MicroRNA與心肌纖維化

邱璇 李曉艷

綜 述

MicroRNA與心肌纖維化

邱璇 李曉艷

心肌纖維化； MicroRNA

心肌纖維化是多種心血管疾病發(fā)展到一定階段的共同病理改變。一些研究表明，某些microRNA可以調(diào)節(jié)心臟功能并參與心血管疾病的發(fā)生發(fā)展。本文對(duì)部分參與心肌纖維化的microRNA及其作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

心肌纖維化以心肌間質(zhì)中細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的過度積累為特征[1]，也稱為細(xì)胞外基質(zhì)重塑，是多種病理刺激（如高血壓、心肌梗死等）所造成的心肌適應(yīng)性反應(yīng)[2]，主要表現(xiàn)為心肌間質(zhì)膠原濃度升高及膠原特性構(gòu)型的改變，進(jìn)而導(dǎo)致心肌僵硬度增加、心室收縮和舒張功能障礙、冠狀動(dòng)脈儲(chǔ)備異常，是多種心血管疾?。ㄈ绺哐獕?、心肌梗死、心衰、心律失常）發(fā)展到一定階段的共同病理改變[3]。

腎素-血管緊張素-醛固酮（RASS）系統(tǒng)的激活是心肌纖維化的主要病理機(jī)制。目前，對(duì)于心肌纖維化的治療除了阻斷RASS系統(tǒng)外，缺乏其他有效治療方法[4-6]。最近，參與心肌纖維化的microRNA引起了廣泛關(guān)注，這為心肌纖維化的治療提供了一個(gè)新方法。

MicroRNA是長(zhǎng)21～26個(gè)核苷酸的內(nèi)源性單鏈非編碼RNA，通過識(shí)別靶基因mRNA的3′-UTR的相應(yīng)序列，抑制靶基因的翻譯或直接介導(dǎo)mRNA的降解，是基因表觀調(diào)控的重要途徑，幾乎涉及到血管生成，新陳代謝，細(xì)胞生長(zhǎng)、存活、死亡、分化等所有生物過程[7]。目前，對(duì)心肌纖維化的基因治療處于起步階段，microRNAs作為能調(diào)控多個(gè)靶點(diǎn)的上游調(diào)控因子，受到越來越多的關(guān)注。心肌纖維化的過程已被證實(shí)與一系列細(xì)胞信號(hào)通路和最近發(fā)現(xiàn)的一些非編碼RNA有關(guān)，如microRNAs。已有研究證實(shí)miR-21促進(jìn)心肌纖維化，而miR-24、miR-29、miR-101、miR-133等可以抑制心肌纖維化的進(jìn)展[8]。本文對(duì)部分參與心肌纖維化的microRNAs及其作用機(jī)制進(jìn)行綜述，無論他們對(duì)心肌纖維化是起促進(jìn)作用或是抑制作用。

1 MiR-21

研究證實(shí)，miR-21參與腫瘤、心肌肥厚及心肌纖維化等病理整理過程。Thum等[9]認(rèn)為，miR-21不僅高表達(dá)于心肌細(xì)胞，在心肌成纖維細(xì)胞中也有表達(dá)，且其表達(dá)強(qiáng)度和心功能不全的嚴(yán)重程度相關(guān)。心肌纖維化的心衰大鼠高表達(dá)miR-21，而且miR-21能通過增加成纖維生長(zhǎng)因子2（fibroblast growth factor-2，F(xiàn)GF-2）的分泌促進(jìn)心肌肥厚、心肌纖維化及抑制心肌成纖維細(xì)胞（cardiac fibroblasts，CFs）凋亡[10]。這些研究表明，miR-21可能是心肌纖維化過程中的重要調(diào)節(jié)因子，而且可能是通過作用于CFs發(fā)揮作用。Roy等[11]認(rèn)為，miR-21在缺血再灌注模型大鼠的心肌纖維化中發(fā)揮重要作用。他們的研究認(rèn)為，磷酸酶和張力蛋白同源物（Pten）是心肌成纖維細(xì)胞中miR-21的直接調(diào)控目標(biāo)，Pten過上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶2（MMP-2）的表達(dá)促進(jìn)心梗后心肌纖維化。Liu等[12]認(rèn)為，miR-21直接控制特異性雙磷脂酶 8（Dual Specific Phosphatase 8，DUSP8），通過p38和c-Jun氨基末端激酶（JNK）/應(yīng)激活化蛋白激酶（SAPK）信號(hào)通路調(diào)節(jié)心肌成纖維細(xì)胞的增殖及膠原合成，促進(jìn)高糖水平下的心肌纖維化。Dong等[13]證實(shí)，miR-21通過上調(diào)Bcl-2促進(jìn)左室射血分?jǐn)?shù)正常的心力衰竭大鼠心肌纖維化。然而，Patrick等[14]卻得出了相反的結(jié)論，使得miR-21對(duì)心肌纖維化的治療成為一個(gè)爭(zhēng)論性的話題。

總的來說，這些研究表明，miR-21在調(diào)節(jié)心肌纖維化中起重要作用。雖然抑制miR-21的表達(dá)被普遍認(rèn)為可以抑制心肌纖維化，但也有研究表明miR-21對(duì)心梗后心肌纖維化無明顯影響。因此，抑制miR-21的表達(dá)對(duì)心肌纖維化的治療是否有效，仍需要進(jìn)一步研究。

2 MiR-29

MiR-29家族包含 3個(gè)成員：miR-29a、miR-29b和miR-29c。MiR-29主要由成纖維細(xì)胞產(chǎn)生，其家庭成員是纖維化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，調(diào)節(jié)膠原及其他細(xì)胞外基質(zhì)的表達(dá)水平[15-17]。此外，miR-29被發(fā)現(xiàn)在肝臟[18]、肺[19]、腎臟纖維化[20]及系統(tǒng)性硬化癥[21]中起重要作用。Van Rooij等[15]證明，上調(diào)miR-29的表達(dá)可以通過減少細(xì)胞外基質(zhì)的形成抑制心肌纖維化。他們分析調(diào)控細(xì)胞外基質(zhì)蛋白合成基因的3′非編碼序列，發(fā)現(xiàn)其中包括彈性蛋白（elastin，ELN）、微纖維蛋白-1（fibrillin-1，F(xiàn)BN-1）、Ⅰ型膠原（collagen typeⅠ）和Ⅲ型膠原（collagen typeⅢ）等，而miR-29中存在這幾種編碼序列中的一個(gè)或幾個(gè)。Zhou等[22]也證明了miR-29在心肌梗死后心肌纖維化中的作用。他們的研究顯示，下調(diào)miR-29的表達(dá)，可以通過Smad 2和Smad 3途徑促進(jìn)TGF-β過表達(dá)，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子把TGF-β從細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中，促進(jìn)心肌纖維化。Melo等[23]的研究表明，游泳訓(xùn)練可以上調(diào)心肌梗死大鼠miR-29的表達(dá)，抑制Ⅰ型和Ⅲ型膠原的表達(dá)，抑制心肌纖維化。Yang等[24]證明，丹參酮通過上調(diào)miR-29b的表達(dá)抑制心肌梗死大鼠心肌纖維化，主要是通過TGF-β-Smad3途徑實(shí)現(xiàn)。這些研究都為miR-29抑制心肌纖維化提供了證據(jù)。然而，有研究[25-27]表明，miR-29可以通過負(fù)性調(diào)節(jié)抗凋亡基因（如Bcl-2、CDC42、Tcl-1等）促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡。這表明與miR-29相關(guān)的治療可能對(duì)構(gòu)成心肌組織的兩種主要細(xì)胞（心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞）產(chǎn)生生物學(xué)影響。

總的來說，這些研究表明miR-29家族具有雙重功能，既可以抑制膠原表達(dá)，抑制心肌纖維化，又可以誘導(dǎo)心肌細(xì)胞凋亡，進(jìn)而可能導(dǎo)致心力衰竭。

3 MiR-24家族

MiR-24家族是由miR-23、miR-24和miR-27組成。MiR-23和miR-27高表達(dá)于心肌梗死后的心肌組織中，且能影響毛細(xì)血管的形成及纖維化。MiR-23a可以調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞的生長(zhǎng)[28]，miR-23b的調(diào)控目標(biāo)是E2F1（真核細(xì)胞中的調(diào)節(jié)因子，具有促進(jìn)血管生成的作用）[29]。此外，有報(bào)道稱miR-23可以抑制TGF-β介導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，這表明miR-23有潛在的抗纖維化作用[30]。MiR-27則被發(fā)現(xiàn)與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，它能調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化及腫瘤的形成過程[31,32]，也可以調(diào)節(jié)心肌缺血后心肌血管的形成，主要是通過調(diào)節(jié)3′末端的6A蛋白信號(hào)抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子，進(jìn)而誘導(dǎo)血管新生[33]。MiR-24也是一種在心肌組織中高表達(dá)的miRNA。研究證實(shí)，miR-24與心肌纖維化有直接關(guān)系，在心臟成纖維細(xì)胞中過表達(dá)miR-24則能減少細(xì)胞外基質(zhì)膠原的合成，減少心臟成纖維細(xì)胞向肌樣成纖維細(xì)胞的分化，并減少血清誘導(dǎo)的心臟成纖維細(xì)胞的遷移過程，減少細(xì)胞增殖，且其可能是通過調(diào)控Furin蛋白進(jìn)而調(diào)控TGF-β1的表達(dá)水平，最終調(diào)控膠原代謝過程。Wang等[34]的研究顯示，miR-24在心肌梗死后1周的小鼠心肌組織中表達(dá)達(dá)到高峰，同時(shí)伴有Ⅰ型膠原和TGF-β表達(dá)的下降，表明miR-24過度表達(dá)可以抑制心肌梗死后心肌纖維化。

4 MiR-133a

MiR-133a是另一種高表達(dá)于心肌組織中的miRNA，其在心肌細(xì)胞的生長(zhǎng)、肥厚及凋亡等過程中發(fā)揮重要作用[35-37]。MiR-133家族包括miR-133a-l、miR-133a-2和 miR-133b。早期對(duì) miR-133的研究集中在心臟發(fā)育方面，如miR-133a能促進(jìn)胚胎干細(xì)胞向成肌細(xì)胞分化和增殖，但會(huì)抑制成肌細(xì)胞進(jìn)一步向心肌細(xì)胞分化，因此胚胎期miR-133a的表達(dá)變化異常將會(huì)影響心臟的正常發(fā)育[38,39]。近年研究發(fā)現(xiàn)，miR-133a基因缺陷小鼠在出現(xiàn)室間隔缺損、心腔擴(kuò)大、心室壁變薄等心臟結(jié)構(gòu)發(fā)育異常的同時(shí)伴有嚴(yán)重的心肌纖維化和心力衰竭[40]。而在多種心肌肥厚病理模型中，心肌miR-133a表達(dá)水平下降，而上調(diào)miR-133a表達(dá)水平能改善心肌肥厚等病理進(jìn)程。Chen等[7]證實(shí)miR-133a可以促進(jìn)糖尿病大鼠心肌纖維化。他們研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠心肌組織中miR-133a表達(dá)下降，下調(diào)的miR-133a可以促進(jìn)TGF-β1、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子、血管緊張素的表達(dá)，通過Smad2途徑促進(jìn)糖尿病大鼠心肌纖維化。Feng等[41]證實(shí)，miR-133a過度表達(dá)可以抑制壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的心肌肥厚動(dòng)物模型的心肌纖維化。Guo等[42]證實(shí)，高鹽飲食通過抑制miR-133a的表達(dá)，誘導(dǎo)Ⅰ型膠原和結(jié)締組織生長(zhǎng)因子的合成，促進(jìn)高血壓導(dǎo)致的心肌纖維化。Dakhlallah等[43]證實(shí)，miR-133a轉(zhuǎn)染骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞具有改善心肌梗死大鼠心功能及抑制心肌纖維化的作用。這些研究表明，miR-133a參與心肌纖維化過程，對(duì)心肌纖維化產(chǎn)生調(diào)控作用。

綜上所述，microRNA廣泛參與心肌纖維化的發(fā)生與發(fā)展，對(duì)多種microRNA參與心肌纖維化的信號(hào)通路充分理解能有助于給臨床提供新的治療方法。但是目前我們對(duì)microRNA的生物作用缺乏充分認(rèn)識(shí)，各種microRNA之間的相互作用也不明確，而且部分microRNA對(duì)心肌纖維化的作用仍存在爭(zhēng)議，因此microRNA對(duì)心肌纖維化的治療仍需要進(jìn)一步研究。

［1］Kong P，Christia P，F(xiàn)rangogiannis NG.The pathogenesis of cardiac fibrosis.Cellular and Molecular Life Sciences，2014，71：549-574.

［2］Pan ZW，Lu YJ，Yang BF.MicroRNAs：a novel class of potential therapeutic targets for cardiovascular diseases.Acta Pharmacologica Sinica，2010，31：1-9.

［3］Lammey ML，Baskin GB，Gligliotti AP，et al.Interdtitial myocardial fibrosis in a captive chimpanzee（Pan troglodytes） population.Comp Med，2008，58：389-394.

［4］González A，Ravassa S，Beaumont J，et al.New targets to treat the structural remodeling of the myocardium.J Am Coll Cardiol，2011，58：1833-1843.

［5］Maejima Y，Okada H，Haraguchi G，et al.Telmisartan，a unique ARB,improves left ventricular remodeling of infarcted heart by activating PPAR gamma.Lab Invest，2011，91：932-944.

［6］Azibani F，Benard L，Schlossarek S，et al.Aldosterone inhibits antifibrotic factors in mouse hypertensive heart.Hypertension，2012，59：1179-1187.

［7］Chen S，Puthanveetil P，F(xiàn)eng B，et al.Cardiac miR-133a overexpression prevents early cardiac fibrosis in diabetes.Cell Mol Med，2014，18：415-421.

［8］Fiedler J，Batkail S，Thum T.MicroRNA-based therapy in cardiology.Herz，2014，39：194-200.

［9］Thum T，Galuppo P，Wolf C，et al.MicroRNA in the human heart：a clue to fetal gene reprogramming in heart failure.Circulation，2007，116：258-267.

［10］Thum T，Gross C，F(xiàn)iedler J，et al.MicroRNA-21 contributes to myocardial disease by stimulating MAP kinase signaling in fibroblasts.Nature，2008，456：980-984.

［11］Roy S，Khanna S，Hussain SR，et al.MicroRNA expression in response to murine myocardial infarction：miR-21 regulates fibroblast metalloprotease-2 via phosphatase and tensin homologue.Cardiovasc Res，2009，82：21-29.

［12］ Liu S，Li WI，Xu M，et al.Micro-RNA 21Targets dual specific phosphatase 8 to promote collagen synthesis in high glucose-treated primary cardiac fibroblasts.Can J Cardiol，2014，30：1689-1699.

［13］Dong S，Ma W，Hao B，et al.microRNA-21 promotes cardiac fibrosis and development of heart failure with preserved left ventricular ejection fraction by up-regulating Bcl-2.Int J Clin Exp Pathol，2014，15：565-574.

［14］Patrick DM，Montgomery RL，Qi X，et al.Stress-dependent cardiac remodeling occurs in the absence of microRNA-21 in mice.Clin Invest，2010，120：3912-3916.

［15］Van Rooij E，Sutherland LB，Thatcher JE，et al.Dysregulation of microRNAs after myocardial infarction reveals a role of miR-29 in cardiac fibrosis.Proc Natl Acad Sci USA，2008，105：13027-13032.

［16］Boon RA，Seeger T，Heydt S，et al.MicroRNA-29 in aortic dilation： implications for aneurysm formation.Circ Res，2011，109：1115-1119.

［17］Zhang P，Huang A，F(xiàn)erruzzi J，et al.Inhibition of microRNA-29 enhances elastin levels in cells haploinsufficient for elastin and in bioengineered vessels-brief report.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2012，32：756-759.

［18］Roderburg C，Urban GW，Bettermann K，et al.Micro-RNA profiling reveals a role for miR-29 in human and murine liver fibrosis.Hepatology，2011，53：209-218.

［19］ Cushing L，Kuang PP，Qian J，et al.miR-29 is a major regulator of genes associated with pulmonary fibrosis.Am J Respir Cell Mol Biol，2011，45：287-294.

［20］ Qin W，Chung AC，Huang XR，et al.TGF-beta/Smad3 signaling promotes renal fibrosis by inhibiting miR-29.Am Soc Nephrol，2011，22：1462-1474.

［21］Maurer B，Stanczyk J，Jungel A，et al.MicroRNA-29，a key regulator of collagen expression in systemic sclerosis.Arthritis Rheum，2010，62：1733-1743.

［22］Zhou L，Wang L，Lu L，et al.Inhibition of miR-29 by TGF-beta-Smad3 signaling through dualmechanisms promotes transdifferentiation of mouse myoblasts into myofibroblasts.PLoSOne，2012，7：e33766.

［23］ Melo SF，F(xiàn)ernandes T，Baraúna VG，et al.Expression of MicroRNA-29 and Collagen in Cardiac Muscle after Swimming Training in Myocardial-Infarcted Rats.Cell Physiol Biochem，2014，33：657-669.

［24］Yang F，Li P，Li H，et al.microRNA-29b Mediates the Antifibrotic Effect of TanshinoneⅡA in Postinfarct Cardiac Remodeling.J Cardiovasc Pharmacol，2015，65：456-464.

［25］Pekarsky Y，Santanam U，Cimmino A，et al.Tcl1 expression in chronic lymphocytic leukemia is regulated by miR-29 and miR-181.Cancer Res，2006，66：11590-11593.

［26］Mott JL，Kobayashi S，Bronk SF，et al.mir-29 regulates Mcl-1 protein expression and apoptosis.Oncogene，2007，26：6133-6140.

［27］Wang H，Garzon R，Sun H，et al.NF-kappaB-YY1-miR-29 regulatory circuitry in skeletal myogenesis and rhabdomyosarcoma.Cancer Cell，2008，14：369-381.

［28］Van Rooij E，Sutherland LB，Liu N，et al.A signature pattern ofstress-responsive microRNAs thatcan evoke cardiac hypertrophyand heartfailure.ProcNatlAcad SciUSA，2006，103：18255-18260.

［29］Sun A，Bagella L，Tutton S，et al.From G0 to S phase：a view of the roles played by the retinoblastoma （Rb） family members in the Rb-E2F pathway.J Cell Biochem，2007，102：1400-1404.

［30］Lagendijk AK，Goumans MJ，Burkhard SB，et al.MicroRNA-23 restricts cardiac valve formation by inhibiting Has2 and extracellular hyaluronic acid production.Circ Res，2011，109：649-657.

［31］Chhabra R，Dubey R，Saini N.Cooperative and individualistic functions of the microRNAs in the miR-23a～27a～24-2 cluster and its implication in human iseases.Mol Cancer，2010，9：232.

［32］ Ben-Ami O，Pencovich N，Lotem J，et al.A regulatory interplay between miR-27a and Runx1 during megakaryopoiesis.Proc Natl Acad Sci USA，2009，106：238-243.

［33］ Urbich C，Kaluza D，F(xiàn)romel T，et al.MicroRNA-27a/b controls endothelial cell repulsion and angiogenesis by targeting semaphorin 6A.Blood，2012，119：1607-1616.

［34］Wang J，Huang W，Xu R，et al.MicroRNA-24 regulates cardiac fibrosis after myocardial infarction.J Cell Mol Med，2012，16：2150-2160.

［35］Bostjancic E，Zidar N，Stajer D，et al.MicroRNAs miR-1，miR-133a，miR-133b and miR-208 are dysregulated in human myocardialinfarction.Cardiology，2010，115：163-169.

［36］Matkovich SJ，Wang W，Tu Y，et al.MicroRNA-133a protects against myocardial fibrosis and modulates electrical repolarization without affecting hypertrophy in pressureoverloaded adult hearts.Circulation Res，2010，106：166-175.

［37］Torella D，Iaconetti C，Catalucci D，et al.MicroRNA-133 controls vascular smooth muscle cell phenotypic switch in vitro and vascular remodeling in vivo.Circulation Res，2011，109：880-893.

［38］Ivey KN，Muth A，Arnold J，et al.MicroRNA regulation of cell lineages in mouse and human embryonic stem cells.Cell Stem Cell，2008，2：219-229.

［39］ Chen JF，Mandel EM，Thomson JM，et al.The role of microRNA-1 and microRNA-133 in skeletal muscle proliferation and differentialion.Nat Genet，2006，38：228-233.

［40］Liu N，Bezprozvannaya S，Williams AH，et al.microRNA-133a regulates cardiomyocyte proliferation and suppresses smooth muscle gene expression in the heart.GenesDev，2008，22：3242-3254.

［41］ Feng B，Chen S，George B，et al.miR-133a regulates cardiomyocyte hypertrophy in diabetes.Diabetes Metab Res Rev，2010，26：40-49.

［42］Guo TS，Zhang J，Mu JJ，et al.High-salt intake suppressed microRNA-133a expression in Dahl SS rat myocardium.Int J Mol Sci，2014，15：10794-1805.

［43］ Dakhlallah D， Zhang J， Yu L， et al.MicroRNA-133a engineered mesenchymal stem cells augment cardiac function and cell survival in the infarct heart.J Cardiovasc Pharmacol，2015，65：241-251.

MicroRNAs in myocardial fibrosis

Myocardial fibrosis； MicroRNAs

430060 湖北省武漢市，武漢大學(xué)人民醫(yī)院心內(nèi)科

李曉艷，E-mail：xy.li@whu.edu.cn

10．3969/j．issn．1672－5301．2015．10．001

R542.2+3

A

1672-5301（2015）10-0865-04

2015-06-18）