微小核糖核酸对慢性心力衰竭的调控及其作用机制

总结miRNA在CHF患者中的异常表达特征，发掘其作为生物标志物的潜能，有助于CHF临床诊断方法的完善和拓展，见表1。

1.2miRNA异常表达与CHF患者预后：首先揭示外周血miRNA水平与心肌细胞损伤有关的研究，来自于De Rosa等，研究表明心肌细胞损伤直接导致miRNA被分泌进入外周循环，损伤的心肌细胞是外周血中miRNA的来源。不仅如此，miRNA在外周血中的表达变化与体内氨基末端脑钠肽前体（NT-proBNP）以及CHF NYHA心功能分级有关。在患者预后评估方面，miR-126表达水平与CHF患者预后呈负相关，miR-182也被证实是一个优于NT-proBNP和超敏C反应蛋白（hs-CRP）的重要临床参数。

2miRNA调控CHF的作用机制

2.1miRNA对心肌肥厚的调控作用：心肌肥厚是心室重塑的典型特征之一，心肌肥厚患者体内miRNA的异常表达与其病理过程密切相关。miR-22主要表达于心肌和骨骼肌，并在心肌细胞分化中发挥作用。实验动物模型中发现，miR-22是压力胁迫诱导心肌肥厚的必需因子，压力胁迫下miR-22基因缺失则主要发展为扩张型心肌病。miR-221在主动脉弓缩窄术（transverse aortic constriction，TAC）动物模型和心肌肥厚患者体内都显著增高，且miR-221表达增加诱导心肌细胞体积增大、胚胎期基因表达增加等，经生物信息学预测和荧光报告基因等证实，miR-221通过抑制p27发挥促心肌肥厚的作用。除此之外，miR-214抑制组蛋白甲基化转移酶（enhancer of zestehomolog 2，EZH2）激活Sixl促进心肌肥厚；心肌特异性的miR-208负调控性别决定区域Y-box6蛋白，过表达miR-208诱导心肌肥厚的发生。miR-27也具有诱导心肌肥厚的作用，且其调控作用受到TGF-β信号的调节。miR-155、miR-451、miR-328等也具有促进心肌肥厚的作用。

一些miRNA具有抑制心肌肥厚的作用。研究表明TAC术后小鼠miR-218表達量显著降低，而RE1沉默转录因子（RE1-silencing transcriofion factor，REST）表达增加，在心肌细胞中过表达miR-218，心肌肥厚标志物和REST表达显著降低，暗示miR-218通过负调控REST抑制心肌肥厚的发展。该研究结果在异丙肾上腺素（isoprenaline，ISO）刺激的心肌细胞中也得以证实，REST通过Wnt/β-catenin信号通路和转录因子GATA4调控胚胎干细胞向心肌细胞分化，并调控多种心肌肥厚相关基因如心房利钠肽、脑钠肽和MYH7基因的表达，对心肌肥厚进展具有重要的促进作用。此外，miR-133和miR-1也是心肌肥厚的重要抑制因子，两者在心肌肥厚动物模型和心肌肥厚患者中低表达，体外过表达miR-133，心肌肥厚相关标志物表达降低，敲除则心肌肥厚标志物表达增加。还有许多miRNA对心肌肥厚进展具有抑制作用，例如miR-26通过负调控转录因子GATA4抑制心肌肥厚进展；miR-98、miR-99a抑制TAC和血管紧张素II（an-giotensin，Ang II）、ISO引起的心肌肥厚。

此外，还有miRNA对心肌肥厚具有双向调控的作用，如miR-21的互补链miR-21-3D。Bang等的研究结果证实，成纤维细胞分泌的miR-21-3p能被心肌细胞摄取并改变心肌细胞中某些基因的表达，如降低SORBS2、PDLIM5诱导心肌肥厚的发生；在Ang II诱导的心肌肥厚动物模型中抑制miR-21-3p能减缓心肌肥厚进程，表明miR-21-3p作为细胞旁分泌信号对心肌肥厚的发展具有重要的促进作用。而同年由Yan等发表在Cardiovascular Research上的研究则得到了相反的结果。在TAC和AngⅡ诱导的小鼠心肌肥厚模型中发现miR-21-3p表达量显著降低，过表达miR-21-3p则抑制心肌肥厚进展，并且抑制组蛋白去乙酰化酶8（histone deacetvlase-8，HDAC8）的表达，而过表达HDAC8则通过激活Akt/Gsk3β信号解除miR-21-3p对心肌肥厚的抑制作用。

2.2miRNA与心肌纤维化：目前研究发现的miRNA调控心肌纤维化的机制可总结为以下两种：调控心肌成纤维细胞的增殖与凋亡和调控心肌细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的表达与降解。

miR-21在大鼠心肌成纤维细胞中高表达，通过促进成纤维生长因子2的分泌和抑制心肌成纤维细胞的凋亡促进心肌肥厚进程和心肌纤维化。人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因（phos.phatase and tensin homolog，PTEN）、B淋巴细胞瘤-2基因（B-cell lvmohoma-2，Bcl2）除了是重要的抑癌、原癌基因外，还是重要的细胞凋亡控制因子，对心肌成纤维细胞、血管内皮细胞等多种细胞的凋亡具有调控作用。据报道，miR-21能抑制FIEN和增加Bc12的表达、减少心肌成纤维细胞的凋亡，促进心肌纤维化和心衰的发展，在心肌纤维化过程中miR-21与TGF-β相互调控，以此为靶点是预防和治疗心室重塑的新策略。

ECM是影响心肌纤维化进程的重要因素，而参与降解ECM的重要酶系——基质金属蛋白酶（Metal-loproteinase，MMPs）受miRNA的调控。Hou等在转基因小鼠的心肌细胞中过表达miR-27b后发现MMP.13表达量显著降低，ECM无法及时降解而过量沉积，导致心肌纤维化的发生。miR-29由成纤维细胞产生，调控着一系列纤维化相关mRNA的表达并参与多种纤维化疾病的病理过程，是治疗纤维化疾病的重要靶点。根据最新研究结果，血管内皮生长因子（vascu-lar endothelial growth factor，VEGF）是miR-29a的靶基因，过表达miR-29a导致VEGF/MAPK信号活性降低，心肌成纤维细胞的增殖被抑制，从而阻碍心肌纤维化进展。胶原蛋白转录因子Ⅰ、Ⅲ和胶原蛋白Ⅲ也受到miR-29b的调控，过表达miR-29b可抑制TGF-β诱导的胶原蛋白表达增加。

在心肌纤维化过程中，miR-29b与miR-133a参与心肌细胞与成纤维细胞之间的“沟通”，而高度保守的多肽家族成员TGF-β相关结缔组织生长因子（TGF-β-connective tissue growth factor，CTCF）是促进成纤维细胞增殖和胶原沉积的重要分子。有研究表明，CTCF的表达受到miR-133和miR-30的直接调控，在肥厚心肌组织中miR-133和miR-30表达降低而CTCF表达水平升高，心肌纤维化标志物表达增加。CTGF的上游信号Apelin-13也受到miRNA的调控，在成纤维细胞中miR-503通过抑制Apelin-13促进AnglI诱导的心肌纤维化。近期Nagoal等还报道了miR-125b对Apelin蛋白的调控作用，降低Apelin表达诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，并通过抑制p53诱导成纤维细胞增殖，促进心肌纤维化。

2.3 miRNA与心肌细胞凋亡：许多miRNA通过激活或抑制细胞命运相关信号通路调控细胞凋亡过程。Fas、Bax、p53、PTEN是主要的促凋亡信号，Bcl-2及其家族成员Bcl-xl是两种主要的凋亡抑制基因，还有心肌细胞凋亡双向调节基因c-myc。

miR-1调控着心律失常、平滑肌细胞分化和心肌肥厚等多种生物学过程，在正常心肌细胞中几乎不表达，而在病理条件下，或暴露于缺氧、高糖环境下时，在心肌细胞中的表达水平显著增加。miR-1可通过靶基因热休克蛋白-60、热休克蛋白-70、Bcl-2促进心肌细胞的凋亡，抑制miR-1则可减少高糖诱导的心肌细胞凋亡。与miR-1相类似，miR-21也在缺氧心肌细胞中表达增加，同时参与心肌缺血再灌注损伤中的细胞凋亡。miR-21前体Pre-miR-21具有心肌保护效应，能显著抑制H2O2诱导的心肌细胞凋亡作用。此外，miR-320对心肌细胞凋亡具有调控作用。在心肌细胞中过表达miR-320，具有心肌保护效应的热休克蛋白-20表达显著降低，心肌细胞凋亡率明显增加。除了通过热休克蛋白-20起作用外，心功能重要的调控因子-胰岛素样生长因子1（insulin-hke growth fac-tom-1，IGF-1）也受到miR-320的负调控。IGF-1在减轻心肌梗死后心肌细胞凋亡增加、心室壁張力和促进心肌代偿性肥厚等方面具有重要作用，并对改善心肌梗死后左心室重塑导致的CHF具有潜在的应用价值。在心肌细胞中抑制miR-320，凋亡抑制基因Bcl-2表达增加而促凋亡基因Bax表达降低、凋亡小体Caspase-3减少，心肌细胞凋亡率降低，而过表达miR-320则通过IGF-1抑制其下游信号P13K/AKT和MAPK/ERK活性，抑制细胞增殖和促进心肌细胞凋亡。过表达miR-378能够降低AKT信号的级联反应增加细胞凋亡，而将miR-378敲除后则可通过增加IGFIR激活AKT信号的级联反应保护心肌细胞，抑制其凋亡。miR-15家族成员miR-195在肝癌细胞、神经原细胞、软骨细胞和心肌细胞等多种细胞中具有促细胞凋亡作用，Bcl-2，Sial和HIF-la等多个细胞凋亡相关基因都受到miR-195的负调控。

心肌细胞中富含线粒体，线粒体裂变与心肌细胞凋亡密切相关。miR-30家族可以通过抑制p53上调Drpl的表达，通过阻止线粒体的正常裂变而抑制心肌细胞凋亡。因此，心脏组织中miR-30家族高表达而p53低表达被认为是心肌细胞自我保护的一种生理机制。miR-499也能通过影响线粒体裂变率调控心肌细胞凋亡，发挥抗心肌细胞凋亡的作用。

综合上述的研究报道，可以将在CHF发生、发展过程中发挥主要作用的miRNA及其把基因概括如图1。

总之，越来越多的研究显示很多miRNA参与了CHF的发生发展、并与患者的预后相关；提示这些miRNA可能作为CI-IF治疗的潜在靶点。

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