MicroRNA在心律失常研究中的进展及其应用前景

由遗传性长 QT2 综合征相关基因（ERG）编码 的快速延迟整流钾电流（IKr）和由 KCNQ1、KCNE1 基因编码的缓慢延迟整流钾电流（IKs），是心肌细胞 复极化过程中的主要钾离子电流。 这些复极化电流 通道的损坏能导致显著的动作电位时程 APD 延长或 者 QT 间期延长，因此与致死性室性心律失常引起的 高危性心源性猝死密切相关。Xiao 等 [12] 证实，在家 兔糖尿病模型心脏中，miR-133 对 ERG 的抑制可能 引起 ERG 蛋白和转录的变化，进而抑制 IKr，复极化 减慢，最终导致 QT 间期延长和心律失常。 同时，他 们的实验证实了 KCNQ1 和 KCNE1 分别是 miR-133 和 miR-1 的 靶 基 因 [13]。IKs 的 编 码 基 因 KCNQ1 和 KCNE1 的表达受转录因子 Sp1 和 miR-133 和 miR-1
目前，miR-1，miR-133 和 miR-208 被证实为心肌 和骨骼肌特异性表达的 miRNAs[2, 3]。 其中，miR-1 家 族 由 miR-1 的 亚 家 族 和 miR-206 构 成，而 miR133 家 族 成 员 分 别 与 miR-1 亚 家 族 和 miR-206 伴
基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目（11551272）；黑龙江省卫生厅科研课题（2009-244）
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分子诊断与治疗杂志 2011 年 7 月 第 3 卷 第 4 期 J Mol Diagn Ther, July 2011, Vol. 3 No. 4
共同调节，其蛋白表达量是两者相平衡的结果。 此 现象解释了某些基因 mRNAs 和蛋白表达水平及表 达区域分布不一致的现象。
离子通道之间存在着平衡关系：外力降低某个离 子通道的功能，会引起其它离子通道代偿性表达增 加。Xiao 等 [12] 人证实持续降低 IKr 电流时，IKs 的 电流密度将会代偿性增大，同时编码 IKs 的通道蛋白 表达增加，而其 mRNA 水平没有发生相应的变化。 编码 IKs 的 KCNQ1 和 KCNE1 是 miR-133 的调节靶 基因，在此过程中 miR-133a 和 miR-133b 表达明显 下降，说明 miRNA 可能参与了离子通道间的反馈性 控制，从而影响心肌复极储备，有助于保持心肌细胞 膜各电流间的平衡状态，以达到最大限度的减少动作 电位的改变 [14]。Zhao 等 [15] 发现，去除肌肉特异性的 miR-1-2 导致心脏出现束支传导阻滞，表现为心率减 慢，PR 间期变短以及 QRS 增宽。 进一步的实验证 实，miR-1-2 可以靶向性调节转录因子 Irx5，后者能 够抑制编码瞬时外向钾电流（Ito）钾离子通道亚单 位（Kv4.2）KCND2 表达。 由此可见 miR-1 和 miR133 对离子通道的影响是多靶点的。 2.3 miR-328/miR-133/590/208a 与心房颤动
作者单位：哈尔滨医科大学药理教研室，黑龙江省生物医药重点实验室 - 省部共建国家重点实验室培育基地，黑龙江，哈尔滨 150081 ★通讯作者 : 杨宝峰，E-mail：yangbf@
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以上研究表明，miR-1 在心脏的多种病理生理 状态下表达增多，诱发心律失常发生，说明 miR-1 是 心律失常发生的关键分子之一，同时也是预防心律 失常发生的潜在治疗靶点。 这提示我们可以从抑制 miR-1 过表达环节入手，开发对 miR-1 表达具有明显 抑制作用的中药或反义寡核苷酸等特异性抑制剂，从 而预防和治疗缺血性心律失常的发生。 2.2 miR-1/miR-133 通过与起搏通道（HCN2/HCN4） / 钾离子通道（KCNQ1/KCNE1）作用影响心脏的自律性
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分子诊断与治疗杂志 2011 年 7 月 第 3 卷 第 4 期 J Mol Diagn Ther, July 2011, Vol. 3 No. 4
•综 述•
MicroRNA 在心律失常研究中的进展及其应用前景
王宁 吕延杰 杨宝峰★
[ 摘 要 ] 心律失常与多种心血管疾病的发生发展有关，并与心源性猝死密切相关。 研究心律失常 的分子机制及其可能的治疗手段具有重要意义。microRNA 与心脏多种离子通道蛋白表达以及心律失常的 发生有紧密关系。 同时，microRNA 干扰技术的发展和应用为心律失常的生物或基因治疗奠定了基础。
[ 关键词 ] MicroRNA；心律失常；治疗
The progress in research of arrhythmias on microRNA and the perspectives on its clinical applications
WANG Ning, LV Yanjie, YANG Baofeng ★ (Department of Pharmacology, and the State-Province Key Laboratory of Biomedicine and Pharmaceutics, Harbin Medical University, Heilongjiang, Harbin 150081,, 4]。miR-208 则伴随着肌凝蛋白表达，miR208a 与 MYH6（α-MHC）；miR-208b 与 MYH7 （β-MHC）共表达 [5]。
2 miRNA 在心律失常中的研究进展
心律失常是心脏电生理紊乱而导致的心脏异常 搏动，是心肌梗死和心衰等多种心脏疾病患者的主要 死因，已成为最亟待解决的临床问题之一。 心脏电 生理紊乱是心律失常的病理生理基础，与心律失常 发生较为密切的离子通道如 ICa、INa、IKr/HERG、 IKs、Ikur、Ik1、Ito、IkATP 等，彼此平衡维持着心 脏的正常搏动，任何一种离子通道蛋白的表达或功能 异常，通道间平衡被打破，都可能导致心律失常 [6]。 目前，以离子通道为靶点的传统抗心律失常药物能 快速改善离子通道的兴奋性、终止心律失常，但却不 能直接影响离子通道蛋白的表达。 因此，预防病理 状态下心肌细胞膜上蛋白表达变化，将是使抗心律失 常药物发挥更好作用的根本保证。miRNA 表现出与 心肌细胞膜多种离子通道及蛋白的异常表达密切相 关，提示 miRNA 极有可能成为心律失常的新型治疗 手段。 2.1 miR-1 通过与 Cx43/Kir2.1/PP2A/MARK 作用增 强诱发缺血性心律失常的发生
[ABSTRACT] Arrhythmias are often accompanied with multiple cardiovascular diseases and highly associated with cardiac sudden death. It is significant to investigate the underlying molecular mechanisms and potential therapeutic strategy for arrhythmias. Lines of recent studies show that microRNAs are closely correlated to the expression of various ion channel proteins in cardiomyocytes and the incidence of the arrhythmias. Meanwhile, the development and application of microRNA interference technologies have established the foundation for microRNA-based therapy.
1 miRNA 在心肌组织中的表达
在哺乳动物中 miRNA 的表达具有高度的细胞 特异性和组织特异性。 心肌组织中探针杂交能检测 到 的 miRNAs 包 括：miR-1、let-7d、miR-15、miR-
21、miR-22、miR-23a、miR-24、miR-27a、miR29a、miR-29b/miR-102、miR-29c、miR-30c、miR123、miR-126、miR-133、miR-143、miR-144、 miR-145、miR-149， 其 中 以 miR-126、miR-133、 miR-143、miR-1、miR-22 和 let-7d 表达量较高。 然 而，这些表达量较高的 miRNAs 组织特异性有明显 不同，例如：miR-1 在心肌中的表达量和特异性程度 均最高，在中脑中有少量表达； miR-133 和 miR-126 的心肌特异性仅次于 miR-1，大脑皮层和小脑中分别 有少量表达；而 let-7d 和 miR-143 在心肌和其他组织 中均表达量较高 [1]。
致死性缺血性心律失常是缺血性心脏疾病的主 要临床并发症。 我们的研究表明，在冠心病患者心 肌中 miR-1 表达水平显著升高 [7]。 分别在体给予心 肌梗塞大鼠和健康大鼠心肌 miR-1，均导致心律失 常的发生；相反 miR-1 特异性抑制剂 - 反义寡核苷 酸（antimiRNA antisense inhibitor oligonucleotides， AMO） 可 以 使 这 一 作 用 得 到 逆 转。GJA1/Cx43 和 KCNJ2/Kir2.1 均 是 miR-1 调 节 的 靶 基 因。 当 心 肌 缺血时，miR-1 表达水平升高，对缝隙连接蛋白 43 （connexin43，Cx43）和 Kir2.1 的转录后抑制增强， 蛋白表达减少，心脏电传导减慢，最终增加了心梗后 心律失常的易感性。 此外，Lu 等 [8] 进一步研究表明 在心梗后心律失常发生过程中，miR-1 过表达与 β 肾上腺 –cAMP-PKA 信号通路及血清反应因子（SRF） 过表达有关。 心梗过程中该信号通路及 SRF 活性增 加，促使 miR-1 表达增多；而 β 受体阻断剂普萘洛 尔能够有效的抑制该信号通路，从而抑制 miR-1 过 表达。 因此，普萘洛尔能减少心梗后心律失常的发 生，同时对缺血心肌起到保护作用。