MicroRNA在擴(kuò)張型心肌病中的作用

王慶濤 綜述 王玉璟 審校

(長江大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科，湖北 荊州 434000)

MicroRNA在擴(kuò)張型心肌病中的作用

王慶濤 綜述 王玉璟 審校

(長江大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科，湖北 荊州 434000)

擴(kuò)張型心肌病是原發(fā)性心肌病中最主要的臨床病理類型，具有發(fā)病率高、死亡率高等特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為心室異常擴(kuò)大、舒縮功能障礙、射血分?jǐn)?shù)降低、并發(fā)嚴(yán)重的心律失常及心力衰竭。目前確切的病因尚不清楚，可能與病毒感染、藥物，遺傳等因素相關(guān)。MicroRNA(miRNA)是新近發(fā)現(xiàn)的一類非編碼的RNA，長度為20～25個(gè)核苷酸，直接與靶向信使RNA(mRNA)結(jié)合后可負(fù)性調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá)。研究表明miRNA參與各種生理病理狀態(tài)下相關(guān)基因的調(diào)節(jié)，在機(jī)體內(nèi)作用廣泛?，F(xiàn)就miRNA在擴(kuò)張型心肌病發(fā)生發(fā)展過程中的作用做一綜述。

MicroRNA；擴(kuò)張型心肌??；表達(dá)量

MicroRNA(miRNA)是一類長度為20～24個(gè)核苷酸的具有調(diào)控功能的非編碼RNA，主要參與基因轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控，通過與mRNA結(jié)合調(diào)節(jié)相關(guān)基因和蛋白的表達(dá)量。近年來研究顯示部分miRNA在擴(kuò)張型心肌病的進(jìn)展過程中出現(xiàn)表達(dá)量的變化，提示miRNA可能直接或者間接調(diào)節(jié)擴(kuò)心病的發(fā)生進(jìn)展?，F(xiàn)就近期miRNA與擴(kuò)張型心肌病的關(guān)聯(lián)研究做一綜述。

1 MicroRNA(miRNA)簡介

miRNA基因最開始在細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄成原始miRNA轉(zhuǎn)錄本(primary transcripts miRNA，pri-miRNA)，在Drosha酶的作用下剪切形成60～70 nt的miRNA前體(或者稱為pre-miRNA)，然后被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)，被Dicer酶剪切成20～24個(gè)核苷酸長度的雙鏈miRNA，然后很快與RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體(RISC)結(jié)合，其中一條單鏈miRNA被降解，另一條成熟的單鏈miRNA分子通過與靶mRNA序列結(jié)合，來調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。1993年首次發(fā)現(xiàn)秀麗線蟲內(nèi)存在miRNA(lin-4)[1]，其后miRNA也被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)存在于其他動(dòng)植物體內(nèi)，直到2008年，Lawrie等[2]首次發(fā)現(xiàn)血清中存在miRNAs。因此現(xiàn)在有學(xué)者提出利用相關(guān)miRNA作為疾病的生物標(biāo)志物，其主要原理是：在各個(gè)組織器官的生理病理狀態(tài)下，miRNA存在表達(dá)差異性。miRNA是一類非編碼的小分子RNA，廣泛表達(dá)于機(jī)體的各個(gè)組織和器官，主要通過與相關(guān)mRNA結(jié)合在轉(zhuǎn)錄后水平負(fù)性調(diào)節(jié)約60%的人類基因[3]，是機(jī)體內(nèi)重要的調(diào)控子。目前有許多研究顯示miRNA在心室重構(gòu)、心室肥大、心力衰竭等病理過程中發(fā)揮重要作用。

2 擴(kuò)張型心肌病簡介

擴(kuò)張型心肌病是最常見的原發(fā)性心肌病，發(fā)病率占心肌病的70%～80%[4]，病因尚不明確，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為與病毒感染相關(guān)聯(lián)，治療原則主要為對癥處理，通過延緩心肌重構(gòu)和心功能惡化來延長患者的生存期、提高患者的生活質(zhì)量。但最終患者會(huì)因?yàn)槌溲孕牧λソ呋蛘邜盒孕穆墒СＫ劳觯?年生存率不足50%[4]，10年生存率極低，是一種預(yù)后很差的心臟疾病。由于擴(kuò)張型心肌病病因不明，發(fā)病機(jī)制也不清楚，故治療往往達(dá)不到令人滿意的效果。越來越多研究顯示miRNA可能參與擴(kuò)張型心肌病的發(fā)生發(fā)展，該發(fā)現(xiàn)可能為進(jìn)一步了解其發(fā)病機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

3 miRNA-21在擴(kuò)心病中的作用

與與其他只具有選擇性表達(dá)功能的miRNA不同，miRNA-21普遍表達(dá)于哺乳動(dòng)物的各大組織器官中[5]，其在心血管方面的作用已引起廣泛關(guān)注。研究表明miRNA-21在心肌重構(gòu)[6-7]、心肌梗死[8]等病理生理過程中發(fā)揮重要作用。目前已經(jīng)了解比較清楚的miRNA-21相關(guān)靶基因有：PTEN、程序性細(xì)胞死亡因子4 (programmed cell death 4，PDCD4)、原肌球蛋白1 (tropomyosin，TPM)、Sprouty蛋白、Fas配體(FasL)、基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制物3(tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMP3)和RECK9]。miRNA-21通過與以上靶基因結(jié)合調(diào)控基因及蛋白的表達(dá)量。

擴(kuò)張型心肌病最主要的病理變化就是心肌細(xì)胞的凋亡和心肌間質(zhì)纖維化。研究發(fā)現(xiàn)：miR-21能夠抑制TNF-α誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡[10]，表明miR-21可能通過抑制心肌細(xì)胞凋亡延緩擴(kuò)心病的進(jìn)展。又有研究顯示：血清miR-21在擴(kuò)心病患者中的相對表達(dá)量下調(diào)，并且與病程的嚴(yán)重程度相關(guān)[11]，提示miR-21可以作為反映擴(kuò)心病病情嚴(yán)重程度的指標(biāo)。但是在另一些研究中卻發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)心病患者微小RNA-21相對表達(dá)量上調(diào)，而且與疾病的病程、舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)呈正相關(guān)[12]。與之前的結(jié)論相反，可能與研究對象的年齡、病程不同有關(guān)，也有可能是在擴(kuò)心病的不同階段miR-21會(huì)出現(xiàn)不同的表達(dá)量，故仍需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)佐證。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)上調(diào)miR-21可以通過增強(qiáng)ERK/MAPK通路致成纖維細(xì)胞增殖，從而引起心臟重構(gòu)和纖維化；降低小鼠體內(nèi)miR-21表達(dá)水平，可檢測到Sprouty1蛋白的表達(dá)明顯上調(diào)，從而有效地改善了患病小鼠的預(yù)后[13]。而且在病毒性心肌炎進(jìn)展為擴(kuò)張型心肌病的過程中MicroRNA-21也發(fā)揮了重要作用[14]。表明miR-21可通過相應(yīng)的靶基因參與擴(kuò)張型心肌病的發(fā)生、進(jìn)展，利用基因工程技術(shù)對miRNA-21進(jìn)行靶向干預(yù)可能可以起到緩解擴(kuò)心病的作用，為擴(kuò)心病的治療提供全新的思路。

4 其他mi-RNA在擴(kuò)心病中的作用

當(dāng)然還有很多研究發(fā)現(xiàn)一些其他的mi-RNA與擴(kuò)心病的關(guān)系，下面一一闡述。例如特異性抑制miR-448-3P可以增加尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶 2(nicotinamide adenine dinucleotide oxidase 2，NOX2)的表達(dá)，促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生、心肌細(xì)胞凋亡及心肌纖維化，誘導(dǎo)擴(kuò)張型心肌病[15]。同時(shí)抑制某些促生存小分子RNA，可引起促凋亡信號系統(tǒng)的激活，也可導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡，誘發(fā)擴(kuò)張型心肌病[16]。上述研究表明相關(guān)的mi-RNA通過調(diào)控相應(yīng)的靶基因，影響氧自由基和凋亡系統(tǒng)的活性，進(jìn)而參與擴(kuò)張型心肌病的形成。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)和基因療法的飛速發(fā)展，給我們的生活帶來翻天覆地的變化，同樣，在應(yīng)用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究時(shí)也展現(xiàn)出巨大的前景。利用轉(zhuǎn)基因小鼠過表達(dá)心肌特異性miRNA-30c，6周后小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重的擴(kuò)張型心肌病，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)線粒體氧化磷酸化復(fù)合物Ⅲ、Ⅳ下調(diào)、線粒體功能障礙，導(dǎo)致心肌細(xì)胞能量供應(yīng)不足，誘發(fā)心肌細(xì)胞凋亡和心肌間質(zhì)纖維化[17]。還有研究發(fā)現(xiàn)肌聚多糖基因缺失的小鼠中miR-669a下調(diào)[18]，利用腺相關(guān)病毒載體介導(dǎo)的miR-669a長程(18個(gè)月)基因療法可改善肌聚多糖基因缺失小鼠伴發(fā)的慢性肌萎縮性擴(kuò)心病癥狀，延緩心肌重構(gòu)和纖維化，提高生存率[19]?；蚣夹g(shù)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上表現(xiàn)出的巨大潛力令人鼓舞，通過定向的敲除或者靶向的給予某些特殊功能的miRNA可以干預(yù)疾病的進(jìn)程，表明基因技術(shù)不再猶如天上的星斗般不可觸及，它將在醫(yī)學(xué)進(jìn)展中抹上濃重的一筆，在治療方案上開墾出一片全新的土地。

同時(shí)一些miRNA與擴(kuò)心病嚴(yán)重程度密切相關(guān)，甚至可以作為一種新型的標(biāo)志物來了解患者的預(yù)后情況。研究發(fā)現(xiàn)一種胞內(nèi)小分子RNA，let-7i，作為一種新型的生物標(biāo)志物可反映DCM患者的預(yù)后[20]，隨訪發(fā)現(xiàn)let-7i降低的幅度越大，患者的預(yù)后越差。另一研究顯示：與健康人相比，擴(kuò)心病患者血清中miR-423-5p含量顯著升高(P=0.003)，而且miR-423-5p含量與N末端前腦鈉肽(N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NTproBNP)含量呈正相關(guān)[21]。上述研究表明某些mi-RNA可以像NT-proBNP一樣評估擴(kuò)心病患者心衰的嚴(yán)重程度，同時(shí)也可用于了解擴(kuò)心病患者的遠(yuǎn)期預(yù)后情況，便于臨床醫(yī)師客觀、全面的了解病情。不僅如此，很多研究表明部分mi-RNA甚至參與了擴(kuò)心病的發(fā)生發(fā)展。例如Zhu等[22]的研究發(fā)現(xiàn)擴(kuò)心病患者中miR-340表達(dá)量顯著增多，同時(shí)在過表達(dá)miR-340的轉(zhuǎn)基因乳鼠心肌細(xì)胞中ANP、BNP含量明顯升高，表明miR-340可能參與了擴(kuò)心病患者病情進(jìn)展惡化的病理生理過程。Satoh也有類似發(fā)現(xiàn)：擴(kuò)心病患者心肌中microRNA-208的表達(dá)量明顯升高，經(jīng)隨訪發(fā)現(xiàn)microRNA-208的高表達(dá)與擴(kuò)心病患者不良預(yù)后密切相關(guān)，提示microRNA-208可能參與擴(kuò)張型心肌病病情進(jìn)展[23]。以上研究表明miRNA與擴(kuò)心病患者的病情、預(yù)后緊密相關(guān)，而且miRNAs表達(dá)異常的研究還可用于擴(kuò)張型心肌病致病機(jī)理的探索，為治療擴(kuò)張型心肌病開辟道路。還有研究發(fā)現(xiàn)在擴(kuò)心病患者外周血單個(gè)核細(xì)胞中的miRNA-548家族信號可用于檢測早期心衰，miRNA-548甚至可用于預(yù)測擴(kuò)心病患者心臟正在發(fā)生的病理改變[24]。而且在原發(fā)性擴(kuò)心病兒童血清 中 miR-618，miR-875-3p，miR-205，miR-194，miR-302a，miR-147和miR-544降低，miR-518f和miR-45升高，此發(fā)現(xiàn)可能對早期發(fā)現(xiàn)擴(kuò)心病患兒提供生物學(xué)指標(biāo)[25]。因此，在不遠(yuǎn)的將來，miRNAs有望作為擴(kuò)心病早期診斷、評估病情、治療或預(yù)后評價(jià)的生物標(biāo)志物。

5 展 望

擴(kuò)張型心肌病作為一種預(yù)后極差的心臟疾病一直危害著人類的健康，盡管許多學(xué)者窮盡一生研究它，但是至今為止，對其病因、發(fā)病機(jī)制、預(yù)防措施及治療方法的闡述仍然沒有達(dá)到令人滿意的程度。自從1993年第一次發(fā)現(xiàn)microRNA，之后的20多年里miRNA一直是研究的熱點(diǎn)。miRNA參與多種疾病的病理生理過程，其中在擴(kuò)張型心肌病進(jìn)展中也發(fā)揮重要作用。本文僅僅闡述了部分miRNA在擴(kuò)心病中的作用，而且其中某些結(jié)論存在爭議，還需要更多的實(shí)驗(yàn)來闡明具體作用機(jī)制。目前我們?nèi)匀粚iRNA在基因表達(dá)調(diào)控中的作用仍知之甚少，只有正確掌握了miRNA對靶mRNA的表達(dá)調(diào)節(jié)機(jī)制，才有可能為擴(kuò)心病的治療提供新的策略。隨著miRNA在擴(kuò)心病發(fā)生進(jìn)展中的研究逐漸增加，能幫助我們更好的了解擴(kuò)心病的分子發(fā)病機(jī)制，相信在不遠(yuǎn)的將來可利用miRNA治療擴(kuò)心病。

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Role of MicroRNA in the dilated cardiomyopathy.

WANG Qing-tao1,WANG Yu-jing2.Department of Cardiology,the First Affiliated Hospitial of Yangtze University,Jingzhou 434000,Hubei,CHINA

Dilated cardiomyopathy(DCM)is the main pathological type of primary cardiomyopathy in clinic, which has high incidence and high mortality.The main manifestations of DCM include abnormal ventricular expansion, systolic and diastolic dysfunction,reducing ejection fraction,complicating with severe arrhythmia and heart failure.The pathogen of DCM may be related with viral infections,drugs,genetic and other factors.MicroRNA(miRNA)is a newly discovered type of non-coding RNAs,in the length of 20 to 25 nucleotides,which negatively regulates gene expression after directly combining with the target messenger RNA(mRNA).Studies have shown that microRNAs are involved in the regulation of genes related to various physiological and pathological conditions,and is widely used in the body.This article summarizes the role of miRNAin the occurrence and development of DCM

MicroRNA;Dilated cardiomyopathy(DCM);Expression

R542.2

A

1003—6350（2017）06—0961—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.06.033

2016-05-31)

王玉璟。E-mail：496666462@qq.com.