MicroRNA调控心肌缺血/再灌注损伤和参与预处理保护的研究进展*

张海涛，汤楚中、2△，袁 彪

（1.中国人民解放军海军总医院，北京 100048；2.安徽医科大学海军临床学院；3.首都医科大学附属北京同仁医院）

MicroRNA调控心肌缺血/再灌注损伤和参与预处理保护的研究进展*

张海涛1，汤楚中1、2△，袁 彪3

（1.中国人民解放军海军总医院，北京 100048；2.安徽医科大学海军临床学院；3.首都医科大学附属北京同仁医院）

MicroRNA；心肌缺血/再灌注；预处理保护；缺血性心肌病

缺血性心脏病(ischemic heart disease，IHD)是心血管疾病最主要的表现形式之一，是由冠状动脉狭窄、供血不足所引发的心肌功能障碍和/或器质性病变，又称冠状动脉性心脏病[1]。缺血不仅造成缺氧和能量代谢障碍，同时造成了毒性代谢产物蓄积、Ca2+超载及炎症反应，进而导致心肌组织坏死。对于缺血心肌首要的是及时恢复血供，及时给心肌补充氧气和营养物质，但是突然恢复血流也会带来新的损伤。Jennings[2]首先提出了缺血/再灌注损伤的概念，当心肌组织长时间缺血后，重新得到血供不但不能减轻心肌损伤，反而可加剧缺血性损伤，目前，其具体的分子机制正逐渐被人们所认识。大量研究证明，缺血/再灌注损伤与再灌注后氧自由基攻击、炎症反应、Ca2+超载、能量代谢障碍及细胞凋亡进程等有关。小RNA(microRNA,miRNA)，尤其是miRNAs在心血管疾病发生发展的过程中发挥着重要作用，也是目前研究的热点之一。大量文献表明，miRNAs在心血管系统中对细胞分化、迁移、增殖及凋亡等都有调控作用，因此，miRNAs可能给心血管疾病的诊断和治疗带来新的契机。近年来，miRNAs被大量报道参与了心肌缺血/再灌注损伤及缺血预处理和后处理等保护措施中，本文就miRNA及其在缺血/再灌注损伤和缺血预处理保护中的研究进展进行综述。

1 miRNA概述

miRNA是一类高度保守的在转录后基因调控过程中发挥功能的非编码小分子RNA，种类繁多，可通过保守的6-8bp种子序列影响基因蛋白编码，通过去活靶基因mRNA3’非编码区（UTRs）碱基互补序列引导沉默复合体（RISC）降解mRNA或阻碍其翻译的方式调节特定的基因表达，并且，miRNA的表达具有组织特异性[3]。miRNA靶序列通常位于mRNA的3'-UTR，其调节的靶mRNA数量可能占人类基因组的1/3以上[4]。研究发现，多种疾病的发生发展中都有miRNAs的参与，因此，越来越多的研究者开始关注其在心血管疾病中的作用。miRNAs在正常生理、病理状态，包括癌症及心血管疾病中起重要作用，可参与动脉粥样硬化斑块的形成[5]、心肌梗死后血管再生[6]及心肌重构等病理进程[7]，血液中的循环miRNA还可用于心血管疾病，如心肌梗死的早期诊断等[8-10]。

2 miRNA参与调节心肌缺血/再灌注损伤

缺血性心肌病是心血管系统最主要的致死原因，miRNA在心肌缺血过程中主要参与了心肌细胞的凋亡、心肌纤维化等。缺血/再灌注时，部分miRNA在心肌细胞中表达上调，如miRNA-1、miRNA-494、miRNA-21等；而部分miRNA则表达下调，如miRNA-133、miRNA-320等。

在大鼠缺血/再灌注损伤模型中，过表达miRNA-21的大鼠左心室厚度、心肌梗死面积、左心室/体质量比、I型和Ⅲ型胶原蛋白与对照组比较均明显降低；心梗1周后，左室收缩功能明显改善，细胞凋亡比率明显降低，表明miRNA -21对缺血诱导下的心肌细胞凋亡具有抑制作用[7]。有研究发现，miRNA-494过表达的转基因小鼠在缺血/再灌注之后，小鼠的左室收缩力和心功能明显改善，伴随乳酸脱氢酶LDH活性和凋亡因子释放的减少，心肌梗死面积显著缩小。同时，体外细胞实验发现，心肌细胞过表达miRNA-494能显著抑制缺血/再灌注后升高的caspase-3的活性和降低细胞凋亡比率。通过进一步的机制研究发现，miRNA-494限制调节了3种促凋亡蛋白-PTEN、ROCK1、CaMKII和2种抗凋亡蛋白-FGFR2和LIF[11]。在心肌缺血/再灌注过程中也有损伤性的miRNA。例如，miRNA-1转基因小鼠在经过30min缺血、24h再灌注后，心肌损伤明显加剧，LDH活性、肌酸激酶水平、凋亡蛋白caspase-3和心肌凋亡率、心肌梗死面积明显增加；而采用锁核酸（LNA，一种miRNA制剂）抑制野生小鼠心脏miRNA-1后，能够挽救缺血/再灌注导致的心肌损伤[12]。还有研究发现，人为降低心肌细胞内源性miRNA-320的表达，可明显减少细胞凋亡，但miRNA-320过表达的表现正好相反[13]。

3 miRNA参与心肌保护

3.1 miRNA参与缺血预处理的心肌保护

3.1.1 缺血预适应对心肌的保护作用：1986年，Murry等[14]首先观察到狗心肌在短时间不致命的缺血后，对随后发生的持续性较严重的缺血和再灌注性处理，不但不会加重心肌损害，反而会增强心肌对缺血性损害的抵抗性，从而起到保护作用，因此称之为缺血预适应(ischemic preconditioning，IPC)。IPC被定义为，在心脏缺血前给予几个循环的短时间缺血/再灌注处理，能够有效减小急性缺血心肌组织再灌注后的心肌梗死面积，减轻心律失常发生率，改善左心室收缩功能。后来研究发现，这种缺血预适应不仅发生在狗，在猪、犬、兔、鼠等动物也发生了类似的预适应[15-17]。除了缺血、缺氧，高温、牵扯、化学物质等都可引起类似的预适应[18-19]，现认为它是一种古老的在种族进化过程中保留下来的细胞对应激性刺激的一种自我保护反应。由于动物种属和实验条件（如在体或离体心脏、麻醉与否及麻醉程度等）不同，预适应的表现也不尽相同，但主要的表现是降低心肌梗死面积、减少再灌注性心律失常发生率、改善心肌细胞的收缩功能等。随后的研究发现，IPC的保护作用存在于两个时期：IPC后3小时以内，即IPC的早期保护作用；IPC后24小时再度出现的保护作用，以及IPC的延迟保护作用，亦称心肌保护的第二窗口[20-22]。

3.1.2 miRNA参与缺血预处理的心肌保护：有研究报道，IPC后miRNA-210表达增加，并且能够通过激活蛋白激酶B及HIF-1的核易位来降低细胞的凋亡比率，且抑制HIF-1和miRNA-210都会取消缺血预处理的心肌保护效应[23]。另有研究证实，miRNA-107和miRNA-210能够调节HIF-1的表达，参与IPC介导的细胞保护效应，且HIF-1的作用涉及Akt的参与，通过激活Akt信号通路来介导保护效应[24-25]。尽管缺血预处理具有显而易见的对抗心肌缺血/再灌注损伤的优点，但由于该操作对人体具有创伤性，且诱导保护作用的时间窗口及保护作用维持的时间短暂，不利于实际临床应用。因此，寻找替代缺血处理的心肌保护方式是研究者们努力的目标。药物调控miRNA进而影响心肌缺血/再灌注近几年来成为关注的热点，研究者们对于药物及小分子化合物是否会对miRNA的表达产生影响，从而进一步控制疾病的发展这一问题产生了很大兴趣，目前已有报道证实了这一现象的可能。

有研究报道，药物丹参酮IIA可减轻心肌细胞缺血缺氧损伤，改善心脏收缩功能，机制是丹参酮IIA通过抑制p38 /MAPK信号通路，抑制心肌细胞中miRNA-1在缺氧诱导下的上调，从而发挥心肌保护效应[26]。也有报道大鼠心肌梗死模型中，丹参酮IIA可下调miRNA-1，部分恢复急性缺血时Kir2.1蛋白的表达及IK1电流强度，从而降低缺血性心律失常的发生及心脏猝死率[27]。因此，通过调控miRNA的表达来抵抗心肌缺血/再灌注损伤，为药物研发提供了新思路和策略。

3.2 miRNA参与热休克预处理心肌保护 近年来有研究证明[28]，miRNA通过提高心肌细胞在缺血/再灌注损伤后的存活率，参与了热休克诱导的心肌保护作用。有研究者在热休克处理（42°C，15min）后的小鼠心脏分离出miRNA，并将其注射到非热休克小鼠中，发现可改善小鼠的缺血耐受性，miRNA治疗的小鼠和非热休克对照组比较，心肌梗死面积显著缩小；此外，注射miRNA-21（外源化学合成）也能显著降低梗死面积，当同时应用antagomir-21处理后，miRNA-21的保护作用即被取消[29]。

3.3 miRNA参与低氧预处理心肌保护 低氧可诱导IPC类似的心肌保护作用，使心脏预适应之后可抵抗此后发生的缺血/再灌注损伤，这种低氧诱导的心肌保护作用被认为是HIF-1介导的[30]。miRNA-199a被报道是低氧预处理诱导保护作用的一个潜在的靶点，HIF-1是miRNA-199a的直接下游靶点，低氧之后miRNA-199a表达量迅速升高，阻止诱导型iNOS的表达，抑制Bcl-2的表达，从而保护缺血心肌[31-32]。

4 小结

miRNA是具有转录后调节活性的内源性小RNA，其众多的靶基因参与了细胞的多种功能活动。在心肌梗死、心肌梗死后纤维化、心肌细胞凋亡、缺血性心律失常、血管再生等与心肌缺血相关的病理过程中，多种miRNA的表达发生了明显变化，且具有显著的功能意义。缺血预适应（IPC）是一种强有力的内源性心脏保护现象，miRNA被报道参与了IPC的心肌保护作用，它能复制出类似IPC的作用。核酸类药物的研究目前已经趋向成熟，并且已经进入临床前研究，因此，通过稳定的miRNA类似物或者抑制剂，如反义核苷酸进行干预，有望为治疗心肌缺血/再灌注提供新思路。相信通过深入研究缺血/再灌注中miRNA的调控机制，有可能找到针对miRNA的潜在治疗缺血性心脏病的靶点。

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R54

A

1004-6879（2017）03-0238-04

2017-01-03）

* 国家自然科学基金项目（81370237）

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