microRNA与左室肥厚(1)
[摘要]微小RNA(microRNA， miRNA)在生物发育及疾病发生发展过程中发挥重要的作用，其在生物学中起着类似于“总开关”的作用。原发性高血压患者中约有1/3的患者会出现左室肥厚，是心血管病发生的独立危险因素。而miRNA在左室肥厚的发生发展中起到了重要作用。该文回顾了miRNA在压力信号通路的调节作用，并明确了其对左室肥厚形成的影响，进一步强调了miRNA作为生物标志物和治疗靶点的机遇和挑战。
[关键词]microRNA；左室肥厚；评述；机制；信号通路
miRNA无论是在生物发育还是疾病发生发展过程中都有重要的作用。左室肥厚是心血管病的独立因素。明确miRNA在左室肥厚形成及发展中的作用，可为临床诊断和治疗提供新的思路。
1 microRNA概述
生命科学进入“后基因组时代”后，主要的目标是系统地阐明基因组及其包含基因的功能和调控机制。基因调控是一个多渠道、多层次、多方式的时空动态过程。现已知道，在调控中，miRNA起到了调控分子的重要作用。
, http://www.100md.com
miRNA是一类高度保守的非编码小分子RNA，由约22个核苷酸构成。通过对mRNA进行切割或抑制翻译，促进mRNA降解或抑制其转录发挥蛋白水平的调节功能，从而参与许多重要的生物进程。
miRNA的合成，是从RNA聚合酶Ⅱ转录生成原始miRNAs (pri-miRNAs)开始的。Pri-miRNAs通过由核内的RNA内切酶Ⅱ(RNAse-Ⅱ)Drosha，切下一个长约65～75个核苷酸的发卡结构，形成miRNAs前体(pre-miRNAs)。Pre-miRNAs由Ran-GTP/Exportin 5从细胞核转运到细胞质。在细胞质中，pre-miRNAs由RNA内切酶Dicer等进行第二阶段裂解，生成1种含2个3′袢状结构的小片段双链 miRNA 复合体。多数学者认为，这些双链 miRNA 产物很快被一种尚未明确的解旋酶，很可能为Dicer的酶松解成为成熟的miRNA单链，并结合到RNA介导的沉默子复合体 (RNA-induced silencing complex， RISC)中，从而发挥作用。另一条链则被降解。
, 百拇医药
目前已发现了一些miRNAs的生物学特性，其在发育和组织分化中起重要作用。有学者发现，大鼠心脏的miRNA在心脏的发育中极其重要。肌肉特异性miRNA，miR-1-2的靶向敲除发挥了心脏的很多功能，包括心脏形态形成，电传导和细胞循环控制的调节。敲除后，miR-1互补序列基因上调，使miR-1位于身体易感区域产生大量的匹配点和潜在的有强烈结合倾向的结合位点。结果表明，miRNA含量的微妙变化，可以产生深远的影响，揭示了miRNA可以对生理功能损害的哺乳动物模型进行靶点修复[1]。
miRNA-21可降低VSM的增生，而增加其凋亡。其在退行性变化血管细胞中的表达水平远高于新鲜血管细胞，说明其有调控细胞生长凋亡的作用。在血管平滑肌(vascular smooth muscle，VSM)中，Cre-Lox介导的Dicer基因删除可导致第16～17天胚胎平滑肌细胞增殖和分化减少，从而导致胚胎死亡。突变体胚胎表现出血管壁较薄，收缩功能受损和易出血[2]。据推测，人类基因组中约30%基因受miRNA调节。同一种 miRNA可能同时参与100多个基因的表达调节，而同一基因的表达可能同时受多种 miRNA调节。目前为止，约有300多个哺乳动物miRNA已被证实，但只有极少miRNA的作用靶点被确定，阻碍了以miRNA为基础调解网络的认识[3]。
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2 miRNA与左室肥厚
2.1 miRNA与左室肥厚发病机制 原发性高血压患者中约有1/3的患者会出现左室肥厚(left ventricular hypertrophy，LVH)。长期持续的血流动力学超负荷引起心脏的病理性肥厚，但许多高血压患者的血压已经被控制，左室质量却仍然在逐渐增加。血流动力学超负荷不是引起LVH的唯一因素，局部的神经内分泌激活或许在LVH的发展过程中起着更为重要的作用。研究表明，其受到3种刺激信号的影响，包括机械性因素、神经体液因素和细胞因子，通过PKC，MAPKs及其介导的信号通路等最终导致转录基因的活化导致了LVH[4]。无论是心脏机械因素，神经体液因素，还是细胞因子所引起LVH，都是通过各细胞内外信号传导途径导致一种或几种原癌基因(如c-fos，c-myc，c-jun，egr-1)和胚胎基因(如ANF，βMHC，SKA)的激活和表达。而miRNA可以调节mRNA的表达，所以左室肥厚的发生和发展是否会通过影响miRNA而发生是一个有趣的问题。
, 百拇医药
分析表明，心肌细胞肥大与压力超负荷引起的心脏肥厚时，miRNA表达谱有所改变。进一步的研究发现，内源性miR-21或miR-18b能够抑制心肌细胞的肥大生长。如果阻滞了内源性miR-21或miR-18b，则会使得心肌细胞肥大[5]。有研究用微列阵分析法发现心室肥厚大鼠，众多miRNA中有19个表达异常。其中，miR-21较假手术组高出4倍以上。而通过反义介导抑制miR-21的表达可以显著抑制心肌细胞肥大[6]。miR-21在心肌细胞过度表达，会出现一类特殊的“连接物”，可以在细胞间的形成细长的突起和分支。Spry2是分支形态和突起伸出的抑制剂。随后证实miR-21直接作用于它，可以下调其表达。而β肾上腺素受体的刺激可以诱导miR-21的上调和Spry2的下调，所以它与细胞的连接分支相关。抑制Spry2则会出现心肌细胞的分支形态，反之亦然，用特定的miRNA擦除器(miRNA eraser)敲除miR-21或过表达Spry2会抑制β肾上腺素受体诱导的细胞突起。这些结构通过缝隙连接功能包裹肌小节并连接相邻的心肌细胞。所以，miR-21对心肌细胞作用是通过下调Spry2水平，增强多种细胞突出的形成而实现的[7]。, 百拇医药(段练 熊兴江 刘咏梅 王阶)
[关键词]microRNA；左室肥厚；评述；机制；信号通路
miRNA无论是在生物发育还是疾病发生发展过程中都有重要的作用。左室肥厚是心血管病的独立因素。明确miRNA在左室肥厚形成及发展中的作用，可为临床诊断和治疗提供新的思路。
1 microRNA概述
生命科学进入“后基因组时代”后，主要的目标是系统地阐明基因组及其包含基因的功能和调控机制。基因调控是一个多渠道、多层次、多方式的时空动态过程。现已知道，在调控中，miRNA起到了调控分子的重要作用。
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miRNA是一类高度保守的非编码小分子RNA，由约22个核苷酸构成。通过对mRNA进行切割或抑制翻译，促进mRNA降解或抑制其转录发挥蛋白水平的调节功能，从而参与许多重要的生物进程。
miRNA的合成，是从RNA聚合酶Ⅱ转录生成原始miRNAs (pri-miRNAs)开始的。Pri-miRNAs通过由核内的RNA内切酶Ⅱ(RNAse-Ⅱ)Drosha，切下一个长约65～75个核苷酸的发卡结构，形成miRNAs前体(pre-miRNAs)。Pre-miRNAs由Ran-GTP/Exportin 5从细胞核转运到细胞质。在细胞质中，pre-miRNAs由RNA内切酶Dicer等进行第二阶段裂解，生成1种含2个3′袢状结构的小片段双链 miRNA 复合体。多数学者认为，这些双链 miRNA 产物很快被一种尚未明确的解旋酶，很可能为Dicer的酶松解成为成熟的miRNA单链，并结合到RNA介导的沉默子复合体 (RNA-induced silencing complex， RISC)中，从而发挥作用。另一条链则被降解。
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目前已发现了一些miRNAs的生物学特性，其在发育和组织分化中起重要作用。有学者发现，大鼠心脏的miRNA在心脏的发育中极其重要。肌肉特异性miRNA，miR-1-2的靶向敲除发挥了心脏的很多功能，包括心脏形态形成，电传导和细胞循环控制的调节。敲除后，miR-1互补序列基因上调，使miR-1位于身体易感区域产生大量的匹配点和潜在的有强烈结合倾向的结合位点。结果表明，miRNA含量的微妙变化，可以产生深远的影响，揭示了miRNA可以对生理功能损害的哺乳动物模型进行靶点修复[1]。
miRNA-21可降低VSM的增生，而增加其凋亡。其在退行性变化血管细胞中的表达水平远高于新鲜血管细胞，说明其有调控细胞生长凋亡的作用。在血管平滑肌(vascular smooth muscle，VSM)中，Cre-Lox介导的Dicer基因删除可导致第16～17天胚胎平滑肌细胞增殖和分化减少，从而导致胚胎死亡。突变体胚胎表现出血管壁较薄，收缩功能受损和易出血[2]。据推测，人类基因组中约30%基因受miRNA调节。同一种 miRNA可能同时参与100多个基因的表达调节，而同一基因的表达可能同时受多种 miRNA调节。目前为止，约有300多个哺乳动物miRNA已被证实，但只有极少miRNA的作用靶点被确定，阻碍了以miRNA为基础调解网络的认识[3]。
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2 miRNA与左室肥厚
2.1 miRNA与左室肥厚发病机制 原发性高血压患者中约有1/3的患者会出现左室肥厚(left ventricular hypertrophy，LVH)。长期持续的血流动力学超负荷引起心脏的病理性肥厚，但许多高血压患者的血压已经被控制，左室质量却仍然在逐渐增加。血流动力学超负荷不是引起LVH的唯一因素，局部的神经内分泌激活或许在LVH的发展过程中起着更为重要的作用。研究表明，其受到3种刺激信号的影响，包括机械性因素、神经体液因素和细胞因子，通过PKC，MAPKs及其介导的信号通路等最终导致转录基因的活化导致了LVH[4]。无论是心脏机械因素，神经体液因素，还是细胞因子所引起LVH，都是通过各细胞内外信号传导途径导致一种或几种原癌基因(如c-fos，c-myc，c-jun，egr-1)和胚胎基因(如ANF，βMHC，SKA)的激活和表达。而miRNA可以调节mRNA的表达，所以左室肥厚的发生和发展是否会通过影响miRNA而发生是一个有趣的问题。
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分析表明，心肌细胞肥大与压力超负荷引起的心脏肥厚时，miRNA表达谱有所改变。进一步的研究发现，内源性miR-21或miR-18b能够抑制心肌细胞的肥大生长。如果阻滞了内源性miR-21或miR-18b，则会使得心肌细胞肥大[5]。有研究用微列阵分析法发现心室肥厚大鼠，众多miRNA中有19个表达异常。其中，miR-21较假手术组高出4倍以上。而通过反义介导抑制miR-21的表达可以显著抑制心肌细胞肥大[6]。miR-21在心肌细胞过度表达，会出现一类特殊的“连接物”，可以在细胞间的形成细长的突起和分支。Spry2是分支形态和突起伸出的抑制剂。随后证实miR-21直接作用于它，可以下调其表达。而β肾上腺素受体的刺激可以诱导miR-21的上调和Spry2的下调，所以它与细胞的连接分支相关。抑制Spry2则会出现心肌细胞的分支形态，反之亦然，用特定的miRNA擦除器(miRNA eraser)敲除miR-21或过表达Spry2会抑制β肾上腺素受体诱导的细胞突起。这些结构通过缝隙连接功能包裹肌小节并连接相邻的心肌细胞。所以，miR-21对心肌细胞作用是通过下调Spry2水平，增强多种细胞突出的形成而实现的[7]。, 百拇医药(段练 熊兴江 刘咏梅 王阶)