鄒軼倫 孫黨輝 李悅

心房顫動(房顫)時炎性反應、氧化應激和血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)等可促使心房發(fā)生重構(gòu)，包括電重構(gòu)、結(jié)構(gòu)重構(gòu)及神經(jīng)重構(gòu)，而心房重構(gòu)可增加房顫的易感性及房顫持續(xù)時間，導致惡性循環(huán)。心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)被認為是房顫發(fā)生和賴以維持的關鍵環(huán)節(jié)，主要病理表現(xiàn)為心肌細胞退行性變、自噬和凋亡、細胞器損傷、炎性細胞浸潤、心肌斷裂及膠原沉積等。結(jié)構(gòu)重構(gòu)能夠?qū)е滦姆考‰娀顒游蓙y，促進多重折返形成，導致房顫發(fā)生。同時，結(jié)構(gòu)重構(gòu)能改變縫隙連接蛋白的水平及分布，導致心房收縮不協(xié)調(diào)，進一步促進房顫發(fā)生發(fā)展。

人類基因組絕大多數(shù)基因通過中心法則轉(zhuǎn)錄成RNA，但僅有1%～2%能夠翻譯出蛋白質(zhì)，稱為編碼RNA，不能編碼蛋白質(zhì)的RNA稱為非編碼RNA，主要包括微小RNA(miRNA)、長鏈非編碼RNA(lncRNA)、環(huán)狀RNA(circRNA)以及小核RNA(snRNA)、小核仁RNA(snoRNA)和小干擾RNA(siRNA)等。非編碼RNA在房顫結(jié)構(gòu)重構(gòu)中發(fā)揮重要調(diào)控作用，本文介紹非編碼RNA對房顫心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)的調(diào)節(jié)作用和分子機制，及其在房顫防治中的應用前景。

1 miRNA在房顫結(jié)構(gòu)重構(gòu)中的作用

miRNA是長度為19～23個核苷酸的單鏈非編碼RNA，其通過與目標mRNA 3′端非翻譯區(qū)(3′-UTR)互補結(jié)合，調(diào)節(jié)靶標mRNA的降解和翻譯，指導RNA誘導沉默復合體調(diào)節(jié)靶基因表達，介導轉(zhuǎn)錄后基因調(diào)控，在細胞生長、增殖、分化和代謝等多種生理過程中發(fā)揮重要作用。房顫心房重構(gòu)的發(fā)生與多種miRNA密切相關。

1.1 miRNA與心肌纖維化

1.1.1 miR-10a 動物研究顯示，miR-10a過表達可促進房顫大鼠心房組織和體外成纖維細胞(CF)中Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白、α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)和轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β1蛋白的表達，抑制Smad7蛋白表達，促進CF增殖，延長房顫持續(xù)時間，miR-10a特異性拮抗劑可抑制上述效應。此外，給予TGF-β1可逆轉(zhuǎn)miR-10a下調(diào)對心臟纖維化的抑制作用。生物信息學分析和熒光素酶檢測結(jié)果表明，miR-10a可直接與原癌基因Bcl-6的3′-UTR結(jié)合，而Bcl-6表達與TGF-β1表達呈負相關。上述結(jié)果表明，miR-10a可能通過直接作用于靶基因Bcl-6，激活TGF-β1/Smads信號途徑，促進心臟纖維化[1]。

1.1.2 miR-17 Zhang等[2]在TGF-β1誘導的CF中發(fā)現(xiàn)miR-17表達水平升高，伴有CF增殖和膠原蛋白分泌增加，miR-17可負向調(diào)節(jié)Smad7 mRNA和蛋白水平，沉默miR-17或過表達Smad7均可抑制TGF-β1誘導的CF增殖和膠原蛋白分泌。白藜蘆醇可通過降低CF細胞中miR-17，促進Smad7表達，從而抑制TGF-β1誘導的CF增殖和膠原蛋白分泌，改善CF纖維化。

1.1.3 miR-323a-3p AngⅡ可誘導大鼠CF中miR-323a-3p上調(diào)，使Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)2和MMP9的mRNA表達水平增加，而miR-323a-3p下調(diào)則可抑制大鼠CF增殖、膠原蛋白產(chǎn)生及TGF-β蛋白表達。熒光素酶實驗證實組織金屬蛋白酶抑制因子3(TIMP3)是miR-323a-3p的靶標，而TIMP3可負向調(diào)控TGF-β表達，從而抑制CF增殖和Ⅰ型膠原蛋白和Ⅲ型膠原蛋白的分泌。該研究提示，miR-323a-3p可通過TIMP3/TGF-β途徑促進心臟纖維化，抑制miR-323a-3p可能成為治療心臟纖維化治療的潛在靶標[3]。

1.1.4 miR-425和miR-744 AngⅡ處理CF可下調(diào)miR-425和miR-744，使Ⅰ型膠原蛋白和α-SMA過度表達，促進心肌纖維化，而miR-425或miR-744過表達可顯著逆轉(zhuǎn)上述作用。雙熒光素酶測定和免疫印跡均證實TGF-β1是miR-425和miR-744的直接靶標。miR-425和miR-744可通過抑制TGF-β1表達抑制心肌纖維化[4]。

1.2 miRNA與心房纖維化

1.2.1 miR-21 miR-21在心臟纖維化中發(fā)揮重要作用，其促纖維化作用主要與抑制軟脂?；椎鞍?(Spry1)有關。房顫患者心房肌miR-21表達上調(diào)，抑制下游Spry1蛋白表達，引起膠原合成增加，導致心房纖維化。動物研究也發(fā)現(xiàn)，上調(diào)心房CF中miR-21，可激活促絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)信號通路，抑制Spry1蛋白表達，從而促進心房重構(gòu)和纖維化。miR-21特異性拮抗劑能夠顯著抑制MAPK/ERK信號通路，減輕心房纖維化[5]。miR-21還可通過降低腫瘤抑制細胞黏附分子1(CADM1)表達，促進轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)磷酸化，通過CADM1/STAT3通路促進炎性反應相關的心房纖維化[6]。在心包炎和房顫大鼠模型中給予miR-21特異性拮抗劑可抑制STAT3磷酸化、纖維化相關基因表達并降低房顫易感性。此外，快速心房起搏家兔的心房肌可使miR-21表達上調(diào)，miR-21通過TGF-β1/Smad信號通路抑制Smad7表達，促進Ⅰ型膠原蛋白和Ⅲ型膠原蛋白沉積，引起心肌纖維化，導致房顫發(fā)生[7]。miR-21還可通過抑制磷酸酶與張力蛋白同源物(PTEN)基因，促進磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)表達，增加心房間質(zhì)膠原含量，促進心房結(jié)構(gòu)重構(gòu)。多西環(huán)素可通過抑制miR-21和PI3K表達，減輕慢性間歇缺氧誘導的心房肌纖維化，提示多西環(huán)素可能通過miR-21/PI3K/PTEN信號通路抑制房顫的心房纖維化[8]。上述研究證實，miR-21可通過多種途徑參與心房纖維化，抑制miR-21相關信號通路，可逆轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)重構(gòu)，減少房顫發(fā)生發(fā)展。

1.2.2 miR-27b 活化素受體樣激酶5(ALK5)是TGF-β1-Ⅰ型受體(TGF-β-RⅠ)，當與上游TGF-β1特異性結(jié)合時，Smad2/Smad3發(fā)生磷酸化并進入細胞核，誘導促纖維化基因轉(zhuǎn)錄，該過程是AngⅡ介導的心臟重構(gòu)和纖維化的重要環(huán)節(jié)。與對照組相比，AngⅡ誘導組小鼠心房肌細胞miR-27b表達呈時間依賴性降低。miR-27b過表達可顯著抑制Ⅰ型膠原蛋白α1(COL1A1)和Ⅲ型膠原蛋白α1(COL3A1)的沉積以及纖溶酶原激活物抑制劑1(PAI-1)和α-SMA的表達，從而減輕AngⅡ誘導的心房纖維化。雙熒光素酶分析證實miR-27b與ALK5 mRNA的3′-UTR存在保守的結(jié)合位點，miR-27b可直接抑制 ALK5的活性與表達。miR-27b通過與ALK5 mRNA的3′-UTR結(jié)合，負向調(diào)控ALK5/Smad-2/3信號通路，改善房顫纖維化和房顫發(fā)展[9]。miR-27b-3p過表達可降低房顫的發(fā)生率和持續(xù)時間，減輕心房纖維化，增加心房連接蛋白(CX)43表達，并降低Ⅰ型膠原蛋白、α-SMA、Ⅲ型膠原蛋白、TGF-β1、Wnt家族成員3a(Wnt3a)及p-β-連環(huán)蛋白的表達。熒光素酶活性測定結(jié)果表明，Wnt3a是miR-27b-3p的靶標。上述研究表明，miR-27b-3p通過靶向調(diào)節(jié)Wnt3a及Wnt/β-連環(huán)蛋白信號通路，增加CX43表達，減弱心房纖維化[10]。

1.2.3 miRNA-29b Ⅰ、Ⅲ型膠原蛋白是構(gòu)成心肌膠原的主要成分，膠原纖維的數(shù)量及分布改變可促進纖維化發(fā)生。miRNA-29b可靶向調(diào)控COL1A1和COL3A1等膠原纖維蛋白，引起細胞外基質(zhì)沉積。與健康人相比，房顫患者和充血性心力衰竭合并房顫患者血漿miRNA-29b水平顯著降低(分別減少54%和84%)[11]。在小鼠模型中通過腺病毒沉默miRNA-29b可顯著增加心房肌COL1A1表達和膠原含量，提示miRNA-29b表達下調(diào)可減少對COL1A1和COL3A1的轉(zhuǎn)錄抑制，增加心房組織膠原含量，促進心房纖維化，增加房顫易感性。

1.2.4 miR-30a和miR-30c 在快速起搏的房顫兔模型中，心房組織中miR-30a減少伴有轉(zhuǎn)錄因子Snail1、骨膜素表達水平升高和組織纖維化加重，體外實驗顯示miR-30a過表達可抑制大鼠心臟CF中Snail1、骨膜素表達，而骨膜素表達水平與纖維化程度呈正相關。雙熒光素酶實驗證實miR-30a可通過與Snail1 mRNA的3′UTR結(jié)合在CF中負向調(diào)節(jié)Snail1表達。因此，推測miR-30a和Snail1可能是治療房顫所致心肌纖維化的潛在靶標，但Snail1調(diào)節(jié)骨膜素的機制尚待進一步證實。Xu等[12]發(fā)現(xiàn)，miR-30c在腹主動脈縮窄(AAC)大鼠模型和TGF-β1誘導的CF中顯著下調(diào)。體外實驗證實，miR-30c過表達可靶向抑制TGF-β1-Ⅱ型受體(TGF-β-RⅡ)表達，從而抑制CF增殖、分化、遷移和膠原蛋白產(chǎn)生，而下調(diào)miR-30c則效果相反。經(jīng)腺病毒介導將miR-30c轉(zhuǎn)移到大鼠下腔靜脈中，可減輕AAC后左房纖維化，提示miR-30c可能是心房纖維化的潛在治療靶標。

1.2.5 miR-133和miR-590 結(jié)締組織生長因子(CTGF)是細胞外基質(zhì)合成的促進因子，在多種器官組織纖維化過程中發(fā)揮重要作用。miR-133通過與CTGF mRNA的3′-UTR直接作用，抑制CTGF產(chǎn)生。敲減心肌細胞和CF中miR-133，可促進CTGF表達；給予miR-133激動劑則起到相反作用[13]。在房顫犬模型中，心房肌miR-133表達顯著降低，而膠原蛋白含量和纖維化水平增加[14]。由此可見，miR-133通過負向調(diào)控CTGF表達逆轉(zhuǎn)房顫相關的心肌纖維化。此外，在快速心房起搏誘導的房顫犬模型中，尼古丁可使快速起搏犬的房顫易感性提高8～15倍，并刺激心房產(chǎn)生大量膠原，促進心房纖維化，這可能與尼古丁抑制miR-133和miR-590表達、促進TGF-β1和TGF-β-RⅡ表達有關，而過表達miR-133或miR-590均可抑制尼古丁的上述效應。將miR-133或miR-590轉(zhuǎn)染至體外培養(yǎng)的心房CF，可見miR-133或miR-590上調(diào)能降低TGF-β1和TGF-β-RⅡ蛋白水平及心房膠原含量。因此，miR-133/miR-590能夠抑制房顫犬模型中尼古丁誘導的心房纖維化，改善房顫結(jié)構(gòu)重構(gòu)[15]。

1.2.6 miR-146b-5p 組織金屬蛋白酶抑制因子4(TIMP4)可抑制MMP-9，參與細胞外基質(zhì)降解和纖維化形成。Wang等[16]發(fā)現(xiàn)，在房顫患者心房組織中，miR-146b-5p、MMP-9和膠原含量增加，而TIMP4下調(diào)。熒光素酶實驗證實，TIMP-4是miR-146b-5p的直接靶標，而CF中轉(zhuǎn)染miR-146b-5p可降低TIMP4并增加膠原含量。

2 lncRNA在房顫結(jié)構(gòu)重構(gòu)中的作用

lncRNA是長度>200核苷酸的非編碼RNA，lncRNA在心力衰竭、心肌肥厚和房顫等多種心血管疾病中起著重要作用。

2.1 lncRNA與心肌纖維化

2.1.1 lncRNA-生長停滯特異性轉(zhuǎn)錄子5(GAS5) ALK5為TGF-β-RⅠ，抑制ALK5表達可拮抗心肌纖維化過程。Lu等[17]研究顯示，房顫患者右心耳組織ALK5表達上調(diào)而GAS5顯著降低。體外實驗證實，GAS5過表達可抑制ALK5表達和心肌細胞生長；敲除GAS5后，ALK5表達明顯升高并伴有心肌細胞增殖活躍，進一步分子機制實驗證實GAS5能夠直接調(diào)控ALK5。GAS5通過靶向作用于ALK5抑制心肌細胞增殖，逆轉(zhuǎn)心肌纖維變性，誘導重構(gòu)。

2.1.2 lncRNA-NRON 巨噬細胞在不同信號因子刺激下，分化為經(jīng)典激活型(M1)或替代激活型(M2)。M1型巨噬細胞主要發(fā)揮促炎作用，而M2型巨噬細胞發(fā)揮組織損傷修復作用，兩者可相互轉(zhuǎn)化。調(diào)節(jié)M1/M2轉(zhuǎn)化平衡，可減少心肌重構(gòu)并改善心功能。活化T細胞核因子3(NFATc3)是一種敏感的轉(zhuǎn)錄因子，可與細胞核中白細胞介素(IL)-12的啟動子結(jié)合，促進IL-12轉(zhuǎn)錄。IL-12可促進M2型巨噬細胞極化為M1型，引起心肌纖維化。Sun等[18]采用活化T細胞核因子的非編碼RNA阻遏物NRON和IL-12過表達載體共轉(zhuǎn)染的AngⅡ誘導的小鼠心房CF，將巨噬細胞與CF共同培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)NRON可通過抑制NFATc3活性，減少IL-12轉(zhuǎn)錄和表達，以此促進M2向M1轉(zhuǎn)化，抑制膠原生成，減輕AngⅡ所致纖維化。而IL-12過表達可拮抗NRON上述作用。NRON通過調(diào)節(jié)巨噬細胞M1/M2極化抑制心肌纖維化，有望成為房顫治療的新靶點。

2.1.3 lncRNA-PCAT1 房顫患者心房組織中前列腺癌相關轉(zhuǎn)錄物1(PCAT1)、TGF-β1表達明顯上調(diào)，敲除PCAT1可顯著抑制CF增殖及TGF-β1表達。PCAT1可通過調(diào)控TGF-β1表達，誘導CF增殖活化，促進心房重構(gòu)[19]。

2.2 lncRNA與心房成纖維化

2.2.1 lncRNA-PVT1 房顫患者左房組織中變異性漿細胞瘤異位1(PVT1)的表達隨心功能分級增加而逐漸升高，并與Spry1、Ⅰ型膠原蛋白和Ⅲ型膠原蛋白升高呈正相關，與miR-128-3p降低呈負相關。PVT1過表達可顯著抑制miR-128-3p，上調(diào)AngⅡ誘導的Ⅰ、Ⅱ型膠原蛋白及TGF-β1/Smad信號相關蛋白的表達，而敲除PVT1則可拮抗上述作用。雙熒光素酶實驗證實miR-128-3p與PVT1及Sp1 mRNA均存在作用位點。PVT1可通過海綿作用抑制miR-128-3p表達，并通過miR-128-3p/SP1/TGF-β1/Smad軸促進心房纖維化[20]。

2.2.2 lncRNA-MIAT 在房顫大鼠模型心房組織和外周血白細胞中，心肌梗死相關轉(zhuǎn)錄本(MIAT)表達顯著增加，而miR-133a-3p表達顯著減少。敲除MIAT可上調(diào)miR-133a-3p表達，抑制Ⅰ型膠原蛋白、Ⅱ型膠原蛋白、CTGF和TGF-β1等纖維化相關基因表達，增加房顫有效不應期，減少房顫持續(xù)時間以及心肌細胞凋亡，減輕房顫誘發(fā)的心房纖維化。而miR-133a-3p拮抗劑可逆轉(zhuǎn)上述作用。雙熒光素酶實驗證實miR-133a-3p受MIAT直接調(diào)控。MIAT靶向調(diào)控miR-133a-3p，使其表達下調(diào)，從而減輕房顫和房顫誘發(fā)的心肌纖維化[21]。

3 circRNA

circRNA是通過前體mRNA反向剪接下游3個剪接位點和上游5個剪接位點形成的具有環(huán)形結(jié)構(gòu)、長度約為100個堿基的非編碼RNA。circRNA在進化過程中高度保守，能夠與其他非編碼RNA特別是miRNA，通過海綿效應或競爭性結(jié)合內(nèi)源RNA調(diào)節(jié)基因表達，參與miRNA介導的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)。circRNA在房顫發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。

3.1 circRNA-1099等

miRNA-29b表達下調(diào)可促進COL1A1和COL3A1的mRNA轉(zhuǎn)錄，增加心房膠原含量，導致心房纖維化。Hu等[22]發(fā)現(xiàn)，miR-29b-1/2與24種表達下調(diào)的circRNA(如circRNA-1099、circRNA-11017及circRNA-11040等)相互作用，直接或間接參與房顫結(jié)構(gòu)重構(gòu)。

3.2 circRNA-002085

circRNA相關競爭性內(nèi)源RNA(ceRNA)網(wǎng)絡分析顯示，非瓣膜性持續(xù)性房顫患者左心耳中circRNA-002085顯著上調(diào)，生物信息學分析顯示circRNA-002085與miR-21存在相互作用[23]。如前所述，miR-21可通過多種途徑促進心肌纖維化，但circRNA-002085與miR-21間的作用機制尚未闡明。

3.3 circRNA-000203

miR-26b-5p過表達可抑制心臟CF中Ⅰ型膠原α2(COL1A2)、COL3A1、CTGF和α-SMA的表達。而circRNA-000203在AngⅡ誘導的小鼠心臟CF中顯著上調(diào)。circRNA-000203過表達可增加小鼠CF中COL1A2、COL3A1和α-SMA的表達。雙熒光素酶檢測表明，miR-26b-5p可與COL1A2和CTGF的3′UTR靶向結(jié)合，而circ-000203可阻斷上述作用。circRNA-000203通過抑制miR-26b-5p促進心肌纖維化[24]。

3.4 circRNA-010567

circRNA-010567在AngⅡ誘導小鼠心臟CF中顯著上調(diào)。生物信息學及雙熒光素酶實驗證實，miR-141與circRNA-010567及TGF-β1均存在作用位點。沉默circRNA-010567可上調(diào)miR-141并抑制TGF-β1及纖維化相關蛋白(Ⅰ型膠原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白和α-SMA)的表達，提示circRNA-010567/miR-141/TGF-β1軸在心肌纖維化中發(fā)揮重要作用[25]。

4 展望

非編碼RNA在房顫發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，其由于穩(wěn)定性和易獲得性成為房顫診斷的潛在生物標志物。隨著研究不斷深入，非編碼RNA在房顫發(fā)生發(fā)展中的作用機制將被進一步揭示，并有可能為房顫的預防及個體化治療提供新思路。