miRNA調(diào)控NF-κB在心肌缺血再灌注損傷中的研究進(jìn)展

馮周恒 王海英

1遵義醫(yī)科大學(xué)（貴州遵義563000）；2遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院麻醉科（貴州遵義563000）

目前，心血管疾病在全球范圍內(nèi)已成為致殘和致死的主要原因之一，其中缺血性心肌病占據(jù)了很大的比例［1］。針對(duì)缺血性心肌病的治療，早期成功的心肌再灌注是最有效的策略，可在很大程度上改善臨床結(jié)局［2］。但是，血流的再通，心肌的復(fù)灌注會(huì)引起進(jìn)一步的損傷，導(dǎo)致心肌代謝紊亂和結(jié)構(gòu)重塑，臨床上可表現(xiàn)為心律失常、心功能減退、心肌梗死等，這種現(xiàn)象稱之為心肌缺血再灌注損傷（myocardial ischemia reperfusion injury，MIRI）［2-3］。近年來，隨著多種微小RNA（microRNA，miRNA）在心肌保護(hù)方面的作用逐漸被研究者發(fā)現(xiàn)，miRNA 減輕MIRI 的機(jī)制也成為了研究熱點(diǎn)。大量的研究證實(shí)MIRI 的發(fā)病機(jī)制涉及炎癥反應(yīng)、鈣超載、補(bǔ)體活化、細(xì)胞自噬、凋亡等一系列復(fù)雜的病理過程［4］，其中炎癥反應(yīng)在MIRI 的進(jìn)程中起到了至關(guān)重要的作用，因此通過調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)信號(hào)通路如核因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）等減輕MIRI，恢復(fù)心功能障礙是一種良好的治療策略［5］。

1 miRNA

1.1 miRNA 的概述及生物學(xué)功能 miRNA 是一種內(nèi)源性非編碼小分子RNA，由19～25 個(gè)核苷酸組成［6］，其廣泛存在于真核生物中，在進(jìn)化上具有高度保守性。miRNA 通過與靶mRNA 的3’端非編碼區(qū)互補(bǔ)配對(duì)，促進(jìn)靶mRNA 降解或者抑制其翻譯，負(fù)性調(diào)控靶基因的表達(dá)［7］。近年來，大量研究顯示miRNA 是影響包括增殖、分化、衰老、凋亡等所有細(xì)胞病理生理過程的關(guān)鍵分子，廣泛參與如心血管、肝肝、腎臟、腸等多種臟器缺血再灌注損傷的調(diào)節(jié)［8-12］。

1.2 miRNA 與MIRI 研究［13］發(fā)現(xiàn)大量miRNA與MIRI 的關(guān)系密切，它們可通過干預(yù)電信號(hào)傳導(dǎo)、肌肉收縮、血管再生等過程的方式參與其中。不同miRNA 在MIRI 中會(huì)呈現(xiàn)出不同的表達(dá)水平［14］，其中表達(dá)上調(diào)、呈現(xiàn)心肌損害作用的miRNA被稱為負(fù)性調(diào)控miRNA，如miR-1［15］、miR-122［16］、miR-195-3p［17］、miR-92a［18］等，反之表達(dá)下調(diào)、呈現(xiàn)心肌保護(hù)者則稱為正性調(diào)控miRNA，如miR-499［19］、miR-210［20］、miR-141［21］、miR-144［22］等。

2 NF-κB

2.1 NF-κB 的概述及生物學(xué)功能 NF-κB 是一種非常重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，它是由SEN 等［23］在1986年發(fā)現(xiàn)的一種可以和κ 輕鏈基因增強(qiáng)子κB序列特異性結(jié)合的功能性蛋白。NF-κB 包括p50（NF-κB1）、p52（NF-κB2）、RelA（p65）、RelB 及c-Rel 5 種亞單位，各亞單位以不同形式組合形成同源或異源二聚體［24］。NF-κB 可通過調(diào)控如B 淋巴細(xì)胞瘤（Bcl）-2 以及ICAM-1 的表達(dá)，廣泛參與炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答、細(xì)胞增殖和細(xì)胞凋亡等多種生理、病理過程［25-26］。

2.2 NF-κB 與MIRI 目前在NF-κB 家族中研究最多的亞型是p50 和p65，由它們組成的p50/ p65二聚體復(fù)合物在哺乳動(dòng)物中分布最為廣泛，并且與心血管疾病關(guān)系最為密切［27］。越來越多的研究表明，NF-κB 活性在MIRI 相關(guān)梗死區(qū)升高，當(dāng)其被激活后可誘導(dǎo)產(chǎn)生過度炎癥反應(yīng)及細(xì)胞凋亡等，最終導(dǎo)致心肌損傷；運(yùn)用NF-κB 抑制劑可減少黏附分子及凋亡相關(guān)基因的表達(dá)，抑制炎癥反應(yīng)及細(xì)胞凋亡，減輕MIRI［2，28］。

3 調(diào)控NF-κB 通路的miRNA 與MIRI

3.1 miR-327 YANG 等［29］通過病毒轉(zhuǎn)染的方式過表達(dá)或下調(diào)miR-327，構(gòu)建缺血再灌注損傷模型之后，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)NF-κB 通路的相關(guān)蛋白表達(dá)量在miR-327 過表達(dá)組增加，在miR-327 抑制組減少。并且發(fā)現(xiàn)炎癥介質(zhì)TNF-α 和IL-6 呈現(xiàn)出了與NFκB 相同的變化趨勢(shì)，心肌梗死面積也隨著炎癥介質(zhì)以及NF-κB 表達(dá)量的減少而減輕，證實(shí)了下調(diào)miR-327 會(huì)抑制NF-κB 信號(hào)通路，減輕炎癥反應(yīng)，從而減弱MIRI。

3.2 miR-340-5p NF-κB 激活劑1（Act 1）是一種促進(jìn)NF-κB 信號(hào)通路激活蛋白，LI 等［30］研究發(fā)現(xiàn)miR-340-5p 在缺血再灌注引起的急性心肌梗死小鼠模型和缺氧復(fù)氧模型的心肌細(xì)胞中下調(diào)，并且Act1 和miR-340-5p 存在反向調(diào)節(jié)的關(guān)系，miR-340-5p 可通過下調(diào)Act1 來抑制缺氧復(fù)氧的H9C2 細(xì)胞的凋亡和氧化應(yīng)激，反之當(dāng)過度表達(dá)Act1 時(shí)，NFκB 被大量激活，miR-340-5p 表達(dá)量減少。所以上調(diào)miR-340-5p 可通過抑制Act1，減少NF-κB 通路的激活，從而減弱細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激，起到心肌保護(hù)的作用。

3.3 miR-208a 為了研究miR-208a 增強(qiáng)H9c2 細(xì)胞缺血再灌注損傷的分子機(jī)制，ZHANG 等［31］探討了miR-208a 對(duì)相關(guān)信號(hào)通路的影響。結(jié)果顯示，在miR-208a 過表達(dá)組，NF-κB 的mRNA 和蛋白表達(dá)水平明顯高于缺血再灌注組，主要表現(xiàn)為IκBα和p65 的增加。而在miR-208a 敲低組，NF-κB 的表達(dá)較缺血再灌注組有所下降。這個(gè)負(fù)調(diào)控效應(yīng)表明miR-208 a 促進(jìn)NF-κB 信號(hào)通路的激活從而增加H9c2 細(xì)胞的缺血再灌注損傷。

3.4 miR-590-3P miR-590-3P 是近年來發(fā)現(xiàn)的一種通過靶向調(diào)控NF-κB 信號(hào)通路參與心肌炎癥的miRNA［32］。在ZHAO 等［33］的研究中發(fā)現(xiàn)與假手術(shù)組相比，缺血再灌注組的心肌組織中miR-590-3P表達(dá)降低，而NF-κB 的核酸以及蛋白表達(dá)均增高；通過細(xì)胞轉(zhuǎn)染過表達(dá)miR-590-3P 會(huì)抑制NF-κB 信號(hào)通路，表現(xiàn)出心肌細(xì)胞增殖的增強(qiáng)，細(xì)胞凋亡減少，氧化應(yīng)激減弱。

3.5 miR-486 研究發(fā)現(xiàn)缺氧抑制了H9c2 細(xì)胞中miR-486 的表達(dá)，過表達(dá)miR-486 可減輕H9c2 細(xì)胞缺氧誘導(dǎo)的心肌損傷，抑制miR-486 可進(jìn)一步加重缺氧誘導(dǎo)的心肌損傷［34］。此外，N-myc 下游調(diào)控基因2（NDRG2）被證實(shí)是miR-486 的靶點(diǎn)，其表達(dá)受miR-486 負(fù)調(diào)控，NDRG2 的下調(diào)減輕了miR-486 抑制缺氧心肌損傷的作用。此外，敲低NDRG2 顯著抑制低氧誘導(dǎo)H9c2 細(xì)胞NF-κB 信號(hào)通路，表明miR-486 可能通過靶向調(diào)控NDRG2 和NF-κB 信號(hào)通路來緩解低氧誘導(dǎo)的心肌損傷。

3.6 miR-31 為探究miR-31 在MIRI 過程中的作用，WANG 等［35］在小鼠MIRI 后檢測(cè)miR-31 的表達(dá)，最終發(fā)現(xiàn)miR-31 在缺血再灌注后表達(dá)增加，再灌注12 h 后達(dá)到最高值。并且體外miR-31 下調(diào)可提高心肌細(xì)胞的活力和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性，miR-31 下調(diào)可在體內(nèi)減少心肌梗死的面積。蛋白激酶C ε（PKCε）是miR-31 的功能目標(biāo)基因，NF-κB 作為PKCε 的下游分子，參與了miR-31 的心肌保護(hù)作用。下調(diào)miR-31可依賴PKCε/NF-κB 通路減弱MIRI。

3.7 miR-27 miR-27 家族（包含miR-27a 和miR-27b）是一個(gè)跨物種高度保守的miRNA 家族［36］，有研究表明miR-27 在心臟發(fā)育和穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用［37］。ZHANG 等［38］通過熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)證實(shí)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β受體1（transforming growth factor β receptor，TGFBR 1）是miR-27 的作用靶點(diǎn)，并采用大鼠心肌細(xì)胞H9c2 細(xì)胞，探討miR-27 對(duì)心肌細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷的調(diào)節(jié)作用，結(jié)果顯示miR-27 能靶向調(diào)節(jié)TGFBR1，抑制NF-κB 信號(hào)通路激活，減少心肌細(xì)胞凋亡，減輕心肌細(xì)胞缺氧復(fù)氧損傷。

3.8 miR-183 miR-183 通過調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡與自噬參與各類腫瘤的發(fā)生發(fā)展［39］，有研究證實(shí)miR-183 與NF-κB 信號(hào)通路密切相關(guān)。XING 等［40］通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)與動(dòng)物在體實(shí)驗(yàn)同時(shí)研究miR-183 與MIRI 的關(guān)系，在細(xì)胞層面顯示：與缺氧復(fù)氧模型組相比，miR-183 組的H9C2 細(xì)胞凋亡率明顯降低，NF-κB、Caspase-3、Bax 蛋白表達(dá)量增加，抗凋亡蛋白Bcl-2 表達(dá)量降低；而在體實(shí)驗(yàn)也證實(shí)：miR-183組的心肌梗死面積較MIRI 模型組明顯減少。最終得出結(jié)論，miR-183 作用于NF-κB 信號(hào)通路，調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，減輕MIRI。

3.9 miR-21 研究顯示棕櫚酸鹽能引起心肌細(xì)胞凋亡［41］，而miR-21 能通過調(diào)節(jié)Caspase-3/NF-κB信號(hào)通路降低棕櫚酸鹽誘發(fā)的心肌細(xì)胞凋亡率，從而減輕心肌細(xì)胞損傷［42］。并且也有報(bào)道天麻素可以通過上調(diào)miR-21 的表達(dá)，保護(hù)大鼠H9c2 心肌細(xì)胞免受缺氧誘導(dǎo)的損傷，相關(guān)通路包括PI3K/AKT 和NF-κB［43］。PAN 等［44］通過AAV 轉(zhuǎn)染過表達(dá)miR-21，建立MIRI 模型后檢測(cè)凋亡相關(guān)基因和炎癥因子的表達(dá)。結(jié)果顯示miR-21 組的Bcl-2/Bax以及Bcl-10 濃度較對(duì)照組升高，而Caspase-3、NFκB 以及IL-6 水平較對(duì)照組明顯降低。因此，大鼠MIRI 會(huì)導(dǎo)致miR-21 表達(dá)下降，而miR-21 過表達(dá)能夠有效抑制NF-κB 信號(hào)通路的激活，從而減少大鼠的心肌細(xì)胞凋亡水平和炎性因子的釋放。

如前述，miRNA 基于NF-κB 信號(hào)通路參與MIRI 的調(diào)節(jié)機(jī)制涉及細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激等過程。除上述miRNA 以外，還包括miR-301b-3p［45］、miR-146b-5p［46］、miR-711［47］等。

4 結(jié)語及展望

目前大量研究表明，miRNA 在幾乎所有的細(xì)胞生理病理過程中都扮演著重要的角色，miRNA已經(jīng)成為在心肌保護(hù)過程中不可或缺的關(guān)鍵因素；NF-κB 家族作為一種重要的信號(hào)通路，干預(yù)多個(gè)病理生理進(jìn)程，包括免疫、炎癥、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化以及調(diào)節(jié)細(xì)胞的氧化應(yīng)激等。在眾多的miRNA 參與MIRI 的過程中，或多或少的都會(huì)依賴類似于NF-κB 的信號(hào)通路，這將為臨床上減輕MIRI的策略提供大量的理論支撐。所以在miRNA 層面探究依賴NF-κB 信號(hào)通路以減輕MIRI 的分子機(jī)制將會(huì)是一個(gè)非常有潛力的心肌保護(hù)熱點(diǎn)。然而，目前的研究證實(shí)在MIRI 進(jìn)程中，并非某種miRNA 單因素調(diào)控NF-κB 這一條信號(hào)通路就能實(shí)現(xiàn)心肌保護(hù)，所有的病理生理進(jìn)程都是在包含眾多miRNA 和多條信號(hào)通路的基礎(chǔ)上，通過調(diào)控炎癥、免疫、自噬、細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激等多種因素從而完成的一系列復(fù)雜的程序。相信通過進(jìn)一步探究MIRI 的分子機(jī)制，必將找到更多有效減弱MIRI的靶點(diǎn)，為臨床心肌保護(hù)開拓新的篇章。