miRNA 在急性心肌梗死早期诊断中的作用及其机制研究

李 颖，张再伟

（1.济宁医学院临床医学院，山东 济宁 272000；2.济宁市第一人民医院心内科，山东 济宁 272002；3.济宁市第一人民医院心血管病研究所，山东 济宁 272002）

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）是由冠状动脉急性、持续性缺血缺氧所引起的以心肌细胞死亡为基础病理变化的缺血性疾病。临床上主要表现为持续而剧烈的胸骨后疼痛，伴有特异性心脏标志物增高及心电图的动态衍变，常并发恶性心律失常、休克或心力衰竭等严重威胁患者生命的症状[1]。早期、及时的诊断对控制急性心肌梗死的发展、采取适当的救治措施具有重要意义。微小RNA（microRNA）是长度约为18～22 个核苷酸的非编码RNA。已有研究表明，miRNA 参与多种生物学过程，包括细胞增殖、凋亡和炎症反应等，并与疾病密切相关，尤其在心血管疾病中发挥重要作用。AMI患者与健康人部分miRNAs 存在表达水平的差异性，上调或抑制部分miRNAs 的表达水平，可减少心肌细胞的损伤，这提示miRNAs 可作为AMI 早期检测及AMI 发生后心功能不全的生物标志物，并可能成为AMI 新的治疗靶点。本文主要综述miRNAs 在AMI 中的研究进展，旨在为临床早期诊断及治疗AMI 提供新的思路。

1 miRNA 在急性心肌梗死早期诊断中的价值

目前，急性心肌梗死的诊断方法主要包括缺血性胸痛的病史，心电图的动态衍变及心肌坏死的血清心肌标志物浓度的动态改变。其中天冬氨酸转氨酶（AST）、肌酸激酶（CK）、肌酸激酶同工酶（CKMB）、肌钙蛋白Ⅰ（cTnⅠ）和肌钙蛋白T（cTnT）为传统的诊断AMI 的血清标志物[2，3]，这些标志物在AMI发生几小时后才会升高，并且在肝脏疾病、休克、心肌炎等疾病中也可升高[4]，易导致假阳性影响诊断的特异性。因此，迫切需要一种易检出、稳定性好、组织特异性强，并且可在疾病发生早期检测到的生物标志物。研究表明[5-7]，miRNAs 具有组织和细胞特异性，可作为检测AMI 的潜在生物标志物。Zhong Z等[8]利用RNA 测序的方法对16 例AMI 患者和6 例非AMI 患者的miRNA 表达谱进行检测，结果显示，与非AMI 组相比，AMI 组共有181 个差异表达的miRNAs，其中上调的miRNAs 有96 个，下调的miRNAs 有85 个。Wang X 等[9]对50 例AMI 患者和50 例非AMI 患者的miRNA-499、miRNA-22 相对水平进行检测，证实两者对AMI 的诊断均具有较高的敏感性和特异性。另有研究表明[10]，miRNA-499 几乎只在心脏产生，并且在其研究的AMI 患者中均可检测到，对于单个、独立的miRNA，miRNA-499 可能比其他miRNA 具有更好的诊断准确性[5]。Su T 等[11]将3 h 内急性胸痛患者分为AMI 组和非AMI 组，结果发现，AMI 组miRNA-1 表达水平显著高于非AMI。Yang J 等[12]通过体外细胞试验建立小鼠AMI 模型，发现心肌细胞损伤后miR-134-5p 的表达水平上调；在小鼠心肌梗死区、循环中同样检测到miR-134-5p 的表达水平上调。大量研究表明，miRNA 在心肌梗死早期诊断中的重要价值，其中在心肌梗死发生后表达上调的miRNA 有miRNA-126、miRNA-21[13，14]、miRNA-32-5p[15]、miRNA-142[16，17]、miRNA-122-5p[18]、miRNA-19b-3p、miRNA-186-5p[19]、miRNA-223、miRNA-483-5p[20]；在心肌梗死发生后表达下调的miRNA 有miRNA-375[21]、miRNA-125b[22]、miRNA-22-5p[18]、miRNA-133、miRNA-208[23]。总之，大量临床对照研究证实，miRNA 在AMI 患者与健康人群之间存在差异性表达，这为miRNA 成为AMI潜在诊断标志物奠定了理论基础。

2 miRNA 在心肌梗死发生发展过程中的作用

2.1 miRNA 与动脉粥样硬化 心肌梗死主要是由于动脉粥样硬化斑块破裂、溃疡导致冠状动脉内血栓形成，使心肌血流减少或远端血小板栓塞，心肌长时间缺血缺氧从而导致心肌坏死[24]。miRNA 可调控冠状动脉粥样硬化形成和发展的过程，干扰心肌梗死的发生[25]。部分miRNA 可加重动脉粥样硬化，其中miRNA-122 通过调节胆固醇和脂肪酸代谢，促进总胆固醇和甘油三酯的形成[26，27]。miRNA-370 可直接或间接通过miRNA-122 控制成脂基因的表达，导致甘油三酯蓄积[28]。miRNA-33 可调节肝脏中HDL生物发生和细胞胆固醇流出，增加斑块大小和脂质含量[29]。miRNA-126 水平与冠状动脉粥样硬化狭窄程度呈正相关[8]。miRNA-21-3p 通过靶PTEN 促进VSMC 迁移和增殖，从而加速动脉粥样硬化的发展[30]。部分miRNA 可通过预防或治疗动脉粥样硬化对心肌梗死起保护作用。miRNA-30C 具有下调磷脂合成和脂蛋白分泌的功能[31]。miRNA-146 通过负性调节Toll 样受体4，减少氧化型低密度脂蛋白积累发挥作用[32]。Loyer X 等[33]研究发现，在小鼠体内特异性阻断miRNA-92a 的表达可以改变动脉粥样硬化的发展，缩小斑块的大小。miRNA-712 的表达下调，可有效抑制冠状动脉粥样硬化病变的发展[34]。总之，miRNAs 参与动脉粥样硬化的形成，为miRNAs 在心血管疾病过程及临床治疗中的潜在应用提供了重要理论依据。

2.2 miRNA 与炎症反应 炎症反应在AMI 的发生发展过程中起重要作用。AMI 发生后，梗死的心肌细胞激活免疫系统引发炎症反应，清除坏死的心肌细胞和基质碎片。研究表明[35，36]，过激的炎症反应会增加基质降解、抑制胶原沉积、激活促凋亡通路，加重心肌损害和心室重构，导致功能障碍。Hu G 等[37]研究发现，抑制miRNA-124-3p 的表达对缺氧诱导的H9c2 心肌细胞具有保护作用，进一步研究发现，miRNA-124-3p 通过靶向NKRF、抑制NF-κB 通路，抑制心肌细胞炎症反应，对心肌梗死起保护作用。miRNA-140 也可通过抑制NF-κB 信号通路，抑制心肌细胞炎症和细胞凋亡，发挥心肌保护作用[16]。TLR 通过刺激miRNA-147 表达上调，防止过度炎症反应，起到保护心肌细胞的作用[38]。Zhong Z 等[8]研究发现，miRNA-147 过表达可通过靶向HIPK2 抑制心肌炎症和细胞凋亡，从而保护心肌细胞，改善心功能。miRNA-184 靶向调节FBXO28，miRNA-30e-5p靶向抑制PETN，miRNA-200a 通过调节Keap1/Nrf2和β-catenin 信号通路，均可抑制心肌细胞的氧化应激和炎症反应，从而减少心肌细胞凋亡和心肌损伤[39-41]。研究发现[34]，仍有部分miRNA 通过诱导炎症反应的发生，加速心肌梗死发展进程。如miRNA-712 可通过抑制其下游TIMP3 表达，加重内皮细胞炎症；miRNA-32-5p 可通过靶向KLF2 参与心肌梗死的炎症反应，其表达水平与心肌损伤促炎因子的表达水平呈正相关[15]。

2.3 miRNA 与新生血管形成 冠状动脉缺血缺氧发生后，触发内皮细胞凋亡，同时缺氧可通过诱导形成新生血管来满足实质细胞的代谢需求。研究表明[42]，miRNA 是血管重构和血管生成的重要调节因子。miRNA-126 是内皮细胞中表达水平较高的miRNAs之一，可通过抑制VEGF 因子，在维持血管完整性中发挥重要作用[43，44]。miRNA-210 也被证实具有血管生成特性，小鼠发生心肌梗死后，过表达miRNA-210 通过靶向抑制e 蛋白-A3，增加缺血后的新生血管生成，并有改善心肌梗死后心功能的作用[45]。也有miRNA 在新生血管生成中起抑制作用，如miRNA-24可触发内皮细胞凋亡、抑制血管生成，而抑制miRNA-24 的表达，心肌梗死周围区毛细血管和小动脉密度增加，心功能得以改善。进一步研究显示，miRNA-24 通过靶向GATA2 和PAK4 发挥抑制新生血管生成的作用[46]。

2.4 miRNA 与心肌纤维化 心肌纤维化指的是胶原纤维在患者心肌组织中过量沉积，其中胶原的容积分数、浓度、各类胶原的排列顺序以及比例均发生变化。心肌纤维化发生后心肌僵硬度增加，顺应性降低，进一步加重可损害心肌收缩功能，降低心排出量[47]。在大鼠心肌梗死模型研究中发现[48]，心肌梗死边缘区miRNA-150 的表达显著降低，过表达miRNA-150可降低胶原体积分数，抑制心肌纤维化，减轻细胞凋亡，显著改善大鼠心功能及心肌梗死后的心室重塑。高表达miRNA-29b 可通过靶向SH2B3，降低胶原体积分数，减轻心肌梗死大鼠心力衰竭和心功能不全[18]。另外，miRNA-133 和miRNA-30c 可负反馈调控促纤维化生长因子CTGF，通过抑制翻译和降解其mRNA 减少CTGF 的量，控制心肌细胞外细胞基质结构变化，限制心肌过度纤维化[31]。

3 总结与展望

目前已有的AMI 诊断和治疗方法已日趋完善，但世界范围内AMI 的发病率和死亡率仍呈现出不断上升的趋势，严重危害人们的生命安全，降低了人们的生活质量。现有AMI 的诊断主要依靠心电图的异常改变，结合生物标志物的检测及典型的胸痛等症状，良好的生物标志物的检测有助于临床医生实现早期诊断、评估预后及针对不同患者病情制定个体化治疗方案，实现患者最大获益化。但现有广泛应用的生物标志物仍存在缺陷，急需寻找新型标志物完善AMI 早期诊断及治疗过程中的短板。诸多研究认为，miRNA 在心肌梗死的发生发展过程中发挥了重要的作用，为AMI 的诊断及治疗提供了新思路，具有潜在的应用价值。miRNA 作为一种非表达RNA，参与心脏的早期发育，并且部分miRNA 仅在心脏中可检测到，进一步证实miRNA 作为心脏标志物的价值。AMI 发生后，miRNA 通过上调或下调其表达水平，调控心脏病理性过程，对受损心脏起到保护或进一步加重损害的作用，并且参与心脏损伤后修复过程。尽管如此，miRNA 在应用于临床之前仍有许多问题需要解决。首先，miRNA 在血液中的总量较低，虽然目前miRNA 提取和扩增的方法已经成熟，但因循环中miRNA 含量过低而导致无法检测的情况时有发生，并且目前检测费用昂贵，与现有的AMI 实验室检测方法相比，耗费更多的时间和金钱，因此需要探索更准确、便捷、经济、快速的检测方法，以达到更早期诊断AMI 的目的。其次，由于不同的实验室所使用的检测方法各不相同，导致不同的研究之间缺乏一致性，所以需要制定一种通用的标准。另外，目前已有研究表明，外泌体、聚合物纳米颗粒可以将miRNA 递送到靶细胞发挥作用，但递送效率及成功率并不理想，有待进一步开发更加安全高效的递送方式。再者，现有的大多数关于调整miRNA 表达水平在AMI 中的研究均是基于细胞及动物实验，极少一部分是以AMI 患者为研究对象，且已有的以患者为研究对象的研究样本量也比较少，样本量不足会导致结果的偏差，因此有待更大样本量基于临床的研究，为miRNA 成为临床早期诊断AMI 的可靠生物标志物提供证据。最后，循环中的miRNA 的来源是多种多样的，目前的认识仍不足，需要开展更多的研究来揭示各种miRNA 的来源及其作用。这些问题均是miRNA 与AMI 关系的研究成果临床转化过程中的挑战，亟待在今后的研究及工作中解决。