非編碼RNA作為急性心肌梗死標(biāo)志物的研究進(jìn)展

于穎 關(guān)秀茹

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院檢驗(yàn)科，黑龍江 哈爾濱 150001)

急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)是冠狀動脈疾病的最嚴(yán)重類型，也是當(dāng)今人類的主要死因之一[1]。眾所周知，立即就醫(yī)并采取有效的治療措施能顯著降低AMI患者的病死率并改善預(yù)后。然而并非所有AMI患者均有特異性心電圖改變且胸痛等，臨床癥狀個(gè)體差異大,導(dǎo)致某些患者不能及時(shí)診斷。因此，良好的早期診斷標(biāo)志物尤為重要，它可輔助醫(yī)生早期識別高風(fēng)險(xiǎn)AMI,從而挽救更多患者的生命。

自1954年Karmen發(fā)現(xiàn)AMI患者天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(aspartate aminotransferase，AST)升高之后，人們對心肌損傷標(biāo)志物的探索就從未停止[2]。在接下來的幾年中，肌酸激酶(creatine kinase，CK)、乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)和肌酸激酶同工酶(creatine kinase isoenzyme，CK-MB)相繼被發(fā)現(xiàn)，但患有肌肉和肝臟疾病的患者CK與LDH同樣升高，相比之下,CK-MB雖然具有更高的診斷準(zhǔn)確性，但仍缺乏特異性[3]。此后心肌肌鈣蛋白(cardiac troponin，cTn)的出現(xiàn)帶給人們驚喜，由于其高敏感性和特異性，WHO指南推薦其作為AMI的首選生物標(biāo)志物。但它在老年心力衰竭(heart failure，HF)、慢性腎臟病和敗血癥患者中易出現(xiàn)升高且在循環(huán)中持續(xù)時(shí)間過長(5～10 d)，存在心肌再梗死診斷性差的問題[4]。因此，亟需尋找更加“完美的”AMI標(biāo)志物，從而更精準(zhǔn)地早期診斷AMI。

非編碼RNA(non-coding RNAs，ncRNAs)是占人類基因組90%以上，轉(zhuǎn)錄卻不編碼蛋白質(zhì)的RNA。近期研究表明ncRNAs在人類多種疾病中發(fā)揮至關(guān)重要的調(diào)控作用，其中微小RNA(miRNA)、長鏈非編碼RNA(lncRNA)和環(huán)狀RNA(circRNA)均已顯示在心血管疾病中具有診斷潛力[5]。因此，筆者總結(jié)了ncRNAs作為AMI標(biāo)志物的最新發(fā)現(xiàn)，并側(cè)重于這些ncRNAs的診斷價(jià)值和評估預(yù)后的潛力。

1 miRNA

miRNA是進(jìn)化上高度保守的短鏈非編碼RNA(長度19～22 bp)，通過抑制靶mRNA翻譯或誘導(dǎo)其降解調(diào)節(jié)基因表達(dá)[6]。第一組被確定為AMI生物標(biāo)志物的miRNA有miR-208a、miR-499、miR-133和miR-1[4]，隨后研究人員發(fā)現(xiàn)多種miRNA與AMI診斷相關(guān)，因此筆者重點(diǎn)梳理近三年被發(fā)現(xiàn)的具有AMI標(biāo)志物潛力的miRNA(表1)。

表1 急性心肌梗死潛在血清miRNA標(biāo)志物

1.1 miR-483-5p

Li等[20]研究發(fā)現(xiàn)，AMI早期循環(huán)miR-19b、miR-223和miR-483-5p水平明顯升高，在最初心肌肌鈣蛋白I(cardiac troponin I，cTnI)陰性且胸痛發(fā)作<3 h的疑似AMI患者中診斷價(jià)值較高[曲線下面積(area under the curve，AUC)=0.81、0.76和0.78]，與cTnI結(jié)合后AUC為0.92，該研究證明這些miRNA可彌補(bǔ)cTnI的診斷缺陷。Hao等[21]同樣發(fā)現(xiàn)AMI患者miR-483-5p升高，深入探究發(fā)現(xiàn)下調(diào)miR-483-5p通過靶向MAPK3減少缺氧誘導(dǎo)的人心肌細(xì)胞損傷，這支持miR-483-5p作為AMI標(biāo)志物的潛在臨床價(jià)值，盡管需進(jìn)一步研究體內(nèi)作用，但該研究表明抑制miR-483-5p或抑制MAPK3的過度表達(dá)可能是一種潛在的AMI治療方法。

1.2 miR-208

miR-208包括miR-208a和miR-208b，是心臟特異性miRNA。研究表明AMI患者外周血中miR-208表達(dá)增加，甚至顯示出高于cTnI的敏感性(90.9%)和特異性(100%)[2]。此外，在健康人或非AMI患者的血漿中均未檢測到miR-208a，但在AMI發(fā)作后4 h內(nèi)即可檢測到；同樣在大鼠AMI模型中，冠狀動脈閉塞術(shù)后3 h miR-208a即可達(dá)到峰值(增加50倍以上)，動力學(xué)提示其變化在cTnI顯著升高之前，這對于AMI的早期診斷具有重要意義，表示miR-208a可挽救cTnI的血漿延遲峰[4]。Devaux等[22-23]通過1 000例患者的隊(duì)列研究也證實(shí)胸痛患者循環(huán)miR-208b增加，與健康對照組和不穩(wěn)定型心絞痛(unstable angina pectoris，UAP)相比，AMI患者的循環(huán)miR-208b水平顯著升高(AUC=0.85)，但診斷效率略低于cTnI。

1.3 miR-499

有研究表明急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome，ACS)患者(包括AMI和UAP)循環(huán)miR-499的表達(dá)顯著增加，在發(fā)病3 h內(nèi)ACS的診斷效率AUC為0.89；在大鼠AMI模型中也發(fā)現(xiàn)血漿miR-499的水平明顯增加[2，9]。此外，miR-499還被確定為冠狀動脈搭橋手術(shù)患者圍手術(shù)期預(yù)測心肌缺血的指標(biāo)[24]。深入研究發(fā)現(xiàn)，在心肌細(xì)胞中miR-499通過抑制SOX6基因抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)心肌細(xì)胞再生，改善心功能[25]。以上結(jié)果說明miR-499不但可作為早期診斷標(biāo)志物，還可能作為治療靶點(diǎn)。此外，在老年非ST段抬高心肌梗死(non-ST segment elevation myocardial infarction，NSTEMI)患者外周血中miR-499-5p的水平明顯升高，表示其有潛力識別NSTEMI[4]。另有研究發(fā)現(xiàn)在AMI后2 h內(nèi)豬血漿中miR-499-5p即明顯升高[4]。這些結(jié)果表明，與cTnI相比，miR-499更早達(dá)高峰，未來早期診斷潛力有望超過cTnI。

此外，其他的一些miRNA如miR-379、miR-19a、miR-494和miR-1303等在AMI患者中均有明顯的差異表達(dá)，但目前證據(jù)較少，仍需大規(guī)模的前瞻性研究進(jìn)一步驗(yàn)證[26-28]。

總之，這些發(fā)現(xiàn)表明循環(huán)中miRNA釋放迅速，有利于早期診斷和血運(yùn)重建治療，而miRNA與cTnI的聯(lián)合檢測可提高早期診斷AMI的敏感性與特異性，miRNA作為AMI生物標(biāo)志物的潛力巨大。

2 lncRNA

lncRNA是長度>200個(gè)核苷酸，缺少開放閱讀框架且無蛋白編碼能力的內(nèi)源性RNA分子[2]。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到lncRNA參與動脈粥樣硬化斑塊的形成，因而lncRNA成為繼miRNA之后AMI相關(guān)的新的研究熱點(diǎn)。越來越多的證據(jù)表明，lncRNA也是心血管疾病的潛在生物標(biāo)志物。

2.1 ANRIL、KCNQ1OT1、MIAT和MALAT1

Vausort等[29]發(fā)現(xiàn)，與健康者相比，AMI患者外周血aHIF、KCNQ1OT1和MALAT1水平明顯升高，ANRIL水平降低；ST段抬高心肌梗死(ST segment elevation myocardial infarction，STEMI)患者的ANRIL、KCNQ1OT1、MIAT和MALAT1水平明顯低于NSTEMI患者，表明它們具有識別高風(fēng)險(xiǎn)STEMI的能力。在4個(gè)月的隨訪中，ANRIL、KCNQ1OT1、MIAT和MALAT1表達(dá)明顯變化者射血分?jǐn)?shù)均≤40%，顯示它們是AMI后左室功能障礙的單變量預(yù)測指標(biāo)，該研究為進(jìn)一步探索lncRNA在AMI和HF中的作用奠定了基礎(chǔ)，并暗示未來研究lncRNA作為新型AMI標(biāo)志物的方向。

2.2 HOTAIR

Gao等[30]研究發(fā)現(xiàn)，AMI患者血清中HOTAIR表達(dá)顯著降低并在AMI的早期階段(6～12 h)達(dá)到峰值，3 d內(nèi)恢復(fù)基線水平。通過檢測小鼠不同器官HOTAIR表達(dá)證明其是一種心肌特異性lncRNA，研究發(fā)現(xiàn)HOTAIR的心臟保護(hù)功能部分基于對miR-1的負(fù)調(diào)控[30]，該發(fā)現(xiàn)不僅為HOTAIR提供了有關(guān)AMI診斷的新見解，且進(jìn)一步了解了HOTAIR在AMI發(fā)病機(jī)制中的功能。

2.3 lncRNA-NRF

在AMI患者住院期間常發(fā)生HF，此類患者死亡的風(fēng)險(xiǎn)通常比單獨(dú)患AMI的更大。Yan等[31]通過對134例AMI患者的橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，在AMI后HF患者中l(wèi)ncRNA-NRF明顯升高，對HF的診斷價(jià)值(AUC=0.975)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于N末端腦鈉肽前體(AUC=0.720)，且lncRNA-NRF水平與AMI后HF的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，表明lncRNA-NRF可預(yù)測AMI后發(fā)生HF的風(fēng)險(xiǎn)，該研究改變了N末端腦鈉肽前體和cTn等傳統(tǒng)生物標(biāo)志物預(yù)測AMI后HF不準(zhǔn)確的限制，提供了潛在的改善AMI長期預(yù)后的治療策略。

此外，在AMI患者中l(wèi)ncRNA SNHG8、lncRNA-RP11-175K6、ENST00000508020.2、lncRNA ZFAS1和lncRNA CDR1AS等均有明顯差異表達(dá)[32-33]。盡管這些研究提供了眾多有潛力的AMI新型標(biāo)志物，但這些lncRNA的敏感性與特異性仍無法與已鑒定的miRNA相提并論，對于lncRNA的研究仍需更深入地探索。

3 circRNA

circRNA是具有共價(jià)閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)和細(xì)胞特異性的新型ncRNAs，特定的結(jié)構(gòu)使其不易被降解，因此它具有作為生物標(biāo)志物的巨大潛力。有望作為AMI標(biāo)志物的circRNA在近幾年才逐漸受到關(guān)注，因此相關(guān)研究較少。

Wang等[4，34]研究發(fā)現(xiàn)與健康對照組相比，AMI患者外周血細(xì)胞中circRNA MICRA的表達(dá)顯著降低，AMI后射血分?jǐn)?shù)明顯降低的患者中MICRA表達(dá)水平低于射血分?jǐn)?shù)不變或輕微降低的患者，表明MICRA可預(yù)測AMI后4個(gè)月的左心室功能(射血分?jǐn)?shù))，為AMI后患者的危險(xiǎn)分層提供價(jià)值，但下一步必須進(jìn)行前瞻性研究證實(shí)。此外，有研究表明circ MACF1通過調(diào)節(jié)miR-500b-5p/EMP1軸來減弱心肌細(xì)胞凋亡，表明circ MACF1可能是AMI的潛在治療基因[35]；另有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)circRNA 010567可通過抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β1改善心肌梗死大鼠心臟功能，減輕心肌纖維化和抑制心肌細(xì)胞凋亡[36]；Sun等[37]發(fā)現(xiàn)circRNA LAS1L在AMI和心臟成纖維細(xì)胞中明顯下調(diào)，并通過直接與miR-125b結(jié)合促進(jìn)SFRP5蛋白表達(dá)，最終抑制心臟成纖維細(xì)胞增殖和遷移，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，雖然這些circRNA暫時(shí)不能成為AMI診斷標(biāo)志物，但目前的研究仍為AMI的早期診斷和靶向治療提供了實(shí)驗(yàn)室依據(jù)。

4 總結(jié)與展望

近年來，AMI雖然在診斷與治療方面取得重大進(jìn)展，但AMI的發(fā)病率和死亡率仍不斷攀升[4]。目前診斷AMI的主要策略是心電圖結(jié)合生物標(biāo)志物檢測，良好的生物標(biāo)志物能輔助醫(yī)生早期診斷、預(yù)測預(yù)后和制定個(gè)體化治療方案，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療。傳統(tǒng)生物標(biāo)志物尚存在缺陷，所以尋找新型生物標(biāo)志物對早期診斷AMI至關(guān)重要。

圖1 ncRNA的作用機(jī)制及檢測方法

近期研究表明ncRNAs是最有前途的新型AMI生物標(biāo)志物，其發(fā)揮作用的機(jī)制及常規(guī)檢測方法如圖1所示，其中miRNA顯示出眾多優(yōu)勢：(1)在外周血中普遍存在，可使用非侵入性方法獲得；(2)穩(wěn)定性高；(3)變化通常發(fā)生在組織壞死之前，達(dá)峰值早；(4)具有明顯的組織器官表達(dá)特異性。

但值得注意的是肝素可抑制miRNA逆轉(zhuǎn)錄，今后若應(yīng)用于臨床需考慮患者肝素類抗凝劑使用情況及采血管的選擇。與miRNA相似，lncRNA對RNA酶的降解也具有保護(hù)作用，不同的是lncRNA主要位于細(xì)胞核或線粒體中使其不似miRNA那樣容易被檢測到。而對于circRNA，盡管在心臟組織中豐度高且穩(wěn)定存在，可作為新型診斷標(biāo)志物的來源，但由于其半衰期很短，導(dǎo)致外周血中較難檢測到circRNA，又限制了其作為標(biāo)志物的發(fā)展，這種矛盾是未來研究中亟需解決的問題。

盡管已發(fā)現(xiàn)一些ncRNAs可作為AMI診斷標(biāo)志物，但與目前臨床上使用的cTnI相比，這些ncRNAs尚未呈現(xiàn)出更高的診斷效率。所以關(guān)于ncRNAs作為潛在生物標(biāo)志物的探索還需進(jìn)行更多的研究。對于miRNA，應(yīng)更多地關(guān)注對NSTEMI與UAP的識別以及長期隨訪數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)特異性和敏感性更高的miRNA。對于lncRNA和circRNA則需更大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，尤其是大樣本的前瞻性隊(duì)列分析研究。此外，關(guān)于ncRNAs檢測方法還涉及多種不確定因素，如RNA提取方法、定量方法、常用實(shí)時(shí)熒光定量PCR中引物和內(nèi)參如何選擇？與DNA結(jié)合的分子選SYBR染料還是TaqMan探針？血液標(biāo)本留取血漿、血清還是全血？都需制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來統(tǒng)一化結(jié)果。因此，將ncRNAs應(yīng)用于臨床為醫(yī)生提供有價(jià)值的信息目前還有許多工作要做。