外周血循環(huán)微核糖核酸對射血分數(shù)保留性心力衰竭的價值

外周血循環(huán)微核糖核酸對射血分數(shù)保留性心力衰竭的價值婁婧皇甫衛(wèi)忠李蕊

1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學，內(nèi)蒙古呼和浩特010059；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院全科醫(yī)學科，內(nèi)蒙古呼和浩特010010

2022年歐洲心臟病協(xié)會心力衰竭指南指出，左室射血分數(shù)（ejectionfraction，EF）≥50%且伴心臟舒張能力下降、心肌肥厚及間質(zhì)纖維化的心力衰竭，稱為左室射血分數(shù)保留性心力衰竭（heartfailurewithpreservedejectionfraction，HFpEF）[1]，占65歲以上心力衰竭患者的75%以上，常見于婦女、肥胖患者、老年人和患有糖尿病或原發(fā)性高血壓的患者[2]。HFpEF發(fā)病機制較為復(fù)雜，最新觀點認為[3]，諸如原發(fā)性高血壓、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、貧血、慢性腎病等共病條件下引起全身性炎癥、心肌細胞重構(gòu)、心肌纖維化導致左心室充盈壓力增加，最終致左室舒張功能障礙?，F(xiàn)有血清標志物在鑒別容量負荷正常的HFpEF與射血分數(shù)降低性心力衰竭（heartfailurewithreducedejectionfraction，HFrEF）存在偏差，微核糖核酸（miRNA）與HFpEF的各種病理生理過程相關(guān)，因此本文對近年的研究做一綜述，分析miRNA臨床價值。

1miRNA調(diào)控特點及優(yōu)勢

目前診斷心力衰竭最可靠的生物標志物仍是腦鈉肽（brainnatriureticpeptide，BNP）以及前體腦鈉肽（N-terminalprecursorbrainnatriureticpeptide，NT-proBNP），但對于容量負荷正常的HFpEF患者，其診斷準確性存在偏差，需要結(jié)合臨床表現(xiàn)、心臟彩超、心肺運動試驗以助診。與細胞內(nèi)miRNA不同，外周血循環(huán)miRNA作為一種新型血清學標志物，表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定性和對內(nèi)源性核糖核酸酶（RNase）活性降解的抗性以及組織表達的特異性，在HFpEF共病分類管理中展現(xiàn)了BNP及NT-proBNP所不具有的優(yōu)勢[4]；研究[5]發(fā)現(xiàn)miRNA結(jié)合NT-proBNP可以提高非急性HFpEF患者診斷的準確性，具有較好的臨床應(yīng)用前景。miRNA是一類小型非編碼單鏈核糖核酸，由RNA聚合酶Ⅱ（RNApolymeraseⅡ）轉(zhuǎn)錄加工修飾后由細胞核通過Exportin-5復(fù)合物運送至細胞質(zhì)被RNaseⅢ酶Dicer切割形成成熟miRNA，通過與蛋白質(zhì)編碼基因的mRNA配對來指導其轉(zhuǎn)錄后抑制[6]。一項對心肌組織活檢的轉(zhuǎn)錄組學研究[7]選取了16例射血分≥45%的患者分為射血分數(shù)保留組與對照組，分析基因差異，發(fā)現(xiàn)743個基因存在差異，對應(yīng)的生物功能包括心肌收縮，氧化磷酸化，細胞重構(gòu)和基質(zhì)組織，此項試驗直接證明了HFpEF基因存在差異并且這些差異與現(xiàn)有的HFpEF病理生理機制相關(guān)。上述大量研究已經(jīng)證明miRNA在HFpEF病理生理過程中發(fā)揮作用，因此miRNA對于HFpEF的臨床應(yīng)用價值不可忽視。

2miRNA與HFpEF相關(guān)的病理生理機制

HFpEF發(fā)生的中心環(huán)節(jié)是多種疾病引發(fā)全身慢性低級別炎癥和血管內(nèi)皮功能障礙，前者是包括代謝綜合征在內(nèi)的多種慢性疾病形成的病理特征，且伴隨著大量細胞因子、白細胞、趨化因子的浸潤，進而形成了一種促炎環(huán)境；這種促炎環(huán)境可以通過代謝綜合征相關(guān)的氧化應(yīng)激加重血管內(nèi)皮功能障礙，上述病理生理過程累及心血管導致心肌灌注減少，心肌營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)減少，最終引起心肌肥厚、重構(gòu)、纖維化、能量代謝異常、肌節(jié)功能異常。綜上，共病誘發(fā)了一系列連鎖反應(yīng)的結(jié)果是心室舒張功能受損，形成HFpEF[8]。

2.1免疫調(diào)控與炎癥

衰老和共病的共同影響，是心室舒張功能不全的第一步，HFpEF早期血漿中的炎癥標志物升高明顯，全身慢性低級別炎癥與心臟炎癥隨后發(fā)生并釋放細胞因子、內(nèi)皮黏附分子共同促進血管內(nèi)皮功能障礙和免疫細胞浸潤，免疫細胞通過旁分泌與心肌細胞交流，從而改變細胞周圍微環(huán)境進一步促進心肌纖維化及肥厚，這種微環(huán)境的狀態(tài)主要取決于巨噬細胞的極化狀態(tài)即促炎或是抗炎，miRNA通過靶向與微環(huán)境相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子、蛋白、特定細胞因子發(fā)揮促炎或抗炎作用，儲以微等[9]以細菌脂多糖刺激小鼠巨噬細胞系RAW264.7建立炎癥模型，發(fā)現(xiàn)巨噬細胞內(nèi)96個miRNA表達上調(diào)，30個miRNA下調(diào)，證明巨噬細胞通過miRNA參與炎癥應(yīng)答過程；HFpEF可由原發(fā)性高血壓導致的心臟重構(gòu)引起，巨噬細胞的積累和炎癥是原發(fā)性高血壓誘導心臟重構(gòu)發(fā)病機制的關(guān)鍵因素，C-X-C趨化因子受體4（C-X-Cchemokinereceptor4，CXCR4）是巨噬細胞介導的免疫反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，研究發(fā)現(xiàn)[10]，骨髓特異性CXCR4缺失可抑制HFpEF小鼠心臟巨噬細胞浸潤和炎癥反應(yīng)，從而改善心臟纖維化，改善心臟舒張功能；因此，miRNA在調(diào)控免疫相關(guān)微環(huán)境和炎癥活動中起著中心作用。

2.2血管內(nèi)皮功能紊亂

HFpEF微血管內(nèi)皮功能紊亂已被廣泛認可，氧化應(yīng)激增加、一氧化氮（NO）生物利用度失衡可能是其主要機制[8]，其中冠狀動脈微血管功能障礙（coronarymicrovasculardysfunction，MVD）被認為是HFpEF發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，線粒體酶SIRT3可以靶向內(nèi)皮細胞糖酵解途徑影響冠狀動脈微血管內(nèi)皮細胞能量代謝異常，促進心肌纖維化、缺氧進而導致左室舒張功能障礙[11]，內(nèi)皮細胞通過調(diào)節(jié)血管舒縮張力保持血液流動性、影響血管通透性，在心血管穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用；一項對HFpEF合并2型糖尿病的動物實驗?zāi)Ｐ偷难芯堪l(fā)現(xiàn)：miRNA-30作為糖尿病臨床前模型中冠狀動脈微血管功能障礙的循環(huán)生物標志物，可以促進脂肪酸β-氧化以及血管內(nèi)皮功能障礙[12]；miRNA-126與血管內(nèi)皮的完整相關(guān)，對2型糖尿病患者使用miRNA-126抑制劑出現(xiàn)血管細胞黏附分子1（vascularcelladhesionmolecule-1，VCAM-1）水平升高、單核細胞招募現(xiàn)象[13]，提示通過恢復(fù)內(nèi)皮細胞miRNA-126水平來治療內(nèi)皮功能紊亂是一種值得探索的方式；一項研究將與炎性相關(guān)的miRNA-138同微血管功能障礙聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)抑制miRNA-138可以降低內(nèi)皮NO合酶活性和NO合成，引起血管內(nèi)皮功能紊亂，因此miRNA-138對維持血管內(nèi)皮功能穩(wěn)態(tài)也具有一定潛力[14]。綜上，在共病導致氧化應(yīng)激與血管內(nèi)皮炎癥的背景下，多種miRNA共同參與維持血管內(nèi)皮功能的穩(wěn)態(tài)。

2.3心肌能量代謝受損

正常人心肌處于長時間工作狀態(tài)，因此需要高能量來維持其收縮功能及離子穩(wěn)態(tài)；健康人心肌細胞代謝95%能量來源于線粒體代謝，底物包括大部分脂肪酸以及一部分葡萄糖、乳酸、酮體和氨基酸（主要是支鏈氨基酸），HFpEF患者由于氧氣供給不足引起代謝方式發(fā)生改變：心肌葡萄糖氧化降低而糖酵解、脂肪酸氧化增加[15]；心臟中線粒體含量很高，可以產(chǎn)生大量三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate，ATP）為心臟持續(xù)工作提供能量。定位于線粒體內(nèi)的去乙?；?，（sirtuin3，SIRT3）是去乙?；讣易宓闹匾蓡T，在線粒體生物學的多個方面發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，研究發(fā)現(xiàn)miRNA-214作為SIRT3上游抑制因子可以直接靶向SIRT3下調(diào)其表達，導致線粒體功能障礙和能量代謝異常，引起血管緊張素Ⅱ誘導的心肌肥厚發(fā)生[16]。線粒體的形態(tài)和功能完整性受到高度動態(tài)的融合和裂變過程的調(diào)控，其中線粒體融合蛋白-2（mitofusion-2，Mfn2）是這些事件中的關(guān)鍵基因，最近的一項研究首次證實了miRNA-20b和Mfn2之間的直接靶標關(guān)系以及在肥大心肌細胞中上調(diào)miRNA-20b會損害Mfn2介導的線粒體Ca2+再攝取能力，加重心肌肥厚[17]?？傊?，miRNA可以作用于線粒體相關(guān)基因或蛋白直接或者間接影響心臟能量代謝。

2.4心肌細胞纖維化與舒張功能障礙

心肌細胞纖維化重要表現(xiàn)是膠原纖維增加與沉積，心臟膠原沉積可以從以下三個方面理解：單核細胞釋放的轉(zhuǎn)化生長因子β（transforminggrowthfactorbeta，TGF-β）促使成纖維細胞向產(chǎn)生膠原的肌成纖維細胞轉(zhuǎn)化。研究[18]證明miRNA-21與TGF-β相關(guān)：在衰竭心臟成纖維細胞中高表達的miRNA-21可以通過其靶蛋白Smad7正向調(diào)節(jié)TGF-β信號通路激活促進膠原沉積的基因轉(zhuǎn)錄；Kumarswamy等[19]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)當TGF-β被上調(diào)時，miRNA-21可通過PTEN/AKT通路刺激上皮細胞向成纖維細胞轉(zhuǎn)化；長期壓力負荷過重誘導的內(nèi)皮素1、血管緊張素Ⅱ、醛固酮具有促纖維化作用，Dong等[20]研究發(fā)現(xiàn)miRNA-21可通過上調(diào)抗凋亡基因Bcl-2的表達促進HFpEF的發(fā)生，從而抑制心肌纖維化的凋亡，上述研究同時證實了抑制體內(nèi)miRNA-21可阻止壓力過載誘導的心臟間質(zhì)纖維化和心臟功能障礙的發(fā)展。NO生物利用度降低導致微血管炎癥誘導的成纖維細胞增殖，引起心肌間質(zhì)纖維化和左室舒張功能障礙，左心室的舒張依賴于橫橋分離和肌漿網(wǎng)Ca2+再攝取，N0依賴的環(huán)-磷酸鳥苷（cGMP）可降低肌絲鈣離子敏感性，促進橫橋分離，影響心肌的主動松弛[21]。Ikeda等[22]發(fā)現(xiàn)miRNA-1可通過直接調(diào)節(jié)心肌細胞增強因子2和GATA結(jié)合蛋白4的表達抑制NO參與的相關(guān)鈣調(diào)通路；在主動脈收縮小鼠模型中，給予特異性藥物抑制miRNA-24可以保護肥厚心肌細胞中l(wèi)型Ca2+通道雷諾定受體信號通路結(jié)構(gòu)和功能的完整性，影響肌漿網(wǎng)Ca2+再攝取過程[23]。因此，miRNA可以通過不同方式參與HFpEF患者心肌纖維化與左室舒張功能障礙進程。

2.5miRNA驅(qū)動性別差異介導的HFpFE相關(guān)病理生理機制

雌激素在HFpFE相關(guān)病理生理機制中發(fā)揮重要作用，許多miRNA靶向特定基因啟動子的雌激素（estrogen，E2）反應(yīng)元件，通過結(jié)合E2驅(qū)動miRNA的表達；其次在胚胎時期為了使X連鎖基因的表達水平在兩性之間達到平衡會隨機使雌性哺乳動物的一條X染色體失活，導致X連鎖相關(guān)的miRNA表達增強，上述機制可能在調(diào)控HFpEF相關(guān)病理生理機制具有一定潛能[24]；總之，與HFpEF共病相關(guān)的血管炎性狀態(tài)可能誘導了性別差異相關(guān)的miRNA網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)整合了血管內(nèi)皮細胞、血管平滑肌細胞、心肌細胞中多組功能相關(guān)的基因調(diào)控，從而導致性別差異介導的HFpFE相關(guān)病理生理過程。

3miRNA對HFpEF診斷、相關(guān)信號通路、治療的價值

現(xiàn)有的臨床參數(shù)并不足以評估具有不同合并疾病的HFpEF，需要新的生物標志物進行補充，miRNA參與多個HFpEF共病的調(diào)控過程，值得深入研究。Watson等[5]使用miRNA陣列實驗預(yù)測三組患者隊列miRNA表達差異，上述研究還發(fā)現(xiàn)miRNA-30c，miRNA-146a、miRNA-321、miRNA-221、miRNA-328和miRNA-375可以作為區(qū)分HFpEF與HFrEF的潛在生物標志物。對HFpEF與miRNA相關(guān)通路的進一步分析發(fā)現(xiàn)共有30個可能存在顯著失調(diào)的途徑[25]，下面就研究較多的2個信號通路進行闡述，轉(zhuǎn)化生長因子-β信號通路：miRNA通過典型或非典型TGF-β通路刺激心肌成纖維細胞增殖與不成比例膠原合成，使促纖維化miRNA與抗纖維化miRNA處于動態(tài)平衡[26]。Yue等[27]首次證明了miRNA-101a作為心肌成纖維細胞中TGF-β信號通路的內(nèi)源性抑制劑可以反過來被TGF-β抑制，這種互相抑制共同指導心肌成纖維細胞的激活、增殖和膠原合成。體內(nèi)使用miRNA-101a模擬物治療可抑制大鼠主動脈弓縮窄術(shù)后早期出現(xiàn)的miRNA-101a表達下調(diào)，防止隨后的心肌纖維化，并保護左室功能。雷帕霉素靶蛋白（rapamycin，mTOR）信號通路：mTOR信號通路負責調(diào)控從胚胎期心血管發(fā)育到后期心臟穩(wěn)態(tài)的一系列生理和病理過程[28]，研究發(fā)現(xiàn)[29]細胞周期素依賴性激酶（cyclin-dependentkinase，CDK）抑制劑p27是miRNA-221在心肌細胞中的直接靶點，miRNA-221過表達可以通過p27/CDK2/mTOR軸來調(diào)節(jié)心肌細胞的自噬和心臟重構(gòu)，揭示了miRNA-221作用于mTOR信號通路促進心力衰竭的機制。由于目前仍缺乏直接的證據(jù)證明HFpEF患者mTOR信號通路與miRNA相關(guān)性，因此是否可以說miRNA與HFpEF患者mTOR信號通路相關(guān)有待進一步研究。對于HFpEF的治療難點在于共病的存在、診斷標準的復(fù)雜性、繁多的病理生理機制，未來的治療方案應(yīng)盡可能針對患者個體；miRNA作用于mRNA影響基因表達，反寡義核苷酸（antisenseoligonucleotides，ASOs）可以干擾mRNA以及調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)表達的功能，研究發(fā)現(xiàn)[30]，開發(fā)單鏈ASOs可以直接結(jié)合靶miRNA抑制其功能，進而抑制靶基因的表達；已有研究證實[31]，使用miRNA相關(guān)抑制藥物可降低患者低密度脂蛋白水平；目前基于