microRNA在心房颤动电重构及治疗中的进展

2018-11-09周天一金艳韩志君

中国循证心血管医学杂志 2018年10期

周天一，金艳，韩志君

心房颤动（房颤，AF），是临床上最常见的心律失常之一，房颤具有极高的卒中、心力衰竭风险，也是认知障碍、痴呆的独立危险因素。房颤主要由心房重构，自主神经系统改变，炎症因子和氧化应激，肾素-血管紧张素-醛固酮系统异常等引起[1]。而心房重构在房颤中起到至关重要的作用。miRNA是一类大约22个核苷酸的内源性非编码小分子RNA，通过与靶mRNA结合，参与mRNA降解或转录后翻译抑制，调控靶基因的表达。近年来大量研究表明，miRNA与房颤关系密切，对miRNA的研究进一步阐明了房颤的机制，为有效治疗房颤提供更多策略。

1 miRNA与房颤电重构

房颤的心房重构首先表现为电重构，即心房肌细胞离子通道的改变，导致跨膜离子流异常，引起心房有效不应期、动作电位时程缩短，动作电位传导速度减慢，不应期离散度增加等改变，逐步进展为持续性房颤并引起心房纤维化，细胞凋亡等结构重构。miRNA主要通过影响编码离子通道的基因，使其表达或功能异常，影响房颤的发生及发展。

1.1 钙通道钙离子通道主要分为L型与T型两种，目前研究主要集中在动作电位平台期主导内向电流的L型钙离子通道。miRNA-208b、miRNA-29a、miRNA-328、miRNA-155、miRNA-106b-25、miRNA-499经试验证实均通过钙通道影响房颤的发生及发展。

1.1.1 miRNA-208bmiRNA-208为心脏特异性miRNA,有miRNA-208a和miRNA-208b两种亚型，分别表达于心脏发育的不同阶段。2009年，Callis等[2]在小鼠模型上过表达miRNA-208a，从而导致心律失常的易感性增加。2013年，Nishi等[3]对29个进行心血管手术的患者的右心房组织进行miRNA微阵列分析，结果显示：与窦性心律患者相比，房颤患者miRNA-208b的含量明显上调。2016年，Susana等[4]对慢性房颤的患者与绵羊心房组织进行活检，发现miRNA-208b的水平上调，进一步研究发现，上调的miRNA-208b能减少L型钙离子通道亚基（CACNA1C和CACNB2）和肌浆网钙ATP酶（Serca2a）的表达并且降低其功能，从而影响房颤。

1.1.2 miRNA-29aZhao等[5]证实miRNA-29a-3p的靶基因是CACNA1C，房颤患者miRNA-29a-3p表达增多，通过沉默CACNA1C，减少L型钙离子通道的表达，从而降低L型钙通道离子流的密度，引起电重构。

1.1.3 miRNA-328Lu等[6]发现miR-328在犬的房颤模型和房颤患者中均有明显的上调。进一步的实验证实miR-328的靶基因为CACNA1C和CACNB1，它们分别编码L型钙离子通道α1c和β1亚基。过表达miR-328可抑制CACNA1C和CACNB1的表达，导致L型钙离子通道密度减低，动作电位时程缩短，诱发房颤的发作，而降低miR-328水平则可逆转这些影响。

1.1.4 miRNA-155有研究[7]比较非瓣膜性房颤患者和窦性心律患者左心房组织miRNA表达变化，发现房颤患者中miR-155的增加最为明显，通过计算预测编码Cav1.2的CACNA1C为miR-155的直接靶点。同时，质粒和基因测定的构建报告显示，miR-155能抑制CACNA1C的3'非翻译区的荧光素酶活性。可以看出Cav1.2和miR-155在房颤电重构中发挥了重要作用。

1.1.5 miRNA-106b-25研究表明，雷诺定受体（RyR2）蛋白的水平在阵发性房颤患者的心房中升高，Chiang等[8]通过建立miRNA-106b-25-/-的小鼠模型，发现总RyR2蛋白增加了42%，心肌细胞总肌质网钙离子渗漏增加。遥测心电监护记录显示miR-106b-25-/-小鼠表现出更频繁的心房异位搏动，且比野生型同窝小鼠更易于诱导房颤。可以认为miRNA介导的RyR2变化，引起的钙离子渗漏可能是房颤的潜在机制。

1.1.6 miRNA-499Ling等[9]研究表明，CACNB2是miRNA-499的重要靶目标，永久性房颤患者的心房组织与无房颤史的患者相比，CACNB2显著下调了67%，最终证实miR-499能与CACNB2的3'非翻译区的结合，抑制CACNB2的表达。miR-499介导的CACNB2表达下调可能在房颤电重构中具有重要作用。大多数影响L型钙离子通道的miRNA，如miRNA-208b、miRNA-29a、miRNA-328、miRNA-499，都是通过同时或抑制其中一个的亚基的靶基因，来达到抑制L型钙离子通道的目的，使钙离子回收减少；而miRNA-106b-25则通过增加钙离子的渗漏，引起细胞内的钙超载，诱发房颤。

1.2 内向整流钾通道（Ik1）

1.2.1miR-26Luo等[10]发现房颤的动物模型或患者miR-26水平降低，KIR2.1蛋白（Ik1的主要亚单位）水平上升，miR-26的过表达可抑制编码KIR2.1蛋白的KCNJ2的表达；相反，使miR-26表达降低可提高KCNJ2的表达，该结论在小鼠模型中得到了验证，可以认为miR-26控制KCNJ2的表达，其下调可能促进房颤的发生。

1.2.2 miR-1Girmatsion等[11]现永久性房颤患者心房组织的miR-1的水平显著下降，同时伴随编码KIR2.1亚基的KCNJ2基因的表达增加，导致Ik1的密度增加，引起动作电位时程缩短，进一步导致折返与房颤。

1.3 延迟整流钾通道（Iks）除了编码KIR2.1亚基的KCNJ2基因，研究表明，编码延迟整流钾通道的KCNE1和KCNB2也是miR-1的靶基因。Jia等[12]通过建立兔右心房快速激动的模型，发现miR-1表达上调，KCNE1和KCNB2下调，心房有效不应期（AERP）缩短，慢激活延迟整流钾通道电流（IKs）增加。当miR-1通过体内慢病毒感染进一步上调时，KCNE1和KCNB2下调更显著。最终通过荧光素酶活性测定证实KCNE1和KCNB2为miR-1的靶基因。电生理测试表明较短的AERP，极大增加房颤可诱导性。由此看来，miR-1具有诱导产生房颤的作用。

1.4 小电导钙激动钾离子通道3（SK3）SK3由KCNN3基因编码，被认为涉及房颤的病理生理过程。2013年Ling等[13]发现房颤患者的心房组织miR-499比窦性心律高2.33倍，而SK3蛋白表达下调46%。通过过表达以及敲除实验认为miR-499能够抑制KCNN3的3’非翻译区，从而抑制SK3的表达，提高房颤发生的可能性。对上述所有miRNA与各离子通道关系的总结（表1）。

2 miRNA与房颤治疗

目前对于房颤的治疗主要是药物转复、射频消融术等，或以控制心室率及抗凝药物、左心耳封堵预防血栓栓塞为主[14]。但房颤经射频消融术后仍复发可能，而保守治疗需长期口服抗凝药物，需患者有极高的依从性[15-17]。尽管抗凝治疗能有效预防卒中，但我国房颤患者的抗凝药物使用率仍然堪忧[18]。

以miRNA为治疗靶点的治疗方式可成为治疗房颤的新策略[19]。miRNA模拟技术（miR-Mimic）是一种基因沉默方法[20]。此方法是产生非天然双链miRNA样RNA片段，其5'端具有与靶基因特有的3'UTR中的选定序列部分互补的基序。一旦导入细胞中，模拟内源性miRNA结合其靶基因，产生基因的转录后抑制。对于已知的在房颤中水平下调的miRNA，或许可通过“miRNA mimics”，增强内源性miRNA的功能，拮抗房颤引起的心房重构。

对于在房颤中上调的miRNA，可通过antimiRNA、miRNA sponges、miRNA eraser、miRNA masks四种调节剂抑制其效应。抗miRNA（antimiRs）是一类携带miRNA的互补反向序列的反义寡核苷酸，通过与内源性miRNA的互补完全沉默其对靶基因的效应[21]。miRNA海绵（miRNA sponges）能够吸附miRNA，使其无法与天然靶点结合，降低miRNA效应，miRNA海绵对miRNA不是特异性的，但它们能够阻断具有相同靶位点的相关miRNA的整个家族，具体应用有待进一步研究[22]。miRNA擦除者（miRNA erasers）：miRNA擦除者是与靶miRNA完全互补的寡核苷酸序列，能抑制内源性miRNA功能。miRNA面具（miRNA masks）与miRNA的靶基因具有完全互补的寡核苷酸，能与靶基因结合从而抑制miRNA与靶基因的识别、结合[23]。

miRNA尽管对房颤治疗极具前景，但真正应用于临床，仍有许多问题需要解决，如：miRNA调节剂的传递问题，如何有效地将其传递到靶器官而中途不被降解，不被肾脏滤过；另外，miRNA调节剂的选择性与安全性问题，大多数miRNA不具有特异性，miRNA调节剂可作用于不参与疾病过程的靶标，从而产生脱靶效应。