余明，陈涛，刘浙波，崔胜宇，徐林，夏豪

(武汉大学人民医院心内科 武汉大学心血管病研究所 心血管病湖北省重点实验室，武汉 430060)

微RNA(microRNA，miRNA)自从在秀丽隐杆线虫中被发现以来，便受到医学界的广泛关注，由此也开启了心血管疾病诊断治疗的全新领域。miRNA是短的非编码RNA分子[1]，其通过与转录信使RNA相互作用影响蛋白质的产生，从而促进或抑制基因的表达[2]。在哺乳动物中，miRNA在RNA聚合酶Ⅱ的作用下在细胞核内与双链RNA特异的核酸酶Drosha及DGCR8(Di George syndrome critical region 8)复合体识别结合形成含60～70个核苷酸的发夹状结构的前体miRNA，随后前体miRNA被 Ran-GTP/Exportin 5转运出细胞核，在细胞质中前体miRNA被RNaseⅢDicer剪切形成双链miRNA，其中一条链装配入RNA诱导的沉默复合体成为有功能的miRNA，另外一条链则被降解。有功能的miRNA通过碱基互补配对原则结合于靶基因的 3′非翻译区，当miRNA与靶基因3′非翻译区的结合位点完全匹配时可导致靶信使RNA降解，若miRNA与靶信使RNA不完全匹配，通常会影响信使RNA的成熟、转运、调控和翻译[3]。miRNA的功能主要通过调控其靶基因的表达来实现，且一个miRNA通常可以调控多个靶基因，因此寻找并验证靶基因是阐明miRNA功能的一个重要方面。目前，已开发出多种生物信息学分析软件可以预测miRNA的潜在靶基因，然而仅少数被验证。现就miR-130a在心血管疾病中的研究进展予以综述。

1 miR-130a与心脏发育

心脏是哺乳动物在胚胎发育时期最早形成的器官，其发育受到精确的时空调控，miRNA作为一种新的基因调控因子，在心脏的发育过程中发挥重要作用[4]。研究表明，miRNA表达异常可导致心脏发育缺陷，如用心肌特异的启动子Nkx2.5操纵的Cre重组酶诱导心肌特异敲除Dicer(miRNA成熟所需的关键酶)的小鼠胚胎表现出心脏形态发育缺陷[5]。目前，被确定可调节心脏发育的miRNA较少，其中miR-130a通过在翻译水平上调控FOG-2基因的表达来调节心脏发育，FOG-2(也称为zfpm2)为一种多锌指核辅阻遏蛋白，属于转录因子GATA家族，在心脏发育中必不可少[6]。FOG-2与GATA因子结合后调节GATA因子依赖的转录活性，FOG-2基因敲除的小鼠于胚胎期会因心脏缺陷致死，其心脏发育缺陷主要包括心肌发育不良心室壁变薄、大的室间隔缺损、严重的房室心内膜垫缺失、主动脉骑跨和严重的冠状动脉血管丛发育不全，为测试miR-130a对FOG-2基因位点的功能意义，有学者通过建立FOG-2基因诱导NIH3T3细胞转分化为肌成纤维细胞的模型，利用实时荧光定量聚合酶链反应确定 miR-130a的表达模式,双萤光素酶报告基因实验对miR-130a的靶点进行分析，结果证实该区域融合了FOG-2的3′非翻译区[7]。在miR-130a靶区被破坏的小鼠心脏细胞中，FOG-2蛋白水平明显降低，转基因胚胎的组织学分析显示心室壁发育不全和室间隔缺损[8]。以上研究结果证明了miR-130a在调控FOG-2蛋白表达中的重要性，并提示miR-130a可能在调控心脏发育中发挥重要作用。

2 miR-130a与血管内皮细胞损伤

有研究揭示了miRNA在调节内皮细胞功能(包括一氧化氮的产生、血管炎症和抗血栓形成)中的关键作用，而血管内皮细胞损伤及修复不仅是动脉粥样硬化的发病基础，也是心血管疾病治疗的一个重要目标[9]。血管内皮细胞参与了血管生成，包括形成新生血管和维持内膜层完整[10]，miRNA靶向结合于信使RNA的3′非翻译区导致其降解或翻译抑制[11]，从而调节血管内皮细胞的分化、增殖、代谢和凋亡。

研究证实，miR-130a可以促进血管内皮细胞的增殖、迁移和凋亡[12]。其主要通过激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositide-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)/内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)信号通路靶向抑制人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因(phosphates and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN)，PTEN被认为是一种负性调控PI3K/Akt信号的抑癌基因，其有减轻人冠状动脉内皮细胞损伤和炎症反应的作用，并参与了血管重构及新生血管生成[13]。PI3K/Akt/eNOS信号通路参与了细胞的生长、增殖、分化和代谢，其激活可促进一氧化氮释放，从而抑制促炎细胞因子的产生。miR-130a是抑制信号转导通路的调控因子，它能促使血管生长因子和血管生成。同时有研究表明，miR-130a可下调血管内皮细胞中PTEN的表达[14]。因此推测，miR-130a可能通过激活PI3K/Akt/eNOS信号通路靶向PTEN减轻内皮细胞损伤和内皮细胞介导的炎症反应[15]。

此外，miR-130a可靶向作用生长终止特异性同源盒基因(growth arrest-specific homeobox gene，GAX基因)和同源盒基因(homeobox genes，HOX)A5来调节内皮细胞表型，其中GAX基因过表达可抑制血管内皮细胞的增殖，其在人体中的表达主要局限于心血管系统。HOXA5是人类血管发育的促进因子，它在血管生成中发挥重要作用。GAX基因在血管平滑肌细胞和内皮细胞中均有表达，其在静止的内皮细胞中表达水平最高，当内皮细胞暴露于有丝分裂原、促血管生成因子或促炎性因子时，GAX基因表达迅速下调[16]。研究发现，GAX基因和HOXA5的3′非翻译区含有两个miR-130a靶向位点的280 bp片段，是血清和促血管生成因子快速下调基因表达所必需，miR-130a的过表达通过特定的3′非翻译区序列抑制GAX基因和HOXA5的表达，从而调控血管内皮细胞的生长和发育[17]。Jakob等[18]在实验中通过设立颈动脉损伤裸鼠模型，以评估从健康受试者中转染抗miR130a的内皮生长晕细胞与从超滤酶转染的内皮生长晕细胞在体内内皮细胞中的修复能力，结果证实miR-130a的抑制明显损害了内皮生长晕细胞介导的内皮修复反应。

3 miR-130a与心肌纤维化

心肌纤维化的病理基础是心肌成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化，肌成纤维细胞是由α-平滑肌肌动蛋白的不可逆表达形成的特化心肌成纤维细胞[19]。miR-130a被证明是包括心肌纤维化在内的多种心脏疾病的关键调节因子[20]，其通过靶向调节血管紧张素Ⅱ生成来调节心脏纤维化相关基因的表达，血管紧张素Ⅱ是肾素-血管紧张素-醛固酮系统的主要成分，其能够诱导胶原(Ⅰ型和Ⅲ型)细胞和其他细胞外基质成分的产生，在心肌纤维化中发挥关键作用，血管紧张素Ⅱ表达增加进一步激活转化生长因子-β引发心肌纤维化级联效应；同时，miR-130a在心肌成纤维细胞中的过表达增加了胶原、血浆纤连蛋白和结缔组织生长因子等多种纤维化基因的表达。实验证实，在小鼠体内抑制miR-130a可显著减轻血管紧张素Ⅱ诱导的心脏纤维化[21]。此外，miR-130a还可以通过靶向结合过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)γ和PPARc C端3′非翻译区发挥反馈调节作用，从而抑制血管紧张素 Ⅱ 诱导的心脏纤维化[22]。PPAR是一类核受体/转录因子，近年来其被认为是参与成纤维细胞活化和表型改变的关键分子开关，具有抗心肌纤维化的功能。PPARc在减轻炎症、抑制细胞凋亡、降低氧化应激等方面具有广泛作用，在成纤维细胞活化过程中，其表达显著减少，从而使成纤维细胞转化为肌成纤维细胞。可见，miR-130a靶向作用血管紧张素Ⅱ受体和结合PPARg C端3′非翻译区在肌成纤维细胞的分化过程中发挥关键作用。

4 miR-130a与心律失常

心肌细胞跨膜离子通道功能失衡是心律失常发生的病理机制，miRNA通过影响离子通道基因表达，参与心律失常的病理、生理过程，如HCN2、HCN4、GJA1、KCNJ2、KCNH2、KCNQ1、KCNE1和胞外信号调节激酶等，miRNA失衡引起这些离子通道的功能失调可能是恶性心律失常发生的基础[23]。研究证实，miR-130a在心律失常发生、发展中发挥调节关键离子通道、转运体和细胞蛋白的作用，miR-130a在室性心律失常患者中显著上调，其主要通过介导下调连接蛋白43(connexin 43，Cx43)参与心律失常的发生。Cx43是一种重要的心脏间隙连接蛋白，其在维持心肌细胞的连接通讯功能、电信号传导和正常的节律性收缩中起重要作用。Cx43的空间分布、数量、结构的异常均能影响缝隙连接电荷偶联和代谢偶联的功能导致心律失常的发生[24]，心肌细胞间Cx43的丢失导致自发性和室性快速心律失常的发生率显著增加。在心房颤动的发病机制中，Cx43是miR-130a的一个潜在靶点，利用心脏特异性诱导系统转染miR-130a基因心房肌的小鼠表现出心房和心室心律失常[25]。因此，miR-130a通过Cx43在心律失常中的作用有望为研究心律失常分子机制提供新视角。

5 miR-130a与心肌梗死

急性心肌梗死是一种死亡率极高的心脏病急症，因此迅速而正确地诊断急性心肌梗死对于提供适当的再灌注治疗以降低死亡风险和改善预后至关重要[26]。Jakob等[14]提出，血管生成miRNA的失调可能导致冠心病心肌梗死内皮祖细胞功能障碍，miR-130a对心肌梗死后间充质干细胞的血管生成具有促进作用，推测miR-130a可能通过靶向作用于心肌梗死的信号通路参与调控心肌增殖和凋亡。

目前，miR-130a参与心肌梗死的途径主要有：①通过抑制PTEN表达，激活PI3K/Akt信号通路参与心肌梗死的发生发展。PI3K介导的Akt(PI3K/Akt)依赖信号通路的激活在诱导血管生成、细胞增殖和存活、抗凋亡等方面具有重要作用，有文献报道激活PI3K/Akt信号可以改善心肌功能，减小心肌梗死面积，减少心肌缺血再灌注损伤后的心肌细胞凋亡[27]。PTEN是一个负调控PI3K/Akt信号通路的抑癌基因，据报道，PTEN抑制可通过激活PI3K/Akt信号通路来减轻心肌缺血损伤[28]，有研究通过将表达miR-130a的慢病毒转染到心肌细胞发现，miR-130a表达的增加可以显著减轻心肌梗死后的心功能障碍和改善心肌重构[15]。此外，miR-130a还可以抑制抗血管生成基因——HOXA5在血管内皮细胞的表达，HOXA5已被证实在抗血管生成中发挥作用，miR-130a转染可显著抑制心肌中HOXA5的表达，其可能通过与HOXA5基因的3′非翻译区靶向结合刺激血管生成，导致血管内皮生长因子表达，从而促进血管生成[16]。②通过调节磷酸二酯酶4D(phosphodiesterase 4D，PDE4D)的表达调控心肌梗死的发生发展。PDE4D是心肌梗死的危险因素，可导致心源性脑卒中风险增加[29]。研究发现，PDE4D在冠心病组织中过表达，心肌细胞凋亡率显著增加，而PDE4D表达减少可增强心脏功能[30]。因此推测，沉默PDE4D可以抑制心肌梗死过程中异常的心肌细胞凋亡。Zhou等[31]采用人长链非编码RNA芯片V3.0进行基因差异分析，采用实时定量聚合酶链反应技术检测正常细胞和心肌梗死后细胞中miR-130a、PDE4D的信使RNA的表达，结果显示miR-130a、PDE4D在心肌梗死后心肌细胞中过表达，且高表达PDE4D促进心肌细胞凋亡，而miR-130a可以逆转PDE4D诱导的心肌梗死，提示miR-130a通过靶向PDE4D抑制心肌梗死的发生发展。

可见，miR-130a主要通过靶向抑制PTEN的表达激活PI3K/Akt信号通路；通过靶向调控HOXA5和PDE4D的表达参与心肌梗死的病理生理发生机制。

6 miR-130a与肺动脉高压

肺动脉高压(pulmonary hypertension，PH)是一种严重、致命的肺血管疾病，其特征为多种细胞类型和分子信号通路的失调，随着疾病的进展最终导致肺动脉重构，肺动脉压升高，右心衰竭甚至死亡。目前已证实多种信号通路失调是PH发病的基础，包括转化生长因子-β/骨形态发生蛋白、一氧化氮/环鸟苷酸、内皮素通路等[32]。

Bertero等[33]通过miRNA靶预测137种人类疾病和生理状态的转录组分析及基因网络模型证实，miR-130a是PH发病过程中的一个主要调控因子。目前，已证实miR-130a/PPAR轴和Yes相关蛋白(Yes-associated protein，YAP)/转录共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ binding motif，TAZ)-miR-130反馈回路参与了PH的发生：①通过miR-130a/PPAR轴靶向调控肺血管内皮细胞和平滑肌细胞活性。体内外功能得失实验证明，miR-130a对PPAR的靶向作用影响了病变肺血管内皮细胞内一系列血管活性因子[34]。miR130a/PPAR轴与平滑肌细胞收缩功能之间的连接点是内皮细胞中的血管收缩因子内皮素-1，内皮素-1 表达与PPAR之间的联系已被证实具有促进血管平滑肌细胞收缩并增加血管收缩的作用[35]，通过抑制PPAR、miR-130a上调可间接升高内皮素-1水平，同时抑制eNOS的表达[36]。这一发现提示，miR-130a在与PPAR激动剂、内皮素受体拮抗剂或其他血管扩张剂联合使用时可作为PH一个强有力的治疗靶点。②通过YAP/TAZ-miR-130反馈回路控制细胞外基质的重构。有研究表明，可通过YAP/TAZ-miR-130反馈回路调节血管活性因子效应和相关的miRNA通路来控制肺血管细胞表型[37]。YAP、TAZ是Hippo信号通路的重要成员，主要参与调节器官的发育，且与肺血管内皮细胞形成有关[38]。在体内，抑制miR-130a的活性可显著改善细胞外基质重构，YAP/TAZ-miR-130a回路在PH早期和晚期疾病进展中通过广泛控制纤维化基因抑制细胞外基质的重构，对PH的进展起重要的调控作用[39]。从诊断角度来看，通过靶向分子筛选YAP/TAZ或miR-130a活性来识别新的PH风险人群也具有可行性。从治疗角度来看，针对YAP/TAZ-miR-130a通路及其下游靶向因子可能影响细胞外基质在PH疾病进展中的重构，从而为疾病的预防或治疗提供新靶点。

7 小 结

循环miRNA作为新型心血管疾病生物标志物具有良好的应用前景。目前，对miRNA在心血管疾病生物学中作用的认识已经有了很大提高，但还需要进一步通过动物模型实验及miRNA转染细胞模型来证实其作用机制，同时还应认识到miRNA水平的变化可能与特定的心脏病病理生理机制存在交叉作用。且为更好地识别与心血管疾病相关的miRNA，可能需要在症状出现后的多个时间点获取数据，并详细记录病史，以及这些病史中混杂因素的重要信息[40]。其中，心肌梗死、心肌病、心律失常等严重威胁患者生命安全的心血管系统疾病可能通过miRNA拮抗剂或抑制剂得到安全有效的治疗。因此，未来miRNA有望成为心血管疾病治疗的新靶点。