MicroRNA在高血压致心肌纤维化中的研究进展

朱仁杰 徐红⋆

作者单位：310007 浙江中医药大学附属广兴医院（杭州市中医院）

近些年大量研究表明，miRNA是一个庞大的小分子核糖核酸调控RNA家族，是约22个核苷酸长的基因表达调节因子，通过结合其转录物中的互补位点来调节靶基因的表达，引起翻译抑制或转录物降解。目前人类基因组己测定的miRNA超过2000种，参与了近1/3基因的表达调控［1］。研究发现，miRNA涉及发育、细胞增殖、细胞凋亡、代谢和形态发生等过程和途径［2］，包括癌症在内的疾病［3］。也对心肌肥大、损伤、纤维化及高血压的发生、发展有重要影响，还可作为心脏疾病及高血压潜在的生物标志物和治疗靶点［4-7］。大量研究表明，miRNA在高血压致心肌纤维化进程中有特异性的表达，为高血压心肌损伤的机制研究和治疗靶点提供了新的思路。本文就miRNA在高血压致心肌纤维化进程中的表达特点、作用靶点及相关调控机制的研究进展进行如下综述。

1 miRNA基本特点

1.1 miRNA简述 miRNA最早是在秀丽隐杆线虫的lin-4［8］和let-7［9］中发现。随后发现在植物和哺乳动物等生物中皆存在小分子miRNA［10］。在被发现的miRNA中大部分是由具有发夹结构的单链RNA前体（pre-miRNA）经过Dicer酶剪切处理后形成，为21-25 bp非编码RNA，有5'端磷酸基和3'轻基，定位于RNA前体的3'端或者5'端。迄今在动植物等223个物种中经发现有35828个成熟的miRNA序列［11］。一个miRNA可以对多个靶mRNA分子产生影响，同时多个microRNA分子也可结合相同的mRNA，从而涉及复杂的转录后调控网络，其在各种重要生物学过程中起重要作用［12-13］。已经吸引了越来越多的关注。

1.2 miRNA的作用机制 绝大多数miRNA基因首先在RNA聚合酶的作用下形成长度约几百个碱基长度的具有茎环结构的初级miRNA（primary miRNA，pri-miRNA）。再经RNaseⅢ家族酶Drosha 处理被分裂成约70 bp的前体miRNA（precursormiRNA，pre-miRNA）。之后，单个pre-miRNA在Ran-GTP/Exportin5运输蛋白（Exp5）的作用下被转运出胞核，在细胞质中由Dicer切割成约25 bp的有活性的、成熟的miRNA［14］。miRNA通过与不完全互补碱基配对的靶标的3'UTR区域结合来识别它们的mRNA，从而引起靶mRNA切割或翻译抑制，指导RNA诱导沉默复合体（RNA-induced silencingcomplex，RISC）来调节目的基因表达，介导转录后的基因调控［15］。

2 miRNA与高血压致心肌纤维化

心肌纤维化（MF）是指胶原浓度或胶原容积分数（CVF）在心肌间质中显著增高。大量实验研究证明，高血压进程中会出现心肌活动度下降，心室的顺应性减低，导致心肌的收缩及舒张功能受到影响，是引起心力衰竭的重要原因。其发生机制主要与TGF-β1/Smad信号通路［16］及肾素血管紧张素醛固酮系统（RAAS）介导［17］等密切相关。

2.1 与TGF-β/Smad通路相关的miRNA在高血压致心肌纤维化中的作用 一些研究揭示，TGF-β是重要的致心肌纤维化因子，在高血压心肌纤维化中具有同样的重要作用，其中TGF-β1是作用最强的一种。TGF-β通过与特异性受体结合后激活受体作为传导信号，随后活化下游的Smad2/Smad3蛋白发挥其致纤维化效应，其下游抑制剂Smad6/Smad7可负调控TGF-β信号传导通路来抑制纤维化过程［16］。多种miRNA通过上调TGF-β1及抑制Smad7等方式参与TGF-β及其下游通路调节高血压心肌纤维化的过程。

Smad3是TGF-β1信号转导的下游分子。作为TGF-β1的主要下游信号转导子，Smad3可以通过TGF-β1的激活型Ⅰ受体磷酸化，并进入细胞核介导包括胶原Ⅰ、胶原Ⅲ、平滑肌肌动蛋白-α（α-SMA）和基质金属蛋白酶（MMPs）在内的靶基因的转录［18］。王文峰等［19］在自发性高血压大鼠心脏重构中，发现下调miR-195表达，拮抗了TGF-β/Smad信号通路中TGF-β1 及 Smad3的表达作用。进一步抑制了Ⅰ型胶原（Col-Ⅰ）和Ⅲ型胶原（Col-Ⅲ）基因表达及成纤维细胞增殖，最终抑制了SHR的心脏重构。而miR-97a在心脏低表达，促进了TGF-β1蛋白合成，导致细胞外基质Col-I和Col-Ⅲ大量生成和聚集，结果引起心肌细胞纤维化，出现心肌病理性重构。但在心肌重构过程中又有AngⅡ表达介导参与调控，心肌肥大的机制比较复杂，故miR-97a具体通过何种途径导致心肌细胞的增殖，还需要进一步研究［20］。另有研究实验证明，miR-133a在高血压中可能也参与了此项信号通路调节［21-22］。

2.2 与RAAS相关的miRNA在高血压致心肌纤维化中的作用 RAAS系统在高血压引起的心肌纤维化的发病机制中越来越受重视，相关研究已经表明，心肌局部与全身的RAAS系统是相对独立的两个系统，在心脏和血管的局部有完整的RAAS，参与局部功能的调节［23-24］，其中血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）是生物活性最强的效应肽，Ang Ⅱ调节TGF-β1的表达是发挥作用的一个重要途径［25］，Ang Ⅱ导致TGF-β1等细胞因子分泌及细胞增殖、蛋白合成、细胞外基质（如Col-Ⅰ和Col-Ⅲ）表达增加，是通过激活细胞内的丝裂原激活的蛋白激酶（MAPK）家族而启动核内基因表达的改变而实现［26］。

王文峰等［27］研究发现，SHR大鼠在未进行干预条件下，其心肌细胞排列紊乱，细胞肥大，胞核变圆畸形，单位视野内细胞核的数量明显减少，证实SHR心脏存在高血压心脏形态学改变。其心脏miR-195、AngⅡ、TGF-β1、Smad3、Col-Ⅰ及Col-Ⅲ的表达量均大于正常组大鼠（P＜0.01或P＜0.05），表明miR-195可能通过上调Ang Ⅱ及TGF-β1 /Smads信号转导通路，促进了Col-Ⅰ和Col-Ⅲ基因表达及成纤维细胞增殖，从而导致心肌细胞纤维化。同时实验用贝那普利（血管紧张素转化酶抑制剂类药物）干预SHR大鼠。发现心肌细胞较SHR对照组明显变小，细胞排列较前有序，miR-195、AngⅡ、TGF-β1、Smad3、Col-Ⅰ及Col-Ⅲ表达均显著下降（P＜0.01或P＜0.05）。证实了ACEI类药物在逆转高血压所致的心血管过程中的重要作用。Van Rooij等［28］研究也发现，在未用药物干预的SHR大鼠心脏miR-195表达也明显上调，并且与Ang Ⅱ，TGF-β1，Smad3，Col-Ⅰ和Col-Ⅲ表达呈正相关性，其结果显示心脏miR195高表达的可诱发心肌细胞纤维化。此外，另有研究证实，miR-137在高血压所致心肌纤维化过程中亦通过类似途径发挥作用［29］。为高血压所致的心脏重构的治疗靶点提供新的治疗方案。

与AngII相关的PTEN（磷酸酶和凝固素同源物）/Smad7信号传导通路可能也是高血压致心肌纤维化的一个重要途径。Lorenzen JM等［30］研究发现，Ang Ⅱ通过对miR-21上游转录因子激活子蛋白-1（AP-1）的活化，上调miR-21表达，靶向PTEN / Smad7，诱发成纤维细胞存活增加，导致心肌纤维化的发展。

2.3 其他相关的miRNA在高血压致心肌纤维化中的作用 吴春涛［31］通过对小鼠升主动脉结扎及miR-455转染等处理造模，分别于2周和4周后，应用qRt-PCR和Western-blot等手段检测发现，miR-455通过双向调控钙网蛋白途径，减轻/促进小鼠心肌细胞的纤维化过程。短期压力负荷后（2周后）小鼠出现了代偿性心肌肥厚的特征。因胎儿基因的重新激活，miR-455通过降解靶mRNA及钙网蛋白（Calr）降低这条途径，引起心肌细胞进一步增大。长期压力负荷后（4周后）miR-455表达的上调，进而降解靶mRNA，降低Calr，会减轻心肌纤维化及凋亡。因此，在不同的时间段对miR-455进行不同的调控，可以减轻压力负荷导致心肌肥厚及延缓心力衰竭的进程。另有研究发现miR-455在Ang Ⅱ诱导的心肌成纤维细胞（CF）中显著下调，导致心肌纤维化。其机制是通过靶向结缔组织生长因子（CTGF），减弱CTGF表达，进一步减少纤维化相关蛋白合成（胶原Ⅰ，Ⅲ和α-SMA）［32］。以上研究揭示了miR-455调控心肌纤维化的复杂性，有待于进一步的探索。miR-31可与LATS2靶基因相结合，调节Hippo通路来调控SHRs血压及左室重构。LATS2基因在哺乳动物中属于拉特抑癌家族，具有编码一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的能力，在调节心脏发育中可能起了重要作用［33］。

3 小结

miRNA在各种疾病的发生发展中扮演的作用，越来越被重视。miRNA不仅可以应用于疾病发病机制的探讨，未来应用于临床疾病的诊断和治疗亦有巨大价值。每个miRNA的作用机制及调节途径非常复杂，其相互作用也异常复杂。通过大量长期的研究，miRNA在高血压致心肌纤维化进程中的特点及机制仅部分阐释，但整体调控机制和靶点的相关研究仍不完善，需要大量的后续研究探索。相信随着miRNA检测技术的发展和对miRNA调控机制认识的加深，特定miRNA有望作为心肌疾病基因治疗的新的突破点，对高血压导致心肌纤维化及其他心肌疾病带来新的治疗方案。