李文慧 張洪亮 王 越 董 建 李丹陽 金鑫馨

佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科，黑龍江佳木斯 154003

隨著生命科學(xué)進入后基因組時代，人們已經(jīng)不滿足于對編碼蛋白質(zhì)基因的研究，而是開始著眼于探尋非編碼基因的相關(guān)功能。微小RNA（microRNA，miRNA）的發(fā)現(xiàn)為人類基因調(diào)控的研究提供了新的方向。1993年Lee等[1]從秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)lin-4通過與表達lin-14蛋白的信使核糖核酸（messenger RNA，mRNA）結(jié)合并抑制其表達以調(diào)節(jié)線蟲的發(fā)育。這一發(fā)現(xiàn)被視作線蟲獨有的生物學(xué)現(xiàn)象而未引起科學(xué)家們的重視。直到2000年，研究人員發(fā)現(xiàn)let-7[2]，這種在真核生物體內(nèi)廣泛存在且高度保守的非編碼小RNA才被大家所關(guān)注。目前已知的人類miRNA有3000個以上，最初的分析推測其可調(diào)控人類至少三分之一的編碼基因[3-4]。也就是說miRNA為多種疾病的診斷、治療及預(yù)后提供了潛在靶點。本文將重點敘述miRNA與心血管疾病的關(guān)系與相關(guān)研究進展。

1 miRNA的形成及作用機制

1.1 miRNA的形成

miRNA是一類長度為18～25個核苷酸組成的一類非編碼小RNA。其中有大約35%～52%經(jīng)生物信息學(xué)分析表明存在于編碼蛋白質(zhì)基因的內(nèi)含子中[5]。miRNA的生物發(fā)生是一個復(fù)雜的過程，需要細胞核和細胞質(zhì)兩個階段[6]。首先大多數(shù)miRNA由RNA聚合酶Ⅱ從miRNA相關(guān)的DNA或內(nèi)含子中加工成為具有5’帽狀結(jié)構(gòu)的多聚腺苷酸RNA鏈，稱為初級miRNA（pri-miRNA）。PrimiRNA隨后被由DGCR8和核糖核酸酶Drosha組成的復(fù)合物微處理器切割成為長度為70nt左右的發(fā)夾樣雙鏈RNA，稱為前體miRNA（pre-miRNA）[7]。之后pre-miRNA被Exportin-5從細胞核導(dǎo)出至細胞質(zhì)中，在胞質(zhì)中被Dicer進一步切割成長約22nt的雙鏈miRNA。miRNA雙鏈與miRNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合物（RISC）結(jié)合，隨后miRNA雙鏈被Argonaute蛋白解開，成熟鏈留在RISC中與靶mRNA結(jié)合發(fā)揮基因調(diào)控作用，而另一條乘客鏈則被水解[8]。

1.2 miRNA的作用機制

miRNA通過與靶mRNA的3’非翻譯區(qū)（3’UTR）相結(jié)合在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達。其中miRNA的5’端2～8位核苷酸被認為決定了與靶mRNA 3’UTR的配對特異性而被稱為種子序列[9-10]。miRNA與靶mRNA的結(jié)合方式有完全互補配對和不完全互補配對兩種。若miRNA與靶基因完全互補配對則靶mRNA被降解；若兩者不完全互補配對，則靶mRNA的翻譯被抑制而不影響mRNA水平。越來越多的證據(jù)顯示miRNA廣泛參與了生物發(fā)育以及疾病發(fā)生、進展的各個環(huán)節(jié)。miRNA已經(jīng)可以從血液、唾液、尿液等體液中被分離出來用以作為疾病的新型生物標志物[11]。目前用于檢測miRNA的方法有定量聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）、微陣列分析以及RNA測序等[12]。

2 miRNA在心血管疾病中的作用

根據(jù)美國心臟病協(xié)會（American Heart Association on Heart Disease and Stroke）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。全球范圍內(nèi)每年大約有1730萬人死于心血管疾病及相關(guān)并發(fā)癥[13]，并且這個數(shù)字還在逐年增加。miRNA的發(fā)現(xiàn)和研究為診斷和治療心血管疾?。╟ardiovascular disease，CVD）提供了新的思路。

2.1 miRNA與心力衰竭

心力衰竭是大多數(shù)心血管疾病的終末表現(xiàn)及死亡原因。損傷因子使心肌細胞肥大、壞死、凋亡出現(xiàn)心肌重構(gòu)現(xiàn)象從而引發(fā)心肌損傷、心力衰竭[14]。研究表明多種miRNA分子參與了心肌重構(gòu)的過程。miR-1作為心肌細胞中特異性表達的miRNA在心力衰竭心臟中表達下調(diào)。在主動脈縮窄的大鼠模型中，miR-1的表達水平與心肌肥厚程度成反比，說明miR-1具有抑制心肌肥厚的作用[15]。此外，miR-21在心臟纖維化過程中表達上調(diào)，針對miR-21的膽固醇修飾拮抗劑的應(yīng)用可預(yù)防纖維化和心肌肥大[16]。此外在糖尿病心肌病中，miR-133a和miR-373都參與了心肌細胞增強因子2C（MEF2C）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，MEF2C通過激活p300基因介導(dǎo)心肌纖維化[17]。miR-155作為一種多功能miRNA也在心衰患者血清中上調(diào)并與患者的預(yù)后指標左心室質(zhì)量指數(shù)呈正相關(guān)[18]。除此之外研究還發(fā)現(xiàn)衰竭心臟與正常心臟相比尚有miR-25、miR-30等表達下調(diào)，以及miR-195、miR-199a/b等表達上調(diào)[19]。

2.2 miRNA與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是一種血管壁的慢性炎癥性疾病，主要涉及血管內(nèi)皮細胞功能障礙以及脂類物質(zhì)在血管壁的異常沉積。目前主流的治療方法為經(jīng)皮冠狀動脈介入術(shù)或冠狀動脈旁路移植術(shù)[20]。然而這兩種方法均有造成血管損傷的風險，有很大一部分患者需要二次干預(yù)。miRNA的出現(xiàn)為動脈粥樣硬化提供了潛在的治療靶點。miR-145是維持血管平滑肌收縮性與分化水平的關(guān)鍵因子。研究表明在載脂蛋白E缺失的小鼠體內(nèi)，過表達miR-145可減小動脈粥樣硬化斑塊的大小并誘導(dǎo)斑塊向更穩(wěn)定的表性轉(zhuǎn)化[21]。此外miR-222也通過靶向p27來抑制血管平滑肌的增殖來穩(wěn)定斑塊[22]。同時miR-21、miR-34a等miRNA也在動脈粥樣硬化模型中大量表達并檢測到它們的靶基因相應(yīng)下調(diào)[23]，說明它們可能也參與動脈粥樣硬化的進程。還有研究表明在剪切應(yīng)力的影響下血管內(nèi)皮細胞會釋放一系列穩(wěn)態(tài)因子并表達相應(yīng)miRNA以對抗動脈粥樣硬化進程，但兩者之間的對應(yīng)關(guān)系尚不完全清楚[24]。

2.3 miRNA與心肌梗死

心肌梗死是由于心肌的急性缺血導(dǎo)致的心肌組織的損傷，是人類心血管疾病的主要死亡原因。miR-126在內(nèi)皮細胞特異表達，心肌梗死后miR-126表達升高對缺血后心肌內(nèi)血管新生有重要作用，它主要通過抑制Spred-1的表達，減弱其對血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，F(xiàn)GF）激活的信號通路的抑制作用從而促進血管新生[10]。此外miR-1和miR-208也在心肌梗死大鼠模型中表達增加，且miR-1水平與梗死面積呈正相關(guān)[25]。有趣的是在急性心肌梗死患者的尿液中miR-1水平同樣增高，可達健康人的60倍，而miR-208卻水平很低不易檢出[26]。急性心肌梗死后循環(huán)中增高的還有miR-21、miR-499等[27]。在所有這些增高的miRNA中miR-499的特異性和敏感性較高，因其在心肌梗死后的4 h內(nèi)即可被檢測到，檢測時間早于臨床通用的肌鈣蛋白[28]，因此有望取代肌鈣蛋白成為新的心肌損傷標志物。

3 miRNA在心血管疾病診斷及治療中的挑戰(zhàn)與展望

當然科研工作者在研究miRNA的過程中同樣遇到了一些挑戰(zhàn)，例如未經(jīng)修飾的寡核苷酸會被血液中的核酸酶降解，要如何選用正確的化學(xué)修飾以保證其在循環(huán)中的穩(wěn)定性；以及一些核苷酸序列在經(jīng)過化學(xué)修飾后出現(xiàn)需求功能之外的分子毒性，要如何避免這種毒性給機體帶來的額外傷害[29]；還有如何選用正確的給藥方式以確保目的基因能順利傳遞到靶基因。這些都是亟待解決的問題。

miRNA作為基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在心血管疾病中的作用已經(jīng)日漸受到國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。其在心血管系統(tǒng)的特異性表達為心血管疾病的診斷治療及預(yù)后提供了新的思路。miRNA作為新的生物標志物及治療靶點在不久的將來必會為患者帶來福音。