siRNA、piRNA与缺血性心脏病的相关研究进展

宋 易，韩文静

（威海市中心医院1.科教科2.重症医学科，山东 威海 264400）

近年来非编码RNA 受到颇多关注，其是一类具有多种功能，但是不能翻译蛋白质的RNA，包括小分子非编码RNA[sncRNA（＜200 nt）] 以及长链非编码RNA [lncRNA（＞200 nt）],sncRNA 包括小干扰RNA（siRNA）、PIWI 相互作用RNA（piRNA）以及研究较多的微小RNA（miRNA）等，这些非编码RNA 可参与各种疾病的生理病理过程[1-6]，作为基因的调控因子，其与缺血性心脏病[7-10]的发生发展亦密切相关。缺血再灌注损伤已成为影响再灌注治疗获得最佳效果的一大障碍，而如何预防或减轻心肌缺血再灌注损伤也成为了人们关注的热点[11-13]。本文主要就小分子非编码RNA（siRNA、piRNA）在缺血性心脏病心肌缺血再灌注损伤过程中的相关研究进展作一简要综述。

1 siRNA 与缺血性心脏病

小干扰RNA(siRNA) 是由Dicer 加工而成的，长 约21 ～25 个 核 苷 酸 的RNA 分 子，Dicer是RNAase Ⅲ家族中对双链RNA 具有特异性的酶，siRNA 是Dicer 的产物[14]，因此具有Dicer 产物的特点。其生成需要Argonaute 家族蛋白存在，是RNA-蛋白质复合物（siRISC）的主要成员，在作用方式上，siRNA 能激发与之互补的目标mRNA 的沉默，即为转录后调控。因其在基因沉默[15-16]方面具有高效性和简单性，所以成为研究基因功能的重要工具。

目前，除了传统的治疗心血管疾病的方法外，通过siRNA 使基因沉默成为治疗心血管疾病的热点之一，纳米载体辅助siRNA 基因治疗成为研究热点，晚期糖基化终产物（RAGE）信号传导的受体激活与心肌缺血再灌注损伤密切相关，RAGE 基因的沉默被认为是在缺血再灌注损伤后保护心肌梗死的潜在治疗策略。有研究[17]表明，使用RAGE siRNA/ 脱氧胆酸修饰的聚乙烯亚胺复合物（DA-PEI）进行心肌干扰RNA(RNAi) 治疗可减少大鼠心梗模型中炎症因子的释放，可减轻左心室重塑。该研究室[18]之后开发了具有高稳定性、高转染效率和低细胞毒性的细胞质中递送siRNA 的生物还原聚乙烯亚胺（rPEI）/siRNA 复合物，rPEI / siRAGE 在心肌细胞中表现出对RAGE 受体的高靶基因沉默和低细胞毒性，其应用于治疗能降低心肌梗死面积。此外他们[19]利用DAPEI 依次将包含Src 同源-2 结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶-1siRNA(SiSHP-1) 和低氧诱导型血管内皮生长因子表达载体(PHI-VEGF) 合并成稳定的纳米复合物，协同减弱缺血再灌注诱发的心肌梗死。DA-PEI/SISHP-1/PHI-VEGF 的心脏给药可以减少心肌细胞的凋亡，增强心脏微血管的形成，从而减少小鼠缺血再灌注模型中梗死的面积。与之类似的，还有研究[20]报道用聚缩酮纳米颗粒递送NADPH 氧化酶2 siRNA可改善心肌梗死后的心脏功能，这能为心肌缺血再灌注损伤导致的缺血性心脏病的治疗提供新策略。另外，还有研究[21]报道通过siRNA 慢病毒表达载体转染成肌细胞的miRNA-181 前体茎环结构可以有效地敲除miRNA-181 的内源性表达。而敲除了miRNA-181的成肌细胞能够改善心梗模型大鼠的心功能, 并能够改善心梗大鼠骨骼肌成肌细胞心内移植所致的心律失常作用。与之类似的研究[22]表明，NONRATT021972 siRNA 治疗心梗大鼠阻止了心肌缺血损伤后星状神经节中P2X7 受体介导的病理生理过程，显著抑制了血清中由缺血性损伤诱导的肌酸激酶、乳酸脱氢酶、肌酸激酶同工酶和天冬氨酸氨基转移酶浓度的升高，从而可改善心肌缺血损伤。之后的研究[23]表明，NONRATT021972 siRNA 治疗还可以减少在心肌缺血后颈上神经节中P2X7 受体上调介导的异常交感神经活性，从而改善心肌缺血后心脏功能的变化。尽管许多研究报告发现siRNA 在心肌缺血损伤中扮演了重要角色，但为了提供治疗缺血性心脏病的新研究思路，其具体调控机制还有待于我们更深入的研究来发现。

2 piRNA 与缺血性心脏病

PIWI 相互作用RNA（piRNA）是一类内源性非编码RNA[24]，长度在30 nt 左右，绝大多数在29 ～30 nt。piRNA 的特点是 5’端有尿苷[24]，3’端有 2’-O- 甲基修饰[25-26]。在所有的非编码RNA中，piRNA 的数量最多，主要存在于生殖系统中[24-27]，其扩增方式为乒乓循环，但其具体机理仍不甚明确。piRNA 主要通过与Piwi 亚族蛋白结合形成piRNA 复合物（piRC）来调控基因沉默途径[28]。

piRNA 是从哺乳动物生殖细胞中分离出来的一类小分子RNA，其通过Piwi-piRNA 复合物引起的基因沉默调控生殖细胞的生长发育，但目前我们对piRNA的研究还处于初级阶段，它的某些特定的功能和生源论还需我们进一步研究探讨。piRNA 在其他细胞（如心脏细胞）中表达已经被越来越多的研究发现[29]。Rajan 等[30]对心肌梗死患者和健康志愿者的样本进行piRNA 测序分析，其检测荧光定量PCR 法证实心肌梗死患者血清中存在piRNA，piRNA 特异性的检测表明piRNA 可用于心肌梗死的诊断。Wang 等[31]发现了一种心脏凋亡相关piRNA，命名为HAAPIR，它通过靶向n -乙酰转移酶10 (NAT10) 介导的转录因子EC (Tfec) mRNA 转录的n4 -乙酰胞苷(ac4 C) 乙酰化来调节心肌细胞凋亡。与野生型小鼠相比，HAAPIR缺失可减轻小鼠缺血再灌注诱导的心肌梗死并改善心脏功能。piRNA 介导的ac4 C 乙酰化机制参与了心肌细胞凋亡的调节。Tfec 可进一步上调促凋亡因子BCL2-interacting killer (Bik) 的转录，导致Bik 的积累和心肌细胞凋亡的进展。HAAPIR-NAT10-TFECBIK 信号轴可能是减少缺血性心脏病中心肌细胞凋亡引起心肌损伤的潜在靶点。此外，一项人心脏祖细胞中piRNA 特征的实验研究[32]表明，piRNA 在心脏祖细胞（例如心室和心源性细胞等代表了心脏再生能力的细胞）来源中存在差异表达，其研究结果表明在心脏祖细胞中piRNA 与LINE-1 的抑制和激活AKT 信号传导有关，这有利于心脏再生，可能揭示了对心脏再生的复杂分子机制的新理解，其是否有利于缺血再灌注损伤后心肌的修复还有待于进一步的研究。

3 总结与展望

缺血性心脏病严重危害人类健康已成为共识，缺血性心脏病心肌缺血再灌注损伤与小分子非编码RNA之间的密切关系不断被发现并取得重大进展，但许多研究仅是在心肌缺血再灌注损伤过程中发现了非编码RNA 或证实了非编码RNA 的参与，各种非编码RNA的具体作用机理仍有待进一步阐明。所以在临床上，尤其是将其作为缺血性心脏病治疗靶点的研究方面，进一步了解siRNA、piRNA 的应用价值是必不可少的。之后深入地研究心肌缺血再灌注损伤过程中非编码RNA 的调控作用，将有助于我们医务工作者对缺血性心脏病发病机制的正确认识，并有可能为其治疗提供新思路、新方法。