、BNP含量明显升高，表明miR-340可能参与了扩心病患者病情进展恶化的病理生理过程。Satoh也有类似发现：扩心病患者心肌中microRNA-208的表达量明显升高，经随访发现microRNA-208的高表达与扩心病患者不良预后密切相关，提示microRNA-208可能参与扩张型心肌病病情进展[23]。以上研究表明miRNA与扩心病患者的病情、预后紧密相关，而且miRNAs表达异常的研究还可用于扩张型心肌病致病机理的探索，为治疗扩张型心肌病开辟道路。还有研究发现在扩心病患者外周血单个核细胞中的miRNA-548家族信号可用于检测早期心衰，miRNA-548甚至可用于预测扩心病患者心脏正在发生的病理改变[24]。而且在原发性扩心病儿童血清 中 miR-618，miR-875-3p，miR-205，miR-194，miR-302a，miR-147和miR-544降低，miR-518f和miR-45升高，此发现可能对早期发现扩心病患儿提供生物学指标[25]。因此，在不远的将来，miRNAs有望作为扩心病早期诊断、评估病情、治疗或预后评价的生物标志物。

5 展 望

扩张型心肌病作为一种预后极差的心脏疾病一直危害着人类的健康，尽管许多学者穷尽一生研究它，但是至今为止，对其病因、发病机制、预防措施及治疗方法的阐述仍然没有达到令人满意的程度。自从1993年第一次发现microRNA，之后的20多年里miRNA一直是研究的热点。miRNA参与多种疾病的病理生理过程，其中在扩张型心肌病进展中也发挥重要作用。本文仅仅阐述了部分miRNA在扩心病中的作用，而且其中某些结论存在争议，还需要更多的实验来阐明具体作用机制。目前我们仍然对miRNA在基因表达调控中的作用仍知之甚少，只有正确掌握了miRNA对靶mRNA的表达调节机制，才有可能为扩心病的治疗提供新的策略。随着miRNA在扩心病发生进展中的研究逐渐增加，能帮助我们更好的了解扩心病的分子发病机制，相信在不远的将来可利用miRNA治疗扩心病。

[1]Me ndell JT,Olson EN.MicroRNAs in stress signaling and human disease[J].Cell,2012,148(6):1172-1187.

[2]Lawrie CH,Gal S,Dunlop HM,et al.Detection of elevated levels of tumour-associated microRNAs in serum of patients with diffuse large B-cell lymphoma[J].Br J Haematol,2008,141(5):672-675.

[3]Van Kouwenhove M,Kedde M,Agami R.MicroRNA regulation by RNA-binding proteins and itsimplications for cancer[J].Nat Rev Cancer,2011,11(9):644-656.

[4]张晓伟,蔡文锋,胡卓伟.扩张型心肌病免疫病理学发病机制研究进展[J].心血管病学进展,2009,30(5):814-817.

[5]Lagos-Quintana M,Rauhut R,Yalcin A,et al.Identification of tissue-specific microRNAs from mouse[J].Curr Biol,2002,12(9): 735-739.

[6]李歆跃,杨巍.心脏重构中微RNA的作用[J].医学综述,2015,2 (21):582-584.

[7]陈晓军,杜以梅,黄峥嵘.microRNA-21调控心脏结构重构的研究进展[J].临床心血管病杂志,2014,30(11):932-936.

[8]王丽平.microRNAs在心肌梗死中的研究进展[J].临床心血管病杂志,2016,32(3):217-220.

[9]惠越,张鑫,刘国跃.microRNA-21相关靶基因的研究进展[J].重庆医学,2016,45(8):1121-1124.

[10]唐艳.MicroRNA-21对乳鼠心肌细胞凋亡及PTEN/AKT/FOXO3a信号转导通路的影响[D].南昌:南昌大学,2012.

[11]许桂芬,翁智远,杨巍.MicroRNA-21在扩张型心肌病患者血清中表达下调[J].第二军医大学学报,2016,37(3):379-382.

[12]赵雪,王玺,贺付成.血清微小RNA-21在扩张型心肌病患者中的表达及其临床意义[J].中国全科医学,2012,15(12):4190-4192.

[13]Thum T,Gross C,Fiedler J,et al.MicroRNA-21 contributes to myocardial disease by stimulating MAP kinase signalling in fibro-blasts [J].Nature,2008,456(7224):980-984．

[14]Xu HF,Ding YJ,Zhang ZX,et al.MicroRNA-21 regulation of the progression of viral myocarditis to dilated cardiomyopathy[J].Mol Med Rep,2014,10(1):161-168.

[15]Kyrychenko S,Kyrychenko V,Badr MA,et al.Pivotal role of miR-448 in the development of ROS-induced cardiomyopathy[J]. Cardiovasc Res,2015,108(3):324-334.

[16]Isserlin R1,Merico D,Wang D,et al.Systems analysis reveals down-regulation of a network of pro-survival miRNAs drives the apoptotic response in dilated cardiomyopathy[J].Mol Biosyst,2015, 11(1):239-251.

[17]Wijnen WJ,van der Made I,van den Oever S,et al.Cardiomyocyte-Specific miRNA-30c Over-Expression Causes Dilated Cardiomyopathy[J].PLoS One,2014,9(5):e96290.

[18]Crippa S,Cassano M,Messina G,et al.MiR669a and miR669q prevent skeletal muscle differentiation in postnatal cardiac progenitors [J].J Cell Biol,2011,193(7):1197-1212.

[19]Quattrocelli M,Crippa S,Montecchiani C.Long-term miR-669a therapy alleviates chronic dilated cardiomyopathy in dystrophic mice[J]. JAm HeartAssoc,2013,20,2(4):e000284.

[20]Satoh M,Minami Y,Takahashi Y,et al.A cellular microRNA,let-7i, is a novel biomarker for clinical outcome in patients with dilated cardiomyopathy[J].J Card Fail,2011,17(11):923-929.

[21]Fan KL,Zhang HF,Shen J,et al.Circulating microRNAs levels in Chinese heart failure patients caused by dilated cardiomyopathy[J]. Indian Heart J,2013,65(1):12-16.

[22]Zhu X,Wang H,Liu F,et al.Identification of micro-RNA networks in end-stage heart failure because of dilated cardiomyopathy[J].J Cell Mol Med,2013,17(9):1173-1187.

[23]Satoh M,Minami Y,Takahashi Y,et al.Expression of microRNA-208 is associated with adverse clinical outcomes in human dilated cardiomyopathy[J].J Card Fail,2010,16(5):404-410.

[24]Gupta MK,Halley C,Duan ZH,et al.miRNA-548c:a specific signature in circulating PBMCs from dilated cardiomyopathy patients[J]. J Mol Cell Cardiol,2013,62:131-141.

[25]Enes Coşkun M,Kervancıoğlu M,Öztuzcu S,et al.Plasma microRNA profiling of children with idiopathic dilated cardiomyopathy[J]. Biomarkers,2016,21(1):56-61.

Role of MicroRNA in the dilated cardiomyopathy.

WANG Qing-tao1,WANG Yu-jing2.Department of Cardiology,the First Affiliated Hospitial of Yangtze University,Jingzhou 434000,Hubei,CHINA

Dilated cardiomyopathy(DCM)is the main pathological type of primary cardiomyopathy in clinic, which has high incidence and high mortality.The main manifestations of DCM include abnormal ventricular expansion, systolic and diastolic dysfunction,reducing ejection fraction,complicating with severe arrhythmia and heart failure.The pathogen of DCM may be related with viral infections,drugs,genetic and other factors.MicroRNA(miRNA)is a newly discovered type of non-coding RNAs,in the length of 20 to 25 nucleotides,which negatively regulates gene expression after directly combining with the target messenger RNA(mRNA).Studies have shown that microRNAs are involved in the regulation of genes related to various physiological and pathological conditions,and is widely used in the body.This article summarizes the role of miRNAin the occurrence and development of DCM

MicroRNA;Dilated cardiomyopathy(DCM);Expression

R542.2

A

1003—6350（2017）06—0961—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.06.033

2016-05-31)

王玉璟。E-mail：496666462@qq.com.