microRNA在早期诊断急性心肌梗死中的研究进展

曹 彬，郭仁维



·综述与进展·

microRNA在早期诊断急性心肌梗死中的研究进展

曹 彬，郭仁维

microRNA在调节细胞和生物体生命活动中发挥着重要作用，在心血管疾病中亦有显著的表达变化，在心肌梗死诊断中，已成为极具潜力的标志物。本文就microRNA与心肌梗死所致心肌缺血再灌注损伤、心室重构、心肌纤维化、心力衰竭等关系的研究进展进行综述

心肌梗死；microRNA；心室重塑；心肌纤维化、心力衰竭

在发达国家，急性心肌梗死(AMI)早已成为死亡的首要原因，并且在我国的发病率也逐年上升。心肌梗死(MI)即心肌缺血坏死，在冠状动脉粥样硬化的基础上，多因斑块的破裂，导致出血及管腔内血栓形成阻塞血管，继而心肌因冠状动脉血流中断发生坏死。如何及时有效做出明确的诊断，对心肌梗死的预后至关重要。肌钙蛋白因其具有较高的敏感性、特异性，已作为“金标准”急性心肌梗死诊断中广泛应用，但因其表达的滞后性，在心肌梗死早期诊断中并非尽善尽美。然而近年来研究表明，microRNA(micRNA)在调节细胞和生物体生命活动中发挥着重要作用，在心血管疾病中亦有显著的表达变化，在心肌梗死诊断中，已成为极具潜力的标志物。

microRNA是近年来发现的一组内源性高度保守的非编码的小分子单链，由21个～25个核糖核苷酸组成，通过抑制mRNA的翻译或者促使其降解，从而调控基因表达和蛋白质翻译过程，作为一个RNA调节因子，在细胞调节和生物体内重要的生命活动中发挥着重要作用[1]。自1993年Lee在线粒虫第一次发现microRNA至今，已有1000多种 microRNA被发现，几乎存在于所有真核生物中[2-3]，microRNA与靶基因之间并没有专一性，一个靶基因受多个microRNA调节，一个microRNA也可调节多个靶基因[4]。近年来，关于micRNA的研究已成为当今医学及生理学领域的热点。大量研究证实：一些micRNA的表达在心血管疾病中发挥着重要作用[5]。本文就microRNA与心肌梗死所致心肌缺血再灌注损伤、心室重构、心肌纤维化、心力衰竭等关系的研究进展进行综述。

1 microRNA与急性心肌梗死

近年来，报道指出20余种 microRNA可作为诊断心肌梗死的潜在生物标志物。由于，microRNA在血清中有抵抗RNA酶的作用，可能与外分泌体和微粒的包裹有关，且不易受放置时间长短、温度、pH等条件的影响，具有较好的稳定性、可定性、定量分析等优点[6]。Zile等[7]发现microRNA-21在心肌梗死后前期表达下降，第5天明显上升，并超过基线，以后逐渐恢复至正常水平。在心肌梗死病人血清中亦发现microRNA-208明显升高，且长期高于正常，与左心室舒张末期容积呈正相关，说明microRNA-208可能参与心肌梗死后心肌重塑。Ai等[8]通过研究心肌梗死、稳定型心绞痛(UA)及非冠心病病人血清中microRNA-1的表达，发现心肌梗死病人血清中microRNA-1水平明显高于心绞痛病人，并且microRNA在非冠心病病人中很少表达，并对其特异性做ROC曲线分析，其ROC曲线下面前为0.774，说明microRNA-1是诊断AMI的潜在生化指标。相关研究发现miRNA-499除了在骨骼肌中有少量的释放外，几乎完全存在于心肌中[9]；Wang等[10]进一步证实microRNA-499几乎不在非冠心病病人血清中表达。并且陈曦等[11]通过53例AMI和20例UA的病人病例组和30名健康人作为对照组来观察microRNA-499、肌钙蛋白I(CTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)在外周血中的表达情况，证实了AMI病人外周血中microRNA-499的表达水平明显高于UA病人及健康人群，并且证实了外周血中microRNA-499的表达与CTnI及CK-MB呈正相关性。D’Alessandra等[12]通过PCR检测技术发现急性心肌梗死病人血清中miroRNA-1、microRNA-133和microRNA-5P的表达水平上调，但是microRNA-122、microRNA-375的水平下调，并且病人溶栓或经皮冠状动脉介入术(PCI)前后血清中microRNA含量变化与cTnI有正相关性。以上结果在大鼠模型上得到进一步的验证。Li等[13]探索特异性较高的microRNA(microRNA-1、microRNA -133a、microRNA -208b和microRNA -499)在AMI中的诊断价值与肌钙蛋白T的比较中发现，急性心肌梗死病人血浆中microRNA-1、microRNA-133a、microRNA-208b和microRNA-499水平高于健康志愿者(P<0.001)，可能是急性心肌梗死病人有益的生物标志物，但这些小RNA对急性心肌梗死的诊断不如心肌肌钙蛋白T明显。这些结果也在Gidl等[14]研究中得到证实，并且Gidl等还发现了microRNA-208b、microRNA-499-5p对左心室舒张末期容积有显著影响，发生心肌梗死30 d内它们的水平越高，左心室舒张末期容积增加越显著，病人死亡或发生心力衰竭的风险越高。而Xiao等[15]发现心肌梗死后24 h内microRNA-208a和microRNA-499预测心肌梗死面积优于肌钙蛋白I和肌钙蛋白T。这些结果表明：某些microRNA可以作为诊断AMI的生物标记物。试验证实[10]，心肌组织中micRNA-144在心衰和心肌梗死中发挥着重要的病理生理作用。

2 microRNA与心肌梗死后心脏病理变化

最近研究发现循环血中存在microRNA，它作为一种调节因子在心脏发育、血管分化及再生中发挥着重要作用[16]。众所周知，血管内膜损伤导致的血管一系列炎症反应促进了粥样斑块的形成，发生心肌梗死后，上述炎症反应进一步放大。Harris等[17]认为microRNA-126具有抑制血管炎症反应的作用，其作用机制是通过降低血管内皮细胞黏附因子-1(VCAM-1)的表达来实现的，在血管炎症反应过程中起重要作用。急性心肌梗死时，血管发生炎症反应，VCAM-1活性增加，机体产生应激反馈调节，外周循环中microRNA-126的表达减少。心肌缺血再灌注损伤时，microRNA可以通过多种途径发挥作用：如调控血管内皮损伤、激活白细胞、促进活性氧产生以及激活补体等[18]。Salloum等[19]在心脏缺氧及亚急性缺血处理的动物模型中研究发现，microRNA-1、microRNA-133、microRNA-21等通过调节心脏传导、心脏结构及新生血管生成，防止心脏局部缺血；同时，它们还有促进内皮型一氧化氮合酶、低氧诱导因子、热休克蛋白-70(HSP-70)、热休克蛋白-20(HSP-20)等心血管系统重要蛋白合成作用。种种观点表明microRNA-21对缺血再灌注损伤的心肌有保护作用，主要体现在HSP-70和内皮诱导型一氧化氮合酶可能通过某种机制参与microRNA-21的表达。如Villar等[20]发现用热休克或预处理诱导microRNA-21 表达可明显减少心肌梗死面积。Ji等[21]研究了老鼠颈动脉球囊血管成形术后microRNA的基因表达谱，发现micRNA-21 明显上调，在培养的平滑肌细胞中敲除microRNA-21，平滑肌细胞增殖减少、凋亡增加。 结果表明microRNA-21具有促进增殖和抗凋亡的作用。 他们发现microRNA-21 是通过 FFEN、Bcl-2 介导细胞增殖和凋亡，从而促进和抑制血管壁新生内膜形成。

3 microRNA与心肌间质纤维化

心肌间质纤维化，是心肌梗死病人心功能下降的一个主要原因，它导致心脏收缩及舒张功能减弱，心功能下降，影响病人的预后。转化生长因子-β(TGF-β)可诱导成纤维细胞和细胞外基质的合成。研究指出[22]，microRNA-101可以通过TGF-β通路抑制心肌成纤维细胞增殖和胶原蛋白沉积，抑制心脏纤维化，改善心脏功能，改善住院率和远期病死率。而microRNA-21则恰恰相反，通过调控TGF-β通路，促进纤维细胞增殖和增加基质沉积。这种观点在Patrick等[23]的研究中得到证实，他们发现在正常的心脏组织中microRNA-21低表达，但是在心室肥厚、心力衰竭及梗死后，其表达明显增高。吴扬等[24]研究发现microRNA-21可以负性调节L-型钙通道的表达，减少心肌细胞内钙离子含量，从而抑制其收缩，延缓心室肥厚。van Rooij 等[25]阐述了microRNA 在心肌梗死后纤维化反应中的作用，发现心肌梗死后第 3 天～第14 天小鼠梗死区的边界和偏远地区有microRNA谱表达，尤其是microRNA-21、microRNA-214、和microRNA-223梗死边界区表达增加，而micRAN-29b 和micRNA-143 表达下降。更值得注意的是，micRNA-29 在梗死区的边界和偏远地区表达都明显下降[27]。microRNA-29 作为纤维化的调节因素，可能会成为治疗心肌梗死后心肌重构的靶点。van Rooij等[25]的研究也证实micRNA-29可抑制心肌纤维化。他们研究发现心肌梗死后随着microRNA -29 表达下调，蛋白质如胶原、原纤维蛋白和弹力蛋白表达增加。如果人为使microRNA-29b 的下调，组织中胶原的表达显著增加，这说明microRNA-29 的下调使胶原 mRNA的表达上升。进一步研究发现，肿瘤坏死因子-β 可抑制microRNA -29 表达，诱导成纤维细胞转化为成肌纤维细胞，在心肌纤维化过程中起到重要作用。以上研究表明microRNA -29 可抑制心肌纤维化。

4 microRNA与心力衰竭

心肌梗死病人容易发生猝死和长期并发症，如心力衰竭，是影响心肌梗死病人预后的主要因素之一。Gidl等[14]发现，在使用左心室辅助装置(LVAD)进行机械支持的心力衰竭病人中，micRNA-137a可促进α1-抗胰凝乳蛋白酶(ACT)表达，ACT分重构心室、抑制心室重构，减轻心衰程度，这表明microRNA-137a在改善心力衰竭和心室重构的病理过程中发挥有利作用。研究发现[19]，心肌梗死模型小鼠进行 Let-7c 抑制剂注射后，与未使用抑制剂小鼠相比，模型组小鼠左室射血分数和心输出量明显升高，提示Let-7c 抑制剂能抑制心肌细胞凋亡和心肌纤维化，改善心功能，说明抑制 Let-7cmicroRNA家族可以预防心肌梗死后心衰的发生和进展。Fleissner等[26]发现microRNA-24可以通过靶向作用转录因子GATA2和依赖p21激活 PAK4(p21活化激酶4)激酶，诱导内皮细胞凋亡。在斑马鱼胚胎中发现，提高micRNA-24表达后可能因为细胞凋亡增加而损害血管生成发育。因此，micRNA-24可能影响心肌梗死面积以及AMI后心肌重构和心功能的恢复。

5 microRNA 与心肌梗死治疗

microRNA通过调控靶基因在心脏的病理生理过程扮演着重要的角色，且近些年来，microRNA在心血管领域可作为靶基因的治疗，已成为研究热点之一。Hu等[27]在大鼠的心肌梗死模型中发现，microRNA-210通过上调其表达来促进心肌缺血区域的血管再生，并且具有抑制心肌凋亡的作用，能最大限度地挽救濒死心肌细胞，从而延缓了心脏的重塑。进一步研究发现，microRNA-210潜在靶基因主要有 Efna3、Ptp1b、Dapk1 和 Ctgf，这些基因多在血管再生和抑制细胞凋亡中发挥重要作用，因此，microRNA-210可能成为AMI治疗的基因靶点。micRNA-1和micRNA-133不仅在心肌肥厚、心力衰竭起着重要调控作用[28]，还影响心肌电活动的调节[29]。若是能研究出其基因调控靶点，将大大减少高血压性心肌病和心律失常的病死率。Hinkel等[30]认为 microRNA 可作为新的治疗靶点，在小鼠心肌梗死模型中灌注 LncRNA-92a后发现，灌注的梗死区域 LncRNA-92a表达水平下降、心肌梗死面积减小以及幸存心肌细胞较多，由此可见，LncRNA-92a具有保护心肌细胞、促进新生血管形成及抗炎作用，可将LncRNA-92a作为心肌梗死后保护心肌的治疗靶点。稳定的microRNA模拟物或拮抗剂，可以通过调节microRNA 的表达，在心脏各病理变化过程中起到一定的心肌保护作用，使心肌细胞免受缺血再灌注损伤，因此将microRNA 作为治疗靶点在现有的医疗条件下具有重要的临床意义。

6 小 结

大量研究表明，microRNA在心肌梗死的发生发展中具有重要作用，在早期诊断急性心肌梗死诊断中发挥着重要作用，通过探索microRNA 在心肌梗死病理作用机制，为心肌梗死的靶向治疗提供新思路。然而其分子机制仍有很多未知，还需要进一步探索。

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(本文编辑郭怀印 )

山西医科大学附属汾阳医院(山西汾阳 032200)

郭仁维，E-mail：grhw0303@qq.com

R542.2 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2017.01.012

1672-1349(2017)01-0044-04

2016-07-18)

引用信息：曹彬，郭仁维.microRNA在早期诊断急性心肌梗死中的研究进展[J].中西医结合心脑血管病杂志，2017，15(1)：44-47.