中华老年心脑血管病杂志2016年2月第18卷第2期ChinJGeriatrHeartBrainVesselDis,Feb2016,Voll8,No.2.综述.微小RNA与心房颤动关系的研究进展张红明,何青松,韩雅玲关键词:心房颤动;微RNAs;基因表这;血管紧张素Ⅱ;转化生长因子81心房颤动(房颤)是重要的临床及公共卫生问题,现已被确定是脑卒中的危险因素。目前越来越多的研究表明,房颤的发生伴随着离子通道,如钠离子、钾离子、钙离子等通道的异常。因此,蛋白合成的细胞内机制或许能够阐明房颤的发病机制。近年来,参与调节蛋白合成的微小RNA(miRNA)受到人们的广泛关注。miRNA是一类长19~23个核苷酸片段的小的短链非编码RNA。根据miRBase19统计,已发现2000多个人类miRNA[1]。它们人类>60%的蛋白编码基因。研究表明,miRNA是心血管发育及疾病发展过程中基因表达的关键因子,miRNA与许多心脏病,如心力衰竭、心肌梗死、心肌肥厚、心肌纤维化、心律失常等有关。近年研究表明,miRNA参与了房颤的病理发展过程,提示有望为房颤的诊断及治疗带来新的方向,本综述主要阐明miRNA与房颤的关系。1房颤的病理生理学机制房颤的发病机制非常复杂,目前研究发现,房颤的病理生理机制主要有4个:结构重构、电重构、自主神经系统改变及钙离子稳态失调。房颤是各种心脏病引起的心房重构的共同终末结局[2]。此外,房颤本身也可引起重构,增加了心脏发生及维持房颤的易感性。(1)心房的结构重构以心房扩大及组织纤维化为特点。研究人员在房颤患者的心房肌细胞中,进一步观察到了超微结构的改变,如增大的细胞核及分散的核染色质、增多及增大的线粒体、心房肌细胞的降解及凋亡、心房肌细胞的增大、糖原的累积、肌质网的破坏等。(2)心房的电生理特性由离子通道、泵、交换体管理,它们中任何一种都可以因心房重构而发生改变。目前研究发现,房颤中的电重构变化包括L型Ca2+电流(I。。),内向整流K+(Ix。和I。。),ATP敏感的K+通道电流(IK.A。,),瞬时外向K+电流(I。),快INa电流(1w。),钙离子激活的钾离子(SK)通道电流,缝隙连接蛋白通路等[3]。(3)自主神经控制调节心房的生物电活动,促进房颤的发生和(或)维持。自主神经的超神经支配是与房颤相关的重构的结果,且其促进房颤的发生[4]。(4)细胞内Ca2+稳态失调是房颤病理生理发展的一个重要方面,它导致了房颤的持续,也是房颤发展的结果。细胞内Ca2+超负荷通过提高局部兴奋性及心房电重构诱导房颤发生。在房颤过程中,Ca”稳态失调的分子机制是复杂DOI:10.3969/J.isstl.1009—0126.2016.02.029作者单位:250031济南军区总医院心内科(张红明,何青松);沈阳军区总医院心内科(韩雅玲)通信作者:韩雅玲,E—mail:hanyaling@263.net万方数据的,主要依赖于以下几个磷酸化过程:(1)l型及2A型磷酸酶活性的增加通过增强Ca”通道的去磷酸化,减少I。。的扩大。(2)心肌ryanodine受体经蛋白激酶A的超磷酸化后,能够减少Ca2_从SR的泄露,造成胞内Ca2+超负荷,诱导房颤的发生。(3)三磷酸肌醇受体的表达上调,促进Ca2+从SR释放,而Ca2+介导的Ca2+释放反过来促进了IP3R2的表达。2mIRNA与房颤2.1miRNA生物学机制在细胞核内的转录条件下,经RNA聚合酶Ⅱ作用,首先转录生成初级miRNA(Pri-miRNA,100~1000个碱基对),之后Pri—miRNA被核糖核酸酶ⅢDrosha剪切成前体miRNA(Pre-miRNA,带有颈环结构、约70个核苷酸片段长度),Pre-miRNA在Exportin5的辅助下,转出至细胞质,细胞质内核糖核酸酶DicerIll把Pre-miRNA的颈环结构剪切掉,产生一个成熟的双链miRNA复合体,然后,这个复合体可分离出1条“信使”链和1条“种子”链,“种子”链进人RNA诱导的沉默复合体(RISC)。miRNA—RISC复合体与靶mRNA的37端非翻译区(3rUTR)结合,进而阻止靶蛋白质的翻译。当miRNA的种子区与靶mRNA高度结合时,mRNA的稳定性明显降低。2.2房颤中涉及到的miRNA近年研究表明,miRNA在心房重构的过程中发挥着广泛的作用。2.2.1miR一1miR-1在心肌细胞中表达最丰富。心肌梗死时,miR一1表达上调.抑制KCNJ2(编码Ix。)及缝隙连接蛋白GJAl(编码Cx43)的表达。有研究表明,miR-1的下调,促进房颤中IK。增加[5]。朱瓦力和伍伟锋哺1研究发现,房颤患者心肌组织中miR—l表达明显减少,而Kir2.1蛋白表达明显增加,提示miR一1可能通过参与钾离子通道电重构,影响心房的电重构。Terentyev等[7]研究发现,miR一1过表达时,心房肌细胞电压门控Ca2+通道开放,Ca2+内流增加,肌浆网内Ca”含量减少,心房肌细胞内Ca抖震荡,易导致房颤的发生。在发生房颤的心房组织中,miR一1表达下调,可使心房组织胶原纤维含量发生变化,影响心房的结构重构。2.2.2miR-21miR一21作用于成纤维细胞的细胞外调节蛋白激酶一丝裂原活化蛋白信号通路的负性调节因子一快速生长因子同源蛋白1(SprouW-1)E83。心肌梗死后,心力衰竭小鼠表现出伴随miR一21上调、Sprouty-1下调、细胞外信号调节激酶磷酸化增加的心房纤维化重构,参与房颤的发生,敲除miR-21则抑制左心房纤维化及房颤发生[9j。房颤患者左心房组织中,miR一21上调及Sprouty—l下调。在鼠房颤模中华老年心脑血管病杂志2016年2月第18卷第2期ChinJC,efiatrHeartBrainVesselDis。Feb2016,Voll8.No2型中,miR-21表达上调,敲除miR-21可抑制心肌梗死小鼠的心房纤维化口…。朱瓦力和伍伟锋¨3研究发现,miR-21在房颤患者中的表达较对照组明显升高,基质金属蛋白酶2蛋白表达上调,影响胶原代谢,促进心房纤维化,增加房颤发生的可能性。Ruperez等在心肌梗死小鼠模型中应用miR-21拮抗剂,可使miR一21表达明显下调,房颤持续时间显著缩短。因此,miR一21可能通过多种途径参与房颤发生,有可能成为干预房颤的新靶点。2.2.3miR一30房颤最明显的组织学特性为心房纤维化,而结缔组织生长因子作为一种促纤维化蛋白,通过介导心房纤维化,在房颤中具有重要作用En]。Duisters等口2]研究发现,结缔组织生长因子是miR-30的靶目标,它直接作用于编码结缔组织生长因子基因的3’UTR,因此,miR一30负性调节结缔组织生长因子的表达,在心肌细胞的细胞外基质结构改变中具有重要作用。Gu等口朝研究发现,在人工培养的心房肌纤维母细胞中,结缔组织生长因子表达增加、血管紧张素Ⅱ诱导的转化生长因子t?(TGF一日1)/Smad信号通路激活,发现结缔组织生长因子通过促进心房纤维化,参与了房颤的结构重构。Li等[1钉研究发现,犬房颤模型中miR一30表达下调。故miR一30可能是房颤治疗的一个有用靶点。2.2.4miR一26和miR一101Luo等研究发现,miR一26和miR一101在房颤患者的1x,上调过程中具有重要意义。他们发现,房颤患者中miR一26和miR一101表达均明显下调,后来证实,KCNJ2(编码Kir2.1蛋白)是miR-26和miR一101的共同作用目标。转染miR一26和miR一101能够减少Kit2.1蛋白表达水平,而应用miR一26和miR一101拮抗剂后,Kir2.1蛋白表达水平增加。其发现,miR一26和miR一101基因的核心启动子区域为活化T细胞核因子(1种转录因子,房颤患者中其活性增加),该因子为miR一26和miR一101的转录抑制剂。研究提示,房颤时,活化T细胞核因子的活性增强,下调miR-26和miR-101的转录,从而使KCNJ2表达增加,IK。上调,导致心房肌动作电位时程的缩短,诱导房颤的发生。2.2.5miR-328miR一328作用于钙离子通道基因的CAC—NAlC基因(编码L型钙通道的口亚单位)和CACNBl基因(编码L型钙通道的B1亚单位)[1I]。Lu等一”3研究证实,miR一328通过作用于L型钙通道,导致房颤过程中有害的电重构。在犬房颤模型中,心房组织中miR一328表达上调。miR一328过表达的小鼠,更易发生房颤,而敲除miR-328则恢复Carl.2和Cavil的表达,减少房颤的发生。2.2.6miR-133和miR_590TGF一0和TGF一口受体(TGF—BR)是miR-133和miR一590的作用靶点[1“。模仿持续的吸烟,给犬持续的尼古丁,可诱导心房纤维化重构,导致房颤。尼古丁减少心房成纤维细胞中miR一133和miR一590表达,并使TGF-p和TGF一0R表达增加,从而胶原合成增加[1…。miR一133还可作用于编码胶原1的基因,它的下调直接增加心肌成纤维细胞中细胞外基质的合成¨”。2.2.7miR-499最近研究表明,编码SK3的基因KCNN3与房颤密切相关m]。Ling等口钉研究发现,房颤的心房组织中miR一499表达上调,而SK3蛋白表达下调。他们发现,在万方数据仓鼠肾细胞中转染miR一499类似物,导致SK3蛋白表达减少,而转染miR-499抑制剂导致SK3蛋白表达增加。后来经荧光素酶报告分析,证实了miR-499与KCNN3的3’UTR结合,这提示miR一499参与了房颤的电重构。有研究显示,miR-499转基因小鼠在心肌梗死模型上显示心脏重构和功能改善,提示miR一499还与结构重构密切相关[2…。2.2.8miR一29TGF-p负性调节miR一29的表达,miR_29作用于细胞外基质蛋白基因,如胶原1、原纤蛋白1[2“。Dawson等心23研究发现,小鼠中敲除miR-29基因,可观察到心房组织中胶原合成增加。进一步发现,房颤患者的血浆及心房组织中miR一29表达均降低,提示miR一29可作为房颤的潜在标记物。Rooij等发现,房颤患者心房组织中miR一29a表达降低,并且与左心房直径及房颤持续时间呈负相关。miR一29a表达下调,其抗纤维化的作用减弱,心房纤维化增加,使房颤得以维持。2.2.9miR一223Lu等口司研究发现,风湿性心脏病合并房颤及心房快速起搏致犬房颤模型中,miR一223、miR一328及miR一664的表达均较对照组升高2倍多,而miR一223在房颤患者升高最明显。张莹等研究发现,在犬房颤模型组10个表达差异的miRNA中,miR一223表达明显升高。但miR一223参与房颤的具体机制,尚未清楚。2.2.10miR一155王坚刚等[23]研究发现,与健康人比较,非瓣膜性房颤患者左心耳组织10个差异性表达的miRNA中,miR一155升高最明显,该研究还发现,miR-155的高表达导致了靶基因CACNAlC和相应的Cavl.2的低表达,体外构建载体报告实验进一步发现,miR一155可结合到CAC—NAIC的37UTR。2.3miRNA与房颤的诊断miRNA在心血管系统疾病,如高血压、心律失常、心肌病、血管增生及冠心病等中均有重要的作用。目前,miRNA被认为在导致房颤的各种基因方面扮演重要的角色。然而,miRNA在房颤诊断这一方面还未得到系统的评价。目前已有研究已评估了许多标记物与房颤的关联性,其中包括N端脑钠肽前体、白细胞介素6、护骨素、肌钙蛋白、内皮素和纤溶酶原激活物抑制剂1。miRNA在循环中的相对稳定性及其在房颤中的重要作用提示,循环miRNA具有作为房颤分子诊断的标记物的潜能。Liu等口们研究发现,房颤患者血浆中miR-150水平较健康人明显降低,循环减少的miR-150与房颤显著相关。Dawson等瞳21研究发现,房颤患者血浆及心房组织miR一29表达均降低。这提示了循环miRNA将来有可能成为房颤的分子标记物。2.4miRNA与心房颤动的治疗目前,抗心律失常药物在心血管疾病领域相对滞后,房颤多样化的治疗方式,包括抗氧化治疗、血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂、钙通道阻滞剂等对治疗房颤效果欠佳,而导管射频消融术的复发率高,维持窦性心律较难。转化医学是近年国际医学领域提出的新概念。其目的是实现基础研究成果真正转化为临床实践。房颤的发生伴随着电重构及结构重构,而miRNA在房颤的发生及维持中具有重要的作用,它参与房颤中多种蛋白基因的・210・中华老年心脑血管病杂志2016年2月第18卷第2期ChinJGeriatrHeartBrainVesselDis。Feb2016,"vbll8・No.2表达。转化医学的提出.为房颤治疗靶点的研究带来了新的希望,通过多学科交叉,把实验室基础研究成果快速转化为临床实践,从而为新药开发提供新的途径。目前,关于miRNA常用的2种技术分别为拟miRNA技术(即miRNA类似物)和抗miRNA反义核苷酸抑制剂技术。Shan等[161在尼古丁诱导的犬房颤模型中发现,miR一133和miR一590的表达减少,并伴有靶基因TGF-13和TGF-13R的表达增加,导致房颤的发生,而给予外源性的miR一133和miR-590可降低TGF一0和TGF[tR的表达,这提示有可能成为治疗房颤的新方法。3展望小同种类的房颤具有不同的发病机制,其中涉及到的miRNA也不相同,目前现有的关于miRNA与房颤的资料有限,仍有待进一步探索[2“。意识到房颤时心房重构的重要性,建立房颤早期即积极干预的观念,以阻止心房重构及伴随的并发症。miRNA通过多种途径房颤患者的心房重构,联合检测房颤的miRNA表达,可能为房颤的危险分级提供参考依据。研究房颤患者miRNA的表达及具体作用机制,结合现在的miRNA类似物技术和抗miRNA反义核苷酸抑制剂技术,通过miRNA的表达,最终提供安全、有效、个体化的房颤治疗方案。相信随着知识、技术及分析方法的快速进步,未来必将实现这一目标。参考文献[1]HsuSD,LinFM,WuWY,eta1.miRTarBase:adatabasecu—ratesexperimentallyvalidatedmicroRNA—targetinteractions.NucleieAcidsRes,2011,39:D163一D169.[2]Waki“R,VoigtN,KafibS,eta1.Recentadvancesinthemolecularpathophysiologyofatrialfibrillation.JClinInvest,2011,121:2955—2968.[3]WolkeC,BukowskaA,GoetteA,eta1.Redoxcontrolofcar—diacremodelinginatrialfibrillation.BiochimBiophysAeta,2015,1850:1555—1565.[43NishidaK,MaguyA,SakabeM,eta1.Theroleofpulmonaryveinsvs.autonomicgangliaindifferentexperimentalsub—stratesofcanineatrialfibrillation.CardiovascRes,201l,89:825833.[5]GirmatsionZ,BiliczkiP,BonauerA,eta1.ChangesinmicroRNA—lexpressionandIKlup—regulationinhumanatrialfi—brillation.HeartRhythm,2009,6:1802—1809.[63朱瓦力,伍伟锋.心房颤动患者心房组织中微小RNA一21和金属基质蛋白酶一2表达水平改变及意义.中华心律失常学杂志,2011,15:132—135.[73TerentyevD,BelevychAE,TerentyevaR,eta1.miR—lover—expressionenhancesCa(2+)releaseandpromotescardiacar—rhythmogenesisbytargetingPP2AregulatorysubunitB56alphaandcausingCaMKll一dependenthyperphosphoryla—tionofRyR2.CircRes,2009,104:j14521.[8]ThumT,GrossC,FiedlerJ,eta1.MicroRNA21contributestomyocardialdiseasehystimulatingMAPkinasesignalinginfibroblasts.Nature,2008,456:980—984.[9]CardinS,GuaschE,LuoX,eta1.RoleformicroRNA-2linat一万方数据rialprofibrillatoryfibroticremodelingassociatedwithexperi—mentalpostinfarctionheartfailure.CircArrhythmElectro—physiol,2012,5:1027—1035.[IO]AdamO,LohfelmB,ThumT,eta1.RoleofmiR一21inthepathogenesisofatrialfibrosis.BasicResCardiol,2012,107:278.[113WangX.LiuT.ZhaoZ.eta1.NoncodingRNAincardiacfi—brosis.IntJCardiol,2015,187:365-368,[1z]DuistersRF,TiisenAJ,SchroenB,etat.miR一133andmiR30regulateconnectivetissuegrowthfactor:implicationsforaroleofmicroRNAsinmyocardialmatrixremodeling.CircRes,2009,104:170178.[13]GuJ,LiuX,WangQX,eta1.Angiotensin1IincreasesCTGFexpressionviaMAPKs/TGF一81/TRAF6pathwayinatrialfi—broblasts.ExpCellRes,2012,318:2105—2115.[14]LiH,LiS.YuB・eta1.ExpressionofmiR133andmiR30inchronicatrialfibrillationincanines.MolMedRep。2012,5:1457—1460.[15]LuY,ZhangY,WangN,eta1.MicroRNA一328contributestoadverseelectricalremodlinginatrialfibrillation.Circulation,2010,122:2378—2387.[16]ShanH,ZhangY,LuY,eta1.DownregulationofmiR一133andmiR——590contributestonicotine—-inducedatrialremodelingincanines.CardiovascRes,2009,83:465472.[173CastoldiG,DiGioiaCR,BombardiC,eta1.MiR一133aregn—latescollagen1A1:potentialroleofmiR一133ainmyocardialfibrosisinangiotensinlI—dependenthypertension.JCellPhysiol,2012,227:850—856.[18]OlesenMS,JabbariJ,HoistAG,eta1.ScreeningofKCNN3inpatientswithearly—onsetloneatrialfibrillation.Europace,2011,13:963-967.[19]LingTY,WangXL,ChaiQ,eta1.RegulationoftheSK3channelbymicroRNA一499potentialroleinatrialfibrillation.HeartRhythm,2013,10:100卜1009.[20]WangJX,JiaoJQ,LiQ,eta1.miR一499regulatesmitochondri—aldynamicsbytargetingcalcineurinanddynamin—-relatedpro—-tein1.NatMed,2011,17:71—78.[21]AbonnencM,NabeebaccusAA,MayrU,eta1.Extracellularmatrixsecretionbycardiacfibroblasts:roleofmicroRNA一29bandmicroRNA一30c.CircRes,2013,113:11381147.[22]DawsonK,WakiliR,OrdogB,eta1.MicroRNA29:amecha—nisticcontributorandpotentialbiomarkerinatrialfibrilla—lion.Circulation,2013,127:14561475,[23]王坚刚,孟旭,韩杰,等.非瓣膜性心房颤动相关微RNA的表达.中华医学杂志,2012,92:1816—1819.[243LiuZ,ZhouC,LiuY,eta1.TheexpressionlevelsofplasmamicoRNAsinatrialfibrillationpatients.PLoSOne,2012,7:e44906.[253WangZ,LuY,YangB,MicroRNAsandatrialfibrillation:newfundamentals.CardiovascRes,2011,89:710—721.(收稿日期:2015一07—25)(本文编辑:银燕)