微小RNA-126在心血管疾病中的研究進展

阿卜拉江·艾合麥提,馬藝萍,穆葉賽·尼加提

(1.新疆醫科大學研究生院,烏魯木齊 830017;2.新疆維吾爾自治區人民醫院急救中心,烏魯木齊 830001)

一直以來,心血管疾病(CVD)以其極高的發病率和致死率威脅著人們的生命健康[1]。微小RNA(miRNA)是一類單鏈非編碼RNA。miRNA通過調節mRNA的降解和抑制mRNA翻譯來調節細胞功能,在不同心臟損傷的發生和發展中發揮積極作用[2]。miRNA以穩定的形式存在于循環中,對內源性核糖核酸酶具有抵抗力,這使得miRNA便于被獲取。作為內皮激活和損傷的生物標志物,微小RNA-126(miR-126)參與血管生成[3]、內皮修復、炎癥反應抑制等[4],從而改善心肌功能。在急性心肌梗死(AMI)、心力衰竭、高血壓、心房顫動、心肌缺血再灌注損傷等CVD中,miR-126的表達水平會發生明顯變化,這可能為CVD的診斷及治療提供新方向。

1 miR-126的病理生理機制

1.1 miR-126與新血管生成

血管新生被認為是治療心肌梗死(MI)的新型治療方法之一。作為miR-126的上游調節因子,表達上調的缺氧誘導因子-1α(HIF-1α)可以通過PI3K/Akt/eNOS和MAPK信號通路促進血管生成,從而改善MI患者的心功能[3]。ZHANG等[5]研究證實,在低氧條件下,miR-126過表達可增強內皮祖細胞的AKT活性,從而促進血管生成,以防止心肌損傷。此外,miR-126的過表達通過調節PI3K/Akt/Gsk3β和細胞外信號調節激酶(ERK)1/2信號通路促進了過氧化氫(H2O2)誘導內皮祖細胞的增殖、遷移和管狀形成[6]。有學者提出,內皮細胞遷移是血管生成的關鍵環節,miR-126可以激活巨噬細胞中的過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)γ的表達,有效抑制巨噬細胞炎癥,促進內皮細胞遷移[7]。DING等[8]發現,EGFL7/miR-126基因相反鏈上的lncEGFL7OS對維持EGLF7/miR-126的高表達至關重要,而EGLF7/miR-126又是MAPK和PI3K/Akt信號轉導通路調節血管生成的必需產物。

1.2 miR-126與心肌凋亡

各類CVD的病理過程都伴隨著心肌的自噬活動,miR-126會參與此過程。SHI等[9]研究證實,自噬相關蛋白芐氯素1(Beclin-1)、微管相關蛋白1輕鏈3(MAP1LC3)-Ⅱ/Ⅰ在AMI大鼠心臟組織中的表達增加,提示Beclin-1誘導了心肌組織自噬功能增強。在心肌細胞中,miR-126的過表達可以抑制心肌細胞內源性Beclin-1 mRNA和蛋白表達,減少心肌細胞自噬,保護心功能。近期研究表明,miR-126通過調節酪氨酸激酶受體反饋抑制劑-1(ERRFI1)基因來抑制心肌細胞凋亡和活性氧積聚,改善心功能,減輕心肌纖維化。另外,miR-30c-5p、miR-126-5p和miR-126-3p共同抑制心臟叉頭框蛋白O3(FOXO3)的表達,而這些miRNA的缺失會消除其對FOXO3的抑制作用,從而加劇心臟細胞凋亡和自噬[10]。

1.3 miR-126與內皮修復

miR-126主要在內皮細胞中表達,對于保護內皮細胞的增殖和促進內皮細胞的生長和修復必不可少。研究發現,有內皮損傷或功能障礙的患者miR-126水平較低,而miR-126的高表達對受損內皮細胞的恢復過程有積極影響[11]。試驗表明,miR-126過表達可通過下調磷酸肌醇3-激酶調節亞基2(PIK3R2)的表達來促進低氧條件下內皮祖細胞的增殖、遷移和管狀形成,血管內皮生長因子(VEGF)的過表達則可以協同增強該作用[5]。YAN等[12]研究表明,絲裂原活化蛋白激酶激酶(MEK)1/2抑制劑或ERK1/2 siRNA可提高血管內皮細胞miR-126-3p水平,從而抑制G蛋白信號調節因子16(RGS16)的表達,激活趨化因子配體12(CXCL12)/趨化因子受體4(CXCR4)信號通路,促進內皮修復。體外實驗表明,miR-126-5p通過下調核因子-κB(NF-κB)介導的PI3K/Akt/mTOR信號通路來阻斷人主動脈內皮細胞凋亡,從而抑制動脈粥樣硬化的發生[13]。

1.4 miR-126與炎癥反應

在MI過程中,過度的炎癥激活會誘導存活的心肌細胞死亡和加強缺血性心肌損傷,導致不適應性重塑。研究表明,miR-126由免疫細胞中的促炎信號誘導,并通過調節腫瘤壞死因子(TNF)和血管緊張素Ⅱ的產生等發揮抑制作用[14]。此外,miR-126通過CXCL12調節巨噬細胞的募集,并抑制促炎細胞因子的產生,人內皮細胞中細胞間黏附分子1、血管細胞黏附分子1等黏附分子的表達增加,將中性粒細胞和巨噬細胞招募到心肌中,導致膿毒癥時發生心功能障礙[15]。激活的巨噬細胞會釋放趨化因子來吸引中性粒細胞進入心肌,而miR-126通過抑制黏附分子的表達和減少炎癥細胞向心肌的滲透,改善小鼠心功能[4,12]。LI等[16]研究發現,低氧暴露會導致TNF-α、白細胞介素(IL)-1β、IL-6等促炎細胞因子上調,而miR-126模擬物可阻止氧糖剝奪/再灌注(OGD/R)誘導的促炎細胞因子水平升高。

1.5 miR-126與氧化應激

氧化應激和細胞凋亡的減少也可以減少MI損傷。研究表明,miR-126-5p通過靶向同源結構域相互作用蛋白激酶2來抑制人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)的缺氧損傷[17]。此外,miR-126-5p過表達可通過PI3K/Akt信號通路靶向IL-17A,提高大鼠胚胎心肌細胞(H9c2細胞)的活力,并對缺氧誘導的H9c2細胞凋亡具有保護作用[18]。研究發現,miR-126的過表達通過SIRT1/NRF2信號轉導通路減輕氧化應激,從而對血管缺血再灌注損傷產生保護作用[16]。有學者提出,RAB3A相互作用蛋白(RAB3IP)是miR-126保護細胞免受氧化應激和凋亡的另一個靶點,在缺血再灌注條件下,miR-126降低RAB3IP的表達,從而減少細胞凋亡,促進細胞存活[16]。

2 miR-126在CVD中的作用

2.1 miR-126與AMI

AMI是動脈粥樣硬化性心臟病中最嚴重的類型,具有起病快、進展快、致死率高等特點[19]。miR-126在MI后的血管生成和維持血管完整性中發揮了重要作用。研究證實,與健康人比較,AMI患者血漿miR-126表達水平明顯升高[20],這可能與血管損傷和富含miR-126的微?；钴S分泌有關[14]。血清腦鈉肽、肌酸激酶同工酶MB、乳酸脫氫酶、肌鈣蛋白Ⅰ等心肌損傷標志物水平越高,miR-126相對表達水平越低,非ST段抬高型MI患者病情越嚴重,心功能降低越明顯,心肌損傷程度越嚴重[21]。YUAN等[22]研究發現,AMI患者冠狀動脈血細胞外泡中的miR-126水平與心肌梗死溶栓治療危險評分呈負相關。除此之外,不穩型心絞痛和AMI患者血清miR-126水平與其Gensini評分呈正相關[20],表明冠狀動脈血細胞外泡中的miR-126水平可作為預測AMI預后的指標。有學者提出,miR-126-3p水平升高與冠狀動脈側支循環的改善有關[23]。此外,miR-126可作為冠狀動脈慢血流現象的預測指標[24-25],對ST段抬高型MI患者接受經皮冠狀動脈介入治療后的正常復流和無復流有較好的鑒別作用。

研究表明,曲美他嗪通過提高血漿miR-126水平,從而較少炎癥和氧化應激,改善內皮細胞功能[26]。動物實驗發現,可溶性環氧化物水解酶抑制劑(sEHI)通過增加ERK和p38MAPK磷酸化,抑制Spred-1的表達,從而提高miR-126表達水平,這可能與sEHI對運動條件下MI小鼠內皮祖細胞功能的改善有關[27],表明sEHI可能是治療MI的新藥物。SHAFEI等[28]研究發現,運動訓練可以明顯上調MI患者miR-126的表達,抑制其靶蛋白PIK3R2/含發芽相關EVH1域1的表達,促進梗死區血管生成。有研究將負載miR-126和miR-146a的間充質脂肪干細胞來源外泌體包裹在藻酸鹽水凝膠(miRsEXO/Alg)中,向MI動物模型注射,不僅可以減少梗死面積和纖維化,還能促進梗死區的血管生成和縫隙連接蛋白43的表達,表明間充質脂肪干細胞來源外泌體、miR-126、miR-146a及生物相容性水凝膠可被選為合適的心臟組織再生構建物。LI等[29]研究證實,高水平的miR-126與ST段抬高型MI患者雙抗治療的良好反應相關,表明miR-126有可能作為抗血小板聚集藥物的調節器和雙抗治療結果的潛在預測因子。

2.2 miR-126 與心力衰竭

miR-126可能通過參與心臟肥厚或纖維化過程,導致心臟重塑,從而影響心力衰竭的發生、發展。JIN等[11]研究發現,射血分數保留的心力衰竭(HFpEF)患者血漿miR-126水平降低。對于HFpEF患者,miR-126水平降低可能是導致心功能減退的原因。運動康復后miR-126表達水平升高,啟動了HFpEF患者血管生成過程,表明miR-126的表達水平可以作為評估HFpEF患者康復效果的潛在指標。有動物實驗發現,高脂飲食小鼠僅在P2X7R基因敲除的小鼠中發生明顯的心臟重構,而P2X7R基因敲除的小鼠中miR-126表達較對照組降低,這為改善心功能治療提供了潛在靶點[30]。有meta分析發現,miR-126等miRNA低表達的心力衰竭患者總體生存率明顯降低[31]。然而,另外一項研究表明,在射血分數下降的心力衰竭(HFrEF)患者中,循環miR-126與全因心血管致死率沒有相關性[32],提醒miR-126能否成為HFrEF患者預后評估的生物標志物還有待進一步研究。LIU等[33]研究發現,三磷酸腺苷敏感鉀通道(KATP)變異體rs141294036與心力衰竭(尤其是HFpEF)發病率和心力衰竭再住院的風險增加相關,并發現外泌體源性的miR-126等5種miRNA和代謝相關途徑(特別是PI3K/Akt途徑)可能參與分子調控,表明該變異為心力衰竭的早期和個性化預防提供新策略。

2.3 miR-126與高血壓

miR-126作為高血壓的標志物,通過改善血管內皮細胞功能和抗炎作用來調節血壓。MATSHAZI等[34]發現,miR-126在已知高血壓患者中的表達明顯高于篩查發現的高血壓患者和正常血壓患者,miR-126-3p的表達與已知高血壓之間的相關性也很明顯。這為高血壓診斷和基于miR-126的治療靶點提供了理論依據。研究發現,miR-126-3p與慢性腎病患者夜間高血壓和夜間血壓比值呈正相關,miR-126-3p是平均夜間舒張壓的獨立預測因子[35]。研究表明,血清miR-126水平與SBP明顯呈負相關,且新發高血壓患者的血清miR-126水平明顯低于正常血壓者[36],表明miR-126可能成為高血壓預測的潛在生物標志物。miR-126水平與妊娠高血壓病情嚴重程度呈負相關,可作為臨床預測妊娠高血壓的敏感指標[37]。此外,與正常血壓妊娠史的婦女比較,有子癇前期病史的婦女血漿中的miR-126水平明顯降低[38]。研究表明,與單獨使用線粒體靶向抗氧化劑MitoQ和耐力訓練比較,聯合應用兩者在改善高血壓患者的心功能和控制血壓方面具有更明顯的效果,而這些效果主要通過miR-126和miR-27a的調節和改善線粒體活性氧的產生來實現[39]。

2.4 miR-126與心房顫動

心房顫動是臨床上最常見的心律失常,并且與心腦血管疾病的發病率和致死率增加,以及中風、血栓栓塞癥、心力衰竭和頻繁住院風險增加相關[40],探索新的標志物至關重要。miR-126已被證明與心房顫動的進展和預后密切相關。miR-126在永久性、持續性、陣發性心房顫動患者中的表達均下調,且永久性和持續性心房顫動患者miR-126水平低于陣發性心房顫動患者。除此之外,心力衰竭-心房顫動(HF-AF)患者miR-126的表達明顯低于心房顫動和心力衰竭患者。在HF-AF患者中,miR-126的表達與左心室射血分數呈正相關,與氨基末端腦鈉肽前體的對數、心胸比呈負相關。因此,血清miR-126水平在評估心房顫動嚴重程度中具有成為生物標志物的潛力。研究表明,復發性心房顫動消融后Pri-miR-126水平明顯降低,表明Pri-miR-126表達水平可能會成為評估心房顫動患者導管消融療效的有用工具。

2.5 miR-126與心肌缺血再灌注損傷

以心肌損傷和心肌細胞死亡為特征的缺血再灌注損傷,最終會導致嚴重的并發癥,包括室壁瘤、心力衰竭和惡性心律失常等。有學者提出,由于活性氧的過度產生、快速的pH校正和細胞內鈣離子增加造成的氧化應激是心肌缺血再灌注損傷的主要原因[41]。盡管對早期缺血再灌注的廣泛研究改善了患者的生活質量,但仍有許多患者未能從惡性并發癥中恢復過來。因此,探索新的靶點將為預防缺血再灌注事件開辟新的途徑。SCHAEFER等[42]研究發現,與正常心肌比較,心肌缺血后miR-126-3p的表達明顯下調,但給予S-亞硝基-人血清白蛋白(S-NO-HSA)后,其作用明顯減弱。涉及miR-126-3p的信號通路參與了慢性同種異體移植損傷的發病過程,靶向miR-126-3p可能是限制心臟移植受者缺血所致心臟和血管功能障礙的一種潛在治療途徑[42]。S-NO-HSA可能會成為移植前保存移植物的一種有用的治療輔助手段。研究表明,糖尿病會加重急性心肌缺血再灌注引起的腎損傷,而中等強度間歇訓練和山楂治療可通過miR-126/NRF-2途徑減少氧化應激和炎癥反應,改善1型糖尿病大鼠心肌缺血再灌注性腎損傷,提高胰島素靈敏度和腎功能[43]。GUO等[44]研究證實,柚皮苷可以通過miR-126/GSK-3β/β-連環蛋白信號通路減輕心肌缺血再灌注損傷時心肌細胞的凋亡和炎癥反應,這將為心肌缺血再灌注損傷的藥物治療提供新的思路和方向。

3 小結與展望

綜上所述,探索CVD早期發現、診斷及治療方法極為重要。miR-126作為信號通信介質,在CVD的病理生理過程中發揮了重要作用。隨著對miRNA更深層次的研究及檢測技術的不斷改進,miR-126將會成為CVD早期診斷標志物,為CVD的診療提供新的靶點,并成為評估CVD療效的一項重要指標。