張楚婕(綜述) 程蕾蕾△(審校)

(1復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院心臟超聲診斷科 上海 200032; 2上海市心血管病研究所 上海 200032;3上海市影像醫(yī)學(xué)研究所 上海 200032)

循環(huán)微小RNA診斷心肌病變的研究進(jìn)展

張楚婕1,2,3(綜述) 程蕾蕾1,2,3△(審校)

(1復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院心臟超聲診斷科 上海 200032;2上海市心血管病研究所 上海 200032;3上海市影像醫(yī)學(xué)研究所 上海 200032)

微小RNA(microRNA,miRNA)是一組長(zhǎng)度為19～25個(gè)核苷酸的非編碼RNA,在細(xì)胞增殖、分化、發(fā)育及死亡過程中發(fā)揮重要作用。在血漿中穩(wěn)定存在并可檢測(cè)的miRNA稱為循環(huán)miRNA。近年來研究表明循環(huán)miRNA可作為診斷心肌病變的新型潛在生物標(biāo)志物。本文就循環(huán)miRNA早期診斷心力衰竭、心肌梗死及藥物性心臟毒性等心肌病變的臨床與實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展作一綜述。

循環(huán)miRNA; 生物標(biāo)志物; 急性心肌梗死; 心力衰竭; 肥厚型心肌病; 心房顫動(dòng);藥物性心臟毒性

微小RNA(microRNA,miRNA)是長(zhǎng)度約為22個(gè)核苷酸的小分子非編碼RNA,在細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育、新陳代謝與應(yīng)激反應(yīng)等生命活動(dòng)中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用[1]。在血漿中穩(wěn)定存在并可檢測(cè)的miRNA稱為循環(huán)miRNA。2008年Lawrie等[2]首次檢測(cè)到人體循環(huán)miRNA。迄今為止,已有超過500種人類循環(huán)miRNA被發(fā)現(xiàn),其中90%的循環(huán)miRNA與各種蛋白結(jié)合、10%受小分子膜結(jié)構(gòu)顆粒包裹從而在血漿中穩(wěn)定存在。研究表明,循環(huán)miRNA在不同病理狀態(tài)下差異性表達(dá),因而有望成為疾病診斷的新型特異性生物標(biāo)記物。當(dāng)前,miRNA已經(jīng)在腫瘤疾病領(lǐng)域展現(xiàn)出較高的敏感性和特異性,與心血管疾病相關(guān)的循環(huán)miRNA研究也引起了廣泛關(guān)注[3]。本文就miRNA在心肌病變?cè)\斷中的研究進(jìn)展作一回顧總結(jié)。

循環(huán)miRNA診斷心肌病變

急性心肌梗死 急性心肌梗死(acute cardial infarction,AMI)以突發(fā)心肌細(xì)胞死亡、裂解為特征,壞死裂解的心肌細(xì)胞或釋放特異性miRNA入血。

Ji等[4]發(fā)現(xiàn),心肌細(xì)胞壞死SD大鼠模型的血漿miR-208濃度與肌鈣蛋白I(cTnI)水平在時(shí)間進(jìn)程上相關(guān)良好,cTnI水平在造模后3 h顯著上升(15 μg/L;P<0.05),并在24 h后仍呈增加趨勢(shì);與此同時(shí),miR-208在3 h也呈高水平(5 000×107copies/100 μL,CT=30～33;P<0.005),并在12 h后繼續(xù)上升。此外,研究者進(jìn)一步結(jié)扎大鼠雙側(cè)腎動(dòng)脈,結(jié)果顯示血漿miR-208水平不會(huì)隨時(shí)間而累計(jì)增加,彌補(bǔ)了經(jīng)腎臟代謝的cTnI在不伴有急性冠脈綜合征的終末期腎臟病患者中高表達(dá)的缺陷,肯定了miRNA作為AMI新型生物標(biāo)記物的應(yīng)用前景。

為評(píng)估骨骼肌與心肌特異性表達(dá)的miR-1和miR-133a以及心肌特異性miR-499和miR-208a對(duì)AMI的診斷效力,Wang等[5]先后在AMI小鼠模型與AMI患者中進(jìn)行了測(cè)定。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,4種miRNA水平均顯著升高,尤以miR-208a最為突出,其血漿濃度在心肌梗死發(fā)生即刻至1 h內(nèi)顯著升高60倍,3 h達(dá)峰(近1000倍)后緩慢下降,24 h恢復(fù)。在臨床試驗(yàn)中,采集96例患者血漿分為4組:AMI組、非AMI組(又分為冠心病組和非冠心病組)以及健康對(duì)照組。研究結(jié)果表明,雖然AMI組血漿miR-1、miR-133a以及miR-499水平與對(duì)照組相比顯著升高(P<0.01),但冠心病組和非冠心病組這3項(xiàng)指標(biāo)也有所增加,提示其特異性不足。而血漿miR-208a水平在健康組、冠心病組以及非冠心病組均不可測(cè)及,僅在AMI組顯著升高(90.9%,30/33)。因此不難發(fā)現(xiàn), miR-208a診斷AMI的特異性與敏感度較高,在90.9%AMI患者血漿中可便捷檢測(cè)。

心力衰竭 心力衰竭(heart failure,HF) 5年死亡率高達(dá)50%[6]。現(xiàn)階段常以臨床癥狀聯(lián)合血漿腦鈉肽(brain natriuretic peptide,BNP)、左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection faction,LVEF)等指標(biāo)進(jìn)行綜合診斷,敏感性差且不能提示患者預(yù)后。

為找出可早期診斷HF的最佳生物標(biāo)志物,Li等[7]招募14例慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)患者和10例健康人進(jìn)行試驗(yàn)。先在3 100種miRNA中篩選出8種同時(shí)在心肌組織和循環(huán)血液中顯著上調(diào)表達(dá)的miRNA以及3種同時(shí)顯著下調(diào)表達(dá)的miRNA,最后選定4種診斷CHF準(zhǔn)確性高的成纖維細(xì)胞來源miRNA——miR-660-3p、miR-665、miR-1285-3p以及miR-4491,曲線下面積(area under curve,AUC)均>0.9。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)前三者的血漿濃度與CHF嚴(yán)重程度呈正相關(guān)(r=-0.314,P<0.05;r=-0.396,P<0.01;r=-0.295,P<0.05)。

Fukushima等[8]根據(jù)紐約心功能分級(jí)(New Yeark Heart Association,NYHA )將50例冠心病患者分為4組:對(duì)照組(無心絞痛癥狀)、NYHAⅡ組、NYHAⅢ組及NYHAⅣ組。選定心室肌特異性miR-499、肝臟特異性miR-122以及內(nèi)皮細(xì)胞特異性miR-126為候選miRNA。隨后對(duì)對(duì)照組患者血漿進(jìn)行實(shí)時(shí)PCR技術(shù)分析發(fā)現(xiàn),血漿miR-126濃度表現(xiàn)出高度年齡相關(guān)(r2=0.52;P=0.000 6;n=17),并且與NYHAⅡ～NYHAⅣ組相比有顯著差異(P<0.000 1);而且,血漿miR-126可在不受他汀、血紅蛋白A1c等處方藥物影響下,與BNP呈顯著負(fù)相關(guān)(r2=0.25;P=0.000 3;n=43);進(jìn)一步分析顯示,隨著患者臨床狀態(tài)好轉(zhuǎn),血漿BNP顯著下降(P=0.007 4),血漿miR-126水平也隨之顯著上升(P=0.009 9)。以上結(jié)果提示,miR-126可能是一項(xiàng)隨年齡增大下降、且隨HF患者臨床狀態(tài)惡化而下調(diào)的新型生化標(biāo)志物。

肥厚型心肌病 肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)是最常見的遺傳性疾病,以左心室或右心室并非對(duì)稱性累及室間隔為特征,而心肌纖維化被認(rèn)為是HCM的主要病理改變,與疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。隨著影像技術(shù)的發(fā)展,心肌纖維化的診斷方式由最早的有創(chuàng)性心臟活檢發(fā)展為無創(chuàng)性延遲增強(qiáng)的磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI),對(duì)診斷節(jié)段性心肌纖維化敏感性高。但是,由于該項(xiàng)技術(shù)對(duì)彌漫性纖維化成像欠佳,并且禁止在腎臟衰竭患者及起搏器植入術(shù)后患者中進(jìn)行,又使得其臨床使用受到了一定限制,探索心肌纖維化特異性血清miRNA有望成為新型無創(chuàng)診斷技術(shù)。

Fang等[9]結(jié)合長(zhǎng)軸弛豫時(shí)間(T1)增強(qiáng)MRI技術(shù)(以T1<470 ms和T1>470 ms分別作為可能或不可能為彌漫性心肌纖維化的診斷參數(shù))作為參照,在8例HCM患者與4例健康對(duì)照中初篩出84個(gè)候選miRNA,后應(yīng)用實(shí)時(shí)PCR技術(shù)在55例HCM患者中進(jìn)行驗(yàn)證并最終得到14個(gè)心肌纖維化特異性miRNA。其中,miR-18a-5p (8倍)、miR-146a-5p (5倍)、miR-30d-5p (5倍)、miR-17-5p (7倍)、miR-200a-3p (13倍)、miR-19b-3p (14倍)、miR-21-5p (6倍)、miR-193-5p (8倍)、miR-10b-5p (7倍)、miR-15a-5p (6倍)以及miR-29a-3p (12倍)不僅在HCM患者血清中成倍增加(P均<0.05),同時(shí)MRI顯示其T1時(shí)間均小于470ms,且血清miR上調(diào)水平與T1值呈負(fù)向相關(guān)(r<-0.4,P=0.082);雖然單一miR對(duì)彌漫性心肌纖維化的診斷效力中等(AUC:0.663～0.742),但聯(lián)合診斷效力顯著增加(AUC:0.97)。因此,與MRI相比,循環(huán)miRNA可以更簡(jiǎn)便、更安全的評(píng)估心肌纖維化。

Roncarati等[10]認(rèn)為,與心肌纖維化共同作用促進(jìn)HCM心臟重塑的還有心肌細(xì)胞過度增生、肥大與肌小節(jié)重排,與單一的心肌纖維化特異性miRNA相比,在左室肥厚和纖維化病理表現(xiàn)中同時(shí)顯著增加的miRNA更具HCM的診斷效力。鑒于此,研究者直接選取與血管生成、心肌細(xì)胞纖維化、凋亡、過度增生以及平滑肌細(xì)胞生理相關(guān)的21個(gè)候選miRNA,應(yīng)用常規(guī)經(jīng)胸超聲心動(dòng)圖結(jié)合心臟磁共振技術(shù)測(cè)量左室壁厚度,定義肥厚大于15 mm且未發(fā)生心力衰竭者為HCM患者,對(duì)比41例性別、年齡匹配的健康對(duì)照,在41例HCM患者外周血中篩選出12個(gè)表達(dá)水平顯著升高的miRNA——miR-27a (10倍,P<0.000),miR-199a-5p (5倍,P<0.000),miR-26a (1倍,P=0.009),miR-145(5倍,P<0.000),miR-133a (2倍,P=0.006),miR-143 (4倍,P<0.000),miR-199a-3p (5倍,P<0.000),miR-29a (3倍,P<0.000),miR-155(1.5倍,P=0.027),miR-30a (2倍,p=0.03)以及 miR-21 (1.5倍,P=0.018)。其中,miR-27a (r=0.380,P=0.032)、miR-29a (r=0.475,P=0.001)和miR-199a-5p (r=0.421,P=0.017)與左室心肌肥厚相關(guān),僅有miR-29a同時(shí)與心肌肥厚以及心肌纖維化相關(guān)(r=0.691,P=0.003)。

心房顫動(dòng) 心房顫動(dòng)(atrial fibrillation,AF)作為臨床最常見的心率失常,其發(fā)病機(jī)制尚未完全明確。近年來,越來越多的動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)了循環(huán)miRNA及組織miRNA在心房電生理重構(gòu)和結(jié)構(gòu)重構(gòu)中的調(diào)控作用。

McManus等[11]對(duì)由112例AF患者組成的隊(duì)列進(jìn)行了前瞻性研究,欲探索診斷AF的特異循環(huán)miRNA。在所有AF患者中,診斷為陣發(fā)性AF者占65%,持續(xù)性AF者占29%,持續(xù)存在性AF者占5%。取31例接受手術(shù)治療的AF患者心房肌組織并檢測(cè)其器官特異性miRNA的表達(dá)水平;47例接受經(jīng)導(dǎo)管射頻消融治療的AF患者分別于消融前后采集患者靜脈血并檢測(cè)循環(huán)miRNA表達(dá)水平的變化,以期驗(yàn)證miRNA的疾病特異性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)有關(guān)的miR-21 (-5.8vs.-3.5,P<0.05)和miR-150 (-3.3vs.-1.0,P<0.05)在AF患者循環(huán)中呈2倍低表達(dá)于健康對(duì)照,同樣的結(jié)果在心房肌組織中也得到驗(yàn)證(P<0.05)。與陣發(fā)性AF患者循環(huán)miRNA表達(dá)水平相比較,持續(xù)性AF患者和永久存在性AF患者血清miR-21 (-6.37vs.-5.54,P=0.03)和miR-150 (-3.81vs.-3.26,P=0.04)表達(dá)水平更低。與接受經(jīng)導(dǎo)管射頻消融術(shù)前循環(huán)miRNA水平相比較,術(shù)后1個(gè)月時(shí)血清miR-21 (-6.1vs.-2.7,P<0.05)和miR-150 (-3.8vs.-0.8,P<0.05)呈3倍高表達(dá)(P≤0.000 6),進(jìn)一步說明了兩者與AF疾病狀態(tài)的相關(guān)性。

值得注意的是,先前在狗模型實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)果——循環(huán)miR-328可以通過調(diào)控L型鈣離子通道基因的表達(dá)誘導(dǎo)心房肌發(fā)生電生理重構(gòu)[12],以及一次大型隊(duì)列研究[13]結(jié)果——循環(huán)miR-328在AF患者中低表達(dá)(8.76vs.7.75,P<0.001);校正后miR-328與持續(xù)性AF的發(fā)生高度相關(guān)(OR=1.14,P=0.017)。在本次研究中,研究者并沒有發(fā)現(xiàn)血漿miR-328表達(dá)與AF有關(guān)。研究者對(duì)此進(jìn)行了推測(cè),也許是由于先前實(shí)驗(yàn)所用的miRNA是從全血中提取,而miR-328最初僅在血細(xì)胞中表達(dá),并非血漿,故而導(dǎo)致了兩次研究結(jié)果的差異。另有研究[14]證實(shí)miR-328在血小板中高表達(dá),驗(yàn)證了研究者的推測(cè)。

循環(huán)miRNA診斷藥物性心肌損傷的研究進(jìn)展心血管系統(tǒng)毒性作用和不良反應(yīng)往往是藥物撤銷的主要安全性考慮因素。臨床上廣泛使用的蒽環(huán)類、5-氟尿嘧啶、曲妥珠單抗以及伊馬替尼等抗腫瘤藥物均有潛在心臟毒性,在權(quán)衡收益-風(fēng)險(xiǎn)比的同時(shí)應(yīng)做到密切監(jiān)測(cè)患者心臟改變。因此,尋求兼具特異性與敏感性的心臟毒性標(biāo)志物尤為重要。

異丙腎上腺素 Nishimura等[15]以SD大鼠尾靜脈單次注射劑量為1 mg/kg異丙腎上腺素鹽酸鹽誘導(dǎo)產(chǎn)生藥物心肌毒性模型。為了排除肌肉毒性標(biāo)志物對(duì)心臟特異性miRNA的干擾,研究者首先選取心臟和骨骼肌分別進(jìn)行全面的miRNA陣矩分析,篩選出心房肌與室間隔肌顯著表達(dá)(>90%)而骨骼肌低表達(dá)(<1%)的miR-208a、心臟組織與骨骼肌均有不同程度表達(dá)的miR-1/-133a/-133b以及骨骼肌特異性表達(dá)的miR206。隨后,研究者選取心肌特異性高的miR-208a進(jìn)行定量實(shí)時(shí)PCR檢測(cè),造模后6 h miR-208a達(dá)峰并持續(xù)維持高水平超過24 h (5ddCt,P<0.01)。相較之下,miR-208a在時(shí)程與穩(wěn)定性上比傳統(tǒng)心肌損傷標(biāo)志物血漿cTnI、肌鈣蛋白T(cTnT)診斷優(yōu)勢(shì)顯著。

氧化應(yīng)激損傷是藥物引發(fā)心肌毒性的重要機(jī)制之一。正常情況下,線粒體呼吸產(chǎn)生的氧自由基可以在由Sod2基因編碼的錳超氧化物歧化酶作用下清除并排出體外。研究表明,Sod2基因敲除小鼠受到自由基損傷時(shí)可死于神經(jīng)退化和心功能不全。Liu等[16]采用單次注射160 mg/kg異丙腎上腺素的方法培育出藥物心肌毒性的小鼠模型。應(yīng)用實(shí)時(shí)PCR技術(shù)分析注射6 h后的小鼠血漿候選miRNA(miR-1、miR-133a、miR-208a以及miR-499-5p)的濃度,并與cTnI、BNP水平做對(duì)照。結(jié)果表明,所有候選miRNA均能先于BNP而發(fā)生明顯改變:miR-208a作為評(píng)價(jià)藥物心臟毒性的效力優(yōu)于cTnI (353倍vs.171倍),miR-499-5p、miR-133a以及miR-1分別為11.7倍、3.4倍以及2倍。

蒽環(huán)類化療藥物 蒽環(huán)類廣譜抗腫瘤藥物的廣泛使用受到其劑量累積性心臟毒性的限制。在人體中以1～3 mg/kg多柔比星持續(xù)注射數(shù)周即可引起心臟毒性癥狀[17]。雖有右丙亞胺——Ⅱ型拓?fù)洚悩?gòu)酶(topⅡ)抑制劑以及鐵離子螯合劑等心臟保護(hù)制劑,然而其治療時(shí)限及臨床療效均需在毒性檢測(cè)指標(biāo)的指導(dǎo)下作出判斷。

在一項(xiàng)多柔比星誘發(fā)慢性心臟毒性的大鼠實(shí)驗(yàn)中[18],研究者以生理鹽水以及累積劑量分別為6、12、18、24 mg/kg的多柔比星經(jīng)尾靜脈注射。結(jié)果發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)血漿標(biāo)志物cTnT僅在多柔比星累積劑量為18 mg/kg及以上時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出顯著升高[(0.026±0.005 ng/mL,P<0.05)];當(dāng)且僅當(dāng)多柔比星累積劑量為24 mg/kg時(shí),大鼠心肌組織光鏡下才可見空泡樣變性。該研究同時(shí)檢測(cè)了1 179種特異性血漿miRNA,其中,miR-34a是唯一一項(xiàng)當(dāng)D0X累積劑量最低為6 mg/kg時(shí)即表現(xiàn)出顯著升高的指標(biāo)(1.5倍,錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率為0.000),并且隨藥物積累濃度而呈上升趨勢(shì)(R2=0.686,P<0.000 1);此外,累積劑量為12 mg/kg時(shí),促心肌肥厚因子miR-150的表達(dá)隨著miR-34a表達(dá)上調(diào)而顯著下調(diào);累積劑量為18 mg/kg時(shí),促心肌肥厚因子miR-21、miR-221以及miR-222同miR-150一起呈高水平表達(dá);累積劑量自18 mg/kg增加至24 mg/kg,血漿miR-208b水平也顯著升高(2.3倍至8.2倍)。由此不難得出,miR-34a是預(yù)測(cè)多柔比星引發(fā)心臟毒性的敏感指標(biāo)。

神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白ErbB特異性表達(dá)于已分化的心肌細(xì)胞,對(duì)維持成年人心臟正常收縮意義重大。臨床觀察發(fā)現(xiàn),蒽環(huán)類聯(lián)合針對(duì)ErbB2的曲妥珠單克隆抗體治療乳腺癌,可增加患者充血性心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)。Horie等[19]行腹腔注射多柔比星(20 mg/g)預(yù)處理新生小鼠心肌細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)注射后1天ErbB4表達(dá)明顯受到抑制(20%vs.100%,P<0.01)的同時(shí),蒽環(huán)類可劑量依賴性激發(fā)miR-146a相應(yīng)表達(dá)上調(diào)(7倍,P<0.01),并通過靶向抑制ErbB4表達(dá)來引發(fā)心肌細(xì)胞凋亡。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,通過“誘餌”基因誘導(dǎo)miR-146a表達(dá)缺失后檢測(cè)出ErbB4表達(dá)上調(diào),多柔比星引發(fā)的心肌細(xì)胞凋亡顯著減少(65%vs.100%,P<0.05);而培育出的ErbB4基因表達(dá)缺失小鼠,其心肌細(xì)胞在高表達(dá)的miR-146a作用下凋亡增強(qiáng)(100%vs.60%,P<0.01)。以上結(jié)果提示miR-146a在檢測(cè)蒽環(huán)類藥物心肌毒性方面具有很大的潛在價(jià)值。

Chaudhari等[20]在人類多能干細(xì)胞誘導(dǎo)分化的心肌細(xì)胞中監(jiān)測(cè)多柔比星致心臟毒性的“金標(biāo)準(zhǔn)”——miRNA。研究者用156 nmol/L的多柔比星對(duì)細(xì)胞進(jìn)行2天或6天的重復(fù)暴露,14天后發(fā)現(xiàn),有3種miRNA可以先于傳統(tǒng)細(xì)胞毒性標(biāo)志物乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)而上調(diào)表達(dá)并在藥物洗脫后仍呈持續(xù)性表達(dá)——miR-182-5p(13倍,P<0.05)、miR-4423-3p (4倍,P<0.05)、miR-34c-5p (5倍,P<0.05),提示這3種miRNA或可成為評(píng)價(jià)多柔比星心臟毒性的早期敏感標(biāo)志物。

Caterina等[21]在慢性多柔比星心臟毒性小鼠模型中首先篩選出5種候選組織miRNA,他們均在多柔比星單獨(dú)(每周3 mg/kg)注射4周后呈持續(xù)性劑量依賴性高表達(dá)——miR-208b(3.23倍,P<0.05)、miR-215 (51.42倍,P<0.05)、miR-216b (324.17倍,P<0.05)、miR-34c (2.25倍,P<0.05)和miR-367 (74.69倍,P<0.05),且miRNA表達(dá)上調(diào)先于組織病理發(fā)生空泡樣改變。其中,miR-216b敏感性最高,其表達(dá)水平在藥物劑量?jī)H為1 mg/kg、連續(xù)注射2周后即可升高為基線水平的3.82倍(P<0.05)。隨后,研究者用多柔比星聯(lián)合右丙亞胺注射小鼠2～6周,5種候選miRNA表達(dá)水平均未受到影響(P<0.01),結(jié)果提示其具有臨床使用價(jià)值。他們還闡述了多柔比星致心臟毒性的分子機(jī)制可能為miR-34c在轉(zhuǎn)錄后水平靶向誘導(dǎo)Sipal mRNA表達(dá)改變以啟動(dòng)自噬進(jìn)程。

循環(huán)miRNA早期診斷價(jià)值 雖然多項(xiàng)研究證實(shí)miRNA在診斷心肌病變中具備良好潛力,但其具體參數(shù)及診斷效力迄今眾說紛紜。以miR-423-5p為例,Tijsen等[22]的多中心臨床試驗(yàn)第一階段采集12例HF患者以及12例健康人的血液標(biāo)本,在108種miRNA中篩選出HF患者顯著表達(dá)的7種候選miRNA作為第二階段試驗(yàn)的基礎(chǔ),分別為miR-18b*、miR-129-5p、miR-1254、miR-675、miR-622、HS-202.1和miR-423-5p;第二階段試驗(yàn)招募39例健康人為對(duì)照組,20例由非HF因素引發(fā)呼吸困難的患者為非HF組,30例由HF因素引發(fā)呼吸困難的患者為HF組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR-423-5p、miR675以及miR18b*在健康人與呼吸困難患者之間呈顯著差異表達(dá)(P<0.05)。研究者進(jìn)一步采用受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve,ROC)以及AUC篩選了能區(qū)分由HF因素或非HF因素引起呼吸困難的miRNA,發(fā)現(xiàn)miR-423-5pAUC顯著高于miR675與miR18b*(0.83vs.0.71vs.0.60,P<0.05)。而且,以傳統(tǒng)HF指標(biāo)proBNP作為對(duì)照, miR-423-5p也表現(xiàn)出良好的相關(guān)性(r=0.43,P=0.002)。然而,Kumarswamy等[23]對(duì)上述研究中樣本量過少且未行年齡匹配以排除干擾等方面提出質(zhì)疑。

緊接著,Seronde等[24]在急性心力衰竭(acute heart failure,AHF)患者中評(píng)估了血漿miR-423-5p水平與疾病診斷和判斷長(zhǎng)期預(yù)后的關(guān)系。試驗(yàn)隊(duì)列入選294例發(fā)生急性呼吸困難的患者,其中236例為入院4 h后血漿BNP水平升高至正常10倍并診斷為AHF者,其余58例為非心源性呼吸困難。驗(yàn)證隊(duì)列由771例存在明顯循環(huán)超負(fù)荷證據(jù)的AHF患者組成。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)HF標(biāo)志物BNP相比,心肌肥厚特異性miR-1、血管生成特異性miR-126、凋亡特異性miR-23、纖維化相關(guān)miR-21以及急性HF特異性miR-423-5p均不能作為AHF的診斷指標(biāo)(AUC:0.97vs.0.7,P<0.001)。隨訪1年時(shí),血漿miR-423-5p高水平與再入院風(fēng)險(xiǎn)最低(OR=0.7,95%CI:0.53～0.93,P=0.01),此時(shí)LVEF下降也與AHF再發(fā)入院有關(guān)(OR=2.25,95%CI:1.16～4.34,P=0.01)。隨訪20個(gè)月后, 119例患者再發(fā)急性呼吸困難入院,154例患者死亡。隨訪時(shí)間延長(zhǎng)至2年,血漿miR-423-5p濃度位于下四分位數(shù)者死亡率最高(P=0.02)。血漿miR-423-5p高水平表達(dá)提示患者長(zhǎng)期預(yù)后良好。

結(jié)語 基于上述研究結(jié)果,不難發(fā)現(xiàn)miRNA在HF、AMI、HCM、AF以及藥物性心臟毒性中具備診斷與監(jiān)測(cè)中的價(jià)值,循環(huán)miRNA有可能成為心血管疾病早期診斷、預(yù)測(cè)患者預(yù)后、探究發(fā)生機(jī)制以及治療等方面的最具潛力的生物標(biāo)志物(表1)。其優(yōu)點(diǎn)在于:(1) 循環(huán)miRNA穩(wěn)定性高,不易被RNA酶水解,可以在循環(huán)血液中持續(xù)存在,具有良好的穩(wěn)定性。(2) 與其他受到諸多使用限制的診斷技術(shù)或有創(chuàng)檢查相比較,循環(huán)miRNA獲取簡(jiǎn)便,可重復(fù)測(cè)量。(3) 循環(huán)miRNA具有顯著的器官、組織以及特定病理生理特異性,且miRNA的表達(dá)改變先于蛋白質(zhì),使得其作為監(jiān)測(cè)特定疾病狀態(tài)成為可能。但仍存在以下問題:(1) 目前的試驗(yàn)樣本量有限,且多為回顧性研究,仍需要更多獨(dú)立的前瞻性隊(duì)列研究進(jìn)一步驗(yàn)證。(2) 同一種miRNA可以在不同類型的疾病中高表達(dá),在同一種疾病類型中也可有多種miRNA同時(shí)高表達(dá)。這一現(xiàn)象提示我們,在探索診斷疾病的新方法中單獨(dú)依靠循環(huán)miRNA證據(jù)不足,仍需聯(lián)合其他檢測(cè)方法簡(jiǎn)便、可重復(fù)性高的診斷手段。(3) 不同的研究中循環(huán)樣本采用血清或是全血會(huì)帶來迥異的結(jié)果,且后續(xù)樣本中miRNA的分析技術(shù)與結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,使得研究結(jié)果缺少一致性。(4) 細(xì)胞特異性miRNA轉(zhuǎn)運(yùn)入血清或血漿的機(jī)制尚不明確,難以解釋部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果中個(gè)別miRNA呈疾病特異性低表達(dá)的原因。綜上所述,目前的研究尚待進(jìn)一步加強(qiáng)和深入,以發(fā)現(xiàn)能夠精準(zhǔn)診斷各種心臟病變的特異性miRNA指標(biāo)。

表1 不同心肌病變下的循環(huán)miRNA生物標(biāo)記物Tab 1 Circulation miRNA biomakers across different cardiopathologic conditions

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Research progress of circulating miRNA in the diagnosis of myocardial lesions

ZHANG Chu-jie1,2,3, CHENG Lei-lei1,2,3△

(1DepartmentofEchocardiography,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China;2ShanghaiInstituteofCardiovascularDisease,Shanghai200032,China;3ShanghaiInstituteofMedicalImaging,Shanghai200032,China)

MicroRNA(miRNA) is a class of 19-25-nucleotide non-coding RNAs that plays an important role in cellular proliferation,differentiation,development as well as cell death.The miRNA that can be detected in the plasma is known as circulating miRNA,and it can exist stable in the circulation of the blood.Recently,circulating miRNA has been increasingly suggested as novel potential biomarkers of a series of myocardial lesions.This review article summarized the progress of clinical and experimental studies of circulating miRNA as early diagnosis index for cardiopathologic conditions,including acute myocardial infarction,heart failure along with drug-induced cardiotoxicity.

circulation miRNA; biomarker; acute myocardial infarction; heart failure;hypertrophic cardiomyopathy; atrial fibrillation; drug-induced cardiotoxicity

國(guó)家自然科學(xué)基金(81201095);復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院優(yōu)秀骨干計(jì)劃(2015ZSYXGG04)

R542.2+2

B

10.3969/j.issn.1672-8467.2017.01.019

2016-04-08;編輯:王蔚)

△Corresponding author E-mail:cheng.leilei@zs-hospital.sh.cn

*This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (81201095) and the Program of Excellent Backbone of Zhongshan Hospital,Fudan University (2015ZSYXGG04).