窦京彬 王娜娜 张红明

微小RNA在心肌缺血/再灌注损伤中保护作用及机制的研究进展

窦京彬 王娜娜 张红明

作者单位：266071 山东省青岛市，海军青岛第一疗养院疗养二科（窦京彬、王娜娜）；济南军区总医院心血管内科（张红明）

心肌缺血再/灌注损伤； 微小RNAs； 保护作用； 机制

冠心病是导致人类死亡的主要疾病之一。溶栓疗法、经皮腔内冠脉血管成形术及冠脉搭桥术等治疗手段可以使缺血心肌很快重新恢复血液灌流及氧供应[1]。近来研究发现，冠状动脉的骤然开通及血流恢复，会引起血管内皮细胞功能异常、激活相关炎症因子等，反而会加重缺血心肌的损伤，导致再灌注损伤[2]。心肌缺血再/灌注损伤（myocardial ischemia/reperfusion injury，MIRI）发生主要有以下几种观点：①自由基损伤学说；②钙超载；③心肌能量代谢障碍；④内皮细胞抗氧化系统损伤；⑤相关细胞因子作用。目前减少再灌注损伤成为防治冠心病的非常重要环节之一。

微小 RNA（microRNAs，miRNAs）是一种内源性保守的小核苷酸片段，是由20~23个核苷酸组成的单链非编码 RNA[3,4]。MiRNAs首先由细胞核内RNA聚合酶Ⅱ转录产生具有5′帽子和3′多聚腺苷酸的长片断初级转录本，即pri-miRNAs；随后primiRNAs在核内被核糖核酸酶Ⅲ Drosha-DiGeorge综合征危象区基因8复合体识别，并剪接成长70~90碱基的具有发卡结构的miRNAs前体，即premiRNAs；最后pre-miRNAs进细胞质由Tar RNA结合蛋白及P53相关细胞蛋白形成的复合物加工为双链 miRNAs，进一步解链形成成熟 miRNAs。预计人类有1000余种miRNAs，现已检测出700多种。MiRNAs凭借结构中的2~8个保守序列，以碱基互补配对原则与靶基因信使RNA（mRNA）中的 3′-UTR区序列互补配对，促进靶基因mRNAs的降解或抑制翻译[5,6]。人类基因组中大约30%的基因受miRNAs的调控。MiRNAs可参与各种生理及病理过程，包括分化、生长、凋亡、血管生成、脂肪代谢、免疫应答、肿瘤发生与发展等[7,8]。

研究发现，miRNAs在心血管疾病中异常表达并发挥重要作用[9]。MiRNAs在心律失常、心肌梗死及心力衰竭等疾病的研究中取得了一系列重要进展，使其成为国际心血管研究领域的热点，并将成为临床心血管疾病治疗的一个新的分子靶点。近年来研究发现，多种miRNAs参与MIRI的病理过程，并在MIRI中扮演了重要角色[10]。Wang等[11]的研究发现，miR-214通过抑制人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因（PTEN），进而影响PI3K/Akt凋亡通路，促进MIRI区心肌细胞生存。Di等[12]报道，miR-146b通过抑制Smad4对MIRI发挥保护作用。Yang等[13]提示，miR-22通过抑制p38 MAPK/CBP/c-Jun-AP-1信号对MIRI区心肌发挥抗炎保护作用。探讨miRNAs在MIRI的作用及发病机制，减轻或预防再灌注损伤的发生，是临床上亟待解决的重要课题。本文就miRNAs在MIRI中保护作用及机制的研究进展综述如下。

1 MiR-17-3p对MIRI的保护作用及机制

MiR-17-3p位于人基因组13q31.3区域。Boggs等[14]首先报道，miR-17-3p、miR-17-5p、miR-18、miR-19a、miR-19b、miR-20和 miR-92在犬 5种组织（心、肺、脑、肾和肝）呈现高表达。Zhang等[15]概括出miR-17-3p在哺乳动物发展及肿瘤发生中的作用。Du等[16]发现，miR-17-3p通过靶向调控凝血酶受体4（PAR4）抑制小鼠的心脏成纤维细胞衰老。最近文献报道，miR-17-3p在大鼠运动模型心肌组织高表达，miR-17-3p具有促进心肌细胞肥大、增殖和生存的作用；更重要的是，大鼠注射miR-17-3p模拟物后可避免心脏MIRI的不良重塑[17]。

2 MiR-21对MIRI的保护作用及机制

MiR-21位于人基因组17q23.1区域。MiR-21在MIRI区心肌表达上调，而其表达在大鼠心脏缺血核心区域显著降低，这种现象与再灌注相关。在大鼠MIRI模型中，过表达miR-21可使左室厚度、心肌梗死面积、左室/体质量比、Ⅰ型胶原蛋白和增殖细胞核抗原染色阳性细胞数明显降低，并且细胞凋亡明显减少，提示miR-21对缺血条件诱导的心肌细胞凋亡具有保护作用[18]。进一步探究发现，miR-21不仅可直接抑制PTEN，亦可同时抑制基质金属蛋白酶2（MMP-2），进而发挥对心肌细胞的保护作用[19,20]。

3 MiR-22对MIRI的保护作用及机制

MiR-22位于人基因组17p13.3区域。Xu等[21]报道，miRNAs在肥大心肌细胞中呈现异常表达，miR-22通过影响PTEN的表达能有效地防止大鼠心肌细胞肥厚的形成。Jazbutyte等[22]亦报道，miR-22在年老心脏中可促进衰老和激活心脏成纤维细胞。Huang等[23]的研究发现，miR-22可作为心肌细胞肥大和心脏重构的关键调节器。目前研究发现，miR-22对MIRI具有明显保护作用。例如，miR-22靶向调控环磷腺苷效应元件结合蛋白（CREB）介导的抗凋亡在大鼠MIRI中发挥保护作用[24]。Gu等[25]提示miR-22通过针对VE钙黏素在MIRI中调节炎症和血管生成。

4 MiR-125b对MIRI的保护作用及机制

MiR-125b位于人基因组11q24.1区域。MiR-125b在不同的组织中呈现不同的表达特征，可作为癌基因或抑癌基因在多种肿瘤中发挥作用。Ren等[26]的研究发现，经过缺血45 min再灌注7 d后，miR-125b在大鼠心肌组织呈现明显高表达，过表达miR-125b可明显减少心肌梗死面积并改善心功能。Wang等[27]进一步研究发现，miR-125b通过降低p53和肿瘤坏死因子受体相关蛋白6表达，抑制p53介导的细胞凋亡信号通路活性，进而在大鼠MIRI细胞损伤中发挥保护作用。

5 MiR-133a对MIRI的保护作用及机制

MiR-133a位于人基因组18q11.2区域。研究发现miR-133a是一种抗凋亡miRNA。MiR-133在MIRI区心肌表达下调，但是在缺血后自适应阶段上调。在体内研究中应用miR-133a抑制物预处理大鼠的心脏可增加MIRI诱导的细胞凋亡率，伴随Caspase-9和Bax的活性增加；而使用miR-133a的模拟物处理MIRI大鼠模型则可导致相反效果[28]。上述结果表明，miR-133a在MIRI中发挥保护作用，提示靶向调控miR-133a可能成为治疗MIRI的一种新方法。

6 MiR-141对MIRI的保护作用及机制

MiR-141位于人基因组12p13.31区域。Liu等[29]的芯片结果表明，miR-146a、miR-146b-5p、miR-155、miR-497和miR-451在肿瘤坏死因子α处理6 h的内皮细胞中显著上调，miR-141和miR-564显著下调。在大鼠MIRI模型中，通过尾静脉预注射miR-141模拟物能显著下调细胞间黏附分子-1（ICAM-1）的表达，减少MIRI梗死面积和降低血清肌钙蛋白I和乳酸脱氢酶的浓度[29]。MiR-141作为ICAM-1抑制因子，通过减少炎性细胞浸润参与、发挥对MIRI的保护作用。

7 MiR-146a对MIRI的保护作用及机制

MiR-146a位于人基因组5q33.3区域。荟萃分析发现，miR-146a可能是中国人心血管疾病的一个保护性因素，但对韩国和印度人则可能是一个风险因素。MiR-146a在MIRI中的作用在近期得到确认。Wang等[30]报道，miR-146a直接作用于其靶基因白介素1受体相关激酶1（IRAK1）和肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6），抑制核因子的NF-κB活性和炎症因子产物，保护心肌免受再灌注损伤。当使用慢病毒载体在大鼠心肌组织过表达miR-146a 7 d后，可显著减少再灌注区心肌梗死面积，并且恢复MIRI诱导的射血分数减少。

8 MiR-146b对MIRI的保护作用及机制

MiR-146b位于人基因组10q24.32区域。之前的研究发现，miR-146b在心房颤动患者血清中呈现高表达，miR-146b通过调控基质金属蛋白酶抑制剂-4（TIMP-4）在心房纤维化中发挥重要作用[31]。抑制miR-146b可增加低氧诱导心肌细胞凋亡。最新研究发现，miR-146b超表达明显减少心肌梗死面积，心肌细胞凋亡，肌酸激酶、乳酸脱氢酶的释放；而转染miR-146b抑制剂增强乳酸脱氢酶的释放，促进缺氧-诱导细胞凋亡，并增加核NF-κB的激活[12]。总之，miR-146b通过抑制Smad4对MIRI发挥保护作用，而miR-146b的抑制会增加低氧诱导心肌细胞凋亡[12]。

9 MiR-214对MIRI的保护作用及机制

MiR-214位于人基因组1q24.3区域。MiR-214同其他miRNAs一样，已经发现了其通过调控多种靶基因在诸多疾病中发挥着重要作用。MiR-214的研究主要集中在肿瘤的诊断及治疗中的意义，对于miR-214在心血管中的作用，目前还处于初步探索阶段。例如Aurora等[32]于2012年研究发现，miR-214通过抑制钙超载和细胞凋亡对小鼠心肌缺血发挥保护作用。Wan等[33]于2015年研究发现，miR-214通过调控低氧诱导因子1A对大鼠MIRI发挥着保护作用。最近Wang等[11]通过大鼠体内实验发现，miR-214通过抑制人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因（PTEN），进而影响PI3K/Akt凋亡通路保护MIRI区心肌细胞。

10 MiR-494对MIRI的保护作用及机制

MiR-494位于人基因组14q32.31区域。研究报道，在过表达miR-494的转基因小鼠进行MIRI之后，该小鼠的心脏表现出明显左室收缩力和心功能的恢复，伴随着乳酸脱氢酶、凋亡因子释放减少，心肌梗死面积亦明显减小[34]。体外细胞功能实验发现，心肌细胞过表达miR-494可抑制 Caspase-3和Bax的活性。经证实miR-494限制前凋亡蛋白和凋亡蛋白的表达，最终导致Akt通路的激活，并发挥对MIRI的心血管保护效应，提示miR-494可能成为治疗缺血性心脏病一种新的分子靶点[34]。

11 MiR-613对MIRI的保护作用及机制

MiR-613位于人基因组12p13.1区域。研究报道，miR-320的表达水平在MIRI区心肌组织明显上调，并能预防MIRI后左心室重构[35]。MiR-320转基因小鼠MIRI中细胞凋亡程度和梗死面积相对于野生型小鼠明显减少。进一步研究发现，miR-320可增加磷酸化Akt蛋白的表达[36]。最近，Song等[37]亦报道，上调miR-320的表达可抑制心肌细胞凋亡，并可靶向调控人程序性细胞死亡因子10（PDCD10）对MIRI发挥保护作用。

12 结论与展望

近年来，miRNAs在心血管疾病中的研究已成为该领域研究的热点。越来越多的研究发现一些miRNAs参与MIRI的调节，并对受损心肌发挥保护作用。部分miRNAs可作为MIRI的重要生物学标记，对缺血性心肌病的防治提供新的思路和靶点。由于MIRI复杂的调控机制，如白细胞激活、内皮损伤、钙超载、活性氧产物蓄积和补体激活等，目前关于miRNAs对MIRI作用机制仍不十分清楚。虽然有研究致力于开发相应的miRNAs治疗药剂，但其临床应用仍然受到严重制约。但我们坚信，不久的将来，随着分子生物学技术的进步和发展，越来越多的miRNAs在MIRI中的功能及机制将得以明确，相关治疗试剂的应用将更为广泛。

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The protective effects and mechanisms of microRNAs in myocardial ischemia/reperfusion injury

Myocardial ischemia/reperfusion injury； MicroRNAs； Protective effects； Mechanisms

张红明，E-mail：13295416075@163.com

10.3969/j.issn.1672－5301.2017.10.003

R542.2

A

1672-5301（2017）10-0873-04

2017-04-16）