朱賁賁，白在先，楊鵬杰

內蒙古醫(yī)科大學附屬人民醫(yī)院，呼和浩特 010020

心肌肥厚是由多種因素引起的心肌組織超負荷的適應性反應，可分為生理性和病理性。生理性心肌肥厚常見于兒童、運動員以及妊娠期婦女，疾病進展緩慢且具有可逆性。病理性心肌肥厚多是由高血壓、心肌梗死等引起的，是心腦血管事件的獨立危險因素。持續(xù)的病理性心肌肥厚最終可導致擴張性心肌病、心力衰竭和猝死。微小RNA(miRNA)是真核生物中發(fā)現(xiàn)的一類內源性的具有調控功能的非編碼RNA，長度為19～25個核苷酸。miRNA存在多種形式，最原始的Pri-miRNA，長度為300～1 000個堿基。Pri-miRNA經(jīng)過一次加工后，成為Pre-miRNA即microRNA前體，長度為70～90個堿基。miRNA在調控發(fā)育過程中具有抑制靶mRNA轉錄、翻譯或者通過剪切靶mRNA促進其降解等重要作用。近年來，因miRNA在生物過程中的調節(jié)作用及其在各類疾病(視網(wǎng)膜病癥、神經(jīng)退行性疾病、心血管疾病和癌癥等)發(fā)生發(fā)展中的作用而被廣泛研究[1]。在心血管系統(tǒng)中，miRNA控制各種細胞(如心肌細胞、內皮細胞、平滑肌細胞和成纖維細胞等)的功能，并在肌肥厚、心肌梗死、心肌纖維化、心力衰竭、心律失常、炎癥反應和動脈粥樣硬化等疾病中起至關重要的作用。近年大量研究表明，miRNA可通過調節(jié)細胞代謝、增殖、免疫反應等參與調節(jié)心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展[2]?，F(xiàn)就miRNA對心肌細胞肥大的調控作用及在心肌肥厚發(fā)病中的分子生物學作用機制研究進展情況綜述如下。

1 miRNA對心肌細胞肥大的調控作用

miRNA作為基因轉錄后的調節(jié)劑在心肌細胞的功能中具有重要作用，它們可通過在心肌細胞中的特異性表達，正向或負向調節(jié)心肌細胞分化、肥大、增殖和凋亡，短期內加重實驗動物心肌肥厚，從而影響疾病的進展。

1.1 miRNA對心肌細胞肥大的正向調控作用 miR-22是心肌細胞肥大和心臟重塑的關鍵調節(jié)因子，其過表達足以誘導心肌細胞肥大[3]。在新生大鼠心肌細胞中miR-22的過表達引起心肌細胞肥大，同時誘導心肌細胞肥大標志物如利鈉肽A A(Nppa)基因的表達；而miR-22的低表達可減弱了苯腎上腺素、異丙腎上腺素或血管緊張素Ⅱ(Ang-Ⅱ)引起的心肌細胞肥大[4]。miR-206在體內和體外過度表達均導致心肌細胞肥大，而抑制miR-206的表達則加劇缺血/再灌注損傷并阻礙了心肌細胞肥大[5]。還有一些報道同樣支持miRNA的促心肌肥厚的作用。Sassi等[6]利用miR-29 ab1-/-b2c+/-和ab1+/+b2c-/-兩組小鼠進行主動脈縮窄(TAC)處理，發(fā)現(xiàn)兩組小鼠的miR-29較野生型分別減少了60%和40%。進一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-29 ab1-/-b2c+/-和ab1+/+b2c-/-兩組小鼠較野生型小鼠心臟的重量、心肌肥厚顯著降低，心肌肥厚的標記物利鈉肽A(Nppa)和Myh7/Myh6表達也顯著降低。這證實miR-29的缺失可以保護心臟因負荷過大引起心肌肥厚。Li等[7]發(fā)現(xiàn)，miR-328在轉基因小鼠心臟中過表達后，通過對SERCA2的靶向作用促進心肌肥厚。另外miR-155、miR-21等對心肌細胞肥大的發(fā)生也起著促進作用[8,9]。

1.2 miRNA對心肌細胞肥大的負向調控作用 不同的miRNA對于心肌細胞肥大的作用也不一致。大量文獻報道，miRNA與心肌細胞肥大的負調控有關。已知miR-1在心力衰竭的代償期可逆轉心肌細胞肥大，通過體內miR-1基因表達的慢性恢復，使肥大的心肌細胞發(fā)生退行改變，從而保護因超負荷壓力引起的心臟重塑。在升主動脈狹窄的SD大鼠中，給予腺病毒血清型-9，可恢復miR-1表達，進而使肥大的心肌細胞消退，心肌纖維化和減少凋亡，并使MAPK信號通路失活[10]。在異丙腎上腺素誘導的心力衰竭小鼠中，尾靜脈注射miR-1a-3pagomir(agomir-1)可減少小鼠心肌細胞肥大、心肌纖維化和凋亡。研究者進一步發(fā)現(xiàn)，miR-1a-3p通過增強線粒體ND1和COX1的表達減輕異丙腎上腺素誘發(fā)的心力衰竭[11]。肌醇1,4,5-三磷酸酯受體(IP3Rs)是在所有組織中普遍表達的鈣通道家族，miR-133是鈣通道拮抗劑。在超負荷壓力或神經(jīng)激素刺激下的心肌細胞肥大反應中，通過下調miR-133使IP(3)RⅡ水平增加，從而促進心肌細胞肥大鈣信號的傳遞和伴隨的病理改變[12]。在另一項研究[13]中，使用1型血管緊張素Ⅱ受體(AT1R)治療患有甲狀腺功能亢進的大鼠時會導致甲狀腺激素水平降低，進而導致大鼠心肌細胞肥大。此時體內miR-133被下調，其靶標SERCA2a和鈣調磷酸酶被上調。這些結果表明，miR-133通過不同的機制在心肌肥厚中起關鍵作用。另外He等[14]認為，在心肌細胞肥大中下調miR-30b-5p的表達可抑制Ca/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ的表達，表明miR-30b-5p可能是肥大性抑制劑。miR-101、miR-185等對心肌細胞肥大的發(fā)生也起到了抑制作用[15,16]。

1.3 miRNA對動物心肌肥厚的作用 Wu等[17]將小鼠進行TAC處理，并給予mir-455治療，2周后對部分小鼠進行超聲心動圖和血流動力學檢查，TAC誘導的心肌肥厚特征顯著加重；4周后，與對照組相比，經(jīng)miR-455治療的小鼠左心室壁厚度雖降低，但左心室腔尺寸未見明顯增大，同時左心室收縮力也未見明顯降低，仍舊保持心肌肥厚的狀態(tài)。實驗結果表明，miR-455在短期內加重了心肌肥厚，但長期卻減輕了病理性心肌細胞的重塑。因此，miR-455基因的替代療法可能是一種潛在的治療策略，可通過在心肌肥厚后的不同時間點調節(jié)miR-455來逆轉壓力引起的心肌肥厚并阻止心臟重塑的發(fā)生。

2 miRNA在心肌肥厚發(fā)病中的分子生物學作用機制

miRNA影響心肌肥厚的分子生物學機制是多途徑的。關于miRNA發(fā)揮正調控的作用機制，文獻[6]報道m(xù)iR-22可能通過抑制Pten來影響心肌肥厚，可能涉及磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)-9蛋白激酶B(AKT)。miR-212/132家族在不同的肥大刺激(例如Ang-Ⅱ，去氧腎上腺素或胰島素樣生長因子)后的心肌細胞中以及在TAC小鼠的心臟組織中上調。兩種miRNA似乎都靶向并負調節(jié)抗肥大和自噬的(FoxO3)轉錄因子的表達，并激活肥大型鈣調神經(jīng)磷酸酶/激活的T細胞(NFAT)信號通路的核因子[18]。

Li等[19]通過TAC建立大鼠心肌肥厚模型，在心肌肥厚組織中，自噬相關蛋白Atg-5表達上調，而miR-181a表達下調，說明miR-181a表達下調可能促進心肌細胞自噬的增強。接著用血管緊張素受體Ⅱ(AngⅡ)刺激大鼠原代心肌細胞，用自噬抑制劑3-MA抑制Atg-5的表達，從而改善Ang Ⅱ誘導的心肌細胞肥大；而Atg-5的過表達，增強心肌細胞自噬相關蛋白和肥大基因的表達。因此miR-181a通過調節(jié)Atg-5誘導的心肌自噬，下調Ang Ⅱ誘導的心肌細胞肥大。Wu等[20]發(fā)現(xiàn)，miR-365通過調節(jié)Skp2的表達抑制自噬，從而加速心肌肥厚。這說明，細胞自噬的失調可以引起心肌肥厚，miRNA是可以控制細胞自噬的機制之一。

除了上述鈣調蛋白/鈣調神經(jīng)磷酸酶/活化T細胞核因子和自噬相關通路外，Wang等[21]將小鼠進行TAC處理建立小鼠心肌肥厚模型。4周后與對照組相比，miR-10a表達明顯受抑制，TBX5水平顯著升高，這提示miR-10a和TBX5可能參與心肌肥厚的過程。同時miR-10a在心肌細胞的過度表達可顯著抑制TBX5的mRNA和蛋白表達，而miR-10a抑制劑有相反的效果。這表明miR-10a通過對TBX5的靶向作用來抑制心肌肥厚。Liu等[22]發(fā)現(xiàn)，miR-26a可能通過抑制GAT4起到抑制心肌肥厚的作用。GATA4是miR-26a的直接靶標，GATA4的過表達消除了miR-26a在心臟肥大中的抑制功能。因此猜測miR-26a可能通過抑制GATA4發(fā)揮抗肥大作用。另有研究發(fā)現(xiàn)，TAC處理的大鼠和經(jīng)苯腎上腺素治療的新生大鼠心肌細胞中均發(fā)現(xiàn)miR-1的降低。用miR-1激動劑或CDK6 siRNA處理均可減少心肌細胞的大小，ANF的表達和β-MHC和磷酸化的pRb。因此，我們認為CDK6-Rb通路的激活有助于心肌肥厚的過程中miR-1的減弱[23]。

以上研究成果雖然在一定水平上論證了miRNA正調控或負調控心肌肥厚，但其參與的調控都是多方面、多靶點的，因此miRNA影響心肌肥厚的機制有待進一步研究。

通過miRNA對心肌細胞的調控作用及其在心肌肥厚發(fā)病中的分子生物機制的學習，我們知道，目前關于miRNA療法可歸為兩類，即miRNA再表達療法和miRNA抑制療法。Zhang等[24]則證實了葛根素可通過增加miR-15b/195表達和抑制TGF-β信號通路減慢心肌肥厚的進展。研究[25]發(fā)現(xiàn)通過調節(jié)miR-27和EHMT1/2的表達可以防止H3K9甲基化損失從而緩解心肌肥厚的進展。Ren等[26]認為，阿伐他汀可通過下調miR-31的表達來緩解由于慢性間斷性缺氧導致的心肌肥厚。Fan等[27]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以通過模擬BRCA1進一步促進miR-155的基因缺失，從而防止因壓力過載或體內agomiR-155轉染引起的心肌肥厚，這些研究都可能是治療心肌肥厚的新策略。此外，由于 miRNA具有在血漿、血清中穩(wěn)定、易檢測的特點，因此可被用作生物標記物。Li等[7]認為，循環(huán)miR-133a可以作為預測慢性血液病患者的心肌肥厚的生物標志物。Zhang等[28]研究，miR-29a和miR-29因其在不同類型心肌肥厚中顯示出不同的特征，可以作為臨床上區(qū)分梗阻型和非梗阻型心肌病的生物標記物。雖然這些實驗為miRNA治療心肌肥厚打開了的門，但是想要將其直接應用到臨床，仍舊需要進一步的實驗來確保臨床效果。

綜上所述，miRNA作為基因轉錄后的調節(jié)劑在心肌細胞的功能中具有重要作用，它們可通過在心肌細胞中的特異性表達，正向或負向調節(jié)心肌細胞分化、肥大、增殖和凋亡，短期內加重實驗動物心肌肥厚，從而影響疾病的進展；miRNA影響心肌肥厚的分子生物學機制是多途徑的。miRNA調節(jié)心血管疾病的詳細分子機制仍需進一步研究。在以miRNA為基礎的臨床治療的道路上，最大的未知數(shù)是如何有效地將miRNA模擬及其抑制劑傳遞給靶器官，只有經(jīng)過嚴格的基礎和臨床研究，我們才會對這些問題有進一步的答案。