miRNA与冠心病关系的研究进展

张文婧，赵 亮，单伟超

冠心病(CHD)是全球心血管疾病死亡的主要原因[1]。《中国心血管健康与疾病报告2020》指出，心血管疾病给我国居民和社会带来的经济负担日渐加重[2]。在病变心脏或血管中miRNA的表达谱与正常组织有较大差异[3]。在包括血浆、尿液、唾液和精液在内的人体细胞外体液中发现了大量的miRNA，血液中的一些循环miRNA已经被认为是几种癌症、心血管疾病、脑损伤和肝损伤的生物学标志物[4]。这些发现揭示了miRNA有可能被用作非侵入性生物学标志物[5]。人类体内有2000多种miRNA，现已知800多种在心脏中表达，不同循环水平的miRNA可能是心血管疾病的潜在生物学标志物[6]。本文就miRNA与CHD的发生、诊断等做一综述。

1 miRNA的基本特征

miRNAs是在动物、植物和一些病毒中发现的一类小型非编码RNA，在mRNA水平上负向调节基因表达[7]。1993年在秀丽隐杆线虫中发现了第一个miRNA(let-4)，7年后发现let-7调节秀丽隐杆线虫幼虫的发育时间。第一个人类miRNA let-7发现于2000年[8]。目前已有近3000个人类成熟miRNA在miRBase miRNA数据库中进行了注释。

大多数成熟的miRNA序列都位于非编码RNA的内含子或外显子及mRNA前内含子内[9]。大多数miRNAs基因被RNA聚合酶Ⅱ转录为大的初级miRNAs (pri-miRNAs)[9]，其中包含一个或几个茎环结构，每个茎环结构由大约70个核苷酸组成[10]。在细胞核中，pri-miRNAs被Drosh酶切割成茎环结构[11]，称为前体miRNAs。在通过Exportin 5将前miRNA输出到细胞质后[12]，它们在环附近被Dicer酶分裂成小的双链RNA[13]。然后miRNA双链被加载到“argonaute”蛋白中[14]，促进核糖核蛋白复合体的组装，称为RNA诱导沉默复合体[15]。成熟的miRNAs通过碱基配对被引导至其靶mRNA的3' 端，并导致mRNA的不稳定和翻译抑制。人类miRNA碱基对其目标的配对通常是不完美的[16]。内含子miRNAs的表达调控与其宿主基因的转录调控相同。此外，转录后调控途径可能会影响单个发夹的稳定性或加工过程[17]。据估计，miRNAs调控大约三分之一的蛋白编码基因表达[18]。它们既被认为是表观遗传变化(即DNA甲基化)的目标，也是表观遗传修饰因子(如DNA甲基转移酶)[19]。miRNAs的生物发生、表达调控、生物学功能及miRNAs在表观遗传学和细胞间通讯中均具有一定的作用。通过对miRNA敲除模型和转基因过表达实验的研究，已经广泛探讨了单个miRNA的生物学功能[20]。近年来，miRNAs已经作为治疗方法或疾病的治疗靶点被引入。

2 miRNA与CHD的发生

CHD通常会导致流向心肌的血流减少和不足，从而导致与氧气和营养供应减少相关的心肌损伤[21]。内皮细胞激活[22]、单核细胞浸润、向巨噬细胞分化和泡沫细胞形成，导致内皮功能障碍和平滑肌细胞增殖，最终使得CHD发生。已经发现多种miRNA通过控制趋化因子的表达水平来调节内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞功能，从而影响动脉粥样硬化进展。

2.1miRNA与内皮细胞 血管内皮细胞凋亡在冠状动脉硬化的发生、发展中起着至关重要的作用。内皮细胞凋亡是导致斑块不稳定的重要原因[23]，内皮细胞死亡可能导致动脉血栓形成，从而使得急性冠状动脉闭塞和患者猝死。下调miRNA-26a-5p通过抑制PI3K/Akt通路诱导CHD内皮细胞凋亡[24]。miRNA-1185通过靶向UVRAG和KRIT1诱导内皮细胞凋亡[25]。lncRNA TUG1通过调节氧化型低密度脂蛋白刺激的血管平滑肌细胞和人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中的miR-148b/IGF2轴来调节内皮细胞增殖和凋亡[26]。miRNA-21介导高磷酸盐诱导的内皮细胞凋亡，其涉及ERK1/2/miRNA-21/PDCD4途径轴[27]。脂肪间充质干细胞来源的外泌体，通过介导miRNA-342-5p来保护内皮细胞免受动脉粥样硬化干扰[28]。miR-200b-3p过表达可以通过减少组蛋白脱乙酰基酶4的产生，来促进氧化应激下的内皮细胞凋亡[29]。

血管内皮细胞的增殖在促进内皮愈合和改善血管功能的过程中至关重要。miRNA参与内皮细胞增殖过程。miRNA-126通过抑制MAPK信号通路调节在高浓度葡萄糖下培养的HUVEC细胞的增殖和迁移[30]。miRNA-29b-3p通过靶向视网膜微血管内皮细胞中的血管内皮生长因子A和血小板衍生生长因子B链来抑制细胞增殖和血管生成[31]。外泌体环状RNA circ_0074673通过miRNA-1200/MEOX2轴调节HUVEC的增殖、迁移和血管生成[32]。miRNA-216a通过Smad3/IkappaBalpha途径诱导内皮细胞衰老和炎症反应[33]。来自人脐带血的外泌体通过miR-21-3p介导促进皮肤伤口愈合[34]。miRNA-126调节缺氧诱导因子-1α，抑制内皮细胞的迁移、增殖和血管生成等能力，造成内皮细胞衰老、内皮功能障碍等，进而影响血管正常功能[35]。FMRP通过miR-181a-CaM-CaMKⅡ途径调节内皮细胞增殖和血管生成[36]。

2.2miRNA和单核细胞/巨噬细胞 动脉粥样硬化的第二阶段是白细胞从血流中聚集和迁移到脂蛋白滞留和内皮功能障碍的动脉壁。单核细胞是向动脉壁迁移的重要白细胞[37]。单核细胞是髓源性树突状细胞和组织驻留巨噬细胞的前体，它们分化为泡沫细胞，巨噬细胞摄取脂蛋白导致巨噬细胞向泡沫细胞分化，是动脉粥样硬化的标志[38]。miRNA是影响单核细胞浸润的分子之一[39]。miRNA-27a和miRNA-23a在外周血单核细胞中的表达水平与CHD患者一些炎症和抗炎细胞因子具有相关性[40]。miR-155通过促进趋化因子配体2在M1型巨噬细胞中的表达而起促动脉粥样硬化作用，从而增强血管炎症。微阵列分析显示，在新内膜形成模型中，miR-365、miR-145、miR-143和miR-155表达下调，而miR-352、miR-214、miR-146和miR-21表达上调[41]。

2.3miRNA与血管平滑肌细胞 平滑肌细胞形态、生理生化改变与动脉粥样硬化密切相关。miRNA通过多种信号通路调控血管平滑肌细胞的功能。一方面，在球囊机械损伤情况下，miR-21可减少新内膜病变的形成。miR-21通过直接靶向磷酸酶和紧张素同源物，间接提高Bcl-2的表达水平，导致平滑肌细胞的高增殖和低凋亡。另一方面，骨形态发生蛋白和转化生长因子-β信号通路增加了miR-21的表达，减轻了动脉粥样硬化程度。进一步评估抑制miR-21引起的抗增殖作用，以及它在减轻非机械性血管损伤所致动脉粥样硬化中的作用，可为延缓疾病发展提供新的靶点[42]。

3 miRNA与CHD的诊断

3.1CHD的早期诊断 临床以上腹疼痛为早期就诊者需要与多种危重疾病相鉴别，尤其CHD早期的诊断至关重要[43]。一项研究表明，在CHD患者中，miR-155有可能通过多个靶点调节Th1/Th2细胞平衡[44]。

3.2急性冠状动脉综合征的诊断 现今急性冠状动脉综合征的诊断大多依靠肌钙蛋白检测或排除急性心肌梗死(AMI)。虽然肌钙蛋白检测技术不断改进，但是假阳性结果仍占相当大的比例[45]。血液循环miRNA水平在疾病状态中的表达发生变化，因此可能作为心血管疾病的生物学标志物[46]。一项涉及424例疑似急性冠状动脉综合征的临床研究显示，血浆miR-208b和miR-499-5p水平成功区分了心肌梗死，暗示其具有作为诊断生物学标志物的潜力[47]。miRNA可能有助于提高AMI血液生物学标志物的诊断准确性。例如，miR-499-5p在非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)患者中高度升高，miR-499-5p区分NSTEMI和健康者的能力与心肌肌钙蛋白T相似[48]。miR-1、miR-499和miR-21被确定与高敏感肌钙蛋白联合应用可显著提高急性冠状动脉综合征患者的诊断价值[49]。与不稳定型心绞痛患者相比，心肌梗死患者miR-1、miR-133a和miR-208b升高，miRNA水平与肌钙蛋白水平相关[50]。

4 miRNA在评价CHD预后中的作用

在一个由873例侵袭性诊断CHD患者组成的大队列研究中，miR-197、miR-223及miR-126被确定为心血管死亡的强预测因子[49]。这些结果不仅将miRNA在心血管疾病中的诊断潜力转移到预后水平上，还表明其在心血管疾病一级和二级预防中的应用前景广阔。

另一方面，CHD患者支架内再狭窄可影响经皮冠状动脉介入治疗(PCI)后的长期预后[51]。球囊损伤后miRNA在血管壁中异常表达[52]，因此可以作为PCI后疾病进展的生物学标志物。据报道，与药物洗脱支架植入后无胰岛素抵抗的对照患者相比，胰岛素抵抗患者的循环miR-21、miR-143、miR-145和miR-100表达异常[53]。新近的一项研究证实，PCI后猪和小鼠模型中循环miR-21水平失调[54]。

5 miRNAs簇和心血管疾病

随着生信工程的发展，开发了许多miRNA目标预测算法，并使用计算和实验室技术对其准确性和精度进行了测试[55]。miRNA靶预测和注释可以为进一步的实验验证提供有用的信息[56]。目标基因分析miRNAs可以基于各种算法调节大量目标基因，这些算法可用于预测所选miRNAs的目标[57]。现今，可以在移动设备上高效地可视化和查询大量miRNA-Seq数据[58]。另有研究表明，单独miRNA诊断及预测效能有限，根据miRBase(V21)(http://www.miRBase.org/)，人类基因组包含153个miRNA簇，其中包含468个miRNA[59]。miRNA簇成员在内皮细胞活化和血管形成中很重要。miR-17/92簇对于内皮细胞的激活、新生血管形成和心血管发育很重要。miR-143/145簇对血管平滑肌细胞的迁移、可塑性和收缩等功能具有重要作用。心肌细胞的发育和分化均受miR-17/92簇的调控。与心脏发育和再生相关的miRNA簇包括miR-1/133a簇[60]。miR-126、miR-128、miR-17-92群和miR-232427群可控制血管的发育、生长和分化，另外某些miRNA也有助于炎症的调节[61]。miRNAs簇为指导心血管疾病的诊断及预后评估提供了可能。

6 小结及展望

尽管miRNA的产生和成熟过程已被确定，但是调节miRNA降解的机制仍不清楚[62]。一个miRNA通常标靶多个基因，而一个基因也可以被多个miRNA同时标靶。miRNA基因在出现和衰退方面更具动态性，随着时间的推移，miRNAs的活性受到严格控制，靶向性降低[63]。开发基于miRNA的治疗方法的最大挑战是为每种疾病类型确定最佳的miRNA候选物或miRNA靶点[64]。在对心血管疾病诊断、治疗及预后评估方面，尽管多年来进行了大量涉及miRNA疗法的临床前研究，但是迄今为止只有少量miRNA应用于临床。未来我们将进一步研究miRNA的潜在机制，会给我们提供新的机遇。