第四节 非编码RNA与缺血性心肌病
缺血性心肌病（ischemic cardiomyopathy，ICM）指由于长期心肌缺血导致心肌局限性或弥漫性纤维化，从而产生心脏收缩和/或舒张功能受损，引起心脏扩大或僵硬、充血性心力衰竭、心律失常等一系列临床表现的临床综合征。根据患者的不同临床表现，将ICM划分为充血型和限制型两大类，其中充血型ICM包括不稳定型心绞痛（unstable angina，UA）、心肌梗死（myocardial infarction，MI）、心律失常、心力衰竭、血栓和栓塞等。流行病学调查显示，在美国约500万心力衰竭患者中，至少有350万左心室收缩、舒张功能不全者系ICM所致，已经造成严重的社会经济负担。随着我国人口老龄化程度增加，ICM的发病率、死亡率也急剧上升。目前，ICM缺乏特异性的治疗手段，其防治一直是医学研究的热点领域。尽管ICM发病机制尚未完全明确，越来越多的证据表明ncRNA与ICM的发生发展密切相关，靶向ncRNA已经显示出治疗潜力。本节主要介绍miRNA和lncRNA在UA、MI中的作用。
一、ncRNA与不稳定型心绞痛
（一）miRNA
不稳定型心绞痛（unstable angina，UA）是介于稳定型心绞痛和MI之间的一种不稳定的心肌缺血综合征，可逆转为稳定型心绞痛，也可能迅速进展为MI甚或猝死。近年来，miRNA与UA的关系逐渐受到重视。Li等通过基因芯片技术检测UA患者血浆miRNA表达谱，发现212个miRNA呈差异性表达，其中80个上调，130个下调。荧光实时定量PCR显示，UA患者血浆miR-499和miR-210水平较非胸痛患者明显升高，它们在ROC（receiver operating characteristic）曲线下面积分别为0.98和0.86，表明这两种miRNA可作为UA诊断的分子标志物。
炎症反应有助于UA进展。Chen等研究发现，相对于健康受试者，UA患者外周血单核细胞miR-22表达降低，MCP-1表达升高。生物信息学和双荧光素酶报告基因分析显示MCP-1为miR-22的靶基因，miR-22通过减少MCP-1分泌抑制炎症反应，发挥抗UA作用。用TNF-α处理内皮细胞后，miR-19b表达和释放增加，后者能与组织因子（tissue factor，TF）mRNA的3′-UTR结合，降低TF水平，产生抗血栓作用，从而改善UA病情。
（二）lncRNA
除了miRNA外，lncRNA也参与UA发病过程。一项最近的研究表明，UA患者血浆肺腺癌转移相关转录本1（metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）水平较健康受试者增加，MALAT1沉默通过上调miR-22-3p表达，使其靶基因CXCR2水平降低，从而加重ox-LDL诱导的内皮损伤，表明这种lncRNA作为ceRNA吸附miR-22-3p发挥抗UA作用。作为数量最多的ncRNA，lncRNA与UA关系的研究仍处在早期阶段，这是一个值得深入探索的领域。随着研究的深入，更多与UA相关的lncRNA将被发现。阐明lncRNA在UA发病机制中的作用，将为这种疾病的防治提供新的干预途径和药物作用靶点。
二、ncRNA与心肌梗死
（一）miRNA
1.miR-1
主要表达于骨骼肌和心肌组织中，在心肌形成与发育过程中发挥重要作用。血浆miR-1水平在大鼠心肌梗死（myocardial infarction，MI）后迅速上升，6h达高峰，3d后降至正常，并与心肌损伤的标志物肌酸激酶同工酶呈正相关。在急性MI患者中，血浆miR-1水平也明显增加，与心肌肌钙蛋白I相关，血浆miR-1较心肌肌钙蛋白I升高更早，并且研究还发现miR-1在急性MI后4h至2周有较高的敏感性和特异性。因此，这种miRNA可作为早期诊断MI的生物标志物。在miR-1转基因小鼠，miR-1通过干扰细胞内传导系统引起心律失常。在小鼠I/R损伤模型中，miR-1直接抑制热休克蛋白（heat shock protein，HSP）60，进而促进心肌细胞凋亡，增加梗死面积。丹参酮ⅡA是从唇形科植物丹参的干燥根中提取的单体活性成分，有较强的心血管保护作用。一项最近的研究表明，丹参酮ⅡA通过p38MAPK途径抑制miR-1表达，抑制梗死后大鼠心肌细胞凋亡。
2.miR-21
是一种由单个基因编码并在进化上高度保守的miRNA，与心血管疾病密切相关。近年来研究发现，小鼠MI后24h内，MI区miR-21表达水平明显升高，上调miR-21表达可增加梗死面积，降低心功能。在冠状动脉结扎的小鼠，miR-21通过靶向沉默Smad7促进胶原分泌，进而加重梗死后心肌纤维化。另一方面，Gu等报道，miR-21过表达能抑制MI小鼠心肌细胞凋亡及纤维化。此外，用外源性硫化氢诱导miR-21表达可减少MI小鼠心肌细胞凋亡，抑制炎性损伤，减少梗死面积。因此，miR-21可能在MI进展中发挥双重作用。
3.miR-24
研究证实，miR-24在大鼠MI后表达下调，它通过靶向沉默eNOS和HSP70减小梗死灶面积。此外，在小鼠急性MI后24h内，梗死边缘区miR-24水平降低，上调miR-24表达可明显减少梗死边缘区心肌细胞凋亡，缩小梗死范围，改善心功能。进一步研究发现，miR-24通过减少Bax/Bcl-2比例及活化的caspase-3水平发挥对心肌细胞凋亡的抑制作用。
4.miR-208
作为一种肌源性的miRNA，miR-208高表达于心肌组织中，包括miR-208a和miR-208b两个亚型。研究发现，miR-208参与了心肌肥大、心肌纤维化过程，并调控其他心肌基因的表达和功能。在大鼠MI模型中，血浆miR-208a水平在结扎冠状动脉1h后升高，3h达峰值，随后逐渐下降，24h达到基线水平。在急性MI患者中，miR-208a具有90.9%的敏感性和100%的特异性，且在症状出现的最初4h内敏感性更高。miR-208a较miR-1、miR-133、miR-499对MI的诊断更灵敏、更具有特异性。
5.miR-133
miR-133表达于平滑肌、骨骼肌和心肌组织中。与健康受试者相比，MI患者心肌组织miR-133表达显著下调，相似的结果也出现于大鼠MI模型。心肌细胞凋亡是导致MI的重要机制。研究发现，miR-133通过靶向沉默caspase-9抑制心肌细胞凋亡。卡维地洛为β受体阻滞剂，有较强的心脏和神经保护作用。Xu等报道，卡维地洛可改善MI大鼠心功能，并增加心肌组织miR-133表达。体外研究发现，卡维地洛通过上调miR-133表达抑制过氧化氢诱导的心肌细胞凋亡。同时，miR-133还能够减少心肌细胞和成纤维细胞结缔组织生长因子表达，抑制心肌纤维化，增加左心室EF。这些结果表明，miR-133通过降低心肌细胞凋亡和抑制心肌纤维化发挥抗MI作用。
6.其他miRNA
心肌肥大和纤维化是MI后重要的病理生理改变。研究发现，miR-29在小鼠梗死边缘区的表达水平较正常心肌低2倍，抑制miR-29能够促进胶原纤维蛋白及弹力蛋白产生，从而促进心肌纤维化，而miR-29过表达的作用则相反。Port等也证实miR-29具有调控胶原蛋白表达的功能。miR-101包括miR-101a和miR-101b两个亚型。在大鼠冠状动脉结扎后4周，梗死周边区域心肌组织内miR-101a/b表达明显下调。miR-101a/b过表达明显减少新生大鼠心肌成纤维细胞增殖和胶原产生，抑制其表达则表现出一个相反的作用。c-fos被鉴定为miR-101a的靶基因。在大鼠慢性MI模型中，miR-101a通过c-fos/TGF-β1信号通路抑制心肌纤维化，并改善心功能，发挥抗MI作用。
（二）lncRNA
近年来，lncRNA与MI的关系逐渐受到重视。Vausort等通过基因芯片技术分析急性MI患者和健康受试者外周血lncRNA表达，发现多种差异性表达的lncRNA，其中HIF1A-AS2（hypoxia inducible factor 1A-antisense RNA 2）、KCNQ10T1（KQT-like subfamily，member 1 opposite strand/antisense transcript 1）和MALAT1表达上调，ANRIL（cyclin-dependent kinase inhibitor 2B antisense RNA 1）表达下调，且这些lncRNA表达不受肝素影响。与非ST段抬高型MI患者相比，发生ST段抬高型MI患者ANRIL、KCNQ10T1、MIAT和MALAT1表达均显著降低。在随访4个月后，发现ANRIL、KCNQ10T1、MIAT和MALAT1是EF≤40%患者出现左心室功能不全的单变量预测因子。结合多变量和分类分析还发现，ANRIL、KCNQ10T1有助于预测左心室功能不全程度。另一项研究表明，在C57BL6小鼠行冠状动脉结扎术后所致的急性MI模型中，心肌组织MIAT1和MIAT2升高最显著，分别为对照组的5倍和13倍，两种lncRNA在梗死后24h达峰值，2d后恢复正常，且发现MIAT1在梗死后边缘残留健康心肌细胞中表达上调。
在冠状动脉结扎所致的大鼠急性MI模型中，心肌组织MDRL（mitochondrial dynamic related lncRNA）表达明显增加。进一步研究表明，MDRL可与miR-361结合，使miR-361活性下降，降低miR-361与pri-miR-484结合能力，从而减弱miR-361对pri-miR-484剪切生成pre-miR-484的抑制作用，使miR-484生成增加，而miR-484通过结合到Fis1的氨基酸编码序列上抑制Fis1翻译，从而抑制心肌细胞中Fis1介导的线粒体分裂，最终抑制线粒体裂解和心肌细胞凋亡，缩小梗死面积。
自噬促进因子（autophagy promoting factor，APF）是一种位于细胞质内的lncRNA。Wang等研究发现，MI大鼠心肌组织APF表达水平明显升高，约为对照组的3倍，而且APF作为ceRNA竞争性结合miR-188-3p，使其靶基因Atg7表达上调，从而促进自噬性细胞死亡，增加梗死面积。此外，UCA1（urothelial carcinoma-associated 1）是一个在膀胱癌、肺癌中高表达的lncRNA。UCA1过表达可加重心肌细胞氧化应激损伤。一项最近的研究表明，急性MI患者血浆UCA1水平升高，且其与患者是否有高血压、糖尿病无关，构建ROC曲线后，曲线下面积为0.757，提示其可作为急性MI的独立预测因子。动物实验显示，UCA1通过抑制P27表达刺激MI小鼠心肌细胞凋亡，发挥促MI作用。
三、展望
ncRNA特别是miRNA、lncRNA为近年来心血管领域的研究热点，这两种ncRNA在UA、MI等缺血性心肌病发生发展过程中扮演着重要角色。深入研究它们在缺血性心肌病发病机制中的作用，将丰富对缺血性心肌病的认识，拓宽缺血性心肌病诊断、治疗的思路与方法，从而为缺血性心肌病的防治提供新的靶点和分子标志物。然而，这一领域的研究尚处于起步阶段，研究结果多来源于细胞和动物实验，它们在人类心血管疾病中的变化及调控机制还有待进一步研究。