非编码RNA调控心脏纤维化的研究进展

段小旭 原玥 韩雪杰 李悦

心脏纤维化与高血压、心律失常、动脉粥样硬化和心肌病等多种临床心血管疾病的病理过程密切相关，但目前尚无有效防治措施。心脏纤维化病理特征是心脏细胞外基质过度积聚，导致心脏组织僵硬和功能受损。大量研究证实，非编码RNA（ncRNA）与心脏纤维化的发生、发展密切相关。因此，进一步探索ncRNA 在心脏纤维化中的作用，寻找心脏纤维化新的诊断和治疗靶点具有重要临床意义。

1 心脏纤维化概述

心脏纤维化是继发于各种急性损伤和慢性疾病后的病理改变，其特征是以胶原为主要成分的心肌细胞外基质（ECM）过度沉积。心脏纤维化是创伤愈合和组织修复的适应性反应，然而，它的持续激活会导致心脏组织僵硬和功能受损，严重时可导致心力衰竭和死亡。多种细胞类型参与心脏纤维化进程[1]，其中心脏成纤维细胞（CF）是ECM的主要生产者。CF 分化为具有更强增殖、迁移、收缩和产生α-平滑肌肌动蛋白能力的肌成纤维细胞是发生心脏纤维化的标志。在不同的病理刺激下存在2 种形式的心脏纤维化：修复性纤维化是指在缺血、局部缺血再灌注、炎性反应和毒性损伤条件下，纤维组织替代坏死的心肌细胞；而反应性纤维化是指不伴有明显心肌细胞丢失的心肌间质和血管周围空间扩张，通常发生于压力或容量超负荷、短暂性反复缺血、衰老和心肌病[2]。

2 ncRNA概述

ncRNA 是一类不编码蛋白质的RNA 分子，其数目庞大（约占基因组转录产物的98%）且功能多样，可广泛调控各种生物学过程。根据核苷酸链长度的不同，ncRNA 分为小ncRNA 和长链非编码RNA（lncRNA）[3]。目前研究最为广泛而深入的小ncRNA 是微小RNA（miRNA），它由约20 个 核苷酸组成，可通过与靶标mRNA 结合，诱导靶基因降解或抑制其翻译，从而发挥负性调控作用。lncRNA 至少包含200 个核苷酸，在ncRNA 中数量最多且生物学功能强大，在表观遗传、转录和转录后等多个层面调控蛋白表达水平。与线性ncRNA不同，环状RNA（circRNA）没有5'帽子和3'尾巴，是共价闭合连续环，表达稳定且保守。

3 ncRNA与心脏纤维化

多项研究表明，ncRNA 与心脏纤维化的发生、发展密切相关，这为心肌纤维化的治疗提了供新的思路和有效靶点，也为诊断和预后评估提供了新的生物标志物。

3.1 miRNA与心脏纤维化

3.1.1 miR-21 miR-21 在各组织器官中广泛表达，可显著促进心脏纤维化进展[4]。研究发现，急性心肌梗死小鼠模型梗死区心肌miR-21 表达明显增加，过表达miR-21 可促进转化生长因子-β（TGF-β）诱导的CF 激活；荧光素酶报告实验证实，Smad7是miR-21的直接靶标，miR-21可通过TGF-β/Smad7 途径促进心肌梗死后心脏纤维化的发生发展[5]。此外，Zhou 等[6]研究发现miR-21 能够靶向降解Jagged1 蛋白，促进CF 增殖和转化。在另一项研究中，左心房局部注射miR-21 抑制剂可使心肌梗死诱导的心力衰竭大鼠模型左心房纤维组织含量减少，心房颤动（房颤）持续时间缩短，提示miR-21 是房颤的潜在治疗靶标[7]。

3.1.2 miR-29 miR-29 家族由miR-29a，miR-29b 和miR-29c 组成，与心脏纤维化密切相关。在小鼠模型和人心肌梗死区周围miR-29 家族均显著下调，下调的miR-29 通过“去阻遏”CF 内编码胶原蛋白、弹性蛋白和纤维蛋白原的基因，促进ECM 产生[8]。与在CF 中发挥抗纤维化效应相反，心肌细胞中miR-29 可通过调节Wnt 信号途径促进心肌细胞肥大和分泌促纤维化信号分子，从而发挥促心脏重构效应；下调miR-29 可预防压力超负荷小鼠出现心脏肥大、心脏纤维化和心脏功能障 碍[9]。研究显示，尾静脉注射外源性miR-29a 可通过抑制胶原蛋白沉积、TGF-β 和磷酸化Smad2/3表达，改善血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）诱导的小鼠左心室重构，提示miR-29a 有望成为心脏重构的治疗 靶点[10]。

3.1.3 miR-133a miR-133a 在心脏组织及骨骼肌组织中特异性表达，在进化中高度保守。既往大量研究证实，发生心肌梗死时，miR-133a 可发挥抑制心脏血管生成、抑制炎性反应、减轻心肌肥大和纤维化程度、减少心肌细胞凋亡以及促进心脏重编程等多种积极保护效应，是治疗心肌梗死的潜在靶标[11]。Meta 分析显示，循环miR-133a 可能是识别高危非ST 抬高型心肌梗死的特异性生物标志物[12]。Sang 等[13]发现，在慢性心力衰竭患者和冠状动脉结扎术诱导的心力衰竭大鼠的心脏组织中，miR-133a 表达显著下调，过表达miR-133a 可通过抑制丝氨酸/苏氨酸激酶抑制心脏纤维化进程，改善大鼠心脏功能。

3.1.4 miR-101 多项研究表明，miR-101 通过广泛调控TGF-β 信号通路参与心脏纤维化进程。Zhao 等[14]研究发现，心肌梗死大鼠模型心脏梗死区miR-101 表达水平显著下调，通过激活TGF-β/TGF-β Ⅰ型受体（TGFβRⅠ）/Smad 通路，诱导CF分化和胶原表达。有文献报道，过表达的miR-101a可通过靶向结合RUNX1，抑制TGF-β 信号通路，改善心肌梗死后心脏纤维化和心脏功能[15]。此外，间歇性有氧运动时，心肌梗死大鼠模型心脏组织 miR-101a 和miR-29a 表达显著增加，通过抑制TGF-β 信号通路，减轻心肌梗死后心脏纤维化和瘢痕形成，提示miR-101a 具有治疗潜力[16]。

3.1.5 miR-30 miR-30 家族是心脏中表达最丰富的miRNA 之一[17]。研究发现，腹主动脉缩窄术大鼠模型心房组织miR-30c 表达显著下调，其直接靶标TGF-βⅡ型受体（TGFβRⅡ）表达增加；经下腔静脉注射外源性miR-30c 可减轻大鼠左心房纤维化程度[18]。此外，经尾静脉注射外源性miR-30e 可通过抑制Snail/TGF-β 途径减轻异丙肾上腺素诱导的心脏重构大鼠模型的左心室纤维化程度，提高大鼠存活率，证实了miR-30c 的抗心脏纤维化作用[19]。

3.1.6 其他miRNA 有文献报道，miR-384-5p 靶向TGF-β/Wnt 反式激活回路的关键受体，显著抑制TGF-β 诱导的CF 激活和缺血再灌注诱导的心脏纤维化[20]。研究发现，衰老时上调的miR-1468-3p 可通过增强TGF-β1/p38 MAPK 信号转导促进原发性心脏纤维化进展[21]。目前，探究miRNA 与心脏纤维化关系的研究较多，除上述miRNA 以外，已知在心脏纤维化中发挥重要作用的miRNA 还有miR-1、miR-208、miR-34、miR-26a 等[22]。

3.2 lncRNA与心脏纤维化

3.2.1 lnc MALAT1 Huang等[23]发现，心肌梗死小鼠心脏组织lnc MALAT1 表达增加，miR-145 表达减少；左心室注射外源性lnc MALAT1 后，miR-145 表达上调，梗死面积和胶原蛋白沉积减少，心脏功能改善，提示lnc MALAT1 可促进心肌梗死后心脏纤维化。进一步研究证实，lnc MALAT1 可靶向结合miR-145，下调的miR-145 可通过增加Furin表达提高TGF-β1 活性，促进心脏纤维化进展。

3.2.2 lnc RNF7 研究显示，抑制lnc RNF7 表达可明显减轻异丙肾上腺素诱导的心力衰竭大鼠模型心脏纤维化程度。转染lnc RNF7 的短发夹RNA（shRNA）也可明显缓解异丙肾上腺素诱导的原代大鼠CF 增殖、ECM 蛋白堆积和TGF-β信号通路的激活；sh-lnc RNF7 与miR-543 抑制剂共转染可显著抑制上述效应。进一步研究证实，lnc RNF7 作为miR-543 的竞争性内源RNA，靶向调节TSP1 介导的TGF-β 激活，进而调控心脏纤维化进程[24]。

3.2.3 lnc Safe Hao 等[25]发现，在心肌梗死小鼠模型心脏组织和TGF-β 处理的原代小鼠心室CF中，lnc Safe 表达显著上调。向心肌梗死部位注射Safe-shRNA 后，Safe邻近基因Sfrp2表达减少，梗死部位纤维化区域明显缩小，左心室功能改善；而慢病毒介导的Sfrp2过表达可逆转沉默Safe产生的抗心脏纤维化效应。进一步研究证实，lnc Safe 在CF 的细胞核中富集，其3'端互补结合Sfrp2mRNA 形成的RNA 双链体可与RNA 结合蛋白HuR 结合形成复合体，保障Sfrp2 蛋白的稳定表达，促进心脏纤维化进展。

3.2.4 lnc MIAT 有文献报道，高糖处理CF时lnc MIAT 表达显著上调，其可通过负向调控 miR-214-3p 对白细胞介素（IL）-17 生成的抑制作用，促进促炎性细胞因子IL-17 表达，加速心脏纤维化进程；敲低MIAT可显著减轻糖尿病小鼠的心脏纤维化程度，改善心脏功能，提示MIAT是糖尿病心肌病的潜在治疗靶点[26]。

3.2.5 其他lncRNA 既往研究证实，除上述lncRNA 外，多种lncRNA 可以通过不同的机制调控心脏纤维化，如lnc Ang362 可靶向结合Smad7，抑制TGF-β1/Smad 信号通路的上游抑制性信号通路，促进心肌梗死后心脏纤维化进展[27]；lnc SNHG7通过竞争性结合miR-34-5p促进CF增殖和转化[28]。研究发现，肺动脉高压患者血浆lnc H19 表达上调且与患者右心室功能和长期生存率显著相关[29]，提示lncRNA 有作为诊断、预后生物标志物的潜力。

3.3 circRNA与心脏纤维化

3.3.1 circNCX1 研究发现，心肌缺血再灌注小鼠模型心脏组织circNCX1 表达显著增加；沉默circNCX1 可显著减轻缺血再灌注区域心肌细胞凋亡和胶原蛋白沉积，改善心脏功能。进一步研究证实，circNCX1 可通过靶向结合miR-133a-3p加重心肌缺血再灌注损伤，提示circNCX1 在心肌缺血再灌注后纤维化进展中发挥重要作用[30]。

3.3.2 circNFIB Zhu 等[31]发现，心肌梗死小鼠心脏组织和TGF-β 诱导的小鼠原代CF 中circNFIB表达显著下调；circNFIB 过表达可抑制TGF-β 诱导的小鼠原代CF 增殖和分化。双荧光素酶报告实验证实，circNFIB 作为miR-433 的竞争性内源RNA，可通过上调AZIN1 和JNK1 表达发挥促纤维化效应。

3.3.3 circHIPK3 研究表明，AngⅡ诱导的心脏纤维化小鼠模型心脏组织circHIPK3 表达明显上调，circHIPK3 可靶向结合miR-29b-3p，促进CF增殖、迁移和ECM 堆积。与单纯沉默circHIPK3或过表达miR-29b-3p 相比，同时沉默circHIPK3和过表达miR-29b-3p 可产生更强的抗纤维化作用，提示沉默circHIPK3 结合过表达miR-29b-3p在治疗Ang Ⅱ诱导的心脏纤维化中具有潜在应用价值[32]。

3.3.4 其他circRNA 此外，circSlc8a1、circACTA2、circNfix 等多种circRNA 与心脏纤维化进程密切相关，具有潜在的抗纤维化潜力。在作为疾病诊断的生物标志物方面，circRNA 也具有独特的优势：（1）表达稳定，利于检测；（2）存在于全血，半衰期长；（3）在器官、组织细胞中特异性表达[33]。

4 小结

心脏纤维化的病理生理机制目前仍不完全清楚，尚无有效的治疗策略。本文介绍了几种ncRNA在心脏纤维化中的研究进展，反映出心脏纤维化中非编码转录本miRNA、lncRNA 与circRNA 之间的相互作用。ncRNA 是心脏纤维化过程的关键组成部分，有望作为新的生物标志物和治疗靶标，将ncRNA 疗法靶向、高效、特异、安全地应用到临床实践中是未来的研究目标。