微小RNA在心房颤动中的研究进展

Research Progress of MicroRNA in Atrial Fibrillation

摘要: 微小RNA (miRNA)是一种小的非编码RNA，参与调控转录后基因表达。近年来miRNA在心房颤动中的调控作用成为研究热点。miRNA广泛参与心房电重构、结构重构和神经重构。根据现有研究，参与电重构的miRNA主要包括miRNA-1、miRNA-328、miRNA-499、miRNA-208、miRNA-26；参与结构重构的miRNA主要包括miRNA-21、miRNA-29、miRNA-133、miRNA-26；参与神经重构的miRNA主要包括miRNA-30、miRNA-206等。深入研究miRNA与心房重构的相关性，为心房颤动的诊疗提供新的思路。

Abstract: MicroRNA (miRNA) is a small non-coding RNA, which is involved in the regulation of post-tran- scriptional gene expression. In recent years, the regulatory role of miRNA in atrial fibrillation has become a research hotspot. miRNAs is widely involved in atrial electrical remodeling, structural remodeling and neural remodeling. According to the existing research, miRNAs involved in electri-cal reconfiguration mainly include miRNA-1, miRNA-328, miRNA-499, miRNA-208 and miRNA-26; miRNAs involved in structural reconstruction mainly include miRNA-133, miRNA-21, miRNA-29, miRNA-26 and miRNA-208; miRNAs involved in neural remodeling mainly includes miRNA-30 and miRNA-206. In-depth study on the correlation between miRNA and atrial remodeling provides new ideas for the diagnosis and treatment of atrial fibrillation.

1. 引言

心房颤动(Atrial fibrillation, AF)是最常见的室上性心律失常，其发病率和死亡率高，大大增加了心力衰竭、中风和全身血栓栓塞的风险 [1] 。相关流行病学统计数据表明，AF患者的平均年龄为75岁，约70%的患者年龄在65~85岁之间 [2] 。随着全球人口老龄化，心房颤动的疾病负担将增加，使得心房颤动中的危险因素识别至关重要 [3] 。

1993年，Lee等 [4] 首次在秀丽隐杆线虫中发现了微小RNA (miRNA)。miRNA是由大约22个核苷酸组成的单链非蛋白质编码RNA。miRNA通过在3’非翻译区与靶信使RNA结合参与转录后基因表达的调节 [5] 。miRNA在各种发育过程中发挥着至关重要的作用，包括细胞生长、增殖、分化和代谢。在哺乳动物基因组中，已经报道了大约2200个miRNA，大约三分之一的人类基因组由miRNA调节 [6] 。miRNA通过降解或抑制其靶信使RNA的翻译，从而调节基因表达并在广泛的生物学过程中发挥重要作用 [7] 。

近年来，miRNA在AF中的调控作用成为研究热点，miRNA通过调节心房重构在AF的病理生理学中发挥着至关重要的作用。研究表明miRNA与心房电重构、结构重构和自主神经重构密切相关，从而导致AF的发生。本文主要综述了部分相关的miRNA与心房电重构、结构重构和自主神经重构相关性，为AF的诊疗提供新的思路。

2. miRNA与心房电重构

2.1. miRNA-1

miRNA-1主要在心脏组织中表达，并在心血管疾病的发生发展中发挥重要作用 [8] 。研究发现，在兔心房快速起搏模型中，miRNA-1过表达通过下调电压门控钾通道亚家族E成员1 (KCNE1)和电压门控钾通道亚家族E成员2 (KCNE2)基因，缩短右心房速搏诱发的心房有效不应期(AERP)，增加内向整流钾电流(IKs)。此外，KCNE1和KCNB2基因的下调与抗miRNA-1抑制剂寡核苷酸敲低miRNA-1成反比。KCNE1和KCNB2是miRNA-1的靶基因 [5] 。有人认为，这些钾通道基因的靶向下调会放大AF的持续时间和发生率。该研究证明了miRNA-1在AF电重构中的关键作用，及miRNA-1在AF治疗中的临床重要性。

例外，一些研究表明，miRNA-1通过降低细胞内浓度来调节心脏电重构，最终降低CACNB2表达的钙离子 [9] 。Shan等 [10] 发现，当miRNA-1过表达时，心房肌细胞内Ca²⁺内流增加，导致AF发生，而另一项研究发现，miRNA-1在AF患者中下调，从而抑制了L型钙通道的CACNB2亚基(Cavβ2)的表达。最终，细胞内Ca²⁺浓度的降低抑制了AF的发生 [9] 。Terentyev等 [11] 研究发现，在大鼠心肌细胞中，miRNA-1的下调可能会改善Ca²⁺的处理，从而对AF产生有益的影响。Li等 [12] 推测miRNA-1通过介导离子通道的表达和活性降低心律失常，可作为潜在的抗心律失常靶点。

2.2. miRNA-328

miRNA-328促进心房电重构。已有研究发现，左心房内径是房颤发生的独立危险因素，随着心功能分级的增加，房颤患者miRNA-328的表达水平升高 [13] ，由此得出，miRNA-328可能参与房颤患者心房重构过程。在犬AF模型和人AF模型中发现miRNA-328表达上调，腺病毒诱导的miRNA-328由于I型钙通道电流(ICaL)减少和动作电位持续时间(APD)缩短而增加AF的诱导性 [14] 。同时，一项研究表明，循环血液中miRNA-328的上调增加了AF的患病率，并在心肌细胞的钙处理和电重构中发挥重要作用 [5] 。miRNA-328的上调降低了人类和犬模型中CACNA1C和CACNB1的基因表达。因此，ICaL降低了L型钙通道活性，缩短了APD，增加了AF的易损性 [15] 。据报道，miRNA-328在左心耳中的表达高于AF患者外周血和肺静脉血液中的表达，而在对照组中未观察到这一点。因此，我们推测miRNA-328在左心房的局部表达可能参与了AF患者的心脏重构 [16] 。miRNA-328通过犬心房的腺病毒感染和小鼠的转基因方法再现了AF的表型，例如AF易感性增强，ICaL电流减弱，心房动作电位持续时间缩短 [17] 。此外，用拮抗剂使miRNA-328水平正常化逆转了这种情况，内源性miRNA-328的基因敲低抑制了AF的易感性。miRNA-328通过靶向L型钙通道基因，有助于AF的不良心房电重构 [17] 。因此，这项研究揭示了AF的一种新的分子机制，并表明miRNA-328是AF的潜在治疗靶点。

2.3. miRNA-499

在一项比较AF患者和对照个体的miRNA表达研究中，发现AF患者的心房组织中miRNA-499上调 [18] 。miRNA-499靶向并下调编码小电导钙激活钾通道蛋白3 (SK3)的基因KCNN3，该基因具有单核苷酸多态性，与AF的发生有关 [19] 。一项对永久性AF患者和正常窦性心律患者的比较研究发现，miRNA-499上调可通过靶向KCNN3基因，显著下调心脏SK3的表达 [18] 。快速AF患者的miRNA-499表达量是慢速AF患者和对照组患者的2.3倍 [15] 。此外，有研究发现，心房miRNA-499的上调诱导CACNB2表达的下调，并有助于心房颤动的电重构 [20] 。

2.4. miRNA-208

miRNA-208为心脏特异性miRNA，有miRNA-208a和miRNA-208b两种亚型，分别在心脏发育的不同阶段表达。来自胞浆的Ca²⁺通过肌浆网Ca²⁺三磷酸腺苷2a型(SERCA2a)转运回肌浆网，从而影响肌浆和胞浆Ca²⁺浓度。Canon等 [21] 发现，在AF患者和对照个体的心房肌细胞中，miRNA-208b的上调与SERCA2mRNA的降低之间存在负相关。miRNA-208b的体外过表达也降低了SERCA2蛋白的表达。miRNA-208在小鼠模型中过表达，由于间隙连接蛋白-40表达的心律失常基因重构，导致心律失常负担增加 [22] 。

2.5. miRNA-26

miRNA-26家族包括三种亚型(miRNA-26a-1、miRNA-26a-2和miRNA-26b),它们都具有相同的种子序列和相同的靶基因。大量研究表明，向内K⁺电流(IK1)的增加，以及主要潜在钾电压门控通道亚家族J成员2 (KCNJ2) mRNA及其编码的内向整流钾通道(Kir) 2.1蛋白的表达增加，是AF相关心房电重构的一个突出特征 [23] 。然而，IK1失调在AF中的机制尚不清楚。在犬心动过速性心肌病模型中，心房AF中miRNA-26下调，导致瞬时受体电位阳离子3 通道上调，瞬时受体电位阳离子3通道调节钙注入并与心房重构相关 [24] 。与未发生AF的对照组相比，AF犬和AF患者的心房样品中miRNA-26亚型的表达显著降低，体外研究验证了KCNJ2是miRNA-26的靶点。在小鼠体内敲低内源性miRNA-26导致AF易感性增加，同时伴有IK1和Kir2.1蛋白水平升高 [25] 。同时，有研究发现，miRNA-26的下调可能通过靶向调节KCNJ2来促进AF [26] 。

3. miRNA与心房结构重构

3.1. miRNA-21

心房纤维化是AF的重要发病机制，但其信号转导尚不完全清楚。因此，Adam等 [27] 研究了miRNA-21及其下游靶点Sprouty1在AF中的作用，心脏过表达Rac1的转基因小鼠，导致自发性AF和心房纤维化的发展。miRNA-21还可以通过调节转录因子信号转导器和转录激活因子3磷酸化介导的炎症过程来加剧心房纤维化的过程 [7] 。几项研究报道了miRNA-21在心房重构进展中的作用，心房重构可能促进AF的发生和维持。Cardin等 [28] 发现，心房miRNA-21敲低可抑制心房纤维化和AF促进，提示miRNA-21是AF底物的重要信号分子。miRNA-21的表达有助于心房的结构重构。Nishi等 [29] 发现，miRNA-21在人类心房组织中的表达与心房纤维化呈正相关，并可能影响AF的发生，表明其作为生物标志物的潜力。Ramanujam等 [30] 报告了miRNA-21在心脏巨噬细胞中的关键调节作用，它控制旁分泌向心脏成纤维细胞的促纤维化信号传导，从而决定心脏重构和整体心脏功能。通过数据表明，抑制巨噬细胞中的miRNA-21对治疗纤维化心肌病具有治疗前景。总之，几项研究提供了关于miRNA-21在心房结构重构和AF病理生理中潜在作用的一致证据。

3.2. miRNA-29

人类miRNA-29家族的miRNA具有三个成熟成员，即miRNA-29a，miRNA-29b和miRNA-29c。miRNA-29在成纤维细胞中高表达，其抑制作用可在心肌梗死后诱导细胞培养物和小鼠中的胶原表达 [23] ，这证明了降低miRNA-29表达的促纤维化作用。Zhang等 [31] 研究证明了miRNA-29b在血管紧张素II诱导的小鼠心脏纤维化中的抗纤维化作用。AF患者血浆miRNA-29b水平(约降低54%)和充血性心力衰竭合并AF患者血浆miRNA-29b水平(约降低84%)明显低于对照组。此外，慢性AF患者与窦性心律人群相比，miRNA-29b在心房中的表达降低了约54%。在小鼠中，腺相关病毒介导的miRNA-29b的下调显著增加了心房胶原蛋白-1A1信使RNA的表达和心脏组织中胶原蛋白的含量。这表明miRNA-29在心房纤维化重构中的潜在作用 [32] 。由此可见，miRNA-29可能在心房结构重构中发挥作用，并可能具有作为生物标志物或治疗靶点的价值。

3.3. miRNA-133

miRNA-133主要在心肌细胞和成纤维细胞中表达，其靶向缺失、过表达和反义介导的敲低已证明其在心脏重构中的重要作用 [23] 。miRNA-133a是一种促纤维化细胞因子，靶向调控转化生长因子β1 (TGF-β)和结缔组织生长因子，在控制心肌细胞外基质的结构变化中发挥了重要作用，从而促进结构重构 [32] 。有研究表明，胶原蛋白-1A1是参与心肌纤维化的关键基因，是miRNA-133a的直接靶标。在体内，miRNA-133a的心肌下调可能代表了一种调节机制，通过增加胶原蛋白-1A1表达造成心脏损伤导致心肌纤维化 [33] 。miRNA133a还通过抑制TGF-β和促进纤维化的其他因子的表达来预防心脏纤维化 [34] ，因此，它是心房颤动的生物标志物和潜在的治疗靶点，可以预防心脏纤维化及其并发症。

3.4. miRNA-26

miRNA-26除了在电重构中的作用外，miRNA-26还可能通过调节瞬时受体电位通道3 (TRPC3)的表达来促进心房纤维化重构。TRPC3是一种非选择性阳离子通道，介导各种细胞类型的Ca²⁺进入。在房颤犬的心房成纤维细胞中，TRPC3表达和TRPC3介导的Ca²⁺进入均增加；这些变化增强了Ca²⁺依赖性细胞外信号调节激酶信号和成纤维细胞的增殖和分化，促进了心房纤维化 [24] 。因此，miRNA-26下调可能是AF发展的中心机制，影响心肌细胞IK1升高和成纤维细胞TRPC3上调 [24] 。

4. miRNA与心房自主神经重构

4.1. miRNA-30

心脏自主神经系统的失调通过增加G蛋白门控钾通道电流，缩短动作电位持续时间 [35] ，在AF的发生和维持中发挥着重要作用。在持续性AF患者中，miRNA-30d的上调与乙酰胆碱敏感的内向整流性钾离子电流(IKAch)下调有关 [36] 。因此，miRNA-30可能在心房神经重构中发挥作用。

4.2. miRNA-206

目前，越来越多的证据表明miRNA-206在心血管疾病中发挥着至关重要的作用。有报道称，在犬模型中,通过靶向三磷酸鸟苷环化水解酶1 (GCH1)下调miRNA-206可通过BH4通路加剧自主神经重构，抑制心房有效不应期的表达，从而增加AF敏感性 [37] 。右心房起搏犬体内慢病毒介导的miRNA-206过表达与活性氧(ROS)增加、神经密度和心房有效不应期缩短有关。荧光素酶检测证实miRNA-206直接调控抗氧化超氧化物歧化酶1 (SOD1) [38] 。这些结果表明，miRNA-206可能通过降低SOD1和增加ROS诱导自主神经重构。

5. 结语

到目前为止，还没有明确的miRNA被确定为临床有用的生物标志物或AF治疗的靶点。miRNAs被认为在调控多种导致AF的基因表达中发挥着关键作用。近年来，miRNAs逐渐成为哺乳动物心血管发育和疾病发生的关键调节因子，包括肥大、心力衰竭、心律失常、心脏损伤等。每个miRNA可以调控多个功能相似的miRNA，从而影响复杂的生物过程。miRNA表达的变化在心血管病理生理学的不同方面发挥着重要作用，而miRNA活性的调节可以为心血管疾病提供潜在的新治疗靶点。随着对miRNAs研究的不断深入，以及对新miRNAs功能的深入了解，在miRNAs在AF领域取得了显著进展。AF发生发展的分子生物学机制得到了完善，为AF的诊断、治疗及预防提供了新的策略。然而，目前的文献大多缺乏全面的研究，对miRNA在AF中的基因调控的认识还存在一些空白。深入研究miRNA在AF患者中的表达水平和具体机制，靶向调控miRNA预防和逆转AF，将改善心房重构，为AF的诊断和治疗提供新的思路。

NOTES

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^*通讯作者。