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微小RNA与心力衰竭诊断治疗及预后评价关系研究进展

2024-07-03 67 上传者：管理员

摘要：心力衰竭是多种心血管疾病的复杂而共同的终点，由各种类型的心脏病引起。微小RNA(miR)是一类22个核苷酸左右长度的内源性非编码性的小分子RNA,可对细胞的生长、分化、增殖、凋亡等生命活动起调控作用。大量研究表明miR参与多种心力衰竭发生发展的过程，如心肌细胞肥大、心肌纤维化、心脏能量代谢异常等，且miR在各种心血管疾病中有特定的表达谱，预示着miR有望成为心血管疾病的新型生物学标志物。除此之外，目前有60余种基于miR的治疗药物处于不同的开发阶段，例如通过靶miR模拟物或拮抗物、miR抑制剂等方式靶向调节内源性miR水平来治疗，miR可能是新治疗策略的潜在靶标。本综述总结了miR与心力衰竭诊断、治疗及预后评价之间的关系。

关键词：
微小RNA
心力衰竭
心血管疾病
诊断治疗
预后评价
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心力衰竭是多种心血管疾病的复杂而共同的终点，目前影响全球约6 400万人[1]。《中国心血管健康与疾病报告2020》指出，中国心力衰竭患者住院病死率约为4.1%[2]。心力衰竭可由各种类型的心脏病引起，包括但不限于缺血性心肌病、扩张型心肌病(DCM)、肥厚型心肌病、限制型心肌病、先天性心脏病等。其发生发展有着极其复杂的病理生理改变过程。心脏在压力及容量负荷等应力增加后可引起心肌肥大、纤维化及病理性心肌重构等，通过炎症反应、氧化应激、胞外基质重构、神经激素激活、细胞凋亡损伤或应激等导致心力衰竭[3]。2006年Drs.Andrew Fire和Craig Mello因RNA干扰获得诺贝尔奖，其概念是基因表达的转录后调控可能通过与目标信使RNA互补的特定核酸序列发生，导致其降解。而后微小RNA(miR)越来越多地进入大众研究视野。目前在心血管疾病中的应用已被广泛研究。本综述总结了miR与心力衰竭诊断、治疗及预后评价之间的关系。

1、miR概述

miR是一类22个核苷酸左右长度的内源性非编码性的小分子RNA,可以与互补的信使RNA序列结合，通过阻止蛋白质合成或通过信使RNA降解使其表达降低或沉默，实现对细胞的生长、分化、增殖、凋亡等生命活动的调控作用[4,5]。多数miR具有高度序列保守性、表达时序性和组织特异性。在动物细胞核中miR基因的初级转录产物初级miR(长度为300～1 000个碱基)被双链RNA特异的核酸酶Drosha酶切割成为具有发夹结构的前体miR,长度为70～90个碱基。经过初步剪切后，前体miR在转运蛋白Esportin-5的作用下由细胞核内转运到细胞质中，然后被Dicer酶进一步切割产生成熟的miR(长度为19～25个核苷酸)。成熟的miR与其他蛋白质一起组成RNA沉默复合体，从而引起靶信使RNA降解或者翻译抑制，纳入RNA沉默复合体的成熟miR不太容易受到降解过程的影响。

据生物数据库MiRbase(www.mirbase.org)记录，人类基因组编码了超过2 000种miR,大多数miR位于细胞内，另有一些存在于各种体液中，被称为循环miR。循环miR参与了30%～50%的基因调控，在人体的正常生命活动以及疾病的病理生理变化中发挥着不可忽视的作用[6,7]。其在极端的pH值、化学处理和温度条件下高度稳定。此外，由于在细胞外囊泡和脂蛋白中有RNA结合蛋白携带，因此循环的miR不受RNA剪切酶活性的影响。其高度稳定性促进了miR成为生物标志物的可能性。多项研究表明，失调的miR可以改变心肌细胞的细胞反应，导致心力衰竭。例如，miR-21通过抑制体内磷酸酶紧张蛋白的活性和增强蛋白激酶B的活性来促进血管生成和心肌细胞存活，在心力衰竭患者中表达增加[8]。miR-127通过调控转化生长因子β1/Smad3信号通路的表达加重炎症和氧化应激反应，调控心力衰竭[9]。miR-129-5p通过靶向调控高迁移率族蛋白1基因改善慢性心力衰竭大鼠心功能[10],miR-132通过抑制体内磷酸酶紧张蛋白表达改善心功能不全[11]。miR参与多种心力衰竭发生发展过程，如心肌细胞肥大、心肌纤维化、心脏能量代谢异常等，且miR在各种心血管疾病中有特定的表达谱，预示着miR有望成为心血管疾病的新型生物学标志物。

2、miR与心力衰竭诊断

关于心力衰竭诊断的生物标志物，早在20余年前，B型脑钠肽(BNP)已被广泛应用。伴随研究推进，N末端BNP前体(NT-proBNP)和中区心房利钠肽前体等利钠肽家族成员也被证实可用于心力衰竭诊断[12]。然而利钠肽家族成员在心力衰竭诊断方面也具有明显局限性，如在急性心力衰竭及慢性心力衰竭的不同亚型即射血分数保留型心力衰竭(HFpEF,左心室射血分数≥50%)、射血分数中间值型心力衰竭(HFmrEF,左心室射血分数>40%～<50%)和射血分数减低型心力衰竭(HFrEF,左心室射血分数≤40%)中的评价效能存在明显差异，受肾功能、年龄、肥胖等多种非心血管疾病因素的影响较大，使得诊断准确性及阈值不定。所以仍需要寻找新的生物标志物或联合检测以提高诊断效能。Satoh等[13]描述了患者心脏组织中miR-21水平较对照组高，而let-7i、miR-126和miR-155水平较对照组低，证实了let-7i水平低与不良临床结果(心力衰竭和死亡)之间的关系。Qian等[14]研究发现miR-30a-5p联合miR-654-5p作为生物标志物诊断心力衰竭较NT-proBNP诊断准确率呈上升趋势。2022年Shen等[15]完成的荟萃分析中总结了55篇报道心力衰竭患者276个miR表达的文献，发现了47个持续上调和10个下调的miR,7个异常调控的miR (miR-21、miR-30c、miR-210-3p、let-7i-5p、miR-129、let-7e-5p和miR-622)被认为可能是心力衰竭的潜在非侵袭性生物标志物。另一篇荟萃分析中主要针对miR-423-5p诊断心力衰竭进行研究。共纳入10项相关文献，miR-423-5p诊断心力衰竭敏感度为81.0%(95%置信区间：76.0%～85.0%),特异度为67.0%(95%置信区间：61.0%～73.0%)。miR+BNP对心力衰竭的诊断能力提高，敏感度为85.0%(95%置信区间：82.0%～88.0%),特异度为81.0%(95%置信区间：78.0%～83.0%)[16]。miR联合检测在心力衰竭分型中也有很好的表现。Wong等[17]在发现和验证队列(n=1 710)中研究发现8种miR联合NT-proBNP在识别非急性心力衰竭中的准确性较单独应用有提升[发现队列受试者工作特征曲线下面积(AUC)方面NT-proBNP∶8种miR联合 ∶NT-proBNP与8种miR联合=0.96∶0.96∶0.99]。在区分HFpEF和HFrEF方面的表现也更佳(发现队列受试者工作特征曲线AUC方面，NT-proBNP∶8种miR联合 ∶NT-proBNP与8种miR联合=0.71∶0.81∶0.87)。用于验证的两个队列也得到类似的结果。Watson等[18]在研究中发现BNP与2～5个miR组合后可提升区分HFpEF和HFrEF的准确性(AUC>0.9),但是联合的miR从2个逐渐增加至5个时收益则不明显。目前不同研究总结有诊断潜力的miR重合较少，考虑可能与病因及发病机制相同，若想进一步临床推广应用尚需精细分类或选择涵盖性较强的组合。

3、miR与心力衰竭治疗

miR在信使RNA水平调控基因表达，使得miR用于治疗心力衰竭存在理论上的可能性。目前少数短干扰RNA药物已经获得批准用于临床。短干扰RNA和miR有许多共同的特性，都通过信使RNA干扰和降解导致基因沉默。但是相对于短干扰RNA对于信使RNA结合的高度特异性，miR可能调控多个信使RNA,可能产生信使RNA级联转化改变，使得miR在心力衰竭治疗方面机遇与挑战并存。在临床前领域，已经发表了一定量关于miR治疗心脏病的动物研究，如缺血性心脏病、心律失常、心力衰竭中的某些靶miR模拟物或拮抗物[19,20]。最近基于miR-132在心脏纤维化和重构过程中发挥作用[21],开展了一项抗miR的一期临床研究，发现miR-132抑制剂CDR132L用于HFpEF患者(n=20),与安慰剂组(n=8)相比药物安全性高、不良反应少，治疗后NT-proBNP降低[22]。总体来讲，miR作为治疗靶点存在理论可行性。心力衰竭动物模型显示，外源性miR-21可改善心肌肥厚、纤维化和细胞凋亡。miR-21在实验中被发现是通过促进转化生长因子β信号转导而激活心脏成纤维细胞的重要介质，并且在动物模型中过度表达时诱导纤维化[8]。降低miR-21的转录可减少压力超负荷时的纤维化并减轻心功能不全。另外有研究表明miR在心肌细胞增殖调控中起重要作用。miR-302-367簇可通过抑制Hippo通路驱动心肌细胞再生[23],miR-29a、miR-30a或miR-141抑制剂处理新生儿心肌细胞可诱导更高比例的循环细胞分化[24]。目前在心力衰竭动物模型中显示出潜在治疗miR包括但不限于miR-29、miR-30、miR-133、miR-208a、miR-199a、miR-199b、miR-132、和miR-101。基于miR的治疗方法(例如使用拮抗药抑制miR效应)在心力衰竭中是一个有吸引力的选择，目前有60余种基于miR的治疗药物处于不同的开发阶段，尚无获得批准的药物上市，但其发展前景广阔[25,26]。虽然一个miR物种的多基因靶向能力可以用于治疗复杂疾病，如涉及多个基因干扰的心力衰竭，但这种功能能力也可能导致脱靶效应，在正常组织或器官中导致不必要的后果[21]。所以待药代动力学、靶器官和基因特异性等问题解决后势必为心力衰竭治疗打开新局面[27,28]。

4、miR与心力衰竭预后评价

在心力衰竭预后评价方面，目前在临床广泛应用的BNP和NT-proBNP在评价患者血流动力学压力方面能力更为突出。2013年美国心脏协会心力衰竭指南[29]中首次纳入心肌纤维化标志物可溶性肿瘤生成抑制因子2,提到可溶性肿瘤生成抑制因子2不仅可以预测心力衰竭患者再住院和死亡的不良事件发生，联合的情况下还可增强BNP预测预后的价值。2020年《心力衰竭生物标志物中国专家共识》[30]中指出半乳糖凝集素3能够激活巨噬细胞和促进纤维增殖，与心力衰竭病程有显著相关性。miR和其他非编码RNA在心力衰竭的调节过程中在血清中较为稳定，被认为可以作为评价心力衰竭预后的生物标志物。在Galluzzo等[31]的研究中晚期心力衰竭人群与没有临床事件的心力衰竭患者相比，经历心脏死亡、心脏移植或机械循环支持植入等主要终点的心力衰竭患者中有3种miR(miR-125a-5p、miR-10b-5p和miR-9-5p)发生改变。这3种miR联合Bio-心力衰竭评分提升了对预后的预测能力(AUC从0.72提升至0.82)。Miyamoto等[32]在一项55例DCM患儿的研究中通过对765个miR进行测序，并对所选的miR进行了实时荧光定量聚合酶链反应检测验证后发现与心室功能恢复的DCM患儿相比，移植或死亡的DCM患儿中有2个miR显著上调(hsa-miR-155和-636),2个miR下调(hsa-miR-646和-639)。从而分析认为儿童的循环miR谱是一种预后相关的生物标志物，可以区分有潜力恢复的儿童和需要移植的儿童。Woulfe等[33]的研究群体平均病程(发病至移植时间)为1年。分析发现miR-29a、b和c在儿童人群中表达明显下调，miR-29减少，对miR-21促进心脏纤维化、肥厚和心力衰竭的发展的抑制作用减低，最终导致儿童较成人发生纤维化平均时间明显缩短。进一步大体病理检查发现，儿童心脏纤维化大多发生在心内膜(约90%),只有19%发生间质纤维化，而成人报告的纤维化分布倾向于间质纤维化。分析认为miR-29a、b和c可以有效评价儿童心力衰竭、心肌纤维化预后。在一项对比儿童和成人特发性DCM心肌纤维化程度的研究中，成人心力衰竭患者发生纤维化的原因是平均病程为5年。在Zhang等[34]的研究中发现心力衰竭患者的循环miR-21水平明显高于对照组，随着纽约心脏病协会心功能分级的提高，miR-21水平也逐渐升高。miR-21与心力衰竭患者的死亡率显著相关，与左心室射血分数、BNP、血肌酐、肌酸激酶同工酶、C反应蛋白和丙氨酸转氨酶恢复正常后再次住院密切相关。鉴于其高敏感度及特异度miR-21可能是一种有前途的人类心力衰竭诊断和预后的生物标志物。在一项纳入867例患者荟萃分析中发现miR-18a-5p、miR-18b-5p、miR-30d、miR-30e-5p和miR-423-5p是心力衰竭预后的强生物标志物(综合风险比=0.63,95%置信区间：0.54～0.74)[35]。

5、miR的局限性

miR固然拥有广阔的研究前景，但是它本身存在的问题也不容忽视。首先就是miR的种属特异度问题，基础实验研究筛选的可应用于诊断及治疗的miR应用于临床时需要进行二次筛选验证，这无疑会增加研究的成本和时间。其次，抗miR药物的一个主要缺点是它们的脱靶效应。高剂量的抗miR通过与类似核苷酸序列的非特异性结合(脱靶效应)可能产生副作用。另外，为了靶向高浓度给药，抗miR药物的给药方式和转运载体也需要研究人员的进一步探索。再次，miR参与多种病理生理学调控，我们需要通过实验设计、疾病机制、靶信使RNA分析等方法，仔细分辨miR改变的原因是否受其余因素影响，从而筛选可用合适的miR应用于特定的临床场景。

总而言之，miR的发现以及我们对其功能的日益了解，为我们在进一步探究心力衰竭的复杂病理生理、诊断和预后评价方法方面提供了很大帮助，同时也为我们提供了心力衰竭治疗的新思路。在心力衰竭与miR研究中，我们应该把握机遇，迎接挑战，借助miR的力量打开心力衰竭诊断治疗新局面。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献:

[2]《中国心血管健康与疾病报告》编写组.《中国心血管健康与疾病报告2020》概述[J].中国心血管病研究,2021,19(7):582-590.

[25]赵娟,刘婷,魏红,等.血浆外泌体微小RNA-206和N末端B型脑钠肽前体及同型半胱氨酸在心力衰竭患者中的表达水平及应用价值[J].中国医药,2022,17(9):1326-1330.

[27]刘豪,高毅娜,关玲霞.血清微小核糖核酸-30a及结缔组织生长因子对慢性心力衰竭患者心室重构及预后的关系[J].心肺血管病杂志,2021,40(5):410-415.

[30]中国医疗保健国际交流促进会循证医学分会,海峡两岸医药卫生交流协会老年医学专业委员会.心力衰竭生物标志物中国专家共识[J].中华检验医学杂志,2020,43(2):130-141.

基金资助:国家自然科学基金(82070413)~~;

文章来源:杨一妃,吕震宇,金梅.微小RNA与心力衰竭诊断治疗及预后评价关系的研究进展[J].中国医药,2024,19(07):1079-1082.