王永涛(综述)，马依彤 (审校)

(新疆医科大学第一附属医院心脏中心，乌鲁木齐 830054)



微RNA在干细胞移植治疗心肌梗死中的作用

王永涛△(综述)，马依彤※(审校)

(新疆医科大学第一附属医院心脏中心，乌鲁木齐 830054)

摘要：微RNA(miRNA)是一类广泛存在于人体内的含约22个核苷酸的非编码小分子单链RNA，通过与靶信使RNA 3′非翻译末端特异性结合，在转录后水平调节靶基因翻译。近年来，国内外研究发现，miRNA参与众多心血管疾病的病理生理过程，并可通过调控细胞分化、血管新生、细胞凋亡等过程影响干细胞移植治疗心肌梗死。该文综合当前文献，就miRNA在干细胞移植治疗心肌梗死中的作用予以综述。

关键词：心肌梗死;微RNA;干细胞

急性心肌梗死是目前人类死亡的主要原因之一，正确积极的治疗对心肌梗死的预后至关重要。近年来，通过细胞移植技术，人们试图将干细胞移入受损心肌组织中，分化为心肌细胞，替代坏死心肌，改善心功能。这为心肌梗死提供了全新的治疗策略。然而，在体外实验发现，干细胞在梗死心肌的生存能力差，栽种的干细胞大量死亡，因此干细胞移植的效果并不理想[1]。研究发现，微RNA(microRNA，miRNA)几乎参与所有干细胞移植治疗梗死心肌的过程，因此认为，调控干细胞内miRNA的水平可有效改善干细胞移植的治疗效果[2-3]。该文将从细胞分化、移植后干细胞的生存能力、血管新生及细胞凋亡等方面综述miRNA在干细胞移植治疗心肌梗死中的作用。

1影响细胞分化

miR-1、miR-133a可以促进干细胞向心肌细胞的分化。Takaya等[4]研究了小鼠胚胎干细胞向心肌细胞分化时miR-1、miR-133a的表达谱，并发现这些miRNA在自发分化时表达均上调；在小鼠和人类中胚层的胚胎干细胞早期发育过程中，miR-1和miR-133a的功能性表达促进了中胚层的诱导，并在斑马鱼和小鼠等动物中抑制了其向外胚层和内胚层的分化。Ivey等[5]的研究中，小鼠胚胎干细胞胚体分化后第4日，中胚层即可检测到miR-1和miR-133a的表达，两者均可促进多能干细胞早期中胚层标志分子Bry的表达。Chen等[6]利用爪蟾胚胎进行在体实验，发现过量表达miR-133a的胚胎干细胞虽然能够形成心肌组织，但由于这种胚胎处于高度的分化状态，导致心脏在发育过程中不能环化形成心腔。这一结果提示，miR-133a的正常表达对于心肌形成十分重要。有研究证明，化合物56—表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)抑制剂的一种，可通过抑制EGFR的表达促进人骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化，向梗死心肌移植经过化合物56处理的人骨髓间充质干细胞后，可以显著提高干细胞向心肌细胞分化，改善心脏功能；而miR-133a的靶目标恰好为EGFR，其可抑制EGFR的表达，将转染了miR-133a的人骨髓间充质干细胞移植到梗死心肌区域，可以显著降低EGFR的表达，并促进骨髓间充质干细胞向心肌细胞的分化[7]。研究表明，miR-1也可靶向抑制胚胎干细胞周期依赖性激酶9的表达而调节心肌细胞的增殖和分化[4]。现已研究证明，Notch配基DU-1的编码基因DLl1为miR-1的靶基因，miR-1通过抑制DU-1蛋白的表达，从而抑制Notch信号通路，促进胚胎干细胞向心肌细胞分化[5]。Huang等[8]通过转染的方法使miR-1在间充质干细胞中高表达，并观察到在第1、7、14日Notch信号通路的下游靶分子hairy and enhancer of split-1(Hes-1)显著降低，而特异性心脏基因表达上调；单独剔除Hes-1也得到了相同的结果。由此表明，miRNA-1可通过负性调节Hes-1的表达促进干细胞向心脏系统分化。

2影响移植的干细胞的生存能力

miR-210在骨髓间充质干细胞缺氧和低氧环境下可被诱导表达[9]。高水平的miR-210可以正向调控缺氧诱导因子1α(hypoxia induciactor 1α,HIF-1α)蛋白的水平，而HIFs可以通过参与细胞代谢、血管生成、红细胞生成、细胞增殖、分化和凋亡等过程，调控干细胞对缺氧环境的反应，从而增强缺氧条件下人骨髓间充质干细胞的存活能力[10-12]。Chang等[13]试验证明，将miR-210转染到缺氧环境下的骨髓间充质干细胞中，使骨髓间充质干细胞中miR-210表达上调，可增强蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)和细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)活性，使骨髓间充质干细胞存活率明显提高。研究表明，miR-34a也可以影响细胞治疗中细胞的功能和存活，miR-34a是在心力衰竭患者的骨髓源细胞中诱导产生的，并且，在体外抑制miR-34a可以促进细胞的存活；在体外骨髓源细胞移植治疗急性心肌梗死时，miR-34a的抑制剂可以增强移植细胞的功能改善梗死心肌的恢复；相反，过表达miR-34a可以诱导细胞的死亡，并且可以通过增加衰老使促血管生成细胞的促血管生成活性进一步降低[14]。

3影响血管新生

miR-126可促进干细胞移植时血管新生的能力。Chen和Zhou[15]的研究中，通过结扎冠状动脉建立心肌梗死小鼠模型，将动物随机分为3组，即在小鼠梗死区心肌内注射转染miR-126的骨髓间充质干细胞组、骨髓间充质干细胞组和对照组；结果显示，与另外两组比较，注射转染miR-126的骨髓间充质干细胞组心脏ERK、磷酸化ERK、Akt和磷酸化Akt基因水平明显升高，心肌梗死区域毛细血管密度显著增加，左心室射血分数和缩短分数也明显改善，证明了移植转染miR-126 的骨髓间充质干细胞可以改善小鼠心肌梗死区域的血管形成和心脏功能，并且其调控过程很可能与Akt/ERK途径的激活有关。此外，miR-126可以通过下调磷脂酰肌醇-3激酶/Akt信号通路的抑制剂，激活促存活Akt信号通路，从而促进细胞的存活[16]。miR-126还可调控骨髓间充质干细胞中的Notch配体 DLL4通路途径，通过控制这一途径，miR-126不仅提高细胞的存活，也促进了小管样组织的发生[17]。研究发现，miR-17-92家族(包括miR-17、miR-18a、miR-19a、miR-20a、miR-19b及miR-92a)与肿瘤血管发生有关[18]；miR-320在糖尿病大鼠的微血管内皮上缺失功能表达，表明miR-320在缺血性疾病中可能有促血管生成的作用[19]。

4影响细胞凋亡

在已知的数百种miRNA中，miR-1被认为最具有心肌特异性，对其机制的研究也比较清楚。目前认为，miR-1主要参与心肌缺血后调控细胞凋亡过程，向梗死心肌移植转染miR-1 的干细胞后，可明显减少心肌细胞凋亡，增强干细胞存活能力[4]。研究证明，向心肌梗死区域移植miR-1高表达的胚胎干细胞后，可以通过激活磷酸化Akt途径，抑制胱天蛋白酶3、磷酸酶、张力蛋白同源物及超氧化物的生成，从而保护心肌不受心肌梗死诱导的细胞凋亡的影响[20]。Glass和Singla[21]的研究也表明，向梗死心肌移植胚胎干细胞和转染miR-1的胚胎干细胞后4周，后者心肌中磷酸化Akt蛋白水平显著升高，而人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因水平明显降低；通过原位末端转移酶标记技术和胱天蛋白酶3活性检测，发现心肌细胞凋亡明显减少，通过超声心动图等检查发现缩短分数和射血分数则明显提高。Huang等[22]的研究中，对冠状动脉结扎的小鼠心肌梗死区域分别注射骨髓干细胞和转染了miR-1的骨髓干细胞，结果显示，在小鼠的梗死区域，两组移植的骨髓干细胞均可以分化为心肌细胞，但转染了miR-1的骨髓干细胞在心脏修复和改善心功能方面更为有效，因为miR-1增强了骨髓干细胞的存活能力和分化能力。此外，miR-34a也可影响细胞凋亡信号，其可靶向作用于抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤，从而抑制细胞周期调控者周期素D2和细胞周期蛋白依赖性激酶，阻断细胞增殖，使细胞凋亡[14，23]。研究表明，miR-21、miR-221、miR-24三者一起可以明显改善心脏祖细胞的移植效率，可一起靶向作用于细胞凋亡蛋白Bim，阻断凋亡通路，从而影响细胞凋亡[24]。

5小结

在过去的十年里，干细胞移植疗法和miRNA已经成为人们关注的热点。改变干细胞内的miRNA水平后再将其移植到梗死心肌区域，可有效提高干细胞在梗死区域的存活，改善心脏功能。但是，miRNA在临床治疗中的应用仍面临着困难和挑战，miRNA的生物学作用机制还远没有被阐释清楚，现阶段大规模的基因治疗临床试验也是不允许的[25]。相信随着研究的深入，miRNA将成为一个新的作用靶点，用于调控干细胞移植治疗心肌梗死。

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MiRNA′s Role in the Stem Cell Transplantation for Treatment of Myocardial InfarctionWANGYong-tao，MAYi-tong.(HeartCenter，theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity，Urumqi830054,China)

Abstract：MicroRNA(miRNA) is a non-coding small single stranded RNA of about 22 nucleotides,widely exist in the human body.It regulates the translation of target gene at the post transcriptional level through specific binding with the target mRNA 3′ untranslated terminal.miRNA participates in the pathophysiology of many cardiovascular diseases,which can affect stem cell transplantation in the treatment of myocardial infarction by regulating cell differentiation,angiogenesis,apoptosis and other processes.Here is to make a review of MiRNA′s role in the stem cell transplantation for treatment of myocardial infarction.

Key words：Myocardial infarction; MicroRNA; Stem cells

收稿日期：2014-10-30修回日期：2015-01-16编辑：郑雪

基金项目：新疆维吾尔自治区科技支撑计划项目(201233138)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.14.004

中图分类号:R363

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)14-2505-03