MicroRNAs 在急性心肌梗死诊断及预后中的研究进展

李奕帛 赵国安 孟卫正 王秀珑 李东旭 林 飞

新乡医学院第一附属医院心脏中心 河南省心血管损伤与修复国际联合实验室，河南卫辉 453100

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）主要表现为心肌细胞死亡和心室不可逆重塑，导致心肌纤维化、心力衰竭和心源性猝死[1]。及时诊断可以减缓AMI 的发展，改善AMI 患者预后。临床症状、心电图和特定的心脏生物标志物是临床诊断AMI 的主要方法。目前被提出用于诊断心肌梗死的生物标志物中，心肌肌钙蛋白T（cardiac troponin T，cTnT）和心肌肌钙蛋白I（cardiac troponin I，cTnI）是首选标志物[2]。然而，在严重的心力衰竭、甲状腺功能减退、败血症等情况下也可检测到其表达[3]，且肌钙蛋白释放时间相对延迟。寻找新的特异性生物标志物对AMI 的早期诊断十分迫切。随着对AMI 潜在机制的广泛研究，越来越多的研究证实，AMI 患者外周血微小RNA（microRNAs，miRNAs）中存在显著表达，可用于早期诊断AMI[2-3]。循环中miRNAs 有望成为预测和诊断AMI 的生物标志物[4]。

1 miRNAs

miRNAs 是一类微小非编码RNA，长度在22～24 个核苷酸之间，通过干扰蛋白质翻译或促进信使RNA降解下调特定基因的表达[5]。miRNAs 参与心肌细胞分化、增殖、凋亡等过程，参与心肌梗死、心力衰竭、心律失常及动脉粥样硬化等心血管疾病的病理过程[6]。在早期AMI 患者及AMI 小鼠模型中，miRNAs 如miR-1、miR-133、miR-208 和miR-499 可能会从坏死心肌中泄露，释放到循环中，引起循环中miRNAs 水平显著升高，经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）后miR-208 和miR-499 水平迅速下降，提示miRNAs 可能是AMI 预后的潜在生物标志物。

1.1 miR-499

miR-499 在骨骼肌、心肌细胞和脑组织中表达，具有保护心肌细胞的作用。miR-499-5p 靶向作用于程序性细胞死亡因子4，保护心肌细胞免受AMI 诱导的细胞凋亡[7]；miR-499 通过抑制线粒体凋亡通路，对心肌细胞损伤具有保护作用[8]，而下调miR-499 可诱导心肌凋亡并增加心肌梗死面积。缺血预处理则上调miR-499 减轻缺血再灌注损伤[9]。Zhou 等[10]研究发现，AMI 时miR-499 释放增加，靶向作用于α-7 烟碱乙酰胆碱受体加重内皮细胞损伤，导致AMI 后血管炎症反应激活。

既往研究比较了miR-499 和一些传统生物标志物如cTnI、cTnT 在AMI 患者中的水平变化，认为miR-499水平升高早于其他传统生物标志物。在健康人体内，miR-499 处于低表达水平，AMI 发生24 h 后持续升高，7 d 后缓慢下降至初始水平[11]。此外，合并双支和三支冠状动脉病变的AMI 患者miR-499 水平显著高于单支血管冠心病患者[12]。同时，AMI 患者miR-499 水平高于不稳定型心绞痛患者。miR-499 可能是早期诊断AMI 的重要分子标志物，其诊断价值可能高于cTnI。

1.2 miR-133

miR-133 在心肌细胞和心肌成纤维细胞中表达，干预心肌细胞早期分化和心脏发育，介导心肌细胞凋亡、心脏重构、心肌肥厚、心脏电生理等过程[13]。Sun 等[14]通过精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽修饰聚乙二醇纳米颗粒载体将miR-133 递送至AMI 大鼠心脏，可改善心功能，减少心肌梗死面积，并通过抑制心肌细胞凋亡、炎症和氧化应激发挥心脏保护作用。miR-133过表达骨髓间充质细胞可改善AMI 大鼠心功能[15]。同时，有研究证实，miR-133 诱导心脏血管生成和血管再生，增加缺血心肌的血流量，预防心肌缺血[16]。Yu等[17]发现芦荟大黄素可上调miR-133 抑制活性氧生成及caspase-3 凋亡信号通路来防止心肌梗死。

miR-133a 已被报道为AMI 潜在的强有力的生物标志物。AMI 患者血浆中循环miR-133a 水平高于非AMI 患者[18]。结扎大鼠冠状动脉建立AMI 大鼠模型，发现AMI 后1 h 循环中miR-133a 快速升高，3～12 h 内达到高峰，12～24 h 开始下降，并且在AMI 患者中发现其血浆miR-133a 升高4.4 倍，血浆miR-133a与cTnT 呈正相关[19]。

1.3 miR-1

miR-1 是在心肌细胞中表达的miRNAs 之一，是第一个被发现与心血管发育相关的miRNA。上调miR-1 可能增加心脏和神经嵴衍生物表达的转录本2的表达并抑制caspase-3 的裂解来调节P19 分化的心肌细胞的增殖和凋亡[20]。在冠状动脉粥样硬化性心脏病患者和心肌梗死后的大鼠心脏中检测到其水平升高[19]。Su 等[21]发现miR-1 在AMI 发生3 h 内明显升高，12 h 内持续升高，24 h 开始降低。同样，有研究认为在AMI 患者中miR-1 水平上调与cTnI 浓度呈正相关，而与左室射血分数呈负相关[22]，提示miR-1 是心肌细胞损伤和心肌收缩能力下降的标志。然而在另一项研究中，与健康对照组比较，急性ST 段抬高型心肌梗死患者单核细胞中miR-1 表达明显降低[23]。Ma等[24]通过评估急性ST 段抬高型心肌梗死患者PCI 治疗后1 周和6 个月心脏核磁共振结果发现，患者入院时miR-1 的表达与左心室舒张末期容积和左心室收缩末期容积指数呈正相关。受试者工作曲线分析显示，miR-1 表达可预测AMI 后左室重塑，这些结果有力地支持了循环miR-1 可能是诊断AMI 的一种新的敏感生物标志物。miR-1 作为新型生物标志物，其潜在机制尚需进一步研究。

1.4 miR-208

miR-208 是心脏富含的miRNA，在哺乳动物心肌细胞中特异性表达，参与肌球蛋白基因表达的调节，通过肌球蛋白基因表达可能诱导与AMI 密切相关的心肌细胞肥大和纤维化[25]。有研究发现，经缺氧/缺血处理的新生大鼠心肌细胞中，miR-208 的表达水平明显上调，且miR-208 靶向作用于Nemo 样激酶，在人参皂苷Rb1 保护缺氧/缺血受损的新生大鼠心肌细胞中间接起作用[26]。

循环miR-208 被认为是诊断和治疗AMI 的一个潜在的生物标志物[27]。Han 等[28]发现AMI 组血浆miR-208 水平明显高于不稳定心绞痛组和正常对照组。AMI 患者心肌梗死后第5 天～3 个月，血浆miR-208 仍处于高水平[29]。miR-208a 在健康人群或非AMI 患者中检测不到其表达，但miR-208a 在AMI 早期4 h 显著升高，提示miR-208a 可能在心肌损伤的早期阶段即泄露于血液中[30]。对于急性ST 段抬高型心肌梗死患者，血浆miR-208b 在梗死后12 h 内较健康对照组升高3000 倍，其峰值与cTnI 和射血分数密切相关，提示循环miR-208b 作为AMI 的理想生物标志物，在诊断急性ST 段抬高型心肌梗死或预测长期并发症可能发挥作用[30]。

1.5 其他miRNAs

上述miRNAs 被广泛研究认为可能是AMI 预后的潜在生物标志物，此外，其他miRNAs 在AMI 中的表达水平也有相关研究证实。通过测定AMI 患者和健康人群血清miR-126-5p 和白细胞介素（IL）-17A的表达水平，发现AMI 患者血清中miR-126-5p 表达降低，在缺氧条件下靶向IL-17A 调节H9c2 细胞的存活与凋亡[31]。此外，AMI 患者的血浆miR-21-5p 和miR-361-5p 水平升高，而循环miR-519e-5p 水平降低，受试者工作曲线分析提示，循环中的miR-519e-5p 可能是区分AMI 与其他缺血性疾病的生物标志物[32]。AMI 大鼠缺血心肌和H9c2 细胞中miR-346 表达增加，沉默miR-346 可靶向作用于核因子I/B 抑制心肌细胞的炎症反应和凋亡[33]。

2 结论

MiRNAs 是心血管功能的关键调节因子。收缩功能不全的心力衰竭患者血清中miR-22、miR-92b、miR-320a 和miR-423-5p 水平升高，并与其预后相关[34]。过表达miR-133 和miR-590 可抑制转化生长因子-β1（transforming growth factor-beta1，TGF-β1）和TGF-β受体Ⅱ型（TGF-beta receptor type Ⅱ，TGF-βRⅡ），促进房颤的发生；miR-130a 过表达靶向心脏间隙连接蛋白43 引起房性心律失常[35]；除在心脏中表达，miRNAs 亦可影响骨骼肌的增殖和分化、肿瘤细胞增殖及转移[36]。血清中miR-1 和miR-133a 在肌肉损伤诱导的小鼠骨骼肌再生过程中显著上调。噬血细胞综合征患者血清miR-133 水平显著上调[37]，而乳腺癌患者miR-133 下调[38]。miR-499 参与不同肿瘤的增殖和转移[39]。miR-1 还可以作为抑癌基因抑制一系列癌症的发生[40]。因此，当应用miRNAs 作为诊断生物标志物时，应进一步对AMI 患者骨骼肌、肿瘤标志物等进行确认，排除骨骼肌疾病、肿瘤及器官损伤等疾病。

本文分析miRNAs 在AMI 诊断、预后和治疗策略中的潜在作用，阐述应用miRNAs 诊断AMI 的挑战和临床前景。尽管在临床使用前仍有一些局限性有待解决，但应用循环miRNAs 在AMI 的早期诊断和预后方面显示出巨大潜力。寻找在AMI 诊断和预后中具有潜在价值的特异性miRNAs 可能是未来的研究方向。