miRNA在早发冠心病中的研究进展

罗亚 综述 许官学 审校

遵义医科大学附属医院心血管内科，贵州 遵义 563300

目前我国心血管病死亡率占据居民死亡原因第一位，超过肿瘤及其他疾病，占居民因病导致死亡原因的40%以上。据预测，现我国心血管病患病人数大约为2.9 亿，这部分人群中冠心病(coronary heart disease，CHD)患者超过1 000 万，而急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)死亡率上升趋势明显，且发病年龄逐渐年轻化[1]。根据美国胆固醇教育计划成人治疗组第三次报告(NECP-ATP Ⅲ)中把早发冠心病(premature coronary artery disease，PCAD)定义为发生冠心病(coronary heart disease，CHD)时男性患者年龄≤55 岁，女性患者≤65 岁[2]。这类患者无论是在生活质量、治疗费用、预后情况或是心脏病不良事件发生率均较晚发冠心病患者高。近年来，miRNA (microRNA)作为心血管疾病的研究热点，其通过直接或间接调控其危险因素进而促进冠心病的发生。本文就miRNA 在早发冠心病危险因素中的作用机制及疾病进展进行综述，为冠心病的预防及治疗提供理论基础。

1 miRNA简介

miRNA 是从长链RNA 转录的茎环结构加工而成，长度约为22个核酸的小分子内源性调控RNA，可以通过靶向mRNA 的修饰或翻译阻遏在生物体内发挥重要的调控作用[3]。它是多细胞生物中数量较多的一类基因调控分子之一，可能影响着许多蛋白质编码基因的输出。LEE 等[4]于1993 年在线虫中发现miRNA，命名为Lin-4基因，这种基因不参与翻译蛋白质，而是通过翻译抑制核蛋白基因的表达调控线虫的发育。REINHART 等[5]也在线虫中发现另一种miRNA，将其命名为Let-7基因，也发现其可以通过某种机制调控线虫的发育。miRNA 被认为是存在生物体内并通过多种机制共同调控生物的发育。近年来，随着人们对miRNA 的认识及研究方法的不断改进，越来越多的miRNA 被发现，目前为止已知的miRNA至少达1 000 种以上。

miRNA基因位于除了Y染色体的人染色体中，最初由细胞编码miRNA经RNA聚合酶Ⅱ转录成为初级miRNA(pri-miRNA)，pri-miRNA在细胞核中被进一步加工成“发夹结构”，除小部分通过“miRtron 途径”的mRNA 剪切机制产生前体miRNA(pre-miRNA)外，另大多数经核糖核酸酶ⅢDrosha 处理而来。pre-miRNA 长度为55～80 个核酸，经核糖核酸酶ⅢDicer 处理成长度为21～22 个核酸的miRNA/miRNA*双链结构，然后在解旋酶的作用下miRNA/miRNA*双链结构解旋，经过加工后获得成熟miRNA，被标记为miRNA*的链则被降解[6]。成熟的miRNA 被结合到RNA 诱导沉默复合物(RISC)上，引导RISC 识别降解或翻译抑制靶向mRNA，从而干扰翻译过程达到翻译阻遏的目的[7]。

2 miRNA与早发冠心病关系

大量研究表明，miRNA 在冠状动脉斑块形成、血管壁炎症中发挥重要调节作用，血浆miRNA水平和冠状动脉病变程度有关[8]，循环miRNA在冠心病的早发中具有早期诊断和预测价值。近年来miRNA 成为冠心病的研究热点之一，希望可以通过基因水平调控机制预防冠心病发病的年轻化。

2.1 川崎病致早发动脉粥样硬化 川崎病(Kawasaki disease，KD)是一种好发于儿童的急性自身免疫性疾病，通常发病年龄在5岁以下，发病机制目前尚不明确，其病理改变为小儿血管炎，受累血管为中小血管，以冠状动脉为主，可引发冠状动脉粥样硬化狭窄、冠状动脉瘤及冠状动脉扩张等。如果不进行早期干预，则会导致患者CHD 发生年龄提前，甚至诱发急性心肌梗死、缺血性心肌病、心源性猝死等[9]发生。有研究表明，KD 患者在治愈多年后血管内皮细胞功能障碍及慢性炎症反应仍然存在[10]。ROWLEY 等[11]在因KD 死亡患儿中分离出冠状动脉，使用改良核酸酶保护定量分析方法检测冠状动脉组织上的miRNAs表达显示在KD 患儿冠状动脉有26 个miRNAs 上调，但没有证据表明上调miRNAs 与冠状动脉损害有关。NAKAOKA等[12]将急性KD患者分为冠状动脉损害组和非冠状动脉损害组，并检测其血浆miRNA 水平，结果表明在冠状动脉损害组中有16 个miRNAs 上调，为确定mRNA 冠状动脉损害潜在靶点，对这16个miRNAs 进一步分析，在这16 个miRNAs 中只有miRNA-145-5p、miRNA-320a、miRNA-320b 符合 标准。miRNA-145-5p 在川崎病血浆中高度表达，在冠状动脉损害组血浆水平高于非冠状动脉损害组约1.23倍。他们同时发现冠脉损害组动脉壁中有中性粒细胞浸润，分析发现miRNA-145-5p 可与溶酶体跨膜蛋白9B(TMEM9B)相互作用，刺激白介素-6(IL-6)的表达。miRNA-320a 可与骨成型蛋白受体1A (BMPR-1A)相互作用，并通过BMPR-1A 细胞内信号转导与肿瘤坏死因子-α(TNF-α)表达有关，这些炎症细胞因子可能相互作用，导致粒细胞集落刺激因子(G-CSF)上调，炎症因子的上调与内皮微粒(EMP)呈正相关。EMP也可以介导单核细胞进入内皮细胞，并释放炎症介质，从而导致血管损伤、血管细胞内皮功能障碍等[13]，并且在急性KD 恢复期中，仍能检测出EMP。综上所述，miRNA 可以调控KD 的发生，引起血管、内皮细胞的损伤，参与冠心病的发生、进展，诱发早发冠心病的发生。

2.2 血管细胞功能 miRNA 对血管内皮细胞(VEC)和血管平滑肌(VSMCs)具有调控作用。当miRNA 失衡，可能会出现VEC、VSMCs 衰老，使血管老化，影响血管功能，导致血压升高、动脉粥样硬化等，促进CHD 的发生发展[14-15]。范迎春等[16]分析CHD 组和对照组发现，CHD 组患者血浆miRNA-221 水平明显高于对照组，且血浆miRNA-221 水平与冠状动脉Gensin积分呈正相关，提示miRNA-221可能介导VEC的调节，在冠状动脉病变中发挥作用。MACKENZIE等[17]在小鼠模型中用miRNA-221 和miRNA-222模拟转染VSMCs，发现钙沉积显著增加，当单个miRNA-221 和miRNA-222 模拟转染VSMCs 时与对照组无明显差异，表明miRNA-221 和miRNA-222 在血管钙化起着协同作用。ZHANG 等[18]测量原发性高血压组及对照组中的血浆miRNA-122，发现原发性高血压组血浆中的miRNA-122 明显高于对照组，但阳离子氨基酸转运蛋白-1(CAT-1)表达低于对照组，miRNA-122 和CAT-1 蛋白的表达呈负相关。原发性高血压组年轻患者血浆中的CAT-1 表达水平明显高于40岁年龄组，而miRNA的表达水平偏低，通过分析发现在原发性高血压组患者中，miRNA-122的高表达可抑制CAT-1 的表达，导致VEC 功能障碍，促进冠状动脉病变形成。从上述研究发现miRNA 可调控VSMCs、VEC 的增殖、迁移、凋亡等，促进冠状动脉粥样斑块的形成及钙化。

2.3 血小板 血小板是巨核细胞在成熟的过程中脱落的物质，是凝血系统的重要组成部分，参与动脉粥样斑块的形成、破裂等，促进CHD 的发生、进展。血小板无细胞核结构，不能从头转录基因，因此依赖miRNA来实现调控其聚集、黏附、分泌等功能，因此血小板miRNA 在血小板的生物合成和功能中扮演重要角色。血小板miRNA 还能调控血小板在凝血酶的刺激后释放出含有血小板微粒(PMPs)的细胞外囊泡(EVs)，PMPs不仅参与止血和血栓的形成，还参与冠状动脉炎症的发生[19]。李丽等[20]研究发现与对照组相比，PCAD组血小板计数明显降低，而血小板平均体积升高，经多因素Losisitc 回归分析发现，血小板计数是PCAD 独立危险因素，并且与冠状动脉病变程度相关。TIAN等[21]在兔动脉斑块模型中使用PCR法检测血小板miRNA-126 和血小板miRNA-223 的表达，较正常对照组，动脉斑块硬化组miRNA-126 和miRNA-223 表达下调，而靶基因血管细胞粘附分子-1(VCAM-1)和P2Y12 的表达上调，提示miRNA-126 和miRNA-223 的异常表达可能和动脉粥样硬化斑块的发生和进展相关。深入研究发现miRNA-126 与冠状动脉狭窄程度有关，促进早期冠状动脉粥样硬化斑块的形成。SONDERMEIJER 等[22]使用逆转录定量PCR方法检测PCAD 组与正常对照组中血小板miRNA 表达水平，与对照组相比，PCAD组血小板miRNA-340*和miRNA624*显著升高，提示着血小板miRNA 在早期通过某种机制调控着血小板对血管功能的影响。因而认为，miRNA可与靶基因结合从而调控血小板对冠状动脉的功能发挥作用，导致冠状动脉血管功能障碍。

2.4 高尿酸血症 随着人类饮食结构和生活方式的改变，高尿酸血症的发病率逐年上升。高尿酸可导致血管内皮功能障碍、冠状动脉内血栓形成、高血压、冠状动脉粥样硬化等，已成为心血管病的独立危险因素，促进冠心病发病年龄提前[23]。YU等[24]使用高浓度尿酸刺激内皮细胞48 h 后使用微阵列对内皮细胞进行miRNA 表达谱分析。研究结果显示在高尿酸的刺激下miRNA-92a 下调，其下调导致Krüppel 样转录因子2(KLF2)的表达升高，KLF2能下调血管内皮因子A(VEGFA)抑制血管再生。张雪光等[25]同样以高浓度尿酸刺激内皮细胞24 h、48 h，然后用实时荧光检测miRNA-155的表达，显示miRNA-155表达上调，内皮型一氧化氮酶(eNOS)表达下调，致使血浆一氧化氮(NO)含量下降，VEC功能发生障碍。崔艳等[26]在男性CHD 患者中发现不稳定性心绞痛组血尿酸水平明显高于稳定性心绞痛组、急性心肌梗死组，证实了血尿酸对CHD 的发生及进展有一定影响。周春娟等[27]对比CHD患者冠状动脉病变数量及严重程度，发现其病变血管数量、病变程度与尿酸呈正相关，表明血尿酸水平对冠状动脉病变特点有预测价值。综上，血尿酸可通过miRNA调控机制，使得VEC功能障碍，加重冠状动脉损害，促进CHD的发生。

2.5 同型半胱氨酸 同型半胱氨酸(Hcy)是人体非必需含硫氨基酸，是体内氨基酸循环产生的重要中间产物。大量研究证实，Hcy血浆水平与心血管疾病的发病风险相关。血浆Hcy可导致血管内皮功能紊乱及氧化应激增加，被认为是动脉粥样硬化发展和心血管不良事件发生的独立危险因素[28]。LI等[29]检测PCAD患者血浆Hcy明显高于对照组，且冠状动脉病变程度明显较对照组严重，其中多支病变及双支病变患者中血浆Hcy水平明显高于单支病变患者。LIU等[30]在研究高血浆Hcy与动脉粥样硬化关系中发现miRNA-145、miRNA-155、miRNA-133 和miRNA-217 的表达水平与Hcy 呈负相关，miRNA-217在动脉粥样硬化患者的中的表达模式最为特异性，可能有助于预测高血浆Hcy患者动脉粥样硬化的进展。DUAN等[31]使用miRNA-217模拟物和抑制剂转染人和大鼠主动脉平滑肌细胞，在转染48 h后再暴露于Hcy 溶液中，24 h 后检测血管平滑肌细胞的增殖情况，与对照组相比，Hcy 不影响VSMCs 的活力，经miRNA-217模拟物转染的VSMCs细胞增殖明显受到抑制，miRNA-217 抑制剂没有改变Hcy 对VSMCs 细胞增殖的调节。研究提示miRNA-217可以通过N-甲基-D-天冬氨酸受体的作用来调节Hcy对VSMCs细胞的增殖和迁移，该研究通过进一步检测VSMCs 细胞的迁移，发现miRNA-217 模拟物明显抑制VSMCs 细胞的迁移，而miRNA-217 抑制物促进VSMCs 细胞的迁移。

2.6 胆固醇代谢 胆固醇是类固醇激素和胆汁酸的前体，是组成细胞膜结构的重要成分之一，主要由肝脏产生、代谢，对维持细胞膜的正常生理功能有重要作用。血浆胆固醇水平处于动态平衡之中，当失衡导致血浆胆固醇水平含量过高时会出现高胆固醇血症，过高的血浆胆固醇水平则引起动脉粥样硬化，促进冠心病的发生。ZHANG 等[32]检测动脉粥样硬化组和健康对照组血浆水平中的miRNA-217，动脉粥样硬化组血浆miRNA-217水平明显升高，为进一步检测miRNA-217 对动脉粥样硬化细胞模型总胆固醇水平的影响，与对照组相比，使用氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)处理的总胆固醇水平明显升高，而miRNA-217 抑制物明显降低ox-LDL 诱导的总胆固醇水平，证实了miRNA-217 可以调控ox-LDL 水平影响血浆总胆固醇水平。此外，研究发现miRN-98不仅在肿瘤调控中起着重要作用，而且参与胆固醇的代谢。GENG 等[33]分析健康对照组与高胆固醇血症患者中miRNA-98关系发现高胆固醇血症患者的血清和肝脏miRNA-98 水平明显降低，而高胆固醇血症患者中固醇调节元件结合蛋白-2 mRNA(SREBP-2 mRNA)水平明显高于对照组，证实在胆固醇代谢中SREBP-2 mRNA 是miRNA-98 的靶基因，miRNA-98 可以调控SREBP-2 水平影响胆固醇的代谢。以上研究证明miRNA可以调控胆固醇的代谢，影响血浆总胆固醇水平，从而促进冠心病的发生。

3 结语

近年来miRNA 被视为可应用于临床的新型生物学标志物，而且越来越多的心脏相关miRNA被发现参与冠状动脉粥样硬化的调控，其调控机制与冠心病的发生年龄提前密切关联，可指导冠心病的预防、监测及治疗。目前直接应用于解决临床问题仍然存在许多问题，但随着人类对心脏相关miRNA更深入的研究和技术的不断进步，可为早发冠心病的发病机制及预防措施提供新的指导思路。