【摘 要】微小RNAs(microRNAs)是一段內(nèi)源性長18～25個核苷酸大小的非編碼RNA分子，在抑制轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)和促進(jìn)靶mRNA降解的過程中起重要的負(fù)性調(diào)節(jié)作用，具有調(diào)控細(xì)胞增殖、分化和凋亡等生物學(xué)作用。研究表明：microRNAs參與了心臟發(fā)育，microRNAs的水平變化與心律失常、心肌肥大、心肌纖維化和心力梗死等心臟疾病的形成亦密切相關(guān)。

【關(guān)鍵詞】微小RNA；心臟發(fā)育；心臟疾病

MicroRNAs(miRNA，miR)是近年發(fā)現(xiàn)的小的、內(nèi)源性的單鏈的非編碼RNA，由18～25個核苷酸組成，由一段具有發(fā)夾環(huán)結(jié)構(gòu)的長度為70～80核苷酸的單鏈RNA前體剪切后生成。它通過與其目標(biāo)mRNA分子的3’端非編碼區(qū)互補匹配導(dǎo)致該mRNA分子的翻譯受到抑制，具有調(diào)控細(xì)胞增殖、分化和凋亡等生物學(xué)作用。miRNA已成為許多重要生物過程的主要調(diào)節(jié)因子，在腫瘤和心血管疾病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用[1]。近年來關(guān)于miRNA和心血管疾病關(guān)系的研究日漸增多，研究發(fā)現(xiàn)miRNA參與了心肌梗死、心力衰竭(心衰)、纖維化和心肌重塑、梗死后新生血管形成等心血管病理生理過程，現(xiàn)就miRNA與心臟發(fā)育及疾病進(jìn)行綜述。

1.MiRNAs與心臟發(fā)育

最先報道與心臟發(fā)育有關(guān)的miRNAs主要是miRNA-1和miRNA-133。Zhao等[2]在鼠胚胎干細(xì)胞中，用同源重組技術(shù)定向剔除miR-1-2導(dǎo)致了50％的純種小鼠在胚胎發(fā)育時期死亡。值得注意的是，miR-1-1不會對miR-1-2的缺失做出補償，在這種模型中還觀察到了室間隔缺損，表明miR-l的量在心臟發(fā)育和心臟功能方面是很重要的。

MiRNA-133在心臟的發(fā)育中同樣起重要作用。Chen等[3]利用爪蟾胚胎進(jìn)行在體實驗，發(fā)現(xiàn)過量表達(dá)miRNA-133的胚胎雖然能夠形成心肌組織，但由于這種胚胎處于高度的分化狀態(tài)，導(dǎo)致心臟在發(fā)育過程中不能環(huán)化形成心腔。這一結(jié)果提示miNRA-133的正常表達(dá)對于心臟的發(fā)育十分重要。

最新的研究表明：miRNA-206和miRNA-24在心臟的發(fā)育中也起一定的作用。miRNA-206可調(diào)節(jié)成肌分化過程，而miRNA-24能夠促進(jìn)成肌分化標(biāo)志基因的表達(dá)。由此可見，miRNAs在心臟的發(fā)育過程發(fā)揮著重要的作用，其正常的表達(dá)對維持細(xì)胞中基因的表達(dá)和功能有著重要的作用。在某些病理狀態(tài)下，如果miRNAs基因的表達(dá)異常，則可導(dǎo)致心臟疾病的發(fā)生。

2.MiRNAs參與心臟疾病的形成

2.1 MiRNAs與心率失常

新近研究發(fā)現(xiàn)miRNAs與心律失常機(jī)制有關(guān)。Terentyev等[4]發(fā)現(xiàn)大鼠心室肌細(xì)胞過表達(dá)miR-1可增加內(nèi)向的鈣離子流程度，促進(jìn)肌漿網(wǎng)鈣離子釋放，提高胞漿鈣火花發(fā)生的頻率，在異丙腎上腺素誘導(dǎo)下，過表達(dá)miR-1可引發(fā)心律失常。Lu等[5]發(fā)現(xiàn)，將miR-1轉(zhuǎn)染到缺血誘導(dǎo)的大鼠心律失常模型，可明顯增加心率失常的評分和室性心動過速的發(fā)生率。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)miR-1導(dǎo)致心律失常的靶點是離子通道基因GJA1和KCNJ2。HCN2和HCN4是心臟起搏器通道基因，Xiao等[6]發(fā)現(xiàn)miR-1和miR-133對HCN2和HCN4都具有轉(zhuǎn)錄后調(diào)控功能，它們都能抑制HCN2和HCN4的蛋白表達(dá)，因此認(rèn)為心肌肥厚時miR-1和miR-133表達(dá)降低可能是HCN2和HCN4表達(dá)上調(diào)和肥厚性心律失常發(fā)生的原因。

此外，miR-208a也調(diào)節(jié)心臟的興奮傳導(dǎo)系統(tǒng)，研究顯示，過表達(dá) miR-208a 的轉(zhuǎn)基因小鼠PR間期延長，而miR-208a-/-小鼠易產(chǎn)生房顫，說明正常的miR-208a對心電生理起重要作用[7]。

2.2 MiRNAs與心肌肥大

有人發(fā)現(xiàn)miR-1和miR-133在人和小鼠肥大的心肌組織中的表達(dá)減少。在體外，這兩種miRNA都可阻斷心肌細(xì)胞肥大，在體內(nèi)，使用化學(xué)修飾的針對miR-133的反義寡核苷酸抑制miR-133的表達(dá)后，小鼠出現(xiàn)顯著和持久的心肌肥大，在尋找其分子機(jī)制時，人們發(fā)現(xiàn)兩種小G蛋白RhoA、Cdc42的轉(zhuǎn)錄子以及Whsc2被證明是miR-133的靶點。Cheng等[8]體內(nèi)外研究也表明，用特異的反義核苷酸拮抗miRNA-21的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)能明顯抑制心肌細(xì)胞肥大。

除了miR-1、miR-133以及miRNA-21以外，miR-208a在心肌肥厚過程中也起重要作用，小鼠心臟中過表達(dá)miR-208a可引起心肌肥大。此外，miR-23a也可促心肌肥大，當(dāng)有肥厚性刺激時，miR-23a表達(dá)上調(diào)。敲除miR-23a可以減弱肥厚，說明miR-23a可以傳遞肥厚性信號。

2.3 MiRNAs與心肌纖維化

纖維化是大多數(shù)心臟疾病的共同病理特征，包括心肌梗塞、心肌缺血、擴(kuò)張性和肥厚性心肌病及心衰。心衰后心肌會發(fā)生一系列的結(jié)構(gòu)變化，以心肌細(xì)胞肥大和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白增加為著。

Van Rooij等分別測定了心肌梗死后3d和14d梗死區(qū)邊緣和未梗死區(qū)miRNA的表達(dá)，他們發(fā)現(xiàn)在梗死區(qū)邊緣miR-29家族表達(dá)下調(diào)，提示miR-29家族可以促進(jìn)心肌纖維化。miR-21在心臟纖維化中的表達(dá)也明顯上調(diào)。miR-21通過激活ERK/MAP激酶信號通路而使間質(zhì)發(fā)生纖維化，抑制miR-21則可以逆轉(zhuǎn)這種效應(yīng)。結(jié)締組織生長因子（CTGF）參與了纖維化過程，有研究發(fā)現(xiàn)miR-133和miR-30可以直接下調(diào)CTGF的水平，在培養(yǎng)的心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中，敲除這兩種miRNA可引起CTGF的水平升高，而高表達(dá)的miR-133、miR-30能夠降低CTGF水平，減少膠原纖維生成。以上實驗說明miRNA-29、-21促進(jìn)心臟纖維化，而miRNA-133、-30能抑制心肌纖維化。是否還有其它miRNAs參與心肌纖維化的發(fā)生及具體的作用機(jī)制，有待深入研究。

2.4 MiRNAs與心肌梗死

心肌肥厚使心血管意外事件如猝死、心肌梗死、心率失常、心衰等發(fā)生率顯著增加。Dong等發(fā)現(xiàn)miRNA-21在心肌梗死區(qū)的表達(dá)明顯降低，而在邊緣區(qū)的表達(dá)顯著上調(diào)。有人報道，熱休克可誘導(dǎo)小鼠心臟miRNA-21表達(dá)顯著增加。將熱休克小鼠中提取的內(nèi)源性miRNA-21注入非熱休克小鼠體內(nèi)，可顯著減少缺血再灌注誘導(dǎo)的梗死面積。Shan等發(fā)現(xiàn)在心梗患者中miR-l和miR-206表達(dá)顯著增加。此外，Wang等總結(jié)了心肌梗死患者和心肌梗死模型大鼠心肌內(nèi)miRNA的表達(dá)規(guī)律后發(fā)現(xiàn)，miR-208極具心臟特異性，在正常心肌中無表達(dá)，在心肌梗死后明顯升高。Ren等發(fā)現(xiàn)小鼠心肌梗死后心肌miR-320表達(dá)降低，過度表達(dá)miR-320后梗死面積擴(kuò)大，細(xì)胞凋亡增加，而采用基因敲除miR-320后心肌保護(hù)作用重新出現(xiàn)。通過檢測這些心臟特異性miRNA的表達(dá)，可望為臨床提供早期診斷心肌梗死的敏感性指標(biāo)。

3.展望

miRNA自被發(fā)現(xiàn)以來，即成為生命科學(xué)的研究熱點，在許多疾病的發(fā)生過程中miRNAs都發(fā)揮重要作用。雖然近年來這方面的研究取得了很大進(jìn)展，但大多數(shù)是有關(guān)某些miRNAs表達(dá)變化與心臟疾病的相關(guān)性報道，詳細(xì)機(jī)制并不清楚。如心肌缺血時如何引起miRNA-21表達(dá)增加miRNA-21表達(dá)激活后如何調(diào)控下游靶基因miRNA-21與其他miRNAs之間的調(diào)控機(jī)制等。這一系列問題的解決將大大促進(jìn)miRNA在疾病預(yù)防、診斷和治療中的應(yīng)用。 [科]

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