微小RNA調(diào)控心肌梗死后心肌肥大的研究進(jìn)展

王玥 歐石清 張穩(wěn)

(1湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長沙 41000；2湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院)

心肌梗死(MI)是世界范圍主要死亡原因之一，歐美國家因MI致心力衰竭(HF)在所有HF的發(fā)病率和死亡率占首位〔1〕，中國MI是繼高血壓致HF的第二大病因；對(duì)于MI患者，現(xiàn)臨床主要通過溶栓、介入和搭橋術(shù)挽救患者生命；雖然大部分患者得到救治，但MI后心室壁結(jié)構(gòu)不斷重新構(gòu)建，使心臟結(jié)構(gòu)和功能從代償逐步向失代償方向發(fā)展，在臨床HF階段，頻繁的發(fā)病、多器官不同程度的繼發(fā)損害嚴(yán)重影響患者生命質(zhì)量；就目前研究認(rèn)為，微小(mi)RNA在MI后HF中無致病作用，而在MI后HF中參與細(xì)胞凋亡、心肌纖維化、細(xì)胞炎癥、細(xì)胞肥大的調(diào)控〔2～4〕；在MI后HF模型中，基于miRNA的診斷和治療具有無限潛力；本文就miRNA通過多種信號(hào)通路對(duì)MI后心肌肥大調(diào)控作用進(jìn)行綜述。

1 miRNA概述

miRNA是近年來新發(fā)現(xiàn)的一類在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)的重要分子，繼1993年Lee等〔5〕發(fā)現(xiàn)人類第一個(gè)miRNA lin-14后，2000年Reinhart等〔6〕在線蟲中發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)miRNA let-7，自此拉開了人類認(rèn)識(shí)miRNA的序幕；miRNA由21～25個(gè)核苷酸構(gòu)成，是一類在高度保守的非編碼小分子RNA；成熟mirRNA與Argonaute蛋白相互作用形成mirRNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體(miRISC)，并引導(dǎo)miRISC到達(dá)靶mRNA，識(shí)別靶基因mRNA分子的3′非翻譯區(qū)(3′UTR)通過堿基配對(duì)原則結(jié)合到靶mRNA的結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)而調(diào)控基因表達(dá)。其通過降解靶mRNA或抑制靶mRNA的翻譯對(duì)靶基因進(jìn)行調(diào)控〔7〕。miRNA對(duì)生命活動(dòng)的功能調(diào)節(jié)作用研究取得了令人矚目的成績。其在心血管疾病的作用機(jī)制方面也取得了一定進(jìn)展，目前為國際心血管研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

2 miRNA 對(duì)MI后心肌肥大的調(diào)控作用

2.1miRNA通過自噬調(diào)控MI后心肌肥大 自噬在MI后的亞急性和慢性階段被激活〔8〕。Chi等〔9〕經(jīng)家兔MI模型試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)抑制自噬加重心肌肥大，從而惡化心室重構(gòu)。心肌細(xì)胞代償性肥大情況下，自噬通過降解細(xì)胞質(zhì)成分減輕細(xì)胞肥大〔10〕。不充分的自噬導(dǎo)致有害蛋白、蛋白聚集物和受損細(xì)胞器的積累,有致心肌細(xì)胞肥大效應(yīng)〔11〕。多項(xiàng)研究結(jié)果證明〔12～21〕miRNA有通過作用于自噬通路調(diào)控MI后心肌細(xì)胞肥大的作用。

miRNA-199a由人類基因組中的兩個(gè)位點(diǎn)編碼，第19號(hào)染色體上的miRNA-199a-1和第1號(hào)染色體上的miRNA-199a-2。兩個(gè)位點(diǎn)產(chǎn)生相同的miRNA(miRNA-199a-5p和miRNA-199a-3p)。其在心臟中表達(dá)研究較多，主要是其-5p形式〔12〕。既往研究結(jié)果表明miRNA-199a在肥大的心肌細(xì)胞中高表達(dá)〔13〕。

熱休克蛋白家族A成員(Hspa)5是一種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)蛋白質(zhì)，是應(yīng)激誘導(dǎo)自噬所必需的物質(zhì)。Chen等〔14〕通過建立饑餓誘導(dǎo)心肌細(xì)胞模型發(fā)現(xiàn)Hspa5是miR-199a-5p的直接靶點(diǎn)，進(jìn)而研究得出miRNA-199a過表達(dá)直接抑制Hspa5起到抑制心肌細(xì)胞的自噬作用。Chen等〔14〕通過查閱Hspa5參與的相關(guān)自噬通路研究猜測(cè)，腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路可能參與其下游調(diào)控。但Chen等〔14〕的猜測(cè)具有主觀局限性，因Hspa5參與的自噬通路交錯(cuò)復(fù)雜，尚需實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。

糖原合成激酶(GSK)3β是miRNA-199a的直接作用靶點(diǎn)，在miRNA-199a轉(zhuǎn)基因小鼠中，GSK3β過表達(dá)的同時(shí)，自噬相關(guān)因子p-mTOR、p-S6下調(diào)，自噬基因(Beclin)-1、微管相關(guān)蛋白(LC)3比值上調(diào)，從而Li等〔15〕推測(cè)miRNA-199a是通過GSK3β/mTOR自噬信號(hào)通路調(diào)控心肌細(xì)胞。此外，還有報(bào)道〔16,17〕miRNA-199a通過蛋白激酶B(AKT)通路、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)3等參與細(xì)胞自噬調(diào)控心肌肥大。但上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果在MI模型中還有待研究探索。

Li等〔18〕在缺氧誘導(dǎo)的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)心肌內(nèi)miRNA-99a通過增強(qiáng)mTOR/P70/s6k依賴信號(hào)通路的自噬，改善MI應(yīng)激后的心功能，阻止細(xì)胞死亡。在梗死邊緣區(qū)，miRNA-99a過表達(dá)抑制細(xì)胞凋亡，通過抑制mTOR/P70/s6k可增加自噬。盡管研究表明miR-99a通過降低mTOR活性具有心臟保護(hù)作用，但它并沒有顯示miR-99a的直接靶點(diǎn)。然而，Li等〔19〕在異丙腎上腺素(ISO)/血管緊張素(Ang)Ⅱ誘導(dǎo)的肥厚心肌細(xì)胞和腹主動(dòng)脈橫縮(TAC)誘導(dǎo)的心肌肥厚小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，成纖維細(xì)胞生長因子受體(FGFR)3是miR-99a的直接靶點(diǎn)，提示FGFR-mTOR通路可能在MI誘導(dǎo)的心肌肥大中發(fā)揮作用。多項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)miR-99a和FGFR通過mTOR信號(hào)通路在細(xì)胞增殖中存在聯(lián)系〔20,21〕。

miRNA-145〔22〕上調(diào)調(diào)控磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/AKT通路改善缺氧條件下細(xì)胞存活，雖發(fā)現(xiàn)在心肌細(xì)胞內(nèi)有相關(guān)蛋白表達(dá)增多，但作者未在心肌細(xì)胞形態(tài)上進(jìn)行觀察描述。

2.2miRNA通過神經(jīng)體液通路調(diào)控MI后心肌肥大 MI后，非缺血區(qū)心室肌因?yàn)樾氖覂?nèi)壓的增高，致室壁牽引力增高，激活交感神經(jīng)系統(tǒng)(SNS)和腎素-Ang系統(tǒng)(RAS)；Feng等〔23〕在急性MI犬心臟模型研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過MI誘導(dǎo)的心臟局部心肌組織SNS和RAS激活，心肌組織中酪氨酸羥化酶(TH)、AngⅡ、Ang轉(zhuǎn)換酶(ACE)2、Ang(1～7)和Mas受體(MasR)的水平增高。目前已被發(fā)現(xiàn)RAS對(duì)心肌肥大影響涉及的兩個(gè)軸，RAS對(duì)心肌肥大的不良影響主要是由于AngⅡ增加，其作用通過經(jīng)典的ACE-AngⅡ-AngⅡ 1型受體(AT1R)軸發(fā)揮作用。而ACE2-Ang(1～7)-MasR軸是RAS的內(nèi)源性反調(diào)節(jié)通路，對(duì)預(yù)防心肌肥大有積極作用。ACE2可將AngⅡ轉(zhuǎn)化為Ang(1～7)，Ang(1～7)是AngⅡ的生理拮抗物〔24〕。目前鮮少有實(shí)驗(yàn)在MI模型中研究miRNA在RAS中調(diào)控心肌肥大的機(jī)制。但在大量壓力超載心臟模型中，相關(guān)研究已取得進(jìn)展并獲肯定結(jié)論〔25〕，由此本文推測(cè)在心肌梗死模型中相關(guān)miRNA也參與此通路。

Ziegler等〔26〕將MI后HF的小鼠左右頸上神經(jīng)節(jié)前后分支切除后發(fā)現(xiàn)，心臟交感神經(jīng)去神經(jīng)化可顯著減輕MI后心肌細(xì)胞肥大。缺氧缺血、再灌注等應(yīng)激產(chǎn)生的活性氧(ROS)增加了中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)的交感神經(jīng)系統(tǒng)(SNS)活性〔27〕。在大鼠MI模型中，Sun等〔22〕發(fā)現(xiàn)過表達(dá)的miR-145可促進(jìn)細(xì)胞活力，抑制ROS活性。本文認(rèn)為miRNA-145過表達(dá)有通過抑制神經(jīng)系統(tǒng)激活從而減輕MI后心肌細(xì)胞肥大。

2.3miRNA通過調(diào)控鈣(Ca2+)依賴的心肌肥厚信號(hào)通路調(diào)控MI后心肌肥大 心肌細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增高是心肌肥大發(fā)生發(fā)展的中心環(huán)節(jié)，因此，逆轉(zhuǎn)心肌細(xì)胞內(nèi)鈣超載是治療MI后心肌肥大的重要措施。Kim等〔28〕研究發(fā)現(xiàn)鈣調(diào)蛋白激酶Ⅱ家族成員Camk2d、鈉鈣交換蛋白(NCX1)和活化T細(xì)胞核因子胞漿蛋白(NFATc)3為miRNA-185的直接作用靶點(diǎn)，這些靶點(diǎn)位于鈣依賴信號(hào)通路上，miRNA-185通過鈣依賴通路的激活在心臟中發(fā)揮調(diào)控心肌肥厚作用。NCX1是細(xì)胞膜上Na+、Ca2+梯度控制的雙向轉(zhuǎn)運(yùn)體〔29〕。在生理?xiàng)l件下，NCX1具有抗肥厚作用，而在缺血/再灌注損傷等病理?xiàng)l件下〔30〕，NCX1主要是通過上調(diào)Na+，介導(dǎo)Ca2+而起相反的作用。鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶/活化T細(xì)胞核因子(NFAT)信號(hào)通路和鈣調(diào)蛋白激酶(CaMK)信號(hào)通路是已知的Ca2+依賴通路〔31～33〕，NFATc3是NFAT家族中5個(gè)成員之一，其是鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶/NFAT信號(hào)通路調(diào)節(jié)的心肌肥厚必不可少的下游效應(yīng)因子〔34〕，Rossow等〔35〕在MI后小鼠心室肌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，MI后，NFATc3激活。由此可推測(cè)MI后鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶/NFAT通路激活，從而心肌肥大發(fā)生，值得注意的是鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶的本構(gòu)性激活已足以引起心肌增大。miRNA-185過表達(dá)顯著誘導(dǎo)NFATc3磷酸化，顯著降低NFATc3總量，因此miRNA-185負(fù)調(diào)控鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶/NFAT通路。已知肌細(xì)胞增強(qiáng)因子(MEF)2/組蛋白去乙?；?HDAC)4是Ca2+依賴的心肌肥厚信號(hào)通路〔36〕，Camk2d是一種多功能蛋白激酶。Kim等〔28〕在基因干預(yù)大鼠心肌模型中發(fā)現(xiàn)Camk2d通過選擇性磷酸化Ⅱ類HDAC4，進(jìn)而激活MEF2，發(fā)揮其對(duì)心肌肥厚的作用。Zhang等〔37〕發(fā)現(xiàn)在梗死心臟中HDAC4被激活，可推測(cè)在MI模型中miR-185能通過MEF2/HDAC通路發(fā)揮對(duì)MI后心肌肥大調(diào)控作用。磷脂酶C-肌醇1,4,5-三磷酸(PLC-IP3)途徑可使細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高〔38〕。肌醇1,4,5-三磷酸(IP3)結(jié)合在IP3受體(IP3R)的n端(NT)，變構(gòu)性觸發(fā)位于離IP3結(jié)合核心(IBC)約100A的Ca2+導(dǎo)電孔的開放。Drawnel等〔39〕發(fā)現(xiàn)IP3受體〔IP(3)R〕Ⅱ鈣通道表達(dá)在心肌肥厚性衰竭和實(shí)驗(yàn)誘導(dǎo)的心肌模型中均增加，miRNA-133a與IP(3)RⅡ存在相互拮抗關(guān)系，miR-133a水平上調(diào)致IP(3)RⅡ水平下降，抑制促肥厚Ca2+信號(hào)通路。

MEF2是Camk和鈣調(diào)神經(jīng)蛋白通路上介導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大的靶點(diǎn)，在受到刺激時(shí)變得活躍〔40,41〕。Gtl2-Dio3位點(diǎn)是哺乳動(dòng)物中已知的最大的非編碼RNA簇之一，心肌中Gtl2-Dio3位點(diǎn)受MEF2調(diào)控，Clark等〔42〕對(duì)其編碼的miR-410和miR-495的一個(gè)子集在MI心肌細(xì)胞中敲除進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)抑制Gtl2-Dio3 miRNA可減弱肥厚反應(yīng)，是通過MEF2調(diào)節(jié)Gtl2-Dio3啟動(dòng)子的結(jié)果。

綜上，人們?cè)趍iRNA對(duì)MI相關(guān)調(diào)控信號(hào)通路研究已取得重大進(jìn)展。據(jù)近幾年研究，大多研究者對(duì)MI后心肌凋亡的研究進(jìn)程較為緊密，但MI后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，繼發(fā)的病理性心肌肥大造成的不良后果不容忽視，對(duì)其干預(yù)的重要性需得到重視。miRNA對(duì)MI后心肌肥大診斷和治療具有無限潛力。然而miRNA對(duì)MI后心肌細(xì)胞肥大調(diào)控是多因素、多水平、多交聯(lián)復(fù)雜的調(diào)控通路，如何利用miRNA進(jìn)行精準(zhǔn)有效調(diào)控，是臨床及藥學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)需進(jìn)一步展開研究的問題。