microRNAs在急性心肌梗死诊治中的研究进展

Research Progress of microRNAs in Diagnosis and Treatment of Acute Myocardial Infarction

摘要: 急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)目前是我国主要引起致残率和致死率的重大疾病，其诊断主要依靠心电图变化和心肌肌钙蛋白，心肌肌钙蛋白的增高可以提示AMI，但并非心肌所特有，且肌钙蛋白的升高平均时间是AMI发病后4小时，对于早期发现AMI患者有一定局限性。近年来关于microRNA的研究表明，其在AMI的诊断和治疗中具有重要意义。本文在前人研究的基础上，总结microRNA在心肌梗死中的研究进展，并为后面的研究提供理论指导。

Abstract: Acute myocardial infarction (AMI) is now a major disease that mainly causes disability and mortality in China, and its diagnosis mainly relies on electrocardiogram changes and cardiac troponin, the increase of cardiac troponin can suggest AMI, but it is not unique to the myocardium, and the average time of troponin elevation is 4 hours after the onset of AMI, for the average time of Troponin elevation is 4 hours after the onset of AMI, which is a limitation for early detection of AMI patients. In recent years, studies on microRNAs have shown their significance in the diagnosis and treatment of AMI. This paper summarizes the research progress of microRNA in myocardial infarction based on previous studies and provides theoretical guidance for later studies.

1. 急性心肌梗死的临床特点

急性心肌梗死是由于冠状动脉急性、持续性缺血缺氧所引起的心肌细胞缺血性坏死。中国心血管疾病患病率目前仍处于持续上升阶段。据《中国心血管健康与疾病报告2022》推算心血管病现患人数约3.3亿，从2005年开始，AMI死亡率呈现快速上升趋势，在严重威胁患者生命健康的同时，也给患者和社会带来了沉重的经济负担[1]。患者多发生于有冠状动脉病变的基础上，由于某些诱因使冠状动脉血供急剧减少或中断，使相应的心肌严重而持久地急性缺血导致心肌坏死。临床上多表现为突然发作剧烈而持久的胸骨后或心前区压榨样疼痛，可伴有大汗、恶心、呕吐、心律失常，严重者可表现为急性心源性休克，病情严重，病死率高，其特征性心电图改变为新出现的病理性Q波及ST段抬高和T波倒置，肌酸激酶同工酶(CK-MB)及肌钙蛋白(T或I)升高是诊断AMI的重要指标，可于发病后3~6小时升高。AMI具有高发病率、高致死率、高致残率、高花费的特点，是心血管疾病防治的重中之重，也是降低心血管病死亡率的关键控制点[2]。

2. microRNA在AMI中的应用概述

microRNA (miRNA)是近年发现的一类广泛存在于真核细胞中并在生物进化过程中高度保守的内源性非编码单链小分子RNA，可稳定存在于血浆中，长约19~22个核苷酸，通过降解mRNA或抑制蛋白质翻译而调控基因的表达[3]。它具有广泛的基因调节功能，参与机体多种生理、病理过程的调控，包括细胞增殖、分化、凋亡和癌变等[4]，近年来已成为医学生物学的研究热点。现有研究证明miRNA在多种疾病中表达，如癌症、自生免疫性疾病、肝病、心血管疾病及代谢性疾病等[5]；在心血管领域，研究发现miRNA不仅在健康心脏中起关键调节功能，而且在某些心脏疾病、心肌细胞增殖、分化和细胞凋亡等机制中也发挥重要作用[6]。多项研究表明[7]-[9]，AMI时外周血miRNA的表达水平出现显著变化，鉴于miRNA在血清中具有稳定性高、重复性好，推测其可作为AMI的诊断学标志物，对于AMI患者来说可以更早期识别，从而进行临床干预，提高AMI患者救治的存活率，降低死亡风险。并根据现有研究，对于心脏特异性microRNA，研制与其相关的拮抗剂可作为未来治疗急性心肌梗死的潜在靶向治疗药物。

3. 几种主要miRNA与心肌梗死的研究进展

3.1. miRNA-1与AMI的相关性

关于血浆中miRNA-1，现有研究表明其与心脏发育、心律失常、心肌肥厚、急性心肌梗死等有关，Tong Su [10]等研究通过收集337名患者的临床数据和血液样本，重点研究急性胸痛发作后3 h内检测循环miRNA-1在急性胸痛早期诊断和预后预测中的价值，发现以循环miRNA-1联合临床特征、CK-MB和cTnI建立的数学模型2诊断急性心肌梗死的AUC最大，同时，循环miR-1是影响急性心肌梗死中远期预后的独立因素。Eranthi Jayawardena [11]等研究发现miRNA-1在缺血或心肌梗死后从心脏释放到血流中，细胞复氧时间的延长，miRNA-1水平显著降低，循环中miRNA-1的升高加剧了缺血再灌注损伤。然而，目前在临床上，miR-1并未用于治疗或作为心脏损伤的生物标志物，可能是因为实验方案不一致，以及年龄和明显的性别差异。一项利用48只小鼠建立的心肌梗死模型的实验中，检测miRNA-1的表达水平，与假手术组(非AMI)相比，心肌梗死组miRNA-1表达水平显著升高[12]。但Cheng Chao等人的一篇Meta分析中提出，miRNA-1在AMI的敏感度为0.63，特异度为0.76，相对于其他microRNA在AMI中的表达其敏感性和特异性较低，推测其在AMI的诊断中可能有所限制[13]。就上述研究而言，miRNA-1有很大可能成为AMI诊断的生物标志物。

3.2. miRNA-133与AMI的相关性

一项针对miRNA-133的meta分析中提出其诊断AMI的灵敏度及特异度均比较高，在诊断AMI上有一定的临床应用前景。且Cheng等人研究表明，miRNA-133在AMI的敏感性为0.89，特异性为0.87，其敏感性优于特异性，并提出miRNA-133可成为AMI的生物标志物[14]。Sun [15]等的研究中向大鼠模型中经尾静脉注射携带miRNA-133的精氨酸–甘氨酸–天冬氨酸三肽(RGD)修饰的聚乙二醇(PEG)-聚乳酸(PLA)纳米颗粒，多个角度评价miRNA-133的作用。发现RGD-PEG-PLA/miRNA-133可减轻心肌组织病理改变，减少心肌细胞凋亡，通过免疫组化和聚合酶链反应结果显示，miRNA-133在心肌组织中Sirtuin3 (SIRT3)表达水平升高，单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)表达降低。研究发现，miRNA-1、208和499完全由循环中的外泌体携带，而miRNA-133仅部分由外泌体携带。AMI后循环中miRNA-133a的水平增高，并且它对CXCR4表达的抑制程度更大。因此，尽管miR133a仅部分由外泌体携带，但它可能具有更加强大的功能[16]。综上而言，miRNA-133在诊断AMI时敏感性及特异性均很高，可望成为AMI敏感的生物标志物，并有希望通过靶向治疗，减少心肌梗死后的心肌细胞凋亡，为患者带来更大的获益。

3.3. miRNA-499与AMI的相关性

研究表明，在AMI大鼠中，叉头框蛋白O4 (FoxO4)被证实是miRNA-499的直接靶点，神经肽Y (NPY)的缺失通过NPY 1型受体-miR-499-FoxO4轴减少心肌缺血，改善心功能，抑制心肌细胞凋亡，为心肌梗死提供了新的治疗方法[17]。Zhang [18]等人对227位患者进行miRNA-499监测，其中142位AMI患者均监测到血浆miRNA-499升高，而在健康体检组未检测到miRNA-499，并发现其在胸痛发生后1小时即升高，早于心肌酶，与心肌酶的升高呈同步趋势，提出血浆miR-499的升高可作为AMI的诊断工具，并可成为AMI的早期生物标志物。该研究还提出对于胸痛患者，AMI患者与非AMI胸痛患者血浆miRNA-499有差异，并筛选出一个最能区分AMI患者和非AMI胸痛患者的临界值，发现miRNA-499 > 12.93可能是AMI诊断的决定因素。研究发现，SOX6 (SRY相关转录因子6)是miR-499-5p的靶基因，高表达miR-499-5p抑制SOX6的表达。MiR-499-5p通过抑制SOX6的表达减轻H9c2细胞损伤，过表达SOX6可逆转MiR-499-5p对H9c2细胞的作用，miR-499-5p/SOX6途径可能为AMI的治疗提供一个潜在的治疗靶点[19]。诸多的研究表明，miRNA-499已成为公认的AMI敏感、特异的生物标志物，但其真正的实施仍需临床大样本的监测来验证。

3.4. miRNA-208与AMI相关性

Zhang [20]等的一项临床研究表明，miR-208b和转化生长因子-β1 (TGF-β1)随着缺氧暴露的增加而上调；miR-208b表达与TGF-β/Smad-3表达呈正相关。TGF-β1/Smad-3水平在miR-208过表达组中升高，而在miR-208b抑制组中降低，MiR-208b通过激活TGF-β1/Smad-3信号通路促进心脏纤维化进展。一项研究发现，miR-208a以心脏特异性方式表达，提出miR-208a的循环水平受非心脏组织损伤的影响最小，miR-208a在健康人和非AMI患者血浆中不存在，在AMI患者中，心梗1 h后miR-208a明显升高，提出miR-208a是诊断AMI较为可靠的生物标记物，有很高的敏感性和特异性[21]。以上研究均表明miRNA-208表达水平的升高可成为AMI的标志，是AMI潜在的生物标志物。

3.5. miRNA-21与AMI相关性

研究表明，在大鼠心肌细胞中miRNA-21通过抑制同源结构域相互作用蛋白激酶3 (HIPK3)的表达来减轻心肌缺血再氧化后心肌细胞的凋亡，而降低HIPK3水平反过来通过阻止FADD磷酸化抑制fas介导的细胞凋亡，从而抑制Bax和裂解caspase-3的表达，增加BCL2的表达[22]。miRNA-21通过作用于其靶基因程序性细胞死亡因子-4 (programmed cell death-4, PDCD4)，PDCD4发挥抗心肌细胞凋亡作用，对心肌梗死有保护作用，推测其可作为治疗心肌梗死的新靶点及预测因子[23]。Xu [24]等一项临床研究表明，急性心肌梗死患者循环miR-21-5p的表达显著低于不稳定性心绞痛组和健康对照组，且miRNA-21-5p的表达呈持续下降趋势。建立预测模型显示miR-21-5p对3个月后主要不良心血管事件(MACE)的发生有很强的预测能力。总之，以上研究表明miRNA-21在AMI患者中表达异常，可望成为AMI患者潜在生物标志物，并在靶向治疗心肌梗死中起到关键作用。

3.6. 其他与AMI相关的miRNA

研究发现，miR-130a在急性心肌梗死患者和心肌缺血再灌注大鼠中显著增加。miR-130a可以下调心肌细胞的活力，敲低miR-130a可以保护缺氧复氧(HR)的心肌细胞活力。miR-130a的过表达导致线粒体功能障碍[25]。吴[26]等人通过对57例行冠脉造影的患者监测血miRNA-126，提出相比于正常对照组及不稳定性心绞痛组，冠心病患者中表达有显著的差异，其在AMI组表达明显下降，并提出miRNA-126可成为AMI潜在的诊断学生物标志物，该研究还通过对比冠脉造影结果，提出miRNA-126异常表达与冠脉血管病变严重程度存在负相关。综上，仍存在很多心肌细胞特异表达的miRNA，在发生病变时表达水平异常，进而在血液中监测其指标，可提示AMI的发生，以便早发现、早诊断AMI，这将对临床工作有很大的提升。

4. miRNA与在预测病变严重程度中的应用

心型脂肪酸结合蛋白(heart-type fatty acid binding protein, H-FABP)是近年来新发现的急性心肌损伤等急重症的重要标志物，并对急性心肌梗死及其相关急重症的早期诊断与预后评估均具有重要意义，候[27]等研究表明双支及多支病变中血清H-FABP水平与Gensini评分均明显升高，而miRNA-3p表达水平明显降低。Geng [28]等在小鼠AMI模型中发现，心肌组织中Cdr1as与miR-7a的表达水平与MI面积呈正相关。曹[29]等对67例冠心病患者和30例健康体检者进行监测血清miR-144，研究发现，冠心病组患者血清miR-144水平较对照组明显升高，其变化与Gesini评分呈一致性，提出miR-144是冠心病患者的预测靶点，并发现其与动脉粥样硬化(AS)的发生发展有关，miR-144水平的增高与冠脉病变的严重程度相关。

5. miRNA在AMI预后评估中的作用

心肌细胞是非可再生细胞，其发生心肌梗死后由纤维结缔组织增生来修复受损心肌细胞，心肌重塑过程包括心肌细胞凋亡、坏死、随后的组织纤维化和最终心力衰竭。众多的miRNA参与心肌梗死后心肌纤维化、新生血管形成等的发生。一项通过小鼠心梗模型的研究中发现，miRNA-1通过调节UPS (泛素–蛋白酶体系统)相关mRNA的表达，并影响心肌中UPS的大多数成分，从而导致心肌细胞凋亡、心肌纤维化和重塑[30]。另有研究提出，在相同条件积极治疗后临床未改善组miR-208a表达明显高于对照组(p < 0.05)。根据ROC曲线分析，miR208a可预测临床疗效改善，提示miR208a有可能成为预测AMI患者PCI术后疗效改善的生物标志物。同时在后续随访中miR-208a在6个月内预测不良事件发生的AUC为0.713 (p < 0.05)，提示miR-208a有可能成为预测AMI患者治疗后不良事件发生的生物标志物[31]。一项研究表明，通过敲低或过表达miR-126-3p分析显示，miR-126-3p通过直接靶向结节硬化复合体1 (TSC1)调节人脐静脉内皮细胞中的血管生成。此外，miR-126-3p可以抑制TSC1的表达，从而进一步激活mTORC1信号，增加HIF-1α和VEGFA的表达，最终促进血管生成。而新生血管形成是改善心肌细胞功能所必需的，是急性心肌梗死后长期预后的关键因素[32]。目前对于AMI的诊断有较多的研究，但对于急性心肌梗死并发症及预后的研究相对较少，上述研究均提到了AMI预后及严重程度，可以为日后的临床工作提供良好的理论依据。

6. 未来研究的展望与空间

本文总结了与AMI相关的主要miRNAs，miRNAs作为AMI患者的生物标记物，可能是诊断、预后和预测疾病严重程度的一个特别丰富的来源，虽然研究尚处于初级阶段，且多数都是小样本研究，但为以后AMI早期诊断建立可靠的参考价值，其众多与发生AMI有关的高灵敏度、高特异度的miRNA尚待后期大样本的研究发现。

基金项目

天山创新团队计划项目(2020D14012)。

NOTES

^*通讯作者。