miRNA與心房顫動關(guān)系的最新進(jìn)展

劉惠娟 穆耶賽爾·麥麥提明 馮艷

(新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院心電學(xué)科,新疆 烏魯木齊 830001)

微小核糖核酸(microRNA,miRNA)可調(diào)節(jié)人類約1/3的基因,每個miRNA可有多個靶基因,也可幾個miRNA的組合來精細(xì)調(diào)控某個基因的表達(dá)。第一個被確認(rèn)的miRNA是Lee等[1]在線蟲中發(fā)現(xiàn)的lin-4,Reinhart等[2]在線蟲中發(fā)現(xiàn)了第二個miRNA let-7,自此人們將關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到miRNA上。由于miRNA可使用不同的信號通路調(diào)節(jié)多個基因,它在心血管疾病中具有作為新型治療劑的巨大潛力[3]。這可能與影響信使核糖核酸(messenger RNA,mRNA)穩(wěn)定性來調(diào)控蛋白質(zhì)翻譯并調(diào)控心肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等功能有關(guān)[4-5]。目前電重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)導(dǎo)致心房顫動(atrial fibrillation,Af)的發(fā)生較多見,筆者將選取與Af關(guān)系密切的miRNA與Af的心房重構(gòu)間的關(guān)系做一綜述,希望能為Af的預(yù)防及治療提供新的方向。

1 Af的發(fā)病機(jī)制及流行病學(xué)特點(diǎn)

1.1 Af的發(fā)病機(jī)制

Af的發(fā)病目前被認(rèn)為與觸發(fā)和維持機(jī)制有關(guān)。觸發(fā)機(jī)制包括：自主神經(jīng)系統(tǒng)的失衡、炎癥、氧化應(yīng)激、快速性心律失常的發(fā)生和肺靜脈內(nèi)存在某些異常局灶電位等[6-8],還可能與“多子波及轉(zhuǎn)子”假說、傳導(dǎo)速度(局灶驅(qū)動伴顫動樣傳導(dǎo))和心房內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常等有關(guān)。維持機(jī)制體現(xiàn)在初始波傳導(dǎo)至重構(gòu)異常的心肌上時被分解成多個小波以顫動波的形式繼續(xù)傳導(dǎo),進(jìn)而持續(xù)了Af的發(fā)生[9-10]。Af的發(fā)病機(jī)制在未來仍需繼續(xù)探討。

1.2 Af的流行病學(xué)特點(diǎn)

Af多見于冠心病、風(fēng)濕性心臟病二尖瓣狹窄、心肌病等器質(zhì)性心臟病患者中。Shi等[11]研究了2020—2021年中國Af的狀況,發(fā)現(xiàn)中國成年人Af患病率為1.6%,在2010年,全球Af的患者數(shù)約為33 500萬,之后全球每年新增病例接近500萬例;70歲男性的患病率是60歲的2倍,50歲的5倍以上。學(xué)者還認(rèn)為Af的發(fā)生存在區(qū)域差異性,在發(fā)達(dá)國家患病率更高[12]。在并發(fā)癥方面,約1/3腦卒中是由Af所致,同樣1/3左右Af伴隨左心室功能不全,Af也能導(dǎo)致認(rèn)知功能的下降及血管性癡呆的發(fā)生[13-14]。綜上所知,Af發(fā)病率高,且能引起多種并發(fā)癥,是中國較重的公共衛(wèi)生負(fù)擔(dān)[15]。

2 miRNA與Af之間的關(guān)系

2.1 miRNA與心房電重構(gòu)

2.1.1 miRNA-1

miRNA-1在成人的心臟及肌肉中表達(dá)具有優(yōu)勢[16]。Girmatsion等[17]研究Af左心房內(nèi)miRNA-1和內(nèi)向整流鉀通道(Kir2)亞單位表達(dá)變化與鉀外流通道(IK1)變化的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)左心房細(xì)胞的IK1密度增加,同時Kir2.1蛋白表達(dá)相應(yīng)增加,而miRNA-1表達(dá)被抑制,Af的發(fā)生可能與miRNA-1下調(diào)和IK1上調(diào)介導(dǎo)Af發(fā)生電重構(gòu)有關(guān)。Li等[18]得出的結(jié)論與他們一致,不同的是miRNA-1通過參與超極化激活的環(huán)核苷酸門控陽離子通道(hyperpolarization-activated cyclicnucleotide-gated cation channel,HCN)來進(jìn)行調(diào)控,發(fā)現(xiàn)HCN2與HCN4在老齡Af患者中表達(dá)水平升高更多。Jia等[19]研究miRNA-1在心房起搏兔模型中的表達(dá)及鉀離子通道蛋白(KCNE)含量中發(fā)現(xiàn)KCNE1和KCNB2為miRNA-1的靶基因,miRNA-1通過作用靶基因來調(diào)節(jié)KCNE,從而影響鉀離子通道電流,縮短動作電位時程(action potential duration,APD),這提示可能與早期心房電重構(gòu)有關(guān)。以上可知miRNA-1通過多種電離子通道介導(dǎo)Af電重構(gòu)的發(fā)生。

2.1.2 miRNA-208b

miRNA-208b在Af中可作為一種新型生物標(biāo)志物[20]。Caón等[21]研究慢性Af與miRNA-208的關(guān)系發(fā)現(xiàn),miRNA-208a和miRNA-208b水平升高,且升高時會破壞小鼠心房肌細(xì)胞內(nèi)鈣的處理,其表達(dá)與L型鈣電流密度呈負(fù)相關(guān),通過調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞中鈣離子平衡,影響離子水平,間接對慢性Af電重構(gòu)產(chǎn)生影響。

2.1.3 miRNA-26

Du等[22]研究長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA,lncRNA)TCONS-00106987通過miRNA-26調(diào)節(jié)內(nèi)向整流鉀通道(KCNJ2),發(fā)現(xiàn)在Af中TCONS-00106987水平升高,KCNJ2是miRNA-26的靶基因,二者通過內(nèi)源性競爭誘導(dǎo)靶基因的轉(zhuǎn)錄,使IK1增加,TCONS-00106987的表達(dá)與miRNA-26水平有負(fù)相關(guān)性。Luo等[23]的觀點(diǎn)與他們相符,在Af中miRNA-26是下調(diào)的,而下調(diào)的同時伴隨著IK1/Kir2.1蛋白上調(diào),miRNA-26表達(dá)增多時KCNJ2/Kir2.1的表達(dá)降低。miRNA-26控制著其靶基因KCNJ2的表達(dá),它的降低使Kir2.1增加,縮短心房有效不應(yīng)期。這些均提示miRNA-26在Af中通過增加Kir2.1促進(jìn)鉀離子外流,縮短APD,與誘發(fā)Af電重構(gòu)有關(guān)。

2.1.4 miRNA-328

Lu等[24]發(fā)現(xiàn)在動物與人左心房Af中miRNA-328水平分別升高了3.9倍和3.5倍,表明造成miRNA-328升高的原因是通過調(diào)節(jié)L型鈣離子水平參與電重構(gòu)而增加Af的易感性。王璽[25]發(fā)現(xiàn)陣發(fā)性Af、持續(xù)性Af及永久性Af中的miRNA-328水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),在永久性Af中水平最高,且隨年齡的增加表達(dá)增加,這與Biliczki等[26]的研究相似,miRNA-328水平升高與年齡變化存在依賴性。他們還發(fā)現(xiàn)在心房Af中CACNA1C和CACNA2B表達(dá)降低,IK1、Kir2.1、miRNA-328表達(dá)增加,在雙心房中有著類似的電子通道水平變化過程。Li等[27]研究兔Af的lncRNA中的TCONS_00075467和miRNA-328與Af關(guān)系發(fā)現(xiàn),TCONS_00075467可降低L型鈣電流,縮短APD和心房有效不應(yīng)期,miRNA-328的表達(dá)與TCONS_00075467呈負(fù)相關(guān)。以上均說明miRNA-328對Af大部分是通過直接或間接改變離子通道水平影響心房的電重構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。

2.1.5 miRNA-34a

Xiao等[28]利用綜合生物信息學(xué)發(fā)現(xiàn),對持續(xù)性Af有影響的miRNA為miRNA-34a-5p,其可能通過鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶-活化T細(xì)胞核因子信號通路靶向調(diào)節(jié)Af。Zhu等[29]發(fā)現(xiàn)錨蛋白-B(ankyrin-B,Ank-B)為miRNA-34a的預(yù)測靶基因,它對Af的效應(yīng)是通過介導(dǎo)Ank-B表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的。在Af中Ank-B與miRNA-34a的表達(dá)呈反比關(guān)系,這提示可能與miRNA-34a抑制Ank-B的表達(dá)有關(guān),miRNA-34a通過調(diào)控Ank-B的表達(dá)直接影響鈣離子在細(xì)胞內(nèi)外的水平,使鈣離子內(nèi)流減少,動作電位水平降低,這些提示miRNA-34a參與Af的電重構(gòu)與通過調(diào)節(jié)信號通路和離子水平有關(guān)。

2.1.6 miRNA-499

研究[30]表明,miRNA-499水平在永久性Af中升高了2.33倍,是屬于變化較大的miRNA之一。小電導(dǎo)鈣激活鉀通道3(small conductance calcium activates potassium channels 3,SK3)被證實(shí)在Af中,當(dāng)miRNA-499上調(diào),SK3的表達(dá)降低了46%,而鈣離子激活鉀離子通道蛋白基因3(KCNN3)參與編碼SK3。Ling等[30]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-499可與KCNN3的3’UTR結(jié)合,導(dǎo)致SK3的表達(dá)降低,這種機(jī)制可能與SK3 mRNA降解增加有關(guān),L型鈣通道是與Af發(fā)生的關(guān)聯(lián)電通道,而CACNB2是其重要亞基。而Ling等[31]時隔數(shù)年后發(fā)現(xiàn),在Af中miRNA-499的上調(diào)可導(dǎo)致CACNB2基因的下調(diào),CACNB2可作為miRNA-499調(diào)控的靶點(diǎn),miRNA-499在Af的上調(diào)可能與調(diào)控CACNB2來促進(jìn)離子通道變化有關(guān)。在Af中miRNA-499可通過抑制翻譯過程來降低CACNB2的表達(dá),從而在離子水平上介導(dǎo)Af的電重構(gòu)。既往有研究[32]表明,CACNB2發(fā)生突變可造成猝死綜合征及Brugada綜合征,這也更加證實(shí)了CACNB2與心臟電生理的作用。

2.1.7 miRNA-155

馮桂榮等[33]發(fā)現(xiàn)編碼SK3的KCNN3基因是miRNA-155調(diào)控的靶基因之一,在慢性Af右心房中miRNA-155表達(dá)升高,與SK3表達(dá)有著負(fù)相關(guān)作用。SK3在心肌細(xì)胞中表達(dá)豐富,并參與心肌動作電位的復(fù)極過程,當(dāng)SK3升高時,心房APD相應(yīng)縮短,有利于形成折返進(jìn)而誘發(fā)Af。Wang等[34]研究表明,抑制miRNA-155來減弱Af的發(fā)生是通過靶基因CACNA1C來發(fā)揮作用,發(fā)現(xiàn)CACNA1C為L型鈣通道的亞基,同時也是miRNA-155的靶基因,在Af中miRNA-155表達(dá)上升,而CACNA1C降低,機(jī)制可能與在miRNA-155水平增高的時候APD縮短和L型鈣離子內(nèi)流降低有關(guān)。這些都表明miRNA-155通過調(diào)控靶基因及離子通道的亞基來參與Af的電重構(gòu)過程,miRNA-155的下調(diào)可一定程度降低Af的電重構(gòu)。綜上,miRNA與Af的電重構(gòu)機(jī)制見表1。

表1 miRNA與Af的電重構(gòu)

2.2 miRNA與心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)

2.2.1 miRNA-21

miRNA-21在心肌細(xì)胞、心肌成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等中均有表達(dá),尤其是心肌成纖維細(xì)胞。王詠春等[35]通過探討miRNA-21在Af中的作用發(fā)現(xiàn),miRNA-21與Af心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)關(guān)系密切,它通過直接或間接調(diào)控轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)/Smad、PI3K/Akt、MAPK/ERK、JAK/ATAT等多條信號通路參與調(diào)控心房纖維化發(fā)生來介導(dǎo)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)。朱瓦力等[36]研究表明,miRNA-21造成心肌纖維化與基質(zhì)金屬蛋白酶-2表達(dá)上調(diào)有關(guān),同時miRNA-21表達(dá)水平與左心房內(nèi)徑(left atrial diameter,LAD)呈正相關(guān),當(dāng)LAD增加時,miRNA-21表達(dá)增加。Chen等[37]探討miRNA-21與心房纖維化及Af的關(guān)系也得出同樣結(jié)論,證實(shí)當(dāng)LAD增大時循環(huán)中miRNA-21水平升高,miRNA-21水平的升高促進(jìn)心房纖維化的進(jìn)程。miRNA-21也可通過抑制細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)酶(SPRY1)來促進(jìn)纖維化,當(dāng)miRNA-21上調(diào)時,SPRY1的表達(dá)降低。綜上可知,miRNA-21可通過多種通路及相關(guān)酶的表達(dá)促進(jìn)心房纖維化的發(fā)生從而誘導(dǎo)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu),加速Af的發(fā)展,未來仍需繼續(xù)研究相關(guān)通路的機(jī)制。

2.2.2 miRNA-200a

吳雙[38]通過體外細(xì)胞試驗(yàn)探討miRNA-200a在心肌纖維化所發(fā)揮的作用,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生長因子βⅡ型受體(transforming growth factor beta receptor Ⅱ,Tgfbr2)和內(nèi)皮素A型受體(endothelin receptor type A,EDNRA)是miRNA-200a的靶基因。當(dāng)miRNA-200a水平升高時,Tgfbr2和EDNRA表達(dá)降低,當(dāng)miRNA-200a水平降低時,解除了對Tgfbr2和EDNRA的抑制作用,促進(jìn)了小鼠心肌成纖維化及膠原蛋白的合成,加重纖維化的進(jìn)展,進(jìn)而參與Af心房的結(jié)構(gòu)重構(gòu)過程。施鵬[39]通過研究miRNA-200a調(diào)控心肌成纖維細(xì)胞活化增殖的機(jī)制,發(fā)現(xiàn)沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)是miRNA-200a的靶基因之一,當(dāng)模型制作成功后,miRNA-200a水平降低,而SIRT1及α-平滑肌肌動蛋白(alpha-smooth muscle actin,α-SMA)表達(dá)升高,同樣二者具有負(fù)相關(guān)聯(lián)系。miRNA-200a水平升高可抑制心肌纖維化的進(jìn)展,這與吳雙[38]的研究結(jié)果一致,或許未來miRNA-200a可作為治療心肌纖維化的新靶點(diǎn),為Af的治療提供新思路。

2.2.3 miRNA-101

何艷[40]研究發(fā)現(xiàn)連接蛋白43(connexin 43,CX43)是miRNA-101的一個調(diào)控點(diǎn),以Af右心房組織為例,采用聚合酶鏈反應(yīng)法測定miRNA-101、CX43 mRNA表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)Af中心房肌超微結(jié)構(gòu)及形態(tài)學(xué)發(fā)生明顯的變化,而miRNA-101表達(dá)降低,并在間質(zhì)纖維中發(fā)現(xiàn),提示它可能參與了Af的纖維化過程,但研究發(fā)現(xiàn)miRNA-101與CX43表達(dá)水平無負(fù)相關(guān)性,這說明了miRNA-101并非通過調(diào)控CX43水平來介導(dǎo)Af的纖維化過程,可能通過其他靶基因參與心房纖維化過程。miRNA-101a-3p為miRNA-101的家族成員,Zhu等[41]研究發(fā)現(xiàn)在大鼠Af中miRNA-101a-3p表達(dá)降低,組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(EZH2)是它的調(diào)控蛋白,EZH2水平在大鼠Af表達(dá)升高,當(dāng)miRNA-101a-3p過表達(dá)后,可降低EZH2的表達(dá),也會降低TGF-β1、纖連蛋白、α-SMA等蛋白的表達(dá),從而減緩心房纖維化。綜上,在Af中,miRNA-101及其相關(guān)家族成員表達(dá)降低,這提示與改變Af的心肌纖維化及增加相關(guān)靶基因調(diào)控蛋白的表達(dá)從而促進(jìn)Af的結(jié)構(gòu)重構(gòu)有關(guān)。

2.2.4 miRNA-29

miRNA-29a是屬于miRNA-29的家族成員。朱丹等[42]研究miRNA-29a與Af模型大鼠心房肌細(xì)胞凋亡的機(jī)制,用乙酰膽堿-氯化鈣(ACH-CaCl2)混合液注射大鼠來構(gòu)建Af模型,發(fā)現(xiàn)當(dāng)miRNA-29a水平抑制時,c-Jun 氨基端蛋白激酶(c-Jun N-terminal protein kinase,JNK)水平被抑制,檢測細(xì)胞活性發(fā)現(xiàn),抗凋亡相關(guān)蛋白中的Bcl-2水平升高,而凋亡相關(guān)蛋白Bax水平下降,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。當(dāng)抑制JNK通路水平時,細(xì)胞凋亡的過程可被延緩,說明JNK信號通路在心肌細(xì)胞凋亡中有重要作用,這也間接說明了miRNA-29a通過調(diào)控JNK信號通路來介導(dǎo)Af心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)。miRNA-29b-3p也是miRNA-29的家族成員。Lv等[43]研究發(fā)現(xiàn),在Af中miRNA-29b-3p水平是降低的,血小板源性生長因子-B(platelet-derived growth factor-B,PDGF-B)通路是miRNA-29b-3p的調(diào)控靶通路,miRNA-29b-3p的過表達(dá)可降低PDGF-B的表達(dá)水平,此時可抑制心房纖維化,延緩Af的發(fā)生?？赏茰ymiRNA-29b-3p通過調(diào)節(jié)靶基因PDGF-B水平來介導(dǎo)心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)。miRNA-29a與miRNA-29b-3p在Af的表達(dá)分別是升高和降低,這說明它們分別通過調(diào)節(jié)不同靶通路及靶基因的表達(dá)來改變心肌細(xì)胞的凋亡和纖維化的進(jìn)程,未來需繼續(xù)探討其與Af的關(guān)系。

2.2.5 miRNA-132

目前國內(nèi)外關(guān)于miRNA-132與Af的研究較少。Qiao等[44]研究miRNA-132能否通過調(diào)節(jié)結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor,CTGF),從而在Af中發(fā)揮抗纖維化作用。研究對象為犬左心房和患者右心耳組織,用逆轉(zhuǎn)錄-定量聚合酶鏈反應(yīng)測量miRNA-132和CTGF的表達(dá),發(fā)現(xiàn)miRNA-132表達(dá)降低,CTGF表達(dá)升高,實(shí)驗(yàn)表明miRNA-132可能與CTGF部分結(jié)合來抑制CTGF的表達(dá),CTGF與心肌纖維化關(guān)系密切,在Af中,miRNA-132通過抑制CTGF的表達(dá)抑制心肌纖維化的進(jìn)展,延緩了心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)的發(fā)生,提示miRNA-132可能參與了Af的結(jié)構(gòu)重構(gòu)。這也是首次發(fā)現(xiàn)二者之間的關(guān)系,未來仍需繼續(xù)探討。

2.2.6 miRNA-133

Cheng等[45]表明鋅指同源盒3基因(zinc finger homebox 3,ZFHX3)的功能變化與Af風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān),該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在模型中敲除ZFHX3(zinc finger homebox 3 knock delete,ZFHX3 KD)后miRNA-133a和miRNA-133b表達(dá)下降,而同時作為miRNA-133的靶信號Wnt/鈣和成纖維細(xì)胞生長因子受體1信號等水平升高,在ZFHX3 KD細(xì)胞中轉(zhuǎn)染miRNA-133a/b模擬物后,miRNA-133a/b水平升高,其靶信號受到抑制,延緩心肌纖維化的發(fā)生。Li等[46]研究miRNA-133在犬慢性Af中的表達(dá)發(fā)現(xiàn)miRNA-133的表達(dá)降低與Cheng等[45]的結(jié)論一致,Af組采用Northern印跡分析確定miRNA-133,在心房中可觀察到心房心肌纖維化及慢性炎癥增加,而此時miRNA-133水平降低,可間接提示miRNA-133水平與Af中心房纖維化水平變化有關(guān)。Shan等[47]發(fā)現(xiàn)miRNA-133的下調(diào)促進(jìn)以尼古丁方式誘導(dǎo)的犬心房重構(gòu),發(fā)現(xiàn)TGF-β1和TGF-β3是miRNA-133抑制的靶點(diǎn),犬心房纖維化的發(fā)生與下調(diào)miRNA-133的表達(dá)有關(guān)。這提示了在Af中miRNA-133通過調(diào)控自身相關(guān)靶信號及相關(guān)生長因子改變心肌纖維化的發(fā)生,從而介導(dǎo)了心房結(jié)構(gòu)的重構(gòu)。綜上,miRNA與Af的結(jié)構(gòu)重構(gòu)機(jī)制見表2。

表2 miRNA與Af的結(jié)構(gòu)重構(gòu)

3 總結(jié)

目前關(guān)于miRNA與Af的關(guān)系多以動物實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行探討,筆者選取了部分典型的miRNA探討與Af的心房電重構(gòu)及結(jié)構(gòu)重構(gòu)的關(guān)系,綜上可知miRNA與Af聯(lián)系緊密,機(jī)制多通過靶基因或相關(guān)通路來發(fā)揮作用,這也為以后研究大動物及更多人體臨床試驗(yàn)奠定了理論基礎(chǔ)。miRNA從內(nèi)在發(fā)病機(jī)制到外在臨床表現(xiàn)及治療方式都與Af息息相關(guān),在Af的治療上有著廣泛的應(yīng)用前景。未來應(yīng)借助它的穩(wěn)定性好、易保存等優(yōu)勢及現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)技術(shù)去深入探討,研究出創(chuàng)新型治療方法來造福Af患者。而在此研究過程中,miRNA本身的成本問題及檢測方法選擇問題還有待解決。